Материал: Технологический процесс обработки вала-шестерни

Технологический процесс обработки вала-шестерни

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

.1 Краткие сведения о детали

.2 Материал детали и его свойства

.3 Анализ технологичности

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

.1 Выбор типа производства и оптимального размера партии

.2 Выбор и обоснование метода получения заготовки

.2.1 Предварительный выбор двух вариантов получения заготовки

.2.2 Технико-экономическое обоснование выбора лучшего получения заготовки

.2.3 Расчет промежуточных припусков и размеров заготовки. Построение схемы расположения расчетных припусков и предельных размеров

.3 Разработка операционной технологии механической обработки заданной детали

.3.1 Составление маршрута обработки заданной детали

.3.2 Краткая техническая характеристика используемого оборудования

.4 Подробная разработка 2-х операций технологического процесса (универсальной и с ЧПУ) с расчетом режимов резания

. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

.1 Описание и расчет режущего инструмента

.2 Описание и расчет средств измерения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В соответствии с этим решаются следующие задачи: расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения. Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы. Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства.

В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

1.      ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

.1 Краткие сведения о детали

Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Диаметры 50k6, служат для посадки подшипников. Поверхности вала, на которых имеются шпоночные пазы, предназначены для посадки зубчатых колес.

Вал-шестерня работает в условиях действия радиальной сосредоточенной нагрузки, осевой нагрузки и крутящего момента. Зубья зубчатого венца испытывают действие изгибающего усилия, контактного давления и сил трения. Под действием последних происходит нагрев и изнашивание зубьев.

.2 Материал детали и его свойства

Деталь изготавливается из хромоникелевой конструкционно-легированной стали 40ХН ГОСТ 4543-71: углерода %С=0,36 - 0,44%; кремния %Si=0,17- 0,37%; хрома %Cr=0,45 - 0,75%; марганца %Mn=0,5 - 0,8; никеля %Ni=1 - 1,4%.

Механические свойства:

Термообработка: температура закалки- 820^о,среда охлаждения- вода или масло; температура отпуска- 500^о,среда охлаждения- вода или масло;

Технологические свойства:

Свариваемость - трудно свариваемая. РДС, АДС под флюсом. Необходим подогрев и последующая термообработка. Сталь 40ХН склонна к отпускной хрупкости.

1.3 Анализ технологичности детали

Вал-шестерню можно отнести к типу деталей “Валы”, для которых разработан типовой ТП. Материал сталь 40ХН не является дефицитным. Термообработка выполняется по типовому техпроцессу и не требует специальных условий. Сталь имеет удовлетворительную обрабатываемость резанием, коэффициент обрабатываемости К_о= 1 при обработке твердосплавным инструментом, К_о=0,8 при обработке инструментом из быстрорежущей стали. Заготовку вала можно получить как из проката, так и обработкой давлением - штамповкой или высадкой. В обоих случаях форма заготовки и её элементов достаточно простая. Деталь не содержит каких-либо специфических особенностей формы, поэтому может быть обработана непосредственно по типовому ТП. Размеры детали соответствуют нормальному ряду чисел, допустимые отклонения размеров соответствуют СТ СЭВ 144 - 75. Деталь жесткая, имеет поверхности, удовлетворяющие требованиям достаточной точности установки. Простановка размеров технологична, т.к. их легко можно измерить на обрабатывающих и контрольных операциях. При изготовлении детали используют нормализованные измерительные и режущие инструменты. Поверхности различного назначения разделены, что облегчает обработку. Для выхода резца и шлифовального круга при обработке поверхностей предусмотрены канавки для выхода инструмента.

Таким образом, с точки зрения получения заготовки, обрабатываемых поверхностей, и общей компоновки детали, ее можно считать технологичной.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

.1 Выбор типа производства и оптимального размера партии

Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичного, серийного, массового). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей и т.д.

Сведения перед разработкой технологического процесса отсутствуют. В этих условиях поступаю следующим образом. По табл.1 устанавливаю предварительно тип производства в зависимости от веса и количества деталей, подлежащих изготовлении в течение года.

Таблица №1. Выбор типа производства по программе выпуска

Установим предварительно тип производства: Среднесерийное (n=5000) В серийном производстве количество деталей в партии для одновременного запуска, допускается определять упрощенным способом:

,

где: N- программа выпуска, N=5000 шт.;

а- периодичность запуска изделий, а=6 дней;

F-число рабочих дней в году, F=254 дней.

2.2 Выбор и обоснование метода получения заготовки

Исходные данные:

Материал детали - Сталь 40ХН

Масса детали - 17,5кг.

Годовая программа - 5000шт.

Тип производства - Среднесерийное.

.2.1 Предварительный выбор двух вариантов получения заготовки

Метод получения заготовки определяется размерами программного задания, материалом детали, ее назначением и техническими требованиями на изготовление, формой поверхности и размерами.

Сделаем сопоставление двух возможных способов получения заготовки с целью выбора оптимального.

Заготовку данной детали можно получить горячей штамповкой или отрезкой из прутка диаметром 120 мм.

Для заготовки из проката принимаем ближайший диаметр прутка:

D = 120 мм. Для штамповки назначаем уклоны 5° и радиусы переходов R3.

Определяем массу детали М_д и массу заготовки М_з, кг:

Масса детали: М_д = 17,5кг., определена выше (см. черт детали).

Массу заготовки, получаемой методом штамповки, определим по формуле:

М_з1 = М_д·К_р

Где: М_д-масса детали, кг. М_д = 17,5кг;

К_р-расчетный коэффициент, зависящий от формы детали, К_р = 1,4

М_з1 = 17,5 · 1,4 = 24,5кг.

Массу заготовки, получаемой методом проката, определим по формуле:

М_з2 = ρ·V_з

Где: ρ-плотность материала, кг/м³. ρ = 7820 кг/м³;

V_з- Объем заготовки,

V_з= π·R^2·H = 3,14 · 12² · 74,5 = 8425,950 см².

М_з2 = 0,00782 · 8425,95 = 65,89 кг.

Коэффициент использования материала по формуле:

Где: М_д - масса детали, кг; М_з - масса заготовки, кг.

Вариант горячей штамповки

Стоимость заготовок, получаемых такими методами, как горячая штамповка на молотах, прессах, ГКМ, определяется по формуле:

С_з = С_δ· Мз1_· К_{т ·}К_{сл ·}К_{в ·}К_{м ·}К_п

Где: С_δ - базовая стоимость 1 кг. заготовки в руб/кг;

М_з1 - масса заготовки, кг;

К_т - коэффициент, зависящий от класса точности штамповки;

К_сл - коэффициент, зависящий от степени сложности штамповки;

К_в - коэффициент, учитывающий массу штамповки, = 0,7;

К_м - коэффициент, зависящий от материала, = 1,13;

К_п - коэффициент, учитывающий серийность производства, = 0,8.

За базовую стоимость горячештампованных заготовок можно принять С_δ = 72 руб/кг. Это стоимость штамповок из конструкционной углеродистой стали массой m_з = 2,5…4кг, точности класса Т₃ по ГОСТ 7505-89, степени сложности С₃, группы серийности ĮĮ (объем производства 4…100 тыс. шт/год).

В зависимости от класса точности, коэффициент К_т принимают =1;

По ГОСТ 7505-89 имеем:

Группа стали М2, класс точности Т2, выбираем в зависимости от технологического процесса и оборудования.

Группа сложности оценивается с помощью коэффициента. Степень сложности определяется путем вычисления отношения массы (объема) поковки к массе (объему) G_δ фигуры, в которую вписывается поковка, принятая как цилиндр с размерами D=116мм и L=745мм.

Группа сложности определяется по формуле:

,

Объем фигуры определяется по формуле:

G_δ = ρ·(π·D²/4)·l

Где: ρ - плотность материала, кг/м³. ρ = 7820 кг/м³;

l - длина, см.

G_δ = 7,82·(3,14·11,6²/4)·74,5 = 61,5 кг.

Отсюда группа сложности 2, степень сложности С2

С2 = 0,32…0,63

Отсюда коэффициент сложности К_сл = 1;

Подставляем найденные значения в формулу:

С_з = 72· 24,5_· 1 _·1 _·0,7 _·1,13 _·0,8 = 1116,26 руб.

Стоимость механической обработки штамповки по формуле:

С_мо = (М_з - М_д)·С_уд

где С_уд - удельные затраты на съем 1 кг материала, руб/кг.

Удельные затраты при механической обработке резанием могут быть определенны по формуле:

С_уд = С_е + Е_к·С_к

где С_е - текущие затраты, руб/кг;

С_к - капитальные затраты, руб/кг;

Е_к - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Для машиностроения в целом можно принять Е = 0,33.

Определяем по таблице величины С_е = 37руб.; С_к = 61,3руб.

Подставляем найденные значения в исходную формулу:

С_уд = 37 + 0,33·61,3 = 50 руб.

С_мо = (24,5 - 17,5)·50 = 350 руб.

Стоимость отходов С_отх является возвратной величиной и определяется по формуле:

С_мо = (М_з - М_д)·Ц_отх

где Ц_отх - цена отходов (стружка) руб/кг, = 0,3 руб.

С_мо = (24,5 - 17,5)·0,3 = 2,1 руб.

Стоимость штампованной заготовки будет равна:

С_зп = 1116,26 + 350 -2,1 = 1464,16 руб.

Вариант заготовки из проката

Стоимость заготовки из сортового проката С_зп следует определять по формуле:

С_зп = С_мп·М_з + С_оз

где С_мп - стоимость материала 1кг проката в руб/кг., = 38 руб/кг.;

С_оз - стоимость отрезки заготовки из проката, руб.

Затраты на отрезку рассчитываются по формуле:

где С_пз - приведенные затраты на рабочем месте, руб/ч.; Т_шт - штучное или штучно-калькуляционное время на отрезку штучной заготовки, мин.

Для отрезных станков, ножниц сортовых, можно принять С_пз = 75,5 руб/час.

Штучные заготовки из проката используются в условиях мелко и среднесерийного производства, где нормой времени на технологическую операцию является штучно-калькуляционное время по формуле:

Т_шт = Т_о·φ_к

где Т_о - основное технологическое время, мин.;

φ_к -коэффициент, учитывающий тип производства и вид оборудования.

Для расчетов на этапе выбора заготовки можно принять φ_к = 1,5, а основное технологическое время для отрезных станков по формуле:

То = 0,19·d²

где d - диаметр проката, мм.;

То = 0,19·120² = 2,74 мин.

Т_шт = 2,74·1,5 = 4,11 мин.

 = 5,17 руб.

Стоимость механической обработки проката по формуле:

С_мо = (М_з - М_д)· С_уд

Величина удельных затрат принимается такой же, что и для обработки заготовки - штамповки.

С_мо = (65,89-17,5)·50 = 2419,5 руб.

Стоимость отходов равна по формуле:

С_мо = (М_з - М_д)·Ц_отх

С_мо = (65,89 - 17,5)·0,3 = 14,52 руб.

С_зп = 38·65,89 + 2419,5 - 14,52 = 4908,8 руб.

2.2.2 Технико-экономическое обоснование выбора лучшего варианта заготовки

Экономический эффект от использования заготовки из штамповки составим по формуле:

Э_шт = (С_пр - С_шт)·N