Разработка технологического процесса изготовления детали «Шайба опорная»

Введение

Будущие учителя технологии и предпринимательства должны владеть знаниями по обработке конструкционных материалов, а именно знаниями о свойствах материалов, о методах получения заготовок, о технологическом процессе изготовления деталей. Кроме того, они должны обладать умениями выполнения чертежей, составления технологического процесса изготовления деталей, рассчитывать режимы резания. А также должны уметь применять эти знания и умения на практике.

Целью данной курсовой работы является повторение и закрепление теоретических знаний на примере изготовления детали «Шайба опорная».

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: 1) проанализировать справочную и техническую литературу.

2) разработать технологический  процесс изготовления детали  «Шайба опорная».

3) рассчитать режимы резания  на три операции и назначить  режимы резания на одну операцию  с помощью справочных данных.

4) составить карты наладок на 3 технологические операции и технологическую карту на изготовление детали.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графи-ческой части.

1. ОПИСАНИЕ ДЕТАЛИ

 Деталь называется – Шайба опорная.  Назначение   шайбы   опорной заключается в увеличении  опорной  площади и снижении возможного повреждения при крепеже поверхностей различных деталей. Данная деталь изготовлена из стали 40Х ГОСТ 4543-71.

Габаритные  размеры детали – общая длина 15 мм,  максимальный диаметр 50 мм.

Деталь имеет сквозное осевое ступенчатое отверстие. Диаметр большей ступени Ø14мм, его глубина 10,5 мм, диаметр меньшего отверстия Ø6мм, его глубина 4,5 мм.Так же имеются два сквозных отверстия Ø8H7 расстояние между центрами которых 34 мм.

На правом по чертежу торце снята фаска 1´45 о. В детали выполнены два взаимно параллельных паза шириной  5мм и глубиной 4мм. Расстояние между пазами 25мм.

Шероховатость поверхностей:  цилиндрическая поверхность  диаметром 50 мм имеет шероховатость Ra=0,8 мкм; поверхность  правого по чертежу торце имеет шероховатость Ra=3,2 мкм; остальные поверхности  имеют шероховатость Ra=6,3 мкм.

Химико-термическая обработка – цементация h0,8… 1,15 мм; 57… 63 HRCэ. Отверстия диаметром 8H7 от цементации предохранить.

Масса детали – 0,2 кг.

 

 

2. Выбор заготовки и характеристика материала детали.

Существуют несколько способов получения заготовок. Обработкой давлением получают заготовки с помощью ковки, штамповки и специальных процессов. Перед ковкой и штамповкой исходный металл готовят к обработке - производят зачистку металла, разрезают на части, выбирают температурный режим и тип нагревательного устройства. Ковкой получают поковки простой формы до 250 т с большими напусками. Горячей ковкой изготавливают поковки: цилиндрические сплошные гладки и с уступами; прямоугольного сечения гладкие и с уступами; со смешенными сечениями сплошные с уступами и с расположением отдельных частей в одном и более плоскостях; цилиндрические полые гладкие и с малыми уступами; цилиндрические полые гладкие с малым отношением длины к размеру сечения; цилиндрические полые гладкие при большом отношении длины к размеру сечения; с криволинейной осью.

Простые сортовые профили общего назначения - круглые и квадратные, шестигранные и полосовые используют для изготовления гладких и ступенчатых валов с небольшим перепадом диаметров степеней, стаканов диаметром до 50 мм, втулок диаметром до 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев

Среди отливок до 80% по массе занимают детали, изготавливаемые литьем в песчаные формы. Метод является универсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритам отливок. Специальные способы литья значительно повышают стоимость отливок, но позволяют получать отливки повышенного качества с минимальным объемом механической обработки.

Деталь «Шайба опорная» имеет не сложную форму, материалом является Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. В качестве заготовки для деталей из данного материала можно выбирать кованые заготовки (поковки), штампованные заготовки (штамповки) и пруток круглого сечения. Деталь изготавливается в условиях, приближенных к мелкосерийному производству. Поэтому использовать штампованные заготовки в данном случае нерационально, ввиду дороговизны штампов, которые применяются в основном в крупносерийном и массовом производстве. Применение кованых заготовок для данной детали является также нежелательным, так как приводит к увеличению затрат на производство заготовок.

Наиболее целесообразным в данном случае будет использование проката, что обеспечит меньший расход материала.

Согласно  чертежу детали «Шайба опорная», приложенного к заданию, наибольший размеры  детали:   диаметр  50 мм, длина 15 мм, перепады размеров не большие. В качестве заготовки    выбираем пруток стальной горячекатаный круглого сечения нормальной прочности по ГОСТ 2590-71[7, с.50]. С учетом припуска на черновое и чистовое точение (1,1 мм и 0,20 мм) в качестве заготовки выбираем пруток круглого сечения Ø 52 мм и длиной 17мм. Материал заготовки – Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Расчет межоперационных припусков на размер Æ50 представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1

Расчет межоперационных припусков на размер Æ50

Определяемая величина	Размер после обработки, мм	Припуск, мм	Шероховатость, мкм	Квалитет и отклонения, мм
Размер после чернового точения	50		Ra=0,8мкм	h14(-0,43)
Припуск на черновое точение		1,1
Размер заготовки расчетный	51,2
Размер заготовки действительный	52

 

   Коэффициент использования материала для заготовки определяем по формуле:

;    (2.1)

где  Мд - масса детали, 0,2 кг;

Мз – масса заготовки,  mз=Vз ρ; ( Vз=πR2ɭ )

Vз=3,14 2,52 1,5=29,44 см3;

Мз=29,43 7,817=230г=0,23кг;

КИМ= 100%=86,9%.

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 – легированная конструкционная качественная сталь.

Физические свойства[5, с. 101]:

1. Плотность стали g=7,817 г/см 3.

2. Теплопроводность составляет l=11 Вт/(м×град).

3. Температурный коэффициент линейного расширения a=13,4×10 6 К -1.

4. Примерная температура плавления составляет 1525 °С.

Химический состав 40Х ГОСТ 4543-71 приведены в таблице 2.2[3, с. 78]:

Таблица 2.2

Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71

Марка стали	Химический состав, %
	C	Mn	Si	Cr	Ni
40Х	0,36-0,44	0,5-0,8	0,17…0,37	0,8-1,1	До 0,3

 

 

Так как в стали 40Х меньше 13% хрома, то сталь 40Х не является коррозионностойкой.

С металлургических комбинатов сталь 40Х поставляется в сыром состоянии с твердостью 217 НВ. В процессе изготовления деталей сталь подвергают улучшению до твердости 32,5…37,5 HRCЭ.. Сначала производят закалку при температуре t= 860°C в масле с последующим высоким отпуском при температуре t=500°С в масле.

Механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71 в состоянии поставки даны в таблице 2.3[4, с. 113]:

Таблица 2.3

Механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71

Марка стали	Механические свойства
	s0,2 , МПа	sВ , МПа	d, %	y, %	КСU, Дж/см 2
40Х	785	980	10	45	59

 

 

Технологические свойства[10, с. 108]:

Обрабатываемость давлением – удовлетворительная.

Обрабатываемость сваркой – удовлетворительная.

Обрабатываемость режущим инструментом – высокая.

Склонность к ТО – средняя, но прокаливаемость невелика.

Сталь 40Х не подвергается литью.

Эксплуатационные свойства:

Материал является относительно дешевым, так как в нем немного легирующих элементов – хрома (около 1 %). При этом он не является жаропрочным, жаростойким, так как при высоких температурах ухудшаются его механические свойства, материал становится хрупким и непластичным. В состоянии поставки материал не является износостойким, а после термообработки износостойкость повышается .

Хромистая сталь 40Х относится к дешевым конструкционным материалам          [10, с. 108]. С увеличением углерода в них повышается прочность, но снижается пластичность и вязкость, повышается порог хладноломкости. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Стали прокаливаются на глубину 25-35 мм и применяются для деталей небольшого сечения

 

 

3. Технологический процесс изготовления детали «Шайба опорная»

Технологический процесс изготовления детали «Шайба опорная» представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Технологический процесс изготовления детали «Шайба опорная»

Наименование операций и переходов	Эскиз операции	Наименование станка и оснастки
000 Заготовительная Выбрать пруток круглого сечения Æ52 мм ГОСТ 2590-71 из стали 40Х ГОСТ 4543-71		Штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ 166-80 Линейка
005- Токарная Установить заготовку в трехкулачковый патрон. Подрезать торец Ø52 . Точить наружную цилиндрическую поверхность с Æ52 мм до Ø50 мм на длину 20 мм начерно. Точить фаску 1 х45 о		Станок токарно-винторезный 16К20 Патрон трехкулачковый самоцентрирующийся. Резец подрезной с Т15К6 ГОСТ 18880-73 Резец проходной упорный с Т15К6 ГОСТ 18879-73 Резец отрезной с пластиной из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18884-73.
Сверлить центровочное отверстие Ø4мм на глубину 4мм. Сверлить отверстие Ø9мм на глубину 20мм. Цековать отверстие с Ø9 мм до Ø14мм на глубину 10,5мм. Отрезать заготовку выдерживая размер 15,4мм. 015-Сверлильная 1.Установить  заготовку в тиски с призматическими  губками. 2.Сверлить два  отверстия Ø 7,8мм выдерживая расстояние между осями 34 мм. 3.Зенкеровать  сквозное отверстие Ø 7,8мм до Ø 7,95мм. 4.Развернуть  сквозное отверстие с Ø 7,95мм до Ø 8Н7. 5.Снять заготовку		Сверло центровочное Ø4 Р6М5 ГОСТ 14034-74 Сверло спиральное Ø9 Р6М5 ГОСТ 886-77 Цековка Ø 14Р6М5 ГОСТ 26258-87     Вертикально-сверлильный станок 2Н125. Тиски станочные с призматическими губками ГОСТ 21168-75. Сверло спиральное Ø 7,8 Р6М5 ГОСТ 12121-77 Зенкер Ø 7,95 Р6М5 ГОСТ 13779-77 Развертка Ø 8 Р6М5 ГОСТ 1672-80
025-Горизонтально - фрезерная 1.Установить деталь. 2.Фрезеровать два паза шириной 5 мм и глубиной 4 мм, выдерживая расстояние между ними 25 мм. 3.Снять заготовку.		Горизонтально-фрезерный станок 6Т82Г. Оправка с цилиндрической цапфой ГОСТ 15067 - 75. Тиски станочные с призматическими губками ГОСТ 21168-75 Фреза дисковая трехсторонняя Æ80мм Р6М5 ГОСТ 3755-78.
030-Плоскошлифовальная 1.Установить заготовку  . 2.Шлифовать торец Ø 50 мм выдерживая размер 15,4мм предварительно. 3.Шлифовать торец Ø 50 мм выдерживая размер 15,34 мм окончательно. 4. Шлифовать торец Ø 50 мм выдерживая размер 15,04мм предварительно. 5. Шлифовать торец Ø 50 мм выдерживая размер 15h6 окончательно. 6.Снять заготовку.		Станок плоскошлифо-вальный 3Д711ВФ11, Шлифовальный круг ПП900×50× 51 15А50СМ2 10К ГОСТ 2424-83 Магнитная плита мелкополюсная ПММ ГОСТ 16528–87

Заключение

Данная курсовая работа имела своей целью закрепление теоретического материала по курсу «Обработка конструкционных материалов» и его практического применения в процессе разработки технологии изготовления детали «Шайба опорная».

В процессе выполнения работы были углублены знания и навыки по выбору заготовки, разработке технологического процесса, расчетам режимов резания, усилий, мощности и машинного времени работы.

Также в процессе выполнения данной курсовой работы были получены навыки по составлению карты наладок.

В ходе выполнения работы были решены следующие задачи:

1. Проанализирована справочная и техническая литература.
2. Разработан технологический процесс изготовления детали «Шайба опорная».
3. Рассчитаны режимы резания на три операции и назначены режимы резания на операцию точения с помощью справочных данных.
4. Составлена карта наладок на три операции и технологическая карта на весь процесс изготовления детали.

Особенно ценным я считаю знания и умения, приобретенные при составлении карты наладок разработке технологического процесса, так как они пригодятся в будущем.

При выполнении работы я прочитал достаточно технической литературы и ознакомился с основными рекомендациями по рациональному использованию материалов и технологий, необходимых для изготовления детали «Шайба опорная».

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ  РЕЗАНИЯ, УСИЛИЙ, МОЩНОСТИ, МАШИННОГО  ВРЕМЕНИ

4.1 Точение

Операция 005 - Точение. Переход 3. Точить с Æ 52мм до Æ 50мм  на длине l = 20 мм начерно.  Глубина резания  составляет  t = 1 мм. Припуск  снимаем за один проход; i   =1.  В качестве режущего инструмента выбираем токарный проходной  упорный  резец с пластинкой Т15К6.

  Выбираем подачу по паспорту станка 16К20 S = 0,4 мм/об. Период стойкости резца из Т15К6 принимаем Т = 180 мин.

4.1.1 Определение скорости  резания[7, c.7]:

Скорость резания  точения V, м/мин, определяем по формуле :

     (4.1)

где Сv, Kv, m, x, y- коэффициенты и показатели степени; выбираем по табл. 1.1: Cv = 350; m = 0,2; x = 0,15; y = 0,35; Kv = 1,0.

Т- период стойкости резца, мин;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об.

Скорость

 м/мин

Определяем частоту вращения шпинделя n, об/мин, соответствующую найденной скорости V, по формуле

     (4.2)

где     V - скорость резания, м/м

D- диаметр заготовки; D = 50 мм;

 об/мин

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка и устанавливаем действительную частоту вращения: nд = 1000 об/мин .

Определяем  фактическую скорость резания Vфакт, м/мин, по формуле :