Разработка технологического процесса изготовления и упрочнения задней рубашки

Российский государственный университет нефти и газа

им. И. М. Губкина

Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования

 

Курсовой проект

по курсу «Технология обработки упрочнённых и восстановленных поверхностей» на тему:

«Разработка технологического процесса изготовления и упрочнения задней рубашки»

 

 

 

 

                                                              

 

1. Анализ детали.

Деталь рубашка передняя представляет собой  типа втулка. Особо точными поверхностями является наружный диаметр. Для неуказанных поверхностей шероховатость должна быть не больше 6,3 мкм.

Назначение детали: устанавливается между валом и корпусом насоса между которыми набивается сальник в приемной камере насоса- для герметичности вала.

Допуск на отклонение от круглости не должен превышать 0,04 мкм. Биение относительно поверхности В не должно превышать 0,02 мкм. Шероховатость на поверхности В не более 1,6 мкм. Для остальных поверхностей шероховатость поверхности 6,3 мкм.

Деталь является технологичной с точки  зрения механической обработки т.к. она имеет форму тела вращения, имеет свободный доступ режущих инструментов к поверхности детали.

Материал детали и его свойства:

Сталь 12Х13 ГОСТ 5632-72

Химический состав в % материала 12Х13:

Классификация стали: углеродистая- легированная сталь

Применение: предназначена для производства изделий с повышенной пластичностью, работающие в условиях ударных нагрузок, высоких температур и агрессивных сред. Сталь 12Х13 слабо сваривается и склона к отпускной хрупкости. Заменителем является марка 20Х13. Обычно используется для изготовления деталей турбин, труб, деталей котла.

1.2. Определение типа производства.

Определим тип производства в зависимости от объема выпуска и массы детали (табл.3.1 [3]).

Масса детали составляет 5,0 кг, объем выпуска 2000 шт, следовательно, это средне-серийное производство.

Характерный признак массового производства является выполнение на большинстве рабочих мест только одной закрепленной операции.

1.3. Выбор вида заготовки.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. В машиностроении основными видами заготовок для деталей являются стальные и чугунные отливки, отливки из цветных металлов и сплавов, штамповки и всевозможные профили проката. Так как некоторые поверхности детали не обрабатываются и тип производства – средне-серийный, то целесообразно будет выбрать в качестве заготовки трубный прокат на заказ, со своими размерами. Выбор заготовки сделан на основании анализа чертежа детали, объема выпуска в год и области применения детали, а также общего количества деталей, подлежащих изготовлению по неизменным чертежам.

 

 

 

 

2.Проектирование технологического процесса изготовления детали.

05 Автоматная

1.Подрезать торец.

2.Проточить до Ø121Н9 на L=195

3.Проточить канавку  до Ø115,b=7 на L=15

4.Проточить фасонную канавку  до Ø114, обеспечив L=75

5.Проточить поверхность Г до  Ø119Н9

10 Наплавочная

15 Автоматная

1. Подрезать торец в L=235
2. Проточить до Ø121Н9 на L=75
3. Расточить  до Ø97Н10 на проход
4. Расточить до Ø97Н9  на L=135
5. Расточить коническую поверхность, обеспечив b=7H12 и α=45°
6. Расточить до Ø95Н9 на проход
7. Расточить до Ø95Н7 на проход
8. Расточить до Ø95Н7 на проход (тонкое точение)
9. Подрезать торец

20 Автоматная

1. Подрезать торец.
2. Расточить  до Ø111,5 на h=0,5
3. Снять фаску 1,6х45°
4. Проточить до Ø121Н9 на  проход
5. Проточить до Ø121Н8 на  проход
6. Проточить до Ø121Н7 на  проход
7. Проточить до Ø121Н7 на  проход  (тонкое точение)
8. Проточить канавку b=7, L=15
9. Проточить фасонную канавку Ø114, обеспечив L=45

25 Фрезерная

1. Фрезеровать канавку b=6H7 на t=5, L=40

3. Расчет и определение межоперационных

припусков и допусков на них.

Задача: Рассчитать припуск на обработку внутренней цилиндрической поверхности  D=140H8

Заготовка: масса отливки 14,5 кг

Материал – сталь 12Х13

Технологический маршрут состоит из двух операций:

- черновое точение

- чистовое точение Предельные размеры:

Вид обработки	кл.точн.	Допуски Мкм	Rz мкм	Т мкм			Dmin, мм	Dmax, мм	2 Zmin мкм	2 Zmax мкм
Заготовка	14	1400	200	630	1224,44	-	94,381	122,868
Черновое точение	9	330	115	100	24,61	20,12	94,53	122,633
Чистовое точение	8	61	30	72	1,23	1,006	94,897	122,152	158,49
Тонкое точение	7	52	6,3	46	0,06	0,0503	94,965	121,081

- тонкое точение

 

Определение припусков аналитическим методом:

Для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних)

 

 – высота микронеровностей поверхностей предыдущего тех. перехода.

 – глубина дефектного поверхностного  слоя, оставшегося при выполнении предшествующего тех. перехода.

 – суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем тех. переходе.

- величина погрешностей установки  заготовки при выполняемом тех. переходе.

(Все величины выражены в мкм.)

Суммарное значение пространственных отклонений для отливки:

 

Величина отклонения расположения (местную) проката.

- расстояние от сечения до  места крепления заготовки мм

 – величина удельного отклонения расположения, мкм/мм.

Величина расположения заготовки при центровке:

 

Черновое точение:

Чистовое точение:

 

Тонкое точение:

 

- коэффициент уточнения обработки.

- допуск на диаметр базовой  поверхности заготовки, использованный при центровке, мм.

Величина остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения операции.

- коэффициент уточнения (по таблице Добрыднева И.С.).

 – суммарные отклонения расположения заготовки, мкм.

Погрешность установки:

; (мкм)

=0,25 ; (мкм)

=0,25*1400=350 мкм

=100 мкм - принимаем для черновых  заготовок.

Тогда:   мкм

 

Черновое точение: мкм

Чистовое точение:   мкм

Тонкое точение:     мкм

 

 

Расчет значений межоперационных припусков:

Черновое точение:

 

Чистовое точение

мкм

  мкм

Тонкое точение:

мкм

  мкм

 мкм

  мкм

Промежуточные расчетные размеры:

 мм

  мм

 мм

 мм

 мм

 мм

мм

Припуски на последующие операции определяем по таблицам.

 

4. Расчет режимов резания при токарной обработке.

 

При назначении режимов резания обычно определяют глубину резания

t, подачу S и скорость резания V.

 

Задача: Определить режимы резания при черновой обработке                                                                          d=94,5 мм  на L = 235 мм. – внутренняя поверхность .

Скорость резания рассчитывается  по формуле:

         V = ;  ( ).

рягде :  С , x, y, m – коэффициенты, зависящие от вида обработки, определяются по таблицам.

       S – подача ( ) ;

        t – глубина  резания (мм);

   S и t – определяются по  таблице в зависимости от диаметра  заготовки.

При  d = 94,5 мм  принимаем  S = 1,3 ( )  и  t = 1,5 (мм).

Тогда в зависимости от величины   S  и  t  по таблице принимаем  (для резца сталь Т 15К6).

 С = 340;                             

y = 0,45;   ([2],стр.269  таб.17)

 х = 0,15;                           

m=0,20; 

Т – среднее значение стойкости при многоинструментальной обработке.

 Т =220 – 250  (мин), принимаем  Т = 230 (мин).        

K - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки (K ),

состояния поверхности  (K ) ,материала инструмента (K ) , углов в плане резца (К ) и радиуса при вершине резца (К ).

- K = К ;    

=600 мПа, поэтому принимаем по  таблице :  

 К = 1,3

nv = 1,45

K = 1,3 .

-K = 0,8 - принимаем по таблице.

-K = 1 - принимаем по таблице, т.к. обрабатывающий инструмент резца из твердого сплава Т15К6.

 

-К = 1 - принимаем по таблице, т.к. радиус при вершине резца                              r = 2(мм).

-К = 1,2 -  принимаем по таблице, т.к. главный угол в плане резца  .

K = K · K · K · К · К ;

K = 1,5·0,8·1·1,2·1 = 1,44;

Зная все необходимые данные, рассчитаем скорость резания :

 

V=

 

Рассчитаем силы резания по формуле :

 

P = 10·C ·t ·s ·V ·K ; (H) (2-стр.273 таб.22)

 

P - тангенциальная сила резания;    рассчитаем с учетом:

  C = 300;    y= 0,75;  x= 1;  n= -0,15; - коэффициенты, принимаем по таблице  (материал резца Т15К6 , наружное продольное точение).

K - поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов:    K = K ·K ·K ·K ·K

 

K - учитываем влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, по таблице:

K =( ) ;   n=0,75- по таблице (для <600)

K =( ) =0,737

 

K - зависит от величины главного угла В плане резца и материала резца; при =30 и Т15К6- твердый сплав для Р по табл. принимаем:

K =1,08

K - зависит от величины переднего угла резца и материала резца; при =10 для Р по табл. принимаем:

K =1;

 

K - зависит от величины переднего угла резца и материала резца; при для  Р по табл. принимаем:

K =1

 

K =0,737·1,08·1·1=0,796;

Р =10·300·1,5 ·1,3 ·142 ·0.796=2078 (Н).

 

Р - радиальная сила резания, рассчитывается с учетом:

C = 243;    y= 0, 6; x= 0, 9;  n= -0, 3;

K = K ·K ·K ·K

K =1, 3·1·1=1, 3;

Р =10·243·1, 5 ·1, 3 ·142 ·1, 3=1172 (Н).

 

 Р - осевая сила резания, рассчитывается с учетом:

C = 339;    y= 0,5;  x= 1;  n= -0,4;

K =0,78·1·1=0,78;

 Р =10·339·1,5 ·1,3 ·142 ·0,78=587 (Н).

Рассчитаем эффективную мощность резания:

 

(кВт);

 

(кВт);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=94,5 (мм)

n- количество оборотов в минуту:

; (об/мин)

; (об/мин)

(мин)

 

t ,мм	S ,	V  ,	P	N ,(кВт)	Т ,(мин)
1,5	1,3	142	2078	4,81	0,20

 

 

5. Выбор токарного станка.

На основании произведенных расчетов по  значениям величин мощности N, частоты вращения шпинделя  n и наибольшего диаметра изделия устанавливаемого на станину выбираем токарно- револьверный автомат марки 1Б290-6К (таблица 4 стр.10 [2]). Мощность станка N=4,9кВт, что первышает эффективную мощность, равную Nэф=4,81КВт.

Назначение станка.

Автомат предназначен для обработки сложных деталей, требующих применения последовательно несколько работающих инструментов: резцов, сверл, зенкеров, разверток и метчиков. Наиболее характерным для автомата является изготовление частей арматуры крепежных, резьбовых изделий и других подобных деталей в условиях крупносерийного производства. В качестве заготовки используется прутковый материал круглого, квадратного и шестигранного сечения.

 

 

 

 

 

Технические характеристики автомата.

Наибольшие размеры обрабатываемого прутка, мм	100
Наибольшая длина подачи прутка, мм	250
Число шпинделей	6
Наибольший ход поперечных суппортов: Нижних Верхних Заднего среднего отрезного	125 100 125 65
Наибольший ход продольного суппорта	275
Число скоростей шпинделя
Частота вращения шпинделей, об/мин: Нормальное исполнение Быстроходное исполнение	70-660 70-930
Число ступеней подач	48
Наибольшая подача, мм/об: Продольного суппорта Поперечных суппортов	5,9 1,4
Длительность быстрого хода, с	3,7
Мощность главного привода, кВт	30-40
Габаритные размеры: Длина Ширина высота	7945 2465 2435
Масса, кг	22000