Втулка -- деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь.

1.1 Материал детали и его свойства

Втулка изготовлена из стали - 65 Г ГОСТ 4543-71

Сталь 65Г ГОСТ 4543-71 Сталь качественная легированная.

Это сталь конструкционная, рессорно-пружинная.

Химический состав:

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.62-0.7	0.17-0.37	0.9-1.2	до 0.25	до 0.035	до 0.035	до 0.25	до 0.2

Температура ковки:

Начала 1250, конца 780-760. Охлаждение заготовок на воздухе.

Технологические свойства стали 65Г

Свариваемость:	не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность:	малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	склонна.

Обрабатываемость резанием- в закаленном и отпущенном состоянии б.ст. = 0,80. тв.спл. = 0,85, KB = 820 МПа Kпри НВ 240 и Плотность- при 20°С - 7,81х10ікг/мі.

Модуль нормальной упругости при 20°С - 215 Гпа.

Удельная теплоемкость при 20-100°С - 490 Дж/(кг·°С)

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	HRCэ
Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 830 °С, масло, отпуск 470 °С.	Образцы	785	980	8	30
Листы нормализованные и горячекатаные	80		730	12
Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздух.	20	1220	1470	5	10	44-49
Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С, воздух.	60	690	880	8	30	30-35

Механические свойства при повышенных температурах

(Закалка 830 °С, масло. Отпуск 350 °С.)

испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %
200	1370	1670	15	44
300	1220	1370	19	52
400	980	1000	20	70

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

(Закалка 830 °С, масло.)

t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
200	1790	2200	4	30	5	61
400	1450	1670	8	48	29	46
600	850	880	15	51	76	30

теплоемкость	теплопроводность	t. плав.	AC1	м
100	200	300	400	500	600	100	200	300	400	500	600
481	485	506	527	545	564	43,8	43,8	37	30,2	23,9	17	724	-465	0.271

Назначение:

Рессоры, пружины и другие детали, от которых требуется повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Таким образом, выбор материала для данной детали оправдан.

ПО чертежу детали видно, что форма отверстий позволяет :

- обрабатывать их напроход с одной двух сторон.

- есть свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям

- нет глухих отверстий.

- имеется паз.

1.2 Анализ технологичности детали

Деталь типа « втулка» представляет собой теловращение и является частью механизма станка.

Основными исполнительными поверхностями являются:

1) Наружная цилиндрическая поверхность 80с11

2) Наружная цилиндрическая поверхность 40e7

3) Поверхность центрального отверстия

4) Плоская поверхность (паз)

Самые высокие требования по точности по 7 квалитету 40e7 предъявляются наружной цилиндрической поверхности диаметром 40, что предполагает применение для получения этой поверхности чистовых и отделочных методов обработки:

· Тонкое точение

· Шлифование

Требования к центральному отверстию могут быть обеспечены применением:

· Сверление

· Развертывание

Наличие паза требует применения специальных приспособлений.

Резьбовая поверхность М 24 может быть изготовлена с помощью метчиков.

Минимальные требования шероховатости предъявлены к наружной цилиндрической поверхности 40e7 . Они могут быть обеспечены применением упрочняющей отделочной обработке. (Обработка шаром, ультразвуковое ППД)

Требования к остальным поверхностям могут быть получены обычными методами обработки.

Требования по твердости к поверхности В HRC 52…54 могут быть выполнены применением поверхностной закалки (ТВЧ) или с помощью лазера.

Количественная оценка технологичности производится расчетом ряда показателей, характеризующих отдельные свойства.

Коэффициент точности обработки детали:

Кто=(ni·ITi)/ N,

где ni - число поверхностей одного квалитета ITi, N - общее число поверхностей с нормируемой точностью.

Кто=(2*10)+(1*7)+(1*11)/4=9,5

Таким образом, точность обработки детали нормальная.

Коэффициент шероховатости поверхности:

Кш= (ni·Rai)/?N

где ni - число поверхностей одной шероховатости Rai, N - общее число поверхностей с нормируемой шероховатостью.

Кш=(1*0,2)/1=0,2

К шероховатости поверхности данной детали предъявлены высокие требования.

1.3 Определение типа производства и размера партии

Тип производства в значительной мере влияет на все технологические решения и на вид применяемой технологической оснастки. Тип производства определяют предварительно по массе детали. У нас m=1.03 кг, а программа выпуска № =18 000 штук в год. Получается как крупносерийное.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве используются универсальные станки оснащенные специальными приспособлениями, специализированные станки, предназначенные для выполнения типовых операций. Главным видом оборудования являются станки с ЧПУ. Технологическая оснастка так же применяется как универсальная, так и специальная. С увеличением серийности производства применяется все больше специальной оснастки. Операции выполняются в одну установку с ограниченным числом переходов.

1.4 Отнесение детали к типовой группировке

Не смотря на все многообразие машиностроительных деталей производственный опыт позволяет достаточно точно классифицировать их на несколько основных классов, для каждого из которых существует вполне определенный типовой технологический процесс. Поэтому одним из первых этапов проектирования является отнесение оригинальной детали к одному из классов.

Наша деталь относится к классу « Втулка». Она характеризуется соотношением длины 70мм к среднему диаметру 40мм., в пределах 0,5< L/D <5. Также для втулок характерно наличие точных наружных и внутренних поверхностей, что наглядно показывает наш чертеж.

2. Выбор вида и метода получения заготовки

Способ получения заготовки определяется прежде всего материалом, из которого изготавливается заготовка, и конфигурацией детали: материал льется или штампуется, можно ли прошить отверстие такого диаметра и такой глубины и т.п. Обязательно учитывается тип производства, т.к. с повышением серийности становится возможным получать более точные и сложные заготовки, обеспечивая и большую экономию металла.

«Заготовка» - полуфабрикат детали, предназначенный для точной механической обработки путем снятия стружки (лишнего металла).

Расчет характеристик заготовок выполняется в специальной программе.

Результаты расчетов представлены ниже.

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт. 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт. 10

Вид заготовки (код) Штамповка на гориз.-ковочной машине

Масса заготовки, кг 1,4

Коэффициент использования металла 0,85

Стоимость заготовки, руб. 24,7

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт 10

Вид заготовки (код) Пруток горячекатанный

Диаметр и длина прутка. мм 90 x 73,3

Масса заготовки, кг 3,637261

Коэффициент использования металла 0,45

Стоимость заготовки, руб. 38,3

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт. 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт 10

Вид заготовки (код) Штамповка на прессах (без прошивки отв.)

Масса заготовки, кг 1,35

Коэффициент использования металла 0,8

Стоимость заготовки, руб 13

Наилучшее использование материала имеет заготовка - Штамповка на прессах со стоимостью 13 руб.

3. Определение припусков и размеров заготовки

Так как, в качестве заготовки выбрана штамповка на прессах без прошивки отверстий, то необходимо, назначить припуски и определить размеры только для наружных размеров. Таким образом, необходимо рассчитать припуски на наружные цилиндрические поверхности диаметром 80 и 40 и торцевые поверхности длиной 70мм и 50мм.

«Припуск» - слой металла, который необходимо удалить для получения поверхности детали.

Припуск Zd - далется на весь диаметр.

Припуск Zl - припуск на сторону.

Величина припуска для заготовок может быть определена по следующим формулам:

Zd= D0,4·L0,05/ IT0,45 Zl= D0,3·L0,05

где Zd - припуск на наибольший диаметр детали, мм;

Zl - припуск на общую длину детали, мм;

D - наибольший диаметр детали, мм;

L - длина детали, мм;

IT - квалитет размера на диаметр детали D (6,7,...10).

D=80 мм.

L=70 мм

Zl= 800,3·700,05 .=4,60 мм. Припуск на общую длину.

Zd= 800,4·700,05/110,45 =2,43 Припуск на наибольший диаметр.

Рассчитываем величина припуска на диаметр заготовки

Z=0.15·D0,5·m0.22·KТ·Kсл

гдеD - размер, на который рассчитывается припуск, мм;

m - масса штамповки в кг;

KТ - коэффициент точности штамповки (KТ=1,0 штамповка I класса - точная; KТ=1,35 штамповка II класса - менее точная);

Z80=0.15·800,5·(1,03*1,6)0.22·*1*1=1,50 мм.

Z40=0.15400,5·(1,03*1,6)0.22·*1*1=1,05мм.

Получаем величину диаметра припусков заготовки:

80+(1,5*2)=83 мм.

40+(1,05*2)=42,10мм.

Рассчитываем величину припуска на стороны заготовки:

Z=0.15·D0,5·m0.22·KТ·Kсл

гдеD - размер, на который рассчитывается припуск, мм;

m - масса штамповки в кг;

KТ - коэффициент точности штамповки (KТ=1,0 штамповка I класса - точная; KТ=1,35 штамповка II класса - менее точная);

Kсл - коэффициент сложности (Kсл=1 штамповка простая, Kсл=1,1 штамповка средней сложности, Kсл=1,3 штамповка высокой сложности).

Z70=0.15·700,5·(1,03*1,6)0.22·*1*1=1,40 мм.

Z50=0.15·500,5·(1,03*1,6)0.22·*1*1=1,18 мм.

Получаем величину сторон припусков заготовки:

70+1,4+1,4=72,8 мм.

50+(1,4-1,18)=50,22 мм

Составляем эскиз заготовки

4. Проектирование маршрута обработки детали

- разработка маршрутов обработки отдельных поверхностей.

Наружная цилиндрическая поверхность 40e7 , с длиной 50мм, с

диаметр заготовки 42,10 мм.

Ш Обтачивание (75%) 0,75*1,05=0,79мм

Д1=40,22+(2*0,16)=40,54 мм.

Ш Шлифование предварительное (15%) 0,15*1,05=0,16 мм Д2=40+(2*0,11)=40,22 мм

Ш Шлифование чистовое (10%) 0,10*1,05=0,11мм

Дз=Дд=40мм

Ультразвуковое ППД позволяет снизить

Наружная цилиндрическая поверхность 80с11 , с длиной 20мм, с

Диаметр заготовки=83 мм.

Ш Обтачивание предварительное (80%) 0,8*1,5=1,2 мм.

Д1=80+(2*0,3) =80,06 мм.

Ш Обтачивание чистовое (20%) 0,2*1,5=0,3мм.

Дз=Дд=80мм

Наружная цилиндрическая поверхность d 38, с длиной 5 мм, с

Ш Обтачивание однократное

Дз=Дд=38 мм

Центральное отверстие, с длиной 70 мм, с

Ш Сверление Z1св =Дсв/|2=19,6/2=9,8 мм

Д1=Д2-2Z2=20- (2*0,2)=19,6 мм

Ш Развертывание (максимальный припуск=0,2 мм), Z1=0,2 мм.

Дз=Дд=20 мм

Резьба в центральном отверстии М24

Ш Сверление (рассверливание) Zсв.=Д/2=21/2=10,5 мм

Ш Нарезание резьбы метчиком Д св=Др-1,2*Sрез.=21-(1,2*2,5)=21 мм.

Z= (Др-дсв)/2=(21-21)/2=1,5 мм.

Др=Дд=24

Поверхность паза , с длиной 80 мм, с

Фрезерование черновое (75%) 0,75*14=10,5 мм

Z2=12,6-2,1=10,5 мм.

Фрезерование получистое (15%) 0,15*14=2,1 мм

Z2=14-1,4=12,6 мм.

Фрезерование чистовое (10%) 0,10*14=1,4 мм

Составление общего маршрута обработки детали.

Сначала делается черновая обработка всех поверхностей, потом предварительная, чистовая, тонкая и отделочная.

005 Вертикально сверлильная.

Тип станка- вертикально-сверлильный.

Сверлить отверстие диаметром 19,6 мм на длину 70 мм.

Глубина резания t=Z=Дсв|2=9,8 мм.

Развертывать отверстие диаметром 20 мм на дину 70мм.

Глубина резания t=Z=0,2 мм.

010 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Точить однократно диаметром 40,54 на длину 50 мм.

Глубина резания t=Z=0,79 мм.

Точить диаметр 80,06 мм на длину 20

Глубина резания t=Z=1,2 мм

Точить канавку диаметром 38 мм, шириной 5 мм,

Lк обработки=(40-38)/2=1 мм.

Глубина резания t=Z=5 мм

015 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Точить диаметр 80 мм на длину 20

Глубина резания t=Z=0,3 мм или 1,5

020 Шлифование

Тип станка- кругло-шлифовочный

Шлифовать предварительно диаметр 40,22 длиной 50мм

Глубина резания t=Z=0,16 мм

025 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Рассверлить отверстие под резьбу диаметр 21 мм, длиной 30мм

Глубина резания t=Z=(Др-Дсв)/2=(21-20)/2=0,5 мм

Нарезать резьбу метчиком на длину 30мм

Глубина резания t=Z=1,5 мм

030 Фрезерная

Тип станка- горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 10,5 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=10,5 мм

035 Фрезерная

Тип станка- горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 12,6 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=2,1 мм

040 Фрезерная

Тип станка - горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 14 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=1,4 мм

045 термическая

Тип станка- лазерно-технологический комплекс

Закалить поверхность В лучом лазера до НRС 52….54 на длину 45 мм. (50-5)

050 Шлифовальная

Тип станка-кругло-шлифовальный

Шлифовать поверхность диаметром 40, длиной 50мм

Глубина резания t=Z=0,11 мм

065 отделочная

Тип станка - токарно-винторезный с комплексом ультразвукового оборудования

Обрабатывать поверхность В до

5. Режимы резанья

Операция № 1 «Вертикально-сверлильная»

Проводим сверление поверхности центрального отверстия Rа 6.3 до 19,6 мм

Проводим развертывание поверхности центрального отверстия до 20 мм.

Операция « 2 «Токарная»

Проводим черновое обтачивание поверхности до 40,54 мм.

Обтачивание однократное поверхности до 80,06 мм

Черновое обтачивание канавки до 38мм.

Операция № 3 «Токарная»

Проводим чистовое обтачивание поверхности до 80,00 мм.

Операция № 4 «Шлифовальная»

Проводим шлифование предварительное наружной поверхности до 40,22 мм.

Операция № 5 «Токарная»

Рассверливание отверстия (фаски) под резьбу до 21 мм.

Нарезание резьбы метчиком.

Операция № 6 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза получистовой обработкой до 10.5 мм.

Операция № 7 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза чистовой обработкой до 12,6 мм.

Операция № 8 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза тонкой обработкой до 14 мм.

Операция № 9 «Шлифовальная»

Проводим шлифование чистовое наружной поверхности до 40,00 мм

Операция № 10 «Отделочная»

Обрабатывать поверхность В до с комплексом ультразвукового оборудования.

6. Выбор инструмента и оборудования

Операция № 05

Для обработки центрального отверстия Ш 20Н10, длиной 70мм выбираем следующую модель станка:

Вид операции: Вертикально-сверлильный

Модель станка: Вертикально-сверлильный 2Н125

Техническая характеристика	2Н125
Наибольший диаметр сверления по стали, мм	25
Расстояние от центра шпинделя до направл. Б, мм	250
Расстояние от торца шпинделя до стола В, мм	5-700
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	9
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	45-2000
Наиб. перемещение шпинделя, мм	200
Конус Морзе шпинделя А	3
Число ступеней подач	9
Предел подач шпинделя, мм/об	0,1-1,6
Размеры стола, мм	400х450
Размер паза Г, мм	14
Шаг пазов д, мм	200
Мощность эл.двигат., кВт	2,2
Габариты станка в плане, мм	1130х850

Сверло цилиндрический хвостовик (ГОСТ 10902-77) Ш20-189,98

(кол-во переточек -10),.

Развертка слесарная ГОСТ 7722-77 Ш20-129,80

(кол-во переточек -1)

Патрон сверлильный -600 руб

Стоимость инструмента: 919, 6

Стоимость станка: 55000.00 руб.

Операция № 010

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40,54, длиной 50 мм выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Техническая характеристика	1Е325
Наибольший диаметр обработки прутка, мм	25
Наибольший диаметр обработки над станиной, мм	320
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм	100
Наибольшая длина обрабат.заготовки, мм	140
Расстояние от шпинделя до револ. головки, мм	107-400
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	14
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	80-3150
Подача револьверного суппорта, мм/об	0,05-1,3
Кол-во ступеней подач револьверного суппорта	3
Поперечная подача, мм/об	0,05-1,3
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	3915х925

Проходной резец - ГОСТ 18879-73 -53,10

(кол-во переточек -3)

отрезной резец ГОСТ 18880-73 (Т5К10)- 53,10

(кол-во переточек -3)

Токарный патрон-8800 руб.

Стоимость инструмента-8906,20 -

Стоимость станка:90 000 руб.

Операция № 015

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 80с11, длиной 20 мм глубиной резанья 1,5 мм выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Техническая характеристика	1Е325
Наибольший диаметр обработки прутка, мм	25
Наибольший диаметр обработки над станиной, мм	320
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм	100
Наибольшая длина обрабат.заготовки, мм	140
Расстояние от шпинделя до револ. головки, мм	107-400
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	14
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	80-3150
Подача револьверного суппорта, мм/об	0,05-1,3
Кол-во ступеней подач револьверного суппорта	3
Поперечная подача, мм/об	0,05-1,3
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	3915х925

отрезной резец ГОСТ 18880-73 (Т5К10)- 53,10

(кол-во переточек -3)

Токарный патрон-8800 руб.

Стоимость инструмента-8906,20 -

Стоимость станка: 90 000 руб.

Операция № 020

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40е7, длиной 50 мм , глубиной резанья 0,16 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Шлифовальная»

Модель станка: Кругло-шлифовальный

Техническая характеристика	3М150
Наиб.диаметр обраб. заготовки, мм	100
Наиб. длина обраб заготовки, мм	360
Рекоменд. диаметр наруж. шлифования, мм	10-45
Наиб. длина наружного шлифования, мм	340
Наиб. размеры шлиф. круга DxB, мм	400х40
Частота вращения шпинд. шлиф. бабки, об/мин	2350; 1670
Частота вращения шпинделя изделия (Б/ст), об/мин	100-1000
Скорость перемещения стола (бесступенч.), м/мин	0,2-4
Поперечная подача шлиф. бабки на одно дел. лимба, мм	0,002
Непрерывн. подача врезного шлиф. (б/ст), мм/мин	0,05-0,5
Мощность эл.двигат., кВт	4
Габариты станка, мм	2500х2220

Патрон токарный-8800

Стоимость инструмента: 8800 руб.

Стоимость станка:380 000 руб.

Операция № 025

Для данной операции выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Страницы: 1, 2