Технологический процесс изготовления детали "Вал с колесом зубчатым"
Конструкция, назначение, тип производства и технологический маршрут изготовления детали (вал с колесом зубчатым). Определение общих и промежуточных припусков. Режимы обработки, силы и моменты сил резания. Экономическая оценка технологического процесса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.05.2012 |
| Размер файла | 7,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Конструкция и назначение детали
Деталь является составной частью патрона для зажима материала и предназначена для передачи вращательного движения в возвратно- поступательное на рейку.
Деталь «Вал с колесом зубчатым» является телом вращения с габаритными размерами - 42х412. Наибольший диаметр вала 42 мм, а наименьший диаметр 18 мм. Вал выполнен ступенчато. В переходах с одного диаметра на другой, оформлены канавки шириной 3 мм и глубиной на 0,5мм меньше наименьшего диаметра. На валу имеются два центровых отверстия они выполнены с точностью Н9 ОТС 3725. Дальнейшее описание вала произвожу слева на право, по участкам: 1 длиной L=39мм и диаметром d=22k6мм, слева имеется фаска 2х45, а также на участке есть отверстие диаметром 8p6мм под штифт цилиндрический сверлить и развернуть при сборке 2 L=97мм, d=42мм, слева имеется фаска 1,5х45 3 L=110мм, d=38f7мм (в переходе с участка 3 на 4 нет тех. канавки) 4 зубчатое колесо L=55мм, d=35,5+0,1мм: колесо зубчатое с числом зубьев 11, модуль зубьев 2,5, диаметр делительной окружности 30,5мм, угол зацепления 20, степень точности 4. Ширина зубчатого венца 35,5мм, длина 40мм 5 L=108мм, d=18мм, а также на участке есть отверстие диаметром 5мм сверлить при сборке(сверлить на небольшую глубину ?5мм) и справа имеется фаска 2х45. Ось вала является контролем на соосность для участка 3 отклонения составляют 0,03мм.
Химический состав стали Сталь 45 ГОСТ 1050-88 . Это сталь углеродистая конструкционная., содержание С 0,42…0,5%, Si 0,17…0,37%, Мп 0,5…0,8%. Твердость без ТО НВ не более 229.
Требования к точности и шероховатости всех функциональных поверхностей указаны на чертеже и составляют 2,5 микрометров. Все остальные поверхности обладают шероховатостью 1,25 микрометров.
Твердость составляет 35...40 единиц по шкале HRC. Зубчатое колесо закаливается отдельно токами ТВЧ на глубину h=0,8…1,2мм, твердость составляет 45...50 единиц по шкале HRC
Масса детали G=2,65кг.
2. Тип производства
Тип производства устанавливают в зависимости от номенклатуры и объема выпуска изделий в год, их массы и габаритных размеров, а также других характерных признаков.
С учетом годовой программы N = 6000 шт. и массы детали М=2,65, по табл.1[1] примем тип производства серийным, и рассчитаем для условий серийного производства размер партии одновременно обрабатываемых заготовок, предварительно допустив, что для бесперебойной работы сборочного цеха должен быть запас готовых деталей на 10 дней, тогда:
n=aN/254=106000/254=236
где
a- периодичность запуска (необходимость запаса деталей), дней
N- годовая программ выпуска изделий, шт.
Принимаем n=250 шт. Соразмерив величину n с таблицей 2 [1] будем считать производство крупносерийным.
Рассчитаем такт выпуска:
tв=60Fд/N=604015/6000=40 мин
где
Fд- действительный фонд рабочего времени, ч (две смены)
3. Выбор заготовки
Принимая во внимание конфигурацию детали, у которой большая разница размеров поперечного сечения - ш42 и продольного 412 - и материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88, выбираем метод обработки давлением. Учитывая тип производства крупносерийным, выбираем способ - штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Штамповки, получаемые на ГКМ, позволяют несколько снизить объем механической обработки и обеспечить коэффициент использования материала в пределах М=0,7…0,75. В случае получения заготовок из проката объем механической обработки резко возрастает, а величина М падает до 0,4 и ниже. Преимущество штамповки на ГКМ - высокая производительность и экономное использование металла.
Так как штамповка в открытых штампах, то необходимо предусмотреть операцию под отрезку облоя.
Штамповка относится к 1-й группе сложности.
С=Мп/МФ=1,25Мд/Мф=1,251,51/2,23=0,846
Припуски на механическую обработку примем согласно [3] (табл. 21)
Допуски на каждый размер назначим согласно [3] (табл. 23)
C учетом припусков расчетная масса составит 3,395 кг.
Ориентировочная стоимость заготовки составит, руб. [4]
Sзаг=(СбМз/1000)КтКсКвКмКп-(Мз-Мд)Сотх/1000=0,9
Где Сб- базовая стоимость 1 тонны металла373 р.
Мз- масса заготовки 3,395 кг
Мд- масса детали2,65кг
Кт- к-нт зависящий от точности (с.37)1
Кс- к-нт зависящий от группы сложности 0,75
Кв- к-нт зависящий от массы (таб. 2.12 с.38)1,14
Км- к-нт зависящий от марки материала1
Кп- к-нт зависящий от типа производства1
Сотх- цена 1 тонны отходов26 р.
4. Назначение технологических баз
Согласно чертежу и техническим требованиям на изготовление детали обработке подлежат следующие поверхности (рис. 1):
Рис. 1. Поверхности заготовки
1 и 18 центровое отверстие; 2,19,17 . торцы; 4,5,8,9,10,11,13,14 наружная цилиндрическая поверхность, 2,7,16 фаски, 6,15 отверстие, 12 зубчатая поверхность.
Для облегчения базирования заготовки при токарной обработке используем искусственную технологическую базу - центровые отверстия 1,18 которые оставшись после окончательной обработки детали не будет оказывать существенного влияния на конструкцию детали.
|
№ |
Название поверхности |
Вид обработки |
Номера базовых пов-тей |
Примечание |
|
|
1,18 |
Центровое отверстие |
Зацентровка |
9,10 |
Лишение 6 степеней свободы |
|
|
3,17 |
Торец |
Фрезерование черновое |
9,10 |
Лишение 6 степеней свободы |
|
|
2,4,5,7,8,9, 10,11,13,14,16 |
Наружная поверхность вала |
Точение: черновое, чистовое Шлифование |
Уст. 1 1,18,10 Уст. 2 8,18,1 |
Лишение 5 степеней свободы |
|
|
12 |
Зубчатая поверхность |
Зубофрезерование |
1,18,8 |
Лишение 5 степеней свободы |
|
|
5,14 |
Отверстие |
Сверление(при сборке) |
-- |
Лишение 6 степеней свободы |
5. Технологический маршрут
Технологический маршрут изготовления детали
Таблица 2
|
№ операции |
Содержание операции |
Эскиз, базирование, примечания |
Оборудование |
|
|
05 |
Фрезерно-центровальная. 1 Фрезеровать торцы. 2 Сверлить центровые отверстия. |
|
Фрезерно-центровальный станок МП-78 |
|
|
10 |
Токарная. Установ 1 1 Предварительная токарная обработка поверхности вала. Установ 2 1 Предварительная токарная обработка поверхности вала. |
Установ 1 Установ 2
|
Токарно-винторезный станок 16К20РФ3 |
|
|
15 |
Токарная. Установ 1 1 Чистовая токарная обработка поверхности вала. Установ 2 1 Чистовая токарная обработка поверхности вала. |
См. эскиз к операции №10 (Rz 20) |
Токарно-винторезный станок 16К20РФ3 |
|
|
320 |
Зубофрезерная. 1 Фрезеровать 11 зубьев с модулем 2,5 |
|
Зубофрезерный полуавтомат 53А20 |
|
|
25 |
Термообработка. 1 Закалка вала до НRC 35-40 2 Закалка зубчатого колеса до HRC 45-50 и на глубину 0,8-1,2 |
----- |
Термический цех Установка ТВЧ |
|
|
30 |
Внутришлифовальная. Исправление центровых отверстий. Установ 1 1 Шлифовать правое центровое отверстие. Установ 2 1 Шлифовать левое центровое отверстие. |
Установ 1 Установ 2
|
Станок для доводки центровых отверстий 3912 |
|
|
35 |
Шлифовальная. Установ 1,2 1 Шлифовать поверхность вала |
Установ 1 Установ 2
|
Круглошлифовальный станок 3М150 |
|
|
40 |
Контрольная |
Контрольные приспособления |
6. Технологическая операция
Рассмотрим операцию 20-фрезерную, на которой согласно технологическому маршруту нарезаются зубья (z=11; m=2,5; a=20).
С учетом серийности производства деталей операцию можно выполнять на зубофрезерном полуавтомате станке модели 53А20 за один установ, соответствующим инструментом - дисковой фрезой.
Операция включает несколько переходов. Заготовка закрепляется в патроне, базируясь на ранее обработанные поверхности 1,188 и обрабатывается (нарезаются зубья).
7. Припуски на обработку
Определим расчетно-аналитическим методом общий и промежуточные припуски, необходимые для механической обработки левой опорной шейки вала-шестерни.
В соответствии с технологическим маршрутом выделяем 4 перехода обработки поверхности опорной шейки: заготовка, предварительное точение, чистовое точение и шлифование. Затем определяем значения составляющих элементов припусков, предельные значения размеров и припусков для каждого технологического перехода. Результаты расчетов сводим в табл. 3.
Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности 22k6 вала-шестерни.
По чертежу и техническим требованиям к заготовке Rz=150 мкм;h=250 мкм;
= 300 мкм ; =250 мкм; =500 мкм =634 мкм
Для черновой токарной обработки:
Rz=100 мкм; h=100 мкм;=37 мкм;
Для чистовой токарной обработки
Rz=25 мкм; h=25 мкм;=0,0925 мкм;
Шлифование:
Rz=5 мкм; h=20 мкм;=0,0046 мкм.
Внесем исходные данные в таблицу и рассчитаем величину минимальных припусков, мкм:
2zimin=2(Rzi-1+hi-1+)
Для черновой токарной обработки:
2zimin=2(150+250+634)=2068 мкм;
Для чистовой токарной обработки:
2zimin=2(100+100+37)=474 мкм;
Для шлифования;
2zimin=2(25+25+0,0925)=100,185 мкм;
Проверка правильности выполненных расчетов:
2zобщmax=2zобщmin+(Тзаг-Тдет)
2zобщmax-2zобщmin=Тзаг-Тдет
4625,185-2642,185=(2000-17)
1983=1983.
кор = 0,1 15=1,5 мкм 0,0015 мм.
Заполнив табл. 3, строим схему расположения припусков и допусков
8. Режим обработки, силы и моменты сил резания
Установить режим обработки, рассчитать силы резания и необходимую мощность станка для операции 20. Операция 20-фрезерная. Выполняется на горизонтально-фрезерном станке модели 53А20.
Глубина резания t=5,2 мм. Подачу примем по [3] Sz=252 мм/мин.
Эту подачу обеспечивает горизонтально-фрезерный станок модели 53А20.
Скорость резания: ,
где Сv-коэффициент скорости резания;
Xv,Yv,m, uv, pv, qv-показатели степеней (принимают по [5])
Сv=68,5; Xv=0,3; Yv=0,25; m=0,26; uv=0; pv=0; qv=0,3
Kv-коэффициент, учитывающий конкретные условия резания:
Kv= KMVH KnVHKHV.
KMV-коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала [5, стр424-425]; KMV=1;
KnV-коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; KnV=0,8;
KиV- коэффициент, учитывающий инструментальный материал; KиV=1,0;
С учетом всех значений величина
Kv=1H0,8H1=0,8;
Т-стойкость до затупления [1 стр444], Т=60 мин;
=19,7 м/мин
nI==63,69 [мин-1]
Примем по паспорту станка ближайшую меньшую частоту вращения n=
nI=63 мин-1, при этом действительная скорость резания:
[мин-1];
Тангенциальная составляющая сил резания Рz, при фрезеровании
Рz=,
Где z-число зубьев фрезы, а n-число оборотов фрезы в минуту.
Z=2;
Ср-коэффициент сил резания и показатели степени по [3]:
СP=68,2; ХP=0,86; yP=0,72; uP=1,0; =0; qP=0,86;
KP-общий поправочный коэффициент на силу резания. Благодаря особенностям процесса резания при фрезеровании зависит только от качества обрабатываемого материала, выражаемого коэффициентом КМР [3].
KP=КМР=, где nP=0,75 KP=4,8
=481,57 H.
Px=0,25Pz=120,39;
Py=0,5Pz=240,8.
Эффективная мощность при фрезеровании:
N=кВт.
N= кВт.
Расчетные значения режимов резания для операции 20
|
№ перехода |
d, мм |
tп, мм |
L, мм |
S мм/об |
V м/мин |
n мин-1 |
PZ, Н |
N, кВт |
|
|
1 |
32,5 |
5,2 |
55 |
2,52 |
19,8 |
63 |
481,57 |
1,55 |
Мощность главного привода станка 53А20 N=2 кВт. С технической стороны этот станок соответствует требованиям рационального выполнения данной фрезерной операции.
9. Размерные и точностные расчеты технологических процессов
Проверим, обеспечивается ли точность размера ступени вала диаметром
32,5-0,1 мм.
Условия обработки без брака: (0,1)
,
где y-погрешность, связанная с деформациями системы СПИД, мкм.
т.к погрешность, связанная с деформациями системы СПИД незначительна, то примем y=0;
н- погрешность настройки станка на размер
н= ,
Коэффициенты КР=1,2 и КИ=1 учитывают отклонения закона распределения элементарных величин Р и И от нормального.
Р- погрешность регулирования; Р=10 мкм;
И- погрешность измерения; И=20;
тогда мкм
-погрешность базирования; = ,
где ;
б=0,71;
пр=0,01;
з=0,34;
=0,78 мкм
и-погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента,
И=мкм
L-длина резания;
L=lобщHn=28H10=280
ф=0-погрешность, связанная с геометрическими неточностями станка, т.к. ф очень мала (ф=0,001 мкм)
мкм. Поскольку допуск на размер 32,5-Td=100 мкм, то условие обработки без брака выполняется.
10. Качество поверхности
Согласно технологическому процессу зубчатая поверхность после обработки должна иметь шероховатость поверхности Ra=2,5 мкм. Проверим, обеспечивает ли принятый в операции 20 режим обработки требуемую шероховатость.
Величину шероховатости при фрезеровании определяем по формуле:
Ra=
=5…20°-передний угол;
-закругление режущих кромок; =0,5…2,0
Rа=0,27 Таким образом, в процессе обработки будет обеспечиваться заданная шероховатость зубчатой поверхности.
11. Техническое нормирование
Выполнить расчет производительности и определить зарплату рабочего за выполнение операции 20. По укрупненным нормативам установить время выполнения остальных механических операций.
tш=to+tв+tоб+tот ,
где to-основное время; tв- вспомогательное время операции; tоб- время на обслуживание рабочего места, мин;
tоб= tорг+ tтех,
где tорг- время на организационное обслуживание, мин; tорг=0,03 мин;
tтех- время на техническое обслуживание рабочего места, мин; tтех=0,028;
tоб=0,03+0,028=0,058 мин.
tот- время перерывов на отдых и личные надобности, мин; tот=0,067 мин.
По ранее посчитанному S определим основное время обработки по формуле:
, где
l0-длина шпоночного паза; Dф- диаметр фрезы; S-продольная подача в мм/мин; h-высота зуба в мм; t-величина врезания на один ход фрезы в мм.
tо=1,13 мин.
tв- вспомогательное время операции состоит из затрат времени на отдельные приемы:
tв=tус+tз.о.+tуп+tиз, где
tус- время на установку и снятие детали, мин; tус=0,043;
tз.о- время на закрепление и открепление детали; tз.о=0,024;
tуп- время на приемы управления; tуп=0,085;
tиз- время на измерение детали; tиз=0,11;
tв=0,262.
tIоп=tо+tв=1,13+0,272=1,4;
tшт=1,13+0,262+0,058+0,067=1,5
,
где tш-к- штучно-калькуляционное время, мин;
tп-з- подготовительно-заключительное время, мин
tш-к=1,5+27/400=1,56 мин.
Зарплата рабочего III разряда за обработку одной детали:
З=tш-кHК=1,56H2,68=4,18 коп.
где К - минутная ставка станочника (со всеми начислениями).
К=2,68 коп/мин.
Часовая норма выработки N=60/tшn=60/1,5=40 шт/ч.
Расчеты показывают, что стоимость выполнения операции получается низкой, а рациональность схемы операции - хорошая.
Расчет штучно-калькуляционного времени выполняется по приближенным формулам [1]:
Операция 05-фрезерно-центровальная tшт-к= toH=6HlH10-3=6H38H10-3H1,51=0,785 мин;
Операция 10-токарная черновая и чистовая обработка наружных цилиндрических поверхностей и конусной поверхности:
Черновое точение: tшт-к=1,56H=1,56H1,35=2,106 мин;
Чистовое точение: tшт-к=0,96H=0,96H1,35=1,296 мин;
Операция 20-фрезерная: tшт=6HlH10-3 H=6H30,5H10-3H1,51=0,276 мин;
Операция 30-шлифование: tшт=0,1HdHlH10-3H=0,958H1,55=1,48 мин.
12. Экономическая оценка технологического процесса
деталь припуск обработка резание технологический процесс
Определим технологическую себестоимость и сделаем заключение об экономической целесообразности выполнения операции 20 на станках модели 53А20 (вариант I) и модели 6Р12 (вариант II).
Технологическая себестоимость складывается из стоимостей материала (заготовки) и себестоимости обработки. Стоимость заготовки для сравниваемых вариантов одинакова и равна 90.
Себестоимость обработки складывается из зарплаты станочника с начислениями Зс и затратами на содержание и эксплуатацию оборудования Зоб.
По варианту I имеем: Зс1=4,18 коп; tоп=1,4 мин; tш-к=1,56 мин.
Для определения Зс2 по варианту II выполним техническое нормирование. Будем считать что обработка на станке 6Р12 ведется с теми же режимами и таким же режущим инструментом как и на станке 53А20. Приняв длительность на каждой позиции, равной наибольшему непрерываемому основному времени и с учетом последовательности выполнения переходов определим основное время операции:
; to2=4,47 мин.
Расчет вспомогательного (tвсп) и подготовительно-заключительного (tп-з) времени выполним сложением составляющих элементов.
Время установки заготовки:tуст=0,053 мин;
Время на обмер заготовки:tобм=0,12 мин;
Время на закрепление и открепление детали;tз.о=0,024;
Время на приемы управления; tуп=0,085;
tвсп=0,282 мин;
Оперативное время операции:
tоп= tосн+tвсп=4,47+0,282=4,752 мин;
в том числе время работы станка (станкоёмкость)
tIIоп=tосн+tупр=4,47+0,3=4,77 мин;
Примем время на техническое обслуживание рабочего места и перерывы 6% tоп [1], т.е.
tд=0,06H4,752=0,285 мин,
а время организационного обслуживания 4%, т.е.
tо.об.=0,04H4,752=0,19 мин.
Полное штучно-калькуляционное время операции составит
tш-к2= tоп+tо.об+tд+tп.з/n=4,752+0,19+0,285+27/400=5,29 мин;
.Зарплата фрезеровщика с начислениями за обработку одной детали:
Зс2=tш.к2HК=5,29H2,68=14,2 коп;
Затраты, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования, приходящиеся на одну деталь, определим нормативным методом [4]:
Зоб.= tIопHКHМ,
где tIоп- станкоемкость; К- коэффициент машино-часа по [4]; К1=1;К2=1,3
М-минутная стоимость работы станка, принятого за эталон; М=0,675 коп/мин;
Тогда Зоб1=1,4H1,3H0,675=1,23 коп;
Зоб2=4,77H1H0,675=3,22 коп.
Все показатели технологической себестоимости сведем в таблицу 6.
Таблица 6
|
Наименование показателей |
Вариант |
||
|
I |
II |
||
|
Модель станка |
53А20 |
6Р12 |
|
|
Разряд станочника |
3 |
||
|
Зарплата станочника, коп |
4,18 |
14,2 |
|
|
Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, коп |
1,23 |
3,22 |
|
|
Стоимость заготовки, коп |
90 |
90 |
|
|
Технологическая себестоимость, коп |
95,41 |
107,41 |
Сравнение показателей позволяет заключить, что выполнить операцию 20-нарезание зубьев на станке модели 53А20 целесообразнее. Производительность труда повышается, а технологическая себестоимость оказывается ниже.
Список используемой литературы
1. Методические указания к практически занятиям по курсу Технология машиностроения» для студентов специальности 12.01
2. Справочник технолога машиностроителя. т.1. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - м.: Машиностроение, 1985.
3. Справочник технолога машиностроителя. т.2. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - м.: Машиностроение, 1985.
4. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по ТМС: [Учебное пособие для машиностроительных специальностей Вузов]. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983. - 256 с., ил.
5. Малов.
6. Кучер
7. Основы технологии машиностроения. Учебник для вузов./ Под ред. В.С. Корсакова - М.: Машиностроение, 1988.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение и конструкция детали, определение типа производства. Анализ технологичности конструкции детали, технологического процесса, выбор заготовки. Расчет припусков на обработку, режимов резания и технических норм времени, металлорежущего инструмента.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 20.08.2010Служебное назначение детали, качественный и количественный анализ её технологичности. Выбор типа производства. Разработка технологического процесса изготовления детали с расчетом припусков на обработку, режимов резания и норм времени на каждую операцию.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 02.02.2016Служебное назначение коробки скоростей зиговочной машины. Технологический маршрут обработки детали "вал-шестерня". Анализ технологичности детали. Выбор оборудования, заготовки и припусков на заготовку. Расчет и назначение межооперационных припусков.
курсовая работа [400,9 K], добавлен 13.12.2014Технологический процесс изготовления детали "Крышка подшипника". Технология механической обработки. Служебное назначение и технологическая характеристика детали. Определение типа производства. Анализ рабочего чертежа детали, технологический маршрут.
курсовая работа [574,4 K], добавлен 10.11.2010План обработки и технологический маршрут изготовления детали. Выбор оборудования и технологической оснастки. Определение режимов резания, силового замыкания и коэффициента запаса. Расчет погрешности установки детали в приспособлении, его прочность.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 30.04.2013Конструкция детали "направляющая". Определение типа производства, анализ базового технологического процесса. Разработка маршрута обработки детали, припусков и режимов резания. Расчет норм времени. Охрана окружающей среды, мероприятия по безопасности.
курсовая работа [465,6 K], добавлен 22.03.2014Анализ конструкции заданной детали и ее технологичности. Обоснование и выбор методов формообразования. Расчет межоперационных припусков и промежуточных размеров заготовок. Технология изготовления детали: маршрутный техпроцесс, режимы механообработки.
курсовая работа [202,4 K], добавлен 10.03.2013Назначение и конструкция детали "винт", технологический маршрут механической обработки. Определение типа производства и способа получения заготовки. Расчёт припусков, подбор оборудования, режущего и мерительного инструмента; выбор режимов резания.
курсовая работа [754,3 K], добавлен 17.01.2013Анализ эксплуатационных свойств и технологичности конструкции детали. Разработка технологического процесса обработки детали, маршрут операций, расчет погрешностей базирования, рациональные режимы резания и нормы времени, расчет точности обработки.
курсовая работа [195,8 K], добавлен 24.10.2009Анализ конструкции детали "Заглушка" и условия ее работы. Порядок разработки технологического процесса изготовления данной детали, методика расчета скорости резания, силы резания, мощности. Выбор оборудования, на котором будет совершаться процесс.
курсовая работа [94,5 K], добавлен 25.02.2010
