Оформление технологического процесса и документации на изготовление детали «Втулка» на станке с ЧПУ

Министерство образования Московской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области «Щелковский колледж» (ГБПОУ МО «Щелковский колледж»)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по специальности 15.02.16 «Технология металлообрабатывающего производства»

Тема: Оформление технологического процесса и документации на изготовление детали «Втулка» на станке с ЧПУ.

Студентка: Мошнинова Ольга Алексеевна
Группа: 2428/2
Руководитель КП: Валиев Н. А.

Работа защищена «___ »___________ 2025 г. с оценкой «____________»

Допущен (а) Руководитель структурного подразделения ______________/___________________/

Г. Фрязино

Оглавление

• Введение — 4
• 1. Описание выбранной детали. Анализ (эксплуатационная карта) детали. Разработка технического задания — 5
  • 1.1. Общее описание и служебное назначение детали «Втулка» — 5
  • 1.2. Анализ эксплуатационных требований (эксплуатационная карта) — 7
  • 1.3. Оценка технологичности конструкции для обработки на ЧПУ — 9
• 2. Конструкторская документация. Состав изделия, материал по назначению (ведомость материала). Технологические условия — 10
  • 2.1. Спецификация (состав) изделия, условно, если втулка входит в узел. Технологические условия — 10
  • 2.2. Ведомость материала на деталь «Втулка» — 12
  • 2.3. Анализ назначения материала (Сталь 45) — 14
• 3. Описание выбранного технологического оборудования и инструмента. Выбор оснастки (ведомость оснастки) — 16
  • 3.1. Маршрутная карта (последовательность операций) — 16
  • 3.2. Выбор технологического оборудования (станка с ЧПУ) — 21
  • 3.3. Выбор технологической оснастки и инструмента. Ведомость оснастки — 22
• 4. Технологическая документация. Операционная карта с переходами и эскизами, расчеты скорости вращения и скорости подачи инструмента — 25
  • 4.1. Разработка операционной карты на токарную операцию с ЧПУ — 25
  • 4.2. Расчет режимов резания (скорости резания, подачи, частоты вращения) — 26
  • 4.3. Нормирование операционного времени — 30
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ — 37
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ — 38
• ПРИЛОЖЕНИЯ (Графическая часть) — 40

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение все больше ориентируется на автоматизацию, использование цифровых технологий и повышение эффективности производства. На сегодня для предприятий важно не просто выпускать продукты, а делать это быстро, точно и при минимальных затратах, чтобы оставаться конкурентоспособными на глобальном рынке. Особенно важна способность изготовлять сложные и ответственные детали, которые требуют высокой точности и надежности.

Одним из таких важных элементов являются втулки — универсальные детали, использующиеся в самых разных механизмах и узлах, например, в подшипниках, направляющих или опорах. Чтобы эти детали отвечали всем требованиям качества и работали долго без сбоев, к их производству предъявляются особые требования. Нужно стараться максимально точно и стабильно изготавливать их геометрические параметры, такие как размер, форма и поверхность. Это важно для того, чтобы втулки было удобно устанавливать, и чтобы они долго выполняли свою функцию без поломок или изнашивания. В целом, для производства втулок и подобных деталей используют современные, автоматизированные технологии, что позволяет добиться высокого качества и высокой повторяемости результатов.

Актуальность темы данной курсовой работы связана с необходимостью перейти от устаревших, трудоемких методов обработки деталей на обычных станках к современным, высокопроизводительным технологиям с использованием станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Разработка более точных и автоматизированных технологических процессов для станков с ЧПУ позволяет решить эти проблемы. Использование современных технологий помогает объединить несколько операций в одну, автоматизировать перемещения инструмента и снизить влияние человеческого фактора.

1. Описание выбранной детали. Анализ (эксплуатационная карта) детали. Разработка технического задания.

1.1. Общее описание и служебное назначение детали «Втулка»

Деталь «Втулка» (см.

) относится к категории корпусных деталей типа «тело вращения» и является типичным представителем класса втулок фланцевых. Конструктивно она представляет собой полый ступенчатый цилиндр, один из торцов которого выполнен в виде круглого фланца (выступа) увеличенного диаметра.

Сталь 45 выбрана для втулки потому, что она обладает хорошей прочностью, пластичностью и легко поддается обработке, что делает её подходящей для изготовления надежных и износостойких деталей.

Анализ геометрических параметров:

• Основная цилиндрическая часть: наружный диаметр Ø37 мм и внутреннее сквозное отверстие Ø32 мм. Тонкостенная конструкция (толщина стенки 2,5 мм) требует особого внимания при выборе режимов резания.
• Фланец (выступ): расположен коаксиально, служит для осевого фиксирования. Наружный диаметр фланца Ø67,5 мм, осевая длина 11 мм.
• Габаритные размеры: общая длина детали — 40 мм.
• Конструктивные элементы: фаски 0,5×45°.

Служебное назначение: центрирование, осевая опора, защита и ремонт, распределение нагрузки. Применяется в редукторах, электродвигателях, шпиндельных узлах станков.

1.2. Анализ эксплуатационных требований (эксплуатационная карта)

Эксплуатационная карта описывает условия работы детали и требования к ней. (Таблица 1).

№ п/п	Критерий анализа	Характеристика и требования	Влияние на технологию изготовления
1	Условия работы	Узел вращения, умеренные нагрузки, контакт со смазкой.	Сталь 45, термоупрочнение, защитное покрытие.
2	Характер нагрузок	Циклические, знакопеременные.	Высокая усталостная прочность, качественное снятие фасок.
3	Критичные параметры	Геометрическая точность (Ø32, соосность, параллельность).	Допуски IT7–IT8, одновременная подрезка торцов.
4	Требования к поверхностям	Ra 1,6–6,3 мкм.	Чистовое точение, растачивание.
5	Взаимодействия	Посадки H7/js6, H8/f7.	Приоритет точности отверстия.

1.3. Оценка технологичности конструкции для обработки на ЧПУ

Оценка технологичности втулки на ЧПУ учитывает соответствие стандартам, удобство базирования, жесткость и возможность объединения операций.

Положительные факторы:

• Цилиндрические и плоские поверхности — легко обрабатываются за 1-2 установки.
• Простая форма — используют стандартные резцы.
• Надёжные базирующие поверхности.
• Хорошие пропорции (L/D≈0,6) — высокая жёсткость.

Технологические трудности и решения:

• Тонкостенность (стенка 2.5 мм): риск деформации. Решение: обработка в одной установке, острые резцы, люнет.
• Обеспечение соосности: требование биения <0.05 мм. Решение: обработка в одной установке по предварительно обработанному отверстию.
• Обработка внутренней фаски: решение — стандартный расточный резец со сменной пластиной.

2. Конструкторская документация. Состав изделия, материал по назначению (ведомость материала). Технологические условия.

2.1. Спецификация (состав) изделия. Технологические условия (ТУ)

Для детали «Втулка» (ВТ.00.00.001) установлены следующие ТУ:

• Материал: Сталь 45 (ГОСТ 1050-2013), твердость 179–207 HB.
• Заготовка: горячекатаный круглый пруток Ø70h14.
• Операция 010 (Токарная, Установ А): зажим в 3-кулачковом патроне, сверление Ø30, растачивание.
• Операция 015 (Токарная, Установ Б): чистовая обработка на оправке Ø32g6, допуск H8.
• Контроль: 100% контроль отверстия калибром, выборочный контроль соосности.
• Отделка: удаление заусенцев, консервация в масле И-20.

2.2. Ведомость материала на деталь «Втулка»

Таблица 2.

Поз.	Обозначение материала	Наименование, профиль	Кол-во	Масса, кг	Примечание
1	ГОСТ 1050-88	Сталь 45. Круг Ø70	0.045 м	1.36	Горячекатаный

Расчеты:

• Заготовка: Ø70 мм, длина 45±1 мм.
• Масса: 1.36 кг.
• КИМ: ~0.32 (32%). Низкий коэффициент обусловлен необходимостью удаления значительного объема металла при точении фланца и сверлении отверстия.

2.3. Анализ назначения материала (Сталь 45)

Сталь 45 — конструкционная углеродистая сталь (0,42–0,50% C). Выбор обусловлен:

• Прочностью: предел прочности 600 МПа, текучести 355 МПа.
• Технологичностью: отличная обрабатываемость резанием, стабильность свойств.
• Экономичностью: доступность и низкая стоимость по сравнению с легированными сталями (например, 40Х) или цветными металлами.
• Термообработкой: возможность закалки ТВЧ до HRC 45–55 для повышения износостойкости.

3. Описание выбранного технологического оборудования и инструмента. Выбор оснастки

3.1. Маршрутная карта (последовательность операций)

Таблица 3.

№	Операция	Станок	Инструмент
000	Получение заготовки	—	—
005	Заготовительная (отрезка)	Пила 872В	Тиски, линейка
010	Токарная ЧПУ (Установ 1)	ТС16К20Ф3	Патрон 3-кул., резцы, сверло Ø30
015	Токарная ЧПУ (Установ 2)	ТС16К20Ф3	Цанга, оправка Ø32g6
020	Контрольная	Стол	Калибры, ШЦ, микрометр

3.2. Выбор технологического оборудования (станка с ЧПУ)

Выбран токарный станок с ЧПУ ТС16К20Ф3 с системой управления Siemens 808D. Обоснование: высокая жесткость, точность (класс П), широкая распространенность, наличие всех необходимых циклов обработки для деталей типа «втулка».

3.3. Выбор технологической оснастки и инструмента

Для обеспечения точности (соосность 0.05 мм) используется специальная жесткая оправка Ø32g6, изготовленная по месту. Режущий инструмент: сменные твердосплавные пластины Т5К10 (черновые) и Т15К6 (чистовые) согласно ГОСТ 19042-80 и 19048-80.

4. Технологическая документация. Операционная карта

4.1. Разработка операционной карты на токарную операцию с ЧПУ (Операция 010)

Технические требования:

• Применять эмульсионную СОЖ.
• Контроль: наружный диаметр Ø37.2h11, длина 41 мм.
• Безопасность: работа с защитным ограждением.

Переходы:

1. Подрезка торца.
2. Черновое точение Ø38.5.
3. Центрование.
4. Сверление Ø30.
5. Растачивание Ø31.8.
6. Получистовое точение Ø37.2.
7. Снятие фаски 0.5х45°.
8. Отрезка.

4.2. Расчет режимов резания

Расчеты выполнены для стали 45 (σв = 600 МПа):

• Черновое точение (переход 2): n=600 об/мин, V=117 м/мин, S=0.4 мм/об.
• Сверление (переход 4): n=250 об/мин, V=23.6 м/мин, S=0.3 мм/об.
• Растачивание (переход 5): n=1600 об/мин, V=156 м/мин, S=0.15 мм/об.
• Получистовое точение (переход 6): n=1600 об/мин, V=190 м/мин, S=0.12 мм/об.

4.3. Нормирование операционного времени

Суммарное основное время на операцию 010: 2.53 мин.

Вспомогательное время (установка, контроль, управление): 1.3 мин.

Время на обслуживание и отдых (10%): 0.38 мин.

Штучное время (Тшт): 4.2 мин.

Подготовительно-заключительное время (Тпз): 45 мин на партию.