Разработка технологического процесса токарной обработки детали "Зубчатое колесо"

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Самарский техникум авиационного и промышленного машиностроения им. Д.И. Козлова

Контрольная работа

по дисциплине: Технология машиностроения

на тему: Разработка технологического процесса токарной обработки детали "Зубчатое колесо"

Разработал:

студент группы 44

Баранов Александр Алексеевич

Руководитель курсового проекта:

Редькин А.Р.

Самара, 2013.

Введение

Развитию и формированию учебной дисциплины «Технология машиностроения» как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении многих лет. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки. Технология машиностроения - наука, изучающая и устанавливающая закономерности протекания процессов обработки и параметры, воздействие на которые наиболее эффективно сказывается на интенсификации процессов и повышения их точности. В технологии машиностроения используется теоретические и практические выводы связанных с ней смежных дисциплин: «Металлорежущие станки и инструменты», «Резание металлов», «Основы взаимозаменяемости и технические измерения» и др.

Предметом изучения в технологии машиностроения является изготовление изделий заданного качества в установленном программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда. Процесс изготовления машин или механизмов состоит из комплекса работ, необходимых для производства заготовок, их обработки, сборки из готовых деталей составных частей (сборочных единиц), и наконец, сборки из сборочных единиц ( и отдельных деталей) готовых машин.

На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.

1. Описание детали

Цилиндрическое колесо с косыми зубьями предназначено для передачи движения между валами с параллельными осями. В косозубых колесах винтовые зубья расположены под постоянным углом на развертке сосной делительной поверхности, поэтому пара сопряженных зубьев вступает в работу ни сразу по всей длине зубьев, а постепенно в продольном направлении.

Эти особенности косозубых колес обеспечивают плавную и бесшумную работу передач с меньшими динамическими нагрузками, чем прямозубые колеса. Недостатком косозубых колес является наличие осевых сил, возникающих при работе передач вследствие наклона линии зубьев. Косозубые колеса применяют в среднескоростных и быстроходных передачах, к бесшумности которых предъявляются высокие требования(редукторы легковых и грузовых автомобилей). Высокая точность, плавность вращения и низкий параметр шероховатости зубьев требуют дополнительных отделочных операций. Станки, зажимные приспособления, режущий инструмент должны обеспечивать высокую точность обработки при использовании оптимальных режимов резания и оптимальных припусков.

Масса детали составляет 4.2 кг. Производство: среднесерийное, с выпуском деталей 4000 штук в год.

2. Анализ технологичности детали

Где: Ми - масса детали, кг;

Мз - масса заготовки, кг;

Производим расчеты:

Где: Qуэ - число унифицированных типоразмеров, конструктивных элементов, шт;

Qэ - число конструктивных элементов, шт;

Производим расчеты:

Где: Qтп - число типовых технологических процессов;

Qп - общее число применяемых технологических процессов;

Производим расчеты:

Согласно полученным данным я сделал вывод, что производство данной детали технологически обоснованно.

3. Выбор типа производства

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108- 74 характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования. Тип производства определяется коэффициентом:



Где: Q- число различных операций,

Pм- число рабочих мест на которых выполняются данные операции.

Для предварительного определения типа производства можно использовать объём годового выпуска и массу детали, представленными в таблице.

Масса детали, кг	Годовой объём выпуска в зависимости от типа производства
	Единичное	Мелко - серийное	Средне - серийное	Крупно - серийное	Массовое
<1.0	<10	10-2000	2000-100000	75000-200000	200000
1.0 - 2.5	<10	10-1000	1000-50000	50000-100000	100000
2.5 - 5.0	<10	10-500	500-35000	35000-75000	75000
5.0 - 10	<10	10-300	300-25000	25000-50000	50000
>10	<10	10-200	200-10000	10000-25000	25000

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства.

При серийном производстве используются универсальные станки оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия.

В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован.

Т.е расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

По данным таблицы и исходным данным у меня среднесерийный тип производства.

4. Описание заготовки

Заготовка цилиндрического колеса, с предварительно формованными косыми зубьями и отверстием под посадку, полученные путем горячей штамповки. Материал: сталь 55ПП. Твердость HRCэ 58-63. Масса = 5,6 килограмма.

Горячая штамповка применяется для изготовления заготовок дисков, подшипниковых колец и др. Технологический процесс штамповки полностью автоматизирован. В качестве исходного материала применяют горячекатаный пруток. Формообразование производится в закрытых штампах, поэтому заготовки не имеют заусенцев и штампованных уклонов. Заготовки имеют чистую поверхность, высокую точность, хорошие механические свойства и небольшие припуски на обработку. На заготовки одинаковых размеров расходуется металла примерно на 25% меньше, чем при обработке на обычных прессах. Многопозиционные автоматы имеют высокую производительность.

Сталь 55ПП:

1) Назначение: детали с тонким сечениями упрочняемых элементов; детали, к которым предъявляются высокие требования износостойкости, работающих при больших скоростях и средних удельных давлениях.

2) Химический состав: Si 0.1 - 0.3%, Mn 0.2%, Cu 0.25%, As 0.08%, Ni 0.25%, C 0.55 - 0.63%, Cr 0.15%.

3) Механические свойства: закалка 850 С, скорость индукционного нагрева 30 град/сек, отпуск 180 С.

Эскиз заготовки в приложении.

5. Определение припусков

Припуски имеют очень большое значение в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение промежуточных припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижают себестоимость изделий, и ускоряет дальнейшее развитие машиностроительной промышленности. Так как данная деталь изготавливается в среднесерийном производстве, то из этого следует, что припуск определяется статистическим (табличным) методом, что обеспечивает более быструю подготовку производства по выпуску планируемой продукции и освобождает инженерно-технических работников от трудоемкой работы.

При статистическом методе определения припусков на обработку пользуются таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических справочников. Промежуточные припуски и допуски для каждой операции определяют, начиная от финишной операции к начальной.

Из таблицы припусков следует что припуск на черновую токарную операцию составит 1.7мм, а допуск h12(-0,35); на чистовую - 0.3мм, допуск h10(-0,14), шероховатость Ra = 3,2мм

6. Выбор оборудования

На чистовой токарной операции заготовки зубчатых колес с чистыми выточками удобно базировать по обработанной поверхности на черновой операции цилиндрической поверхности выточки. Чистовая токарная обработка заготовок насадного колеса со шлицевым отверстием должна производиться на оправках, обеспечивающих точное ориентирование заготовки (прессовые, разжимные или конусные оправки).

16Б16Т1 - наибольший диаметр обработки-320 мм, наибольшая длина обработки-750мм. Диапазон частот вращения шпинделя: 40-2000 об/мин. Скорость подачи: 2-1200 мм/мин. Подача: 0,01-0,70 мм/об. Мощность электродвигателя - 4,2 кВт. Габаритные размеры: 3,10х2,30х1,87 м. Масса: 2,86 т. Класс точности: П (повышенной точности). Данный станок, с горизонтальной станиной, используется в мелко-, средне-, и крупносерийном производстве для токарной обработки деталей в полуавтоматическом цикле, а так же в автоматическом цикле при оснащении автоматической загрузки заготовок.

Данный класс металлообрабатывающих станков исключает возможности совершения ошибок и минимизирует человеческие усилия в процессе работы.

Маршрутный технологический процесс:

1. Горячая штамповка заготовки под накатывание зубьев.

2. Горячее накатывание зубьев с предварительно формованными косыми зубьями и отверстием.

3. Операционный контроль.

4. Обтачивание внешнего и внутреннего торцов. Растачивание и развертывание отверстия выточки. Сверление и зенкерование шести отверстий.

5. Обтачивание внутреннего торца и растачивание отверстия выточки.

6. Обтачивание внешнего и внутреннего торцов заготовки с противоположной стороны. Растачивание отверстия выточки.

7. Обтачивание внешнего торца зубчатого венца и чистовое растачивание отверстия выточки.

8. Зенкерование фаски в шести отверстиях с двух сторон с поворотом.

9. Операционный контроль.

10. Нарезание зубьев методом обкатки.

11. Операционный контроль.

12. Снятие фасок с острых кромок зубьев.

13. Промывка.

14. Шевингование.

15. Операционный контроль.

16. Промывка.

17. Термическая обработка. Поверхностная закалка зубчатого венца.

18. Операционный контроль твердости.

19. Шевингование отверстия и внутреннего торца.

20. Шлифование внутреннего торца с противоположной стороны.

21. Прикатка.

22. Зубохонингование.

23. Операционный контроль.

24. Промывка.

7. Выбор приспособления

Применение станочных приспособлений дает ряд преимуществ: повышает качество и точность обработки деталей, сокращает трудоемкость обработки, расширяет технологические возможности станков. Для токарной обработки данной детали я выбрал трех кулачковый самоцентрирующий патрон с обратными расточенными кулачками.

Токарные патроны общего назначения относятся к универсальным без наладочным приспособлениям, значительная часть которых стандартизирована. Трех кулачковые самоцентрирующие патроны предназначены для установки и закрепления заготовок типа тел вращения. Патроны обычно оснащаются двумя комплектами цельных кулачков - прямые и обратные. Для обработки данной детали я беру быстропереналаживаемый самоцентрирующий клиновый патрон предназначенный для центрирования и закрепления заготовок в токарных станках в условиях среднесерийного производства. После установки каждого кулачка на требуемый диаметр их растачивают. Отсутствие винтов для крепления кулачков позволяет располагать зажимные поверхности ближе к переднему торцу корпуса, что уменьшает вылет заготовки, повышая жесткость её крепления.

8. Выбор режущего инструмента

Для токарной обработки данной детали я выбрал следующие режущие инструменты:

1) Зенкер насадной со вставными ножами из твердосплавной стали ГОСТ 2255-71 диаметром 100 мм. применяется для зачистки в данной детали посадочного отверстия диаметром 100 мм.

Зенкер - осевой режущий инструмент, предназначенный для повышения точности отверстия и увеличения его диаметра (ГОСТ 25751-83).

2) Токарные резцы: расточной проходной (для обработки сквозных отверстий) и левый отогнутый проходной (для обработки торцов и фасок) с МНТП ГОСТ 19042-80, материал режущий части - Т15К6.

Использование резцов с твердосплавными неперетачиваемыми пластинами более рационально, чем из других сталей. Твердые сплавы являются одним из основных инструментальных материалов. Инструмент из твердого сплава в состоянии обработать в 5 раз больше металла, чем быстрорежущей стали, следовательно, использование твердых сплавов даже с точки зрения экономии дефицитного вольфрама - целесообразно.

9. Измерительный инструмент

При проектировании технологического процесса механической обработки заготовки для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент или контрольно-измерительные устройства. В процессе обработки.

Метод контроля должен способствовать повышению производительности труда и контролера, и станочника, создавать условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижению ее себестоимости. В единичном и серийном производстве применяется универсальный измерительный инструмент. Затраты по эксплуатации измерительных инструментов обычно малы и в расчетах экономической эффективности не учитываются. Должен постоянно осуществляться контроль размеров. Измерительный инструмент настраивают на размер, близкий к наибольшему предельному наружному размеру детали, при этом следует помнить, что погрешности измерения должны быть в несколько раз меньше допуска на размер. Чем чище обработанная поверхность, тем меньше погрешность измерения.

Т.к изготовление данной детали происходит в среднесерийном производстве , то для контроля размеров я выбираю штангенциркуль ШЦ-1, являющийся универсальным, удобным в использовании и достаточно точным.

10. Расчет режимов резания

Режимы резания определяются следующими основными параметрами: глубиной резания t(мм), подачей S(мм/об) и скоростью резания V(м/мин). Исходными данными для выбора режима резания являются: данные об изготовляемой детали и ее заготовки, а также данные о применяемом инструменте и оборудовании.

Режимные параметры выбирают таким образом, чтобы была обеспечена наибольшая производительность труда при наименьшей себестоимости данной технологической операции. Эти условия удается выполнить при работе инструментом рациональной конструкции, наиболее выгодной геометрией, с максимальным использованием всех эксплуатационных возможностей станка.

1. Установить заготовку. Торцевать 78мм на длину 300мм.

Глубина резания 1.05мм.

Подача 0,3.

Скорость резания по таблице 20, расчетное 25.

Число оборотов расчетное 270, по станку 300.

Число проходов 2.

Основное время 4.

2. Зенкеровать Ш185 на длину 75,5 мм.

Глубина резания 2,

Подача 0,3,

Скорость резания по таблице 20, расчетное 25,

Число оборотов расчетное 423, по станку 400,

Число проходов 2.

Основное время 0.5.

3. Расточить Ш194мм на длину 30мм.

Глубина резания 4,5,

Подача 0,6,

Скорость резания 41, расчётное 38,

Число оборотов расчетное 20, по станку 25,

Число проходов 2.

Основное время 0,9.

4. Расточить Ш 245 мм на длину 26.2.

Глубина резания 6,

Подача 0,6,

Скорость резания 20, расчётное 21,

Число оборотов расчетное 272, по станку 250,

Число проходов 3.

Основное время 0.3.

5. Переустановить заготовку и торцевать 78мм на длину 300мм.

Глубина резания 1.05,

Подача 0,3,

Скорость резания по таблице 20, расчетное 25,

Число оборотов расчетное 270, по станку 300,

Число проходов 2.

Основное время 4.



6. Расточить Ш194 на длину 30мм.

Глубина резания 4.5,

Подача 0,6,

Скорость резания 41, расчетное 38,

Число оборотов расчетное 20, по станку 25,

Число проходов 2.

Основное время 0,9.

7. Расточить Ш 245 мм на длину 11.2.

Глубина резания 6,

Подача 0,6,

Скорость резания 20, расчётное 21,

Число оборотов расчетное 272, по станку 250,

Число проходов 2.

Основное время 0.4.

11. Нормирование токарной операции

Техническая норма времени на обработку заготовки является одной из основных параметров для расчета стоимости изготовляемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства. Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организацией рабочего места. Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного варианта обработки заготовки.

Где: То - основное время, мин;

Тв - вспомогательное время, мин;

Тт.о - время на обслуживание рабочего места, мин(3 мин по таблице); Тотл - время на отдых и личные надобности, мин (10 мин, по таблице)

Где: Lp.x - расчетная длина рабочего хода режущего инструмента, мм;

i - число рабочих ходов режущего инструмента;

ncm - частота вращения шпинделя, об/мин;

Scm - подача станка, мм/об;



Где: Lрез - длина резания, мм;

l1 - длина подвода режущего инструмента, мм (1 мм, по таблице);

l2 - длина врезания инструмента, мм (2мм, по таблице); l3 - длина перебега режущего инструмента, мм ( 2 мм, по таблице).

мм.

Где: Туст - время на установку и снятие детали (0,15 мин по таб);

Тпер - время перехода (0.1 мин по таб);

Тпер.к - время на приемы, не вошедшие в комплекты (0.5 мин по таб);

Тизм - время на контрольные измерения (0.16 мин по таб);

Ктв - поправочный коэффициент (0.81).

мин.

Исходя из полученных данных, рассчитываем штучное время:

мин.

12. Расчет необходимого количества оборудования

Производим расчет количества станков необходимых для выполнения производственной программы выпуска детали «Зубчатое колесо».

Где: Тшт - штучное время (14 мин);

- рабочий такт.



Определяем количество станков:

станок.

Исходя их полученных данных следует, что для токарной обработки детали «Зубчатое колесо» с программой выпуска 4000 изделий в год, потребуется 1 станок.

13. Технико-экономические показатели

Для проверки экономической целесообразности разработанного проекта необходимо иметь комплекс числовых данных скомпонованных в единую систему и достаточно полно характеризующих экономику, организацию и планирование производства на участке как в «статике» (площади, оборудование, основные средства, фонды), так и в «динамике» (выпуск продукции, оборотные средства, себестоимость и др.).

Такой комплекс числовых данных называется системой технико-экономических показателей. Они подразделяются на две группы: исходные (абсолютные) и производные (относительные).

№	Наименование показателей	Ед. изм	Количество
1	Наименование детали	-	Зубчатое колесо
2	Годовая программа выпуска	Шт.	4000
3	Число смен работы	-	1
4	Действительный годовой фонд времени работы оборудования	Час	1872
5	Действительный годовой фонд времени рабочего	Час	1872
6	Масса готовой детали	Кг	4,2
7	Масса заготовки	Кг	5,6
8	Сумма основного времени по операции	Мин	0,15
9	Сумма штучного времени по операциям	Мин	14
10	Средний коэффициент загрузки	%	70

14. Проектирование участка цеха

Планировка оборудования и рабочих мест на участке механического цеха зависит от величины завода, характера производства, особенностей и объема производственного задания, габаритных размеров и массы обрабатываемых заготовок.

При планировке механического цеха все его отделения, участки и вспомогательные помещения располагают так, чтобы обеспечить прямоточность и последовательность прохождения материалов, заготовок и изделий по стадиям обработки, максимальное использование производственной площади, удовлетворить требования охраны труда, техники безопасности и противопожарной безопасности.

Заключение

В ходе выполнения работы по разработке технологического процесса токарной обработки детали «Зубчатое колесо», мною были описаны и рассчитаны важные параметры и характеристики позволяющие определить: вид производства, затраты на производство, виды режущего инструмента, приспособлений и контрольно-измерительных инструментов, оптимальных режимов резания, вид и количество станочного оборудования, время затрачиваемое на производство одной детали, себестоимость и технологичность, а также проектирование участка цеха. После проведения расчетов я выполнил графическую часть, в которой наглядно показаны полученные данные.

машиностроение механический деталь

Список использованной литературы

1) Гапонкин В.А «Обработка резанием, металлорежущей инструмент и станки»: -М.: Машиностроение, 1990.

2) Горошкин А.К «Приспособления для металлорежущих станков»: -М.: Машиностроение, 1979.

3) Данилевский В.В «Справочник молодого машиностроителя»: -М.: Высшая школа, 1973.

4) Косиловой А.Г «Справочник технолога машиностроителя»: -М.: Машиностроение, 1985.

5) Ковальский В.И «Организация и планирование производства на машиностроительном предприятии»: -М.: Машиностроение, 1986.

6) Нефедов И.А «Курсовое проектирование в машиностроительных техникумах»: -М.: Высшая школа, 1996.

7) Чернов Н.Н «Металлорежущие станки»: -М.: Высшая школа, 1987.

8) Черпаков Б.И «Технологическая оснастка»: -М.: Академия, 2003.

Размещено на Allbest.ru