Розробка технологічного процесу виготовлення деталі "зубчасте колесо"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Технологічна частина

1.1 Опис деталі і її обробка в вузлі

Деталь «Зубчасте колесо» відноситься до класу Z - зубчастих коліс. Ступінь точності 7-С по ГОСТ1643-81, що визначає послідовність обробки зубів, зубофрезерування, зубозакруглення, та зубошліфування. Шестерня складається із вінця на якому нарізано 24 зубів з модулем m = 3 мм.

Центральний отвір простої форми пов.11 Ш36 з фаскою пов.10 під кутом 45°. В отворі протягнуто 8 шліцьових пазів d8-36H7x40H12x7D9 з центруванням по зовнішньому діаметру. Після нарізання та закруглення зубів вони піддаються СВЧ 45…50 HRC.

Деталь проходить декілька етапів термообробки:

· Відпал;

· Поліпшення - (гартування з високим відпуском) до твердості 32…35;

· ТВЧ 45 …50 HRC .

1.2 Хімічні та механічні властивості матеріалу

Таблиця 1. Хімічний склад сталі марки 40Х ГОСТ 4543-71

Вуглець С	Кремній Si	Марганець Mn	Сірка S	Фосфор P	Нікель	Хром
			Не більше	Не більше
0,36 0,44	0,17 0,37	0,50-0,80	0,035	0,035	0,30	0,8-1,1

Таблиця 2. Механічні властивості сталі марки 40Х ГОСТ 4543-71

уT МПа	уВ МПа	дз%	ц%	An МПа	НВ
					нормалізація	Після відпалу
780	980	10	45	59	174-217	167-207

1.3 Аналіз конструкції деталі «Колесо зубчасте» на технологічність

Основними критеріями оцінки технологічності деталі є трудомісткість і собівартість виробу. Відпрацьована на технологічність деталь не повинна ускладнювати механічну обробку , елементи деталі повинні бути уніфіковані, щоб зменшити номенклатуру використовуваного інструменту.

До всіх поверхонь повинен бути вільний доступ ріжучого і вимірювального інструментів.

Якісний аналіз технологічності.

Колесо зубчасте виготовлено із кованки штампованої, яка має штампувальні радіуси і ухили.

У деталі «Колесо зубчате» центральний отвір пов.11 Ш36 мм простої форми. Центральний отвір пов.11 і шліцьові пази пов.13-20 обробляють високопродуктивним методом - протягуванням.

В отворі пов.11 фаска пов.10 під кутом 45°,що дає можливість легкому заходу протяжки.

Торцеві поверхні пов. 1,9 простої форми без виступаючих ступить. Мається ступиця, розташована з одної сторони, вона проходить чистову та оброблювальну обробку. Це дозволяє на зубофрезерній й зубошліфу-вальній операціях на одній оправці обробляти одночасно два колеса, що підвищує продуктивність обробки (при цьому основний час скорочується на 20-25%).

Центральний отвір має фаску, вона призначена для зручності монтажу і техніки безпеки.

Поверхні зубів закруглені, це дає плавність та безшумність у роботі.

Кількісний аналіз технологічності.

Кількісний аналіз заключається в визначенні коефіцієнтів уніфікації, точності і шорсткості. Для цього по деталі зводять в таблицю.

Таблиця 3

Номер поверхні	Квалітет точності	Параметр шорсткості Ra [мкм]	Уніфікаційні елементи	Спосіб обробки
1, 4, 9	h14	6,3 (4)		Точити начорно, Точити начисто
2,8	h14	6,3 (4)	2	Точити фаски
3	h11	3,2 (5)		Точити начорно, Точити начисто
5	h14	6,3(4)	1	Точити канавку
6	к6	0,8 (7)		Точити начорно, Точити начисто, Шліфувати начорно, Шліфувати начисто
7	h14	6,3(4)	1	Точити канавку
10	Н14	6.3 (4)	1	Розточити фаску
11	H7	1.6 (6)	1	Розточити, Шліфувати

Всього 45 поверхонь.

Коефіцієнт уніфікації:

(1)

(0,88>0,6)

По даному показнику деталь технологічна.

Коефіцієнт точності показників важкості виготовлення деталі:

(2)

= (3)

=

3. Коефіцієнт шорсткості вказує на важкість обробки:

(4)

= (5)

По всім коефіцієнтам деталь технологічна і труднощів в обробці не складає.

1.4 Визначення типу виробництва і його характеристика

За завданням річна виробнича програма N = 12000 штук.

Маса деталі 1,43 кг. Визначаємо, що тип виробництва серійне. Серійне виробництво характеризується випуском продукції окремими повторюваними партіями або серіями. Обладнання: універсальне та спеціальне, розташоване в цеху або по ділянках, або по ходу технічного процесу. Пристосування та ріжучий інструмент універсальний і спеціальний. В якості вимірювального інструменту застосовується: калібр - скоби, калібр-пробки, шаблони. Технологічна документація розробляється детальніше у вигляді маршрутних, операційних карт і карт ескізів. Кваліфікація робітників середня. Токарі, свердлильники, фрезерувальники, зуборізчики, шліфувальники 2-го розряду.

Обсяг партії деталей

n= (6)

n= = 237 штук.

Приймаються n = 250 штук.

Де N - річна виробнича програма, шт.;

T - число днів (3-5),на яке мається запас деталей на складі,

Ф - річний фонд робочого часу.

1.5 Технічні вимоги на деталь і методи їх забезпечення

Технічні вимоги на креслення деталі дає конструктор, а технолог повинен так спроектувати техпроцес, щоб виконання всіх умов було можливим.

Точність виготовлення деталі складається з точності розмірів, точності форми, відносного положення поверхонь деталі і шорсткості поверхонь.

Задані на креслені технологічні умови гарантують деталі від перекосу при зубонарізанні, зубошліфуванні на одній оправці. А також в зібраному вузлі, що забезпечує кінематичну точність роботи колеса в парі з іншим колесом. Вимоги по твердості деталі забезпечують зносостійкість і міцність деталі.

Таблиця 4

Зміст тех. умов	Метод виконання	Метод контролю
197 НВ	Відпал в термопечі	Прилад Брінелля
32-35HRC	Поліпшення в термопечі	Прилад Роквелла
ТВЧ 45…50 HRCэ	Струм високої частоти	Прилад Роквелла
	Зубошліфування на оправці	Індикатор ИЧ 05кл.0 ГОСТ 577-68
	Шліфування	Індикатор

2. Технологічна частина

2.1 Вибір і обґрунтування методу отримання заготовки

Визначаємо масу деталі.

Розбиваємо деталь на прості геометричні фігури:

Mдет= Vдет Ч с, (7)

Де Mдет - маса деталі [кг],

Vдет - маса деталі [смі],

с - питома вага сталі [г/ смі].

Рисунок 1

Mдет = (8)

Mдет = 0,000785 Ч 7,8 (7,82 Ч 2,2) + (62 Ч 5,6) - (3,62 Ч 7,8) = 1,43 кг.

Розрахунок розмірів заготовки з поковки

Діаметр проката

Круг

Довжина прокату = Lдет + ZЧ2 = 84 мм.

де Z = 3 мм - припуск на сторону.

Рисунок 2

Маса заготівки із прокату:

Мпр = ; (9)

Мпр = = 3,71 кг.

Норма витрат прокату:

Н вит. пр. = ; (10)

Нвит.пр. = = 3,85 кг.

Коефіцієнт використання матеріалу прокату:

Кпр = ; (11)

Кпр = = 0,37

Розрахунок розмірів заготовки одержаною штампуванням по ГОСТ 7829 - 74.

Розрахунок розмірів заготівки одержаною штамповкою по ГОСТ 7505-89.

Штампувальне обладнання - КГП, закритий штамп.

Початкові дані по деталі:

Матеріал - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Маса деталі Мдет = 1,43 кг.

Маса штампування розрахункова:

Мштр = Кр Ч Мдет, (12)

Кр - розрахунковий коефіцієнт (1,5 - 1,8).

Мштр = 1,6 Ч 1,43 = 2,28 кг

Клас точності штампування залежно від обладнання - Т2.

Група сталі - М2.

Ступінь складності С = (13)

С = = 0,62, що відповідає ступіні складності С2 [2,С30]

Таблиця 5

Маса штамповки розрахункова, кг	Група сталі	Ступінь складності	Клас точності	Індекс вихідний
2,28	М2	С2	Т2	8

Конфігурація поверхні роз'єму штампа П (плоска)

Визначення припусків на механічну обробку і розмірів штампування.

Припуски на сторону складають для розмірів:

Ш78h11 (Ra 3,2) = 1,3 мм;

Ш60к6 (Ra 0,8) = 1,4 мм;

Ш 36Н7 (Ra 0,8) = 1,2 мм;

78h14 (Ra 6,3; Ra6,3) = 1,3 мм; 1,3 мм;

22h14 (Ra 6,3; Ra6,3) = 1,1 мм; 1,1 мм.

Доповнюючи припуски, які враховують:

А) відхилення від прямолінійності - 0,2 мм (ГОСТ 7505-89)

Б) зміщення по поверхні роз'єму штампування - 0,2 мм (ГОСТ 7505-8)

Визначаємо розміри штампування шляхом додавання до розмірів готової деталі подвоєних припусків на сторону.

Таблиця 6

Розмір деталі	Параметр шорсткості Ra [мкм]	Загальний припуск на обробку, мм	Розмір заготовки з відхиленням , мм
Діаметральні розміри
Ш78h11	3,2	2(1,3+0,2+0,2) =3.4мм	Ш81,4 прийм.Ш мм
Ш60к6	0,8	2(1,4+0,2+0,2) = 3,6мм	Ш63,6 прийм.Ш мм
Ш36H7	0,8	2(1,2+0,2+0,2) = 3,2мм	Ш32,8 прийм.Ш мм
Лінійні розміри
78h14	6,3; 6,3	2(1,3+0,2+0,2) = 3,4 мм	81.4 мм прийм.
22h14	6,3; 6,3	2(1.1+0.2+0.2) = 2,8 мм	25мм прийм.

Рисунок 3

Розрахунок маси штампування:

Штампування розбиваємо на прості геометричні фігури.

Рисунок 4

Мшт = 0,000785 Ч 7,8Ч(8,12 Ч 2,5 + 6,42 Ч 5,6 - 3,32 Ч 8,1 ) = 1,86 кг.

Норма витрат матеріалу на одну деталь:

Нвит.м. = Мшт (14)

Нвит.м. = 1,86 = 2,05 кг.

Коефіцієнт використання матеріалу поковки:

Кшт= ; (15)

Кшт = = 0,69

Розрахунок собівартості заготовок:

Заготовка з поковки:

Смат.пр = Нвит.пр Ч () (16)

Sпр - вартість 1 т. поковки

Sпр = 24000 грн.

Смат.пр = 3,85 Ч () = 92,4 грн.

Заготовка - штампування.

Смат.шт = Нвит.шт. Ч () (17)

Sшт - вартість 1 т. прокату

Sшт = 29000 грн.

Смат.пр = 2,05 Ч () = 59,45 грн.

Таким чином Кшт - Кп= 0,69-0,37=0,32>15, тобто в якості заготовки приймаємо штампування.

2.2 Розрахунок межопераційних припусків на обробку деталі «Блок-шестерня»

деталь міжопераційний технологічність припуск

Таблиця 7

Операція	Квалітет точності	Параметр шорсткості Ra, мкм	Припуск на операцію, мм	Межопераційні розміри, мм
Поверхня 3 78h11
Точіння чистове	h11	3,2	0,9
Точіння чорнове	h12	6,3	2,1
Штампування	T2	50	3	Ш
Поверхня 6
Шліфування чистове	k6	0,8	0,12	Ш
Шліфування чорнове	h8	1,6	0,28
Точіння чистове	h11	3,2	1,1
Точіння чорнове	h12	6,3	2,5
Штампування	T2	50	4	Ш
Поверхня 11
Шліфування	Н7	1,6	0,4
Розточка чистова	Н11	3,2	0,8
Розточка чорнова	Н12	6,3	1,8
Штампування	T2	50	3	Ш

2.3 Проектування технологічного процесу деталі «Колесо зубчасте»

Таблиця 8

№ опер.	Найменування та зміст	Обладнання	Застосування	Різальний інструмент	Вимірювальний інструмент
005	5110 Термічна обробка	Термопіч			Прилад Брінелля
010	4233 Токарна з ЧПК 1.Точити начорно пов.9, 6, 4 2.Точити начисто пов. 9, 8, 6, 4 3.Розточувати начорно отв. 11 4. Розточувати начисто отв. 11 та фаску 10 5.Точити канавку пов. 7 6. Точити канавку 5	381021 Мод. 16К20Ф3	396111 Патрон 7100-0068 ГОСТ2675-80	392191 Різець 2100-2154 Р20 ГОСТ26611-75 392192 Різець 2101-0955 Р10 ГОСТ20872-80 392193 Різець 2145-0551 Р20 ГОСТ20874-75 392115 Різець Р01.00.000 392115 Різець ГОСТ 18874-73 2120-0502	393111 Калібр-скоба 8113-0114 h11 ГОСТ 18360-73 393111 Калібр-пробка 8133-0279 Н11 ГОСТ 16780-71
015	4233 Токарна з ЧПК 1.Точити начорно пов.1, 3 2.Точити начисто пов. 1, 2, 3 3. Розточити поверхню 12	381021 Мод. 16К20Ф3	396111 Патрон 7100 - 0068 ГОСТ2675 - 80	392191Різець 2100-2154 Р20 ГОСТ 26611-75 392192 Різець 2101-0955 Р10 ГОСТ20872-80	393122 Калібр-скоба 8113-0139 ГОСТ 18363-73 Калібр-пробка 8133-0288 Н14 ГОСТ 16780-71
020	8015 Шпонково-фрезерна Фрезерувати паз пов. 45	381671 Мод. 692М	396131 Лещата 7200-0253 ГОСТ 21168-75	391820 Фреза шпонкова Р6М5 2234-0377 ГОСТ9140-78	393181 Калібр-призма B=18 ГОСТ 24114-80
025	4181 Горизонтально-протяжна Протягнути шліці пов. 13-20	381751 Мод. 7Б55У	396100 Адаптер	396100 Протяжка 2402-2018 ГОСТ 25969-82	393181 Калібр-призма B=4 ГОСТ 24114-80
025	4152 Зубофрезерна 1.Фрезерувати 24 зубців пов. 21-44	381572 мод. 53А50	366100 Оправка 7150-0433 ГОСТ 18438-73	391814 Фреза 2510-4079 ГОСТ9324-80	394511Зубомер змищення М1 (2500) ГОСТ 4446-81

3. Розрахункова частина

Розрахунок режимів різання та норм часу на токарну з ЧПУ (010, Токарна з ЧПК).

Деталь «Колесо зубчасте».

Матеріал деталі Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

уВ = 980 МПа, 207 НВ (відпалена).

Точність обробки h14, h11, H11.

Шорсткість поверхонь - Ra6,3; Ra3,2.

Заготовка - кованка штампована.

Клас точності - Т2.

Стан поверхні - з коркою.

Вибір верстата - Токарний з ЧПК 16К20Ф3.

N = 11 кВт, з = 0,75.

Зміст операції.

А. Встановити і закріпити заготовку.

1. Точити начорно поверхні 9, 6, 4;

2. Точити начисто поверхні 9, 8, 6, 4;

3. Розточити начорно отвір 11;

4. Розточити начисто отвір 11 та фаску 10;

5. Точити канавку 7;

6. Точити канавку 5.

Б. Зняти деталь.

Контроль майстром 5%, ОТК 20%.

Вибір інструмента.

На верстаті 16К20Ф3 використовують різці з перетином 25Ч25 мм, товщина пластини 6,4 мм. Форма пластини - ромбічна.

Для чорнової стадії обробки по корці спосіб закріплення пластини - клиноприхватом.

Матеріал пластини - Р10.

Для чистової стадії обробки спосіб закріплення пластини - двухплечим прихватом за виїмку.

Матеріал пластини - Р01.

Для чорнової стадії обробки (точіння і розточування) Задній кут б-6°, передній кут -18°.

Форма передньої поверхні - плоска з фаскою, ширина фаски = f=0,5.

Радіус вершини різця rв = 1 мм.

Нормативний період стійкості Т = 30 хв.

Для чистової стадії обробки: задній кут б-8°, передній кут -15°. Кінематичний кут в плані ц - 63°

Форма передньої поверхні - плоска з фаскою, ширина фаски = f=0,3.

Радіус вершини різця rв = 1 мм.

Нормативний період стійкості Т = 30 хв.

1-й перехід. Точити начорно поверхні 9, 6, 4.

Глибина різання: t 9= 1 мм; t 6= 1,1 мм; t 4= 1 мм.

Размещено на Allbest.ru