Технический процесс обработки вала

Введение

Различные материалы  обрабатывают  для  получения  нужных  предметов.

Придание материалу необходимых размеров, формы, свойств достигается многими видами обработки.

Механическая обработка  − наиболее распространённый технологический  процесс обработки различных по форме деталей с заданными точностью и качеством поверхности. Обработка металлов режущими инструментами на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий. Работа таких инструментов основана на использовании режущего клина. Клин, состоящий из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку, может перемещаться относительно обрабатываемого куска металла-заготовки так, что одна поверхность клина будет давить на заготовку, а кромка разделять заготовку на две неравные части, меньшая из которых будет деформироваться, превращаясь в стружку. Такой процесс называется резанием. Взаимное перемещение режущего клина и заготовки осуществляется в металлорежущем станке, где инструмент или заготовка может устанавливаться в дополнительные устройства-приспособления. Получение новых поверхностей путём деформирования поверхностных слоёв материала с образованием стружки называется обработкой резанием.

В зависимости от формы  деталей, характера обрабатываемых поверхностей и требований, предъявляемых к ним, их обработку можно производить различными способами: механическими − точением, сверлением, фрезерованием, строганием, протягиванием, шлифованием и др.; электрическими − электроискровым, электроимпульсным или анодно-механическим, а также ультразвуковым, электрохимическим, лучевыми и другими способами обработки.

Процесс обработки металлов резанием играет ведущую роль в машиностроении, так как точность форм и размеров и высокая частота поверхностей деталей машин и технологического оборудования обеспечивается в большинстве случаев только этой обработкой.

Этот процесс успешно  применяется во всех без исключения отраслях промышленности. В основном обработка производится на металлорежущих станках, реже вручную или с помощью механизированных инструментов.

 

1 Исходные данные по заданию

Наименование работы:

Разработать технологический  процесс изготовления крышки.

Исходные данные по заданию  приведены в таблице 1:

 

Таблица 1−Исходные  данные по заданию 

Чертёж     детали	Производственная         программа      тыс. штук  в год	Материал	Вид        обработки
Вал	6000	А30	Фрезерная

 

Данная деталь изготавливается  из легированной стали А30 (ГОСТ) химический состав и механические свойства приведены в таблицах 2-3.

 

Таблица 2−Химический состав стали А30

Содержание  элементов, %
С	Si	Mn	P	S	Cr, Ni, Cu
			не  более
0,27−0,35	0,15−0,35	0,7-1,00	0,060	0,08-0,15	<=0,25

   

Таблица 3−Механические свойства стали 35

σв, МПа	σт, МПа	δ,%	Ψ,%
510	320	15	25

 

Для данной детали из стали марки А30 вид термообработки будет следующим: принимаем закалку с охлаждением в воде. При этом скорость охлаждения V>=500°C/сек. Производим нагрев стали до Т=860°С. Выдержка при данной температуре необходима для того, чтобы аустенит перешёл в мартенсит. Затем производим быстрое охлаждение с указанной выше скоростью. Получаем сорбит закалки. Далее производим средний отпуск: нагрев до Т=350-450°С  с выдержкой и последующим охлаждением на воздухе.

 

          Схема термообработки следующая:

             >AC3      Охлажд.                       С. О.

     Ф+П            А                           Сз                           Со

            820°С      V≥500°C/сек           380─450°С

 

        Т,°С                  

      Тзак       ………                     820°С               

 

 

 

 

        Тотп        …………………………….                   420°С

 

 

 

 

t, c

                    Рисунок 1─Схема термообработки.

 

            

         На диаграмме «железо-углерод»  покажем марганцевистую сталь А30.

 

              

Рисунок 2─Диаграмма железо-углерод (стальной участок)  

 

2 Тип производства, количество деталей в партии

В зависимости от размеров производственной программы, сложности  и трудоёмкости изготовляемых деталей (изделий) различают три вида (типа) производства показанных в таблице 4.

 

Таблица 4─Типы производства

Тип   производства	Количество обрабатываемых деталей в год
	крупных более 5 кг	средних от 5 до 20 кг	мелких до 5 кг
Единичное	До 5	До 10	До 100
Серийное	Свыше 5 до 1000	Свыше 10 до 5000	Свыше100 до 50000
Массовое	Свыше  1000	Свыше 5000	Свыше 50000

 

 

        Определим  массу детали по формуле (1) 

 

                                                      m=ρV,                                                                   (1)

                                                                                                                                  

         где     m ─ масса детали, кг;

                    p  ─ плотность стали, кг/м³  ;

  V   ─объём детали, м³ ;

          Для  стали принимаем ρ=7,8 10³ кг/ м³, V=0,000608 м³ .

                                     

                                  m= 7,8·10³· 0,000608= 4,74 кг

 

По таблице 5 определяем тип производства. Так как масса  детали меньше 5 кг и производственная программа 6000 деталей, то тип производства ─ серийное.

Серийное производство ─ изделия изготавливаются и обрабатываются партиями (сериями), состоящими из однотипных деталей одинакового размера, запускаемых в производство одновременно. В зависимости от количества изделий в партии и их трудоёмкости изготовления серийное производство подразделяют на

мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, определяемое  ориентировочно по таблице 5.

 

Таблица 5 ─ Виды производства

Вид       производства	Количество изделий в партии
	крупных	средних	мелких
Мелкосерийное	2 ─ 5	6 ─ 25	10 ─ 50
Среднесерийное	6 ─ 25	25 ─ 150	51 ─ 300
Крупносерийное	Свыше 25	Свыше  150	Свыше  300

 

Количество деталей  в партии можно определить по формуле (2)

                                                          n =          ,                                                             (2)

 

               где N ─ годовая программа выпуска деталей ;

                      t ─ число дней, на которые необходимо иметь запас готовых деталей для бесперебойной работы цеха ;

                     Ф ─ число рабочих дней в  году .

               Принимаем N = 6000, t = 3, Ф = 255 .

                                                             ,     шт.     принимаем n = 70 деталей.

               

            По таблице 5 определили, что вид производства ─ среднесерийное.

 

3 Вид заготовки и припуски  на обработку

Заготовкой называется предмет производства, из которого изменением формы, размеров, качества поверхностей и свойств материала изготавливают требуемую деталь. Выбор вида заготовки зависит от материала, формы и размера, её назначения, условий работы и испытываемой нагрузки, от типа производства.

В качестве заготовки для изготовления данной детали необходимо взять поковку. Припуски на её обработку приведены в таблице 6.

 

Таблица 6 ─ припуски и допуски  на обработку.

Размер детали, мм	Припуски, мм	Допуски, мм	Размер заготовки, мм
210	3,8	+2.1 - 1,1	217,6
Ø80	3,4	+ 1,7 - 0,9	86,8
Ø60	3,4	+ 1,7 - 0,9	66,8
Ø50	3,4	+1,7 - 0,9	56,8

 

поковки – для деталей, работающих на изгиб, кручение, растяжение. В серийном и массовом производстве применяются преимущественно штамповки, в мелкосерийном и единичном производстве, а также для деталей крупных размеров – поковки;

 

 

   4 Структура технологического  процесса

           

           Технологической операцией называется  часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, в частности, при обработке резанием─на одном станке. Если после обработки части поверхностей заготовка передаётся на другое рабочее место, а затем возвращается на тот же станок, то дальнейшая обработка на нём составит следующую операцию.

            Позицией называется фиксированное  положение, занимаемое неизменно  закреплённой обрабатываемой заготовкой  совместно с приспособлением  относительно инструмента или  неподвижной части операции.

            Технологическим переходом называется законченная часть операции, выполняемая одним и тем же инструментом при постоянной поверхности, образуемой обработкой, технологических режимах и установке.

            Проход─это часть перехода, характеризуемая  снятием одного слоя металла.

            Структуру технологического процесса  представим в виде блок-схемы  на рисунке 3.

                                             

                                                  

                 Получение заготовки

                                     

                                                 Токарная операция

Сверлильная операция

                                                   Фрезерная  операция         

 

Термообработка

 

         Шлифовальная  операция

                                                    Контроль   качества

                             Рисунок 3 ─ Структура  технологического  процесса 

 Токарная операция предназначена для обработки цилиндрических, 
фасонных, конических поверхностей , расточивание отверстий , нарезание резьбы.

  Сверлильная операция  предназначена для обработки  отверстий: сверления и рассверливания, зенкерование и развёртывание,  нарезание резьбы.  

  Фрезерная операция предназначена  для обработки плоскостей, наружных и внутренних фасонных поверхностей, прорезке прямых и винтовых канавок, фрезерование резьб, зубьев колёс.

   Шлифовальная операция предназначена  для окончательной обработки  поверхностей, придание поверхности  необходимого качества и точности.

    

 

5  Выбор оборудования и  приспособлений

При выборе типа станка и  степени его автоматизации необходимо учитывать следующие факторы:

1) габаритные размеры  форму детали;

2) форму обрабатываемых  поверхностей, их расположение;

3) технические требования  к точности размеров, формы и шероховатости обработанных поверхностей;