Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

Белорусско-Российский университет

Кафедра “Технология машиностроения”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование технологических процессов сборки машин

На тему: “Технологический процесс изготовления вала-шестерни 546П-1802036-Б и схема сборки станочного приспособления”

Выполнил студент группы ТМТ-051

Коршуков А.П.

Проверил ст. преподаватель

Ткачёв А.В.

Могилев 2009

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Назначение и конструкция детали

2 Анализ технологичности конструкции детали

3 Определение типа производства

4 Анализ базового техпроцесса

5 Выбор заготовки

6 Принятый маршрутный техпроцесс

7 Расчет припусков на обработку

8 Расчет режимов резания

8.1 Расчет режимов резания аналитическим методом

8.2 Расчет режимов резания по нормативам

9 Расчет норм времени

10 Расчет точности операции

11 Экономическое обоснование принятого варианта техпроцесса

12 Расчет и проектирование станочного приспособления

12.1 Назначение и устройство приспособления

12.2 Расчет приспособления на прочность

12.3 Расчет приспособления на точность

Заключение

Список использованной литературы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Повышение эффективности машиностроительного производства, переход к рыночным принципам ведения хозяйства, усиление конкуренции предполагает расширение номенклатуры изделий, уменьшение их числа в серии. В результате этого возрастает число предприятий и цехов, ориентированных на среднесерийный и мелкосерийный типы производства. Особенности современного машиностроительного производства, стремление к его интенсификации в условиях частой сменяемости выпускаемой продукции выдвигают на первый план задачу сокращения сроков разработки технологических процессов и повышения качества проектных решений.

Проектирование технологического процесса с учётом характера производства и оперативная возможность корректировки технологического процесса в зависимости от изменения производственной ситуации во многом предопределяет эффективность работы производственной системы. Обновление современного промышленного потенциала должно осуществляться в условиях роста фондооснащенности, технического перевооружения и модернизации производства, ускоренного обновления основного капитала, сокращений жизненного цикла новой техники, что влечёт за собой сокращение сроков её разработки и освоения, повышения конкурентоспособности продукции. Такая стратегия предусматривает привлечение научного потенциала страны, её ученых к разработке инновационных проектов.

Основное направление развития машиностроения предусматривает увеличение объёма высокоэффективных технологий, разработку качественно новых средств автоматизации техпроцессов, максимально вытесняющих субъективный фактор из системы обеспечения и производства требуемого качества изделий.

Одним из путей повышения производительности труда и снижения себестоимости изготовления изделий является совершенствование действующих технологических процессов и их замена более прогрессивными.

Эта работа проводится на основе комплексного анализа, как конструкции изделий (деталей), так и технологии их изготовления, начиная с выбора более прогрессивных видов заготовки. Серьёзное внимание уделяется повышению качества выпускаемых изделий, повышению их надёжности и долговечности.

В данном курсовом проекте даётся оценка базовому технологическому процессу и пути его улучшения, анализ точности обработки и экономическое обоснование принятого варианта технологического процесса.

Изменение технологического процесса позволяет не только улучшить форму организации производства, но и получить экономический эффект от внедрения новых методов получения заготовки и обработки детали.

1 Назначение и конструкция детали

вал шестерня проектирование

Деталь вал-шестерня 546П-1802036-Б относится к классу валов и является составной деталью дополнительной коробки передач. Дополнительная коробка предназначена для получения необходимых передаточных чисел трансмиссии, обеспечения синхронной работы скрепера и трактора-толкача, получения транспортных скоростей и передачи крутящего момента через карданный вал на ведущий мост.

Данная деталь представляет собой вал с выполненной на нем косозубой шестерней Ш , имеет отверстие Шсо шлицами для установки в него ведущего вала и поверхности Ш, Шдля установки подшипников. Для фиксации подшипников в радиальном направлении в местах их установки предусмотрены канавки для установки стопорных колец. Остальные поверхности вала выполняют по 14 квалитету точности. Так как поверхности Ш, Шиспользуется для установки подшипников, то к ним предъявляются повышенные требования по радиальному биению (не более 0,025 мм).Оба торца детали не являются точными поверхностями поэтому на них допускается чернота.

После заготовительной операции деталь перед обработкой подвергают улучшению для снятия внутренних напряжений.

В качестве материала для детали учитывая условия эксплуатации используется конструкционная легированная сталь 18ХГТ ГОСТ4543-71.

Таблица 1 - Химический состав стали 18ХГТ ГОСТ4543-71 В процентах

C	Si	Ti	Cr	Ni	Mn	P	N	Cu
0,17..0,23	0,17..0,37	0,03..0,09	1..1,3	0..0,035	0,8..1,1	0..0,035	0..0,035	0..0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали 18ХГТ ГОСТ4543-71

Предел текучести, МПа	Предел прочности, МПа	Относительное удлиннение, %	Относительное сужение, %	HB
885	980	9	50	143-207

2 Анализ технологичности конструкции детали

Выполним качественную оценку технологичности конструкции детали.

Формы и размеры заготовки максимально приближены к форме и размерам детали, что повышает коэффициент использования материала. На токарных операциях деталь может быть обработана проходными упорными резцами. Также облегчает обработку то, что диаметры поверхностей уменьшаются от середины к торцу. Жесткость детали обеспечивает достижение необходимой точности при обработке.

Таким образом, можно сказать, что с качественной стороны деталь технологична.

Выполним количественную оценку технологичности конструкции изделия.

Определим коэффициент точности обработки

, (1)

где ITср. - средний квалитет точности размеров детали.

Таблица 3 - Точность размеров детали

Квалитет точности IT	6	7	10	12	14
Количество размеров n	2	3	2	3	13

Определим средний квалитет точности размеров детали

(2)

где ITi -квалитет точности i-го размера;

ni - число размеров соответствующих i-ому квалитету.

Коэффициент точности обработки близок к нормативному (ГОСТ 14.201-83), следовательно по точности деталь технологична.

Определим коэффициент шероховатости поверхности Kт.ч

, (3)

где Rаср - средняя шероховатость поверхностей, мкм.

Таблица 4 - Шероховатость поверхностей детали

Шероховатость Ra, мкм	1	2	3,2	6,3	12,5
Количество поверхностей n	2	3	6	6	14

,

Коэффициент шероховатости поверхностей близок к нормативному (ГОСТ 14.201-83) и деталь по шероховатости поверхностей технологична.

Определим коэффициент использования материала

, (4)

где mд - масса детали, кг;

mз - масса заготовки, кг.

Так как коэффициент использования материала меньше нормативного, то с количественной оценки конструкция вала-шестерни нетехнологична.

Проанализировав технологичность детали с качественной и количественной стороны можно сделать вывод о том, что в общем деталь достаточно технологична, чтобы ее получение не требовало применения сложных и дорогостоящих методов обработки.

3 Определение типа производства

Тип производства определяем ориентировочно по годовому объему выпуска и массе детали.

Принимаем серийный тип производства.

Рассчитаем число деталей в партии n, шт., по формуле

, (5)

где N - годовой объем выпуска;

a -количество дней запаса деталей на складе;

Ф - число рабочих дней в году.

По полученному значению величины партии и массе детали принимаем среднесерийный тип производства.

Окончательное уточнение значения типа производства произведем после расчетов норм времени на каждую операцию в разделе 9.

4 Анализ базового техпроцесса

Анализ базового техпроцесса будем проводить с точки зрения обеспечения качества детали и организации технологического процесса.

Маршрутный базовый технологический процесс:

005 Заготовительная.

010 Сверлильная. Станок 2А150

015 Токарная. Станок 16К20.

020 Токарная. Станок 16К20.

025.Долбёжная. Станок 5В150.

030 Зубофрезерная. Фрезерование зубьев шестерни. Станок 5А326.

035 Зубошевинговальная. Станок OS-30.

040 Слесарная. Верстак.

045 Промывка. Моечная машина 910016.

050 Термическая.

050 Круглошлифовальная. Станок 3Т161.

060 Зубообкатывающая. Станок 5725М.

065 Промывка. Моечная машина 910016.

070 Контрольная.

В базовом техпроцессе применен нерациональный способ получения заготовки штамповка на молоте. Существует возможность получения заготовки штамповкой на КГШП, что позволяет увеличить производительность в 2..3 раза, уменьшить припуски и допуски на 20-25?, расход металла на 10…15? и тем самым снизить стоимость изделия.

Так как производство вала-шестерни среднесерийное, то целесообразнее заменить используемые универсальные токарные и сверлильные станки на токарные и сверлильные станки с ЧПУ.

С учетом того, что производство среднесерийное и используются станки с ЧПУ производительнее сконцентрировать черновые и чистовые токарные операции.

Для обеспечения высоких режимов резания в целесообразно использовать токарные резцы с механическим креплением твердосплавных пластин Т15К6, а также осевой инструмент из быстрорежущей стали Р6М5.

5 Выбор заготовки

Учитывая форму детали, массу и объем выпуска в качестве способа получения заготовки выбираем штамповку на КГШП.

Произведем расчет заготовки согласно рекомендациям ГОСТ 7505-89.

Класс точности - Т4.

Группа стали - М1.

Степень сложности - С3.

Определяем массу описывающей поковку геометрической фигуры

, (6)

где Dд - наибольший диаметр детали, мм;

Lд - длина детали, мм;

- плотность материала детали, кг/см3.

кг

Определяем расчетную массу поковки

, (7)

где Мд - масс детали, кг;

Кп - расчетный коэффициент.

кг,

Исходный индекс - 14.

Назначаем основные припуски на механическую обработку.

На диаметральные размеры:

Z100=2,5 мм;

Z152,87=2,3 мм;

Z55=2,2 мм;

Z76=2 мм.

На линейные размеры:

Z44=1,9 мм;

Z149,5=2,2 мм;

Назначаем дополнительные припуски на механическую обработку:

Смещение по поверхности разъема штампов Z1=0,3 мм.

Изогнутость и отклонения от плоскостности и прямолинейности Z2=0,4 мм.

Определяем номинальные размеры поковки.

Диаметры:

, (8)

мм,

мм,

мм,

мм.

Линейные размеры:

, (10)

мм,

мм = 542 мм

Назначаем предельные отклонения на размеры поковок:

Ш ;

Ш ;

Ш ;

Ш ;

;

.

Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа мм.

Допускаемая величина остаточного облоя мм.

Допускаемая величина высоты заусенца, образовавшегося по контуру обрезки облоя мм.

Штамповочные уклоны внутренние , наружные .

Определяем массу поковки

(11)

где - наружный диаметр соответствующей ступени заготовки, см;

- внутренний диаметр соответствующей ступени заготовки, см;

- длина соответствующей ступени заготовки, см.

Определяем стоимость заготовки

(12)

где С - базовая стоимость 1 т заготовок, р;

mд - масса детали, кг;

Кт - коэффициент, зависящий от класса точности [1, с. 33];

Кс - коэффициент, зависящий от степени сложности [1, с. 35, таблица 2.10];

Кв - коэффициент, зависящий от массы заготовки [1, с. 35, таблица 2.10];

Км - коэффициент, зависящий от марки материала [1, с. 37];

Кп - коэффициент, зависящий от объема выпуска заготовок [1, с. 38];

Sотх - стоимость 1 кг отходов, р.

р

Стоимость заготовки, полученной штамповкой на КГШП, является меньшей, чем та, которую завод им. Кирова платит за заготовку по базовому техпроцессу.

Определяем экономическую эффективность

(13)

где S1 - стоимость заготовки по базовому варианту, р;

N - годовой объем выпуска, шт.

р

6 Принятый маршрутный техпроцесс

После анализа базового техпроцесса в принятый вариант был внесен ряд изменений.

В принятом варианте чистовые технологические базы остались аналогичными базовому техпроцессу при выполнении принципа постоянства и единства баз. Выбор баз полностью обоснован с позиции получения требуемой точности размеров детали.

В базовом техпроцессе изготовление вала-шестерни ведется с использованием универсальных станков, применение такого метода в условиях среднесерийного производства нецелесообразно. Поэтому в проектируемом варианте были изменены модели металлорежущих станков.

На сверлильной операции для повышения производительности и точности вместо станка 2А150 используется станок с ЧПУ ГДВ500.

На токарной операции станок 1К62 заменён на станок с ЧПУ 16К20Ф3.

Для обработки поверхности Ш мм рассчитываем необходимое количество операций по коэффициенту уточнения.

Необходимое общее уточнение рассчитывается по формуле

, (14)

где Тзаг - допуск на изготовление заготовки, мм;

Тдет- допуск на изготовление детали, мм.

Для обработки поверхности Ш принимаем следующий маршрут:

- точение черновое;

- точение чистовое;

- шлифование.

Допуски на межоперационные размеры: мм (квалитет точности IT12); мм (квалитет IT8); мм (квалитет IT6), [2, с. 13 таблица 4].

Рассчитываем промежуточное значение уточнений

, (15)

,

,

,

Определяем общее уточнение для принятого маршрута обработки

, (16)

Полученное значение показывает, что при принятом маршруте точность обработки поверхности Ш обеспечивается, так как , т.е. 145,46>145,45.

Окончательный вариант проектируемого техпроцесса изготовления вала-шестерни представляем в таблице 5.

Таблица 5 - Маршрутный техпроцесс изготовления вала-шестерни

№ операции	Наименование и краткое содержание операции	Технический эскиз	Режущий инструмент	Модель станка
05	Заготовительная		Штамп	КГШП
10	Сверлильная с ЧПУ 1 Центровать отв.1 2 Сверлить отв.1 3 Рассверлить отв.1		Сверло центровочное Ш6,3; Р6М5 Сверло спиральное Ш16; Р6М5; Сверло спиральное Ш32; Т15К6;	ГДВ500
15	Токарная с ЧПУ 1 Подрезать торец 1 и фаску. 2 Черновое точение поверхностей 2,3,4,5,6. 3 Чистовое точение поверхностей 2,6 и фасок. 4 Точить канавку 7.		Резец проходной16Ч25 Т15К6 Резец канавочный16Ч25 Т15К6	16К20Ф3
20	Токарная с ЧПУ 1 Подрезать торец 1. 2 Черновое точение поверхностей 2,3,4,5 и фаски. 3 Чистовое точение поверхности 2 и фаски. 4 Точить канавку 6. 5 Точение поверхностей 7,8,9,10. 6 Точить канавку 11.		Резец проходной16Ч25 Т15К6 Резец расточной-упорный16Ч25 Т15К6 Резец канавочный16Ч25 Т15К6	16К20Ф3
25	Долбёжная Долбить шлицы 1.		Долбяк хвостовой.	5B150
30	Зубофрезерная 1 Фрезеровать зубья 1		Фреза червячная модульная m=5,5; Р6М5	5A326
35	Зубошевинговальная Шевинговать зубья 1		Шевер	OS-30
40	Слесарная			Верстак
45	Моечная			Моечная машина 910016
50	Термическая
55	Круглошлифовальная 1 Шлифовать поверхности 1, 2.		Круг шлифовальный	3Т161
60	Зубообкатывающая		Диск под деталь	5725М
65	Контрольная			Стол ОТК

7 Расчет припусков на обработку

Заготовка получается штамповкой на КГШП.

Технологический маршрут обработки поверхности Ш состоит из:

чернового точения;

чистового точения;

шлифования.

Расчеты сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности Ш

Технологические переходы обработки поверхности Ш100k6	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск д, мкм	Предельные размеры, мм	Предельные значения припусков, мкм
	3Rz	T T	С с				dmin	dmax	2Zпрmin	2Zпрmax
0.Заготовка	150	300	854		103,1	3200	103,1	106,3
1.Черновое точение	5 50	50	51	2·1310	100,43	350	100,43	100,78	2670	5520
2.Чистовое точение	3 30	30	2	2·151	100,127	57	100,12	100,184	303	596
3.Шлифование	5	15		2·62	100,003	22	100,03	100,025	124	159
Итого									3097	6275

Определяем суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа

, (17)

где - погрешность смещения, мм;

- погрешность эксцентриситета, мм;

Определяем остаточное пространственное отклонение

, (18)

где Ку - коэффициент уточнения формы [2, с. 73].

После чернового точения

После чистового точения

Погрешность установки

Черновое точение Еу1=100мкм,

Чистовое точение Еу2=0,05Еу1=5 мкм.

Производим расчет минимальных значений припусков

(19)

Для чернового точения

Под чистовое точение

Под шлифование

Определяем расчетный размер

(20)

где D - номинальный диаметр, на который определяется припуск, мм;

EI - нижнее отклонение номинального размера, мм.

, \ (21)

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Наименьшие предельные размеры находим по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода.

Определяем наибольшие предельные размеры

, (22)

где - допуск, мм.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров, а - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

Общие припуски Z0min и Z0max определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф.

,

,

,

,

,

Определяем номинальный припуск

, (23)

где - минимальный предельный общий припуск, мкм;

- нижнее отклонение размера заготовки, мкм;

- допуск на деталь, мкм.

Определяем номинальный размер заготовки

, (24)

Производим проверку вышеизложенного расчёта

, (25)

Следовательно, припуски назначены верно.

Графическая схема расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш мм представлена на рисунке 1.

Технологический маршрут обработки поверхности Ш состоит из токарной операции.Расчеты сводим в таблицу 7.



Рисунок 1? Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш

Таблица 7 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности Ш

Технологические переходы обработки поверхности Ш76Н12	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск д, мкм	Предельные размеры, мм	Предельные значения припусков, мкм
	3Rz	T T	С с				dmin	dmax	2Zпрmin	2Zпрmax
0.Заготовка	150	300	854		73,68	3200	70,48	73,68
1. Точение	5 50	50		2·1310	76,3	300	76	76,3	2620	5520
Итого									2620	5520

Определяем суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа

, (26)

где - погрешность смещения, мм;

- погрешность эксцентриситета, мм;

Определяем остаточное пространственное отклонение

, (27)

где Ку - коэффициент уточнения формы [2, с. 73].

Погрешность установки при точении Еу1=100мкм,

Производим расчет минимальных значений припусков

 (28)

Для точения

Определяем расчетный размер

(29)

где D - номинальный диаметр, на который определяется припуск, мм;

ES - верхнее отклонение номинального размера, мм.

, \ (30)

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Наибольшие предельные размеры находим по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода.

Определяем наименьшие предельные размеры

, (31)

где - допуск, мм.

Предельные значения припусков определяем как разность наименьших предельных размеров, а - как разность набольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

Общие припуски Z0min и Z0max определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф.

,

Определяем номинальный припуск

, (32)

где - минимальный предельный общий припуск, мкм;

- нижнее отклонение размера заготовки, мкм;

- допуск на деталь, мкм.

Определяем номинальный размер заготовки

, (33)

Производим проверку вышеизложенного расчёта

, (34)

Следовательно, припуски назначены верно.

Графическая схема расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш мм представлена на рисунке 2.

Рисунок 2? Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш мм

Таблица 8 - Припуски и предельные отклонения на обрабатываемые поверхности вала

Размер детали	Припуск	Предельные отклонения
	табличный	расчетный
	2·2,8	2·2,1	+2,1 -1,1
	2·2,6	-	+2,1 -1,1
	2·2,5	-	+1,8 -1
	2·2,3	2·2,2	+1,1 -2,1
	2·2,3	-	+1,8 -1
	2·2,6	-	+2,4 -1,2

8 Расчет режимов резания

8.1 Расчет режимов резания аналитическим методом

Рассчитаем режимы резания на две операции по аналитическим формулам теории резания.

Операция № 10 - Сверлильная с ЧПУ.

Рассверлить отверстие с Ш до Ш. Станок ГДВ500. Режущий инструмент: сверло спиральное Ш; материал режущей части Т15К6.

Определяем величину припуска

, (35)

где D - диаметр сверла, мм.

мм

Подачу принимаем S=0,7 мм/об [3, с. 381, таблица 35].

Определяем скорость резания

, (36)

где - поправочный коэффициент [3, с. 383, таблица 38];

m, q, y - показатели степеней [3, с. 383, таблица 38];

Т - период стойкости, мин [3, с. 384, таблица 40];

Kv - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

=, (37)

где Кmv- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Кlv - коэффициент, учитывающий глубину сверления [3, с. 385, таблица 41];

Кuv- коэффициент, учитывающий материал инструмента [3, с. 361, таблица 6].

, (38)

,

где - предел прочности материала, МПа;

Определяем частоту вращения шпинделя

, (39)

мин-1

Принимаем n=205 мин-1, не корректируя по паспорту станка, так как станок с ЧПУ.

Определяем крутящий момент

, (40)

где - поправочный коэффициент [3, с. 385, таблица 42];

q, y,ч - показатели степеней [3, с. 385, таблица 42];

Kp - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

, (41)

,

Н·м

Определяем мощность резания

, (42)

кВт

Определяем мощность электродвигателя станка

Nдв = кВт, (43)

где ст - коэффициент полезного действия станка;

Кп - коэффициент перегрузки.

Получившаяся мощность меньше мощности главного привода станка равной 9 кВт.

Определяем минутную подачу

, (44)

мм/мин

Определяем основное время

, (45)

где L - длина резания, мм;

i - число отверстий.

Определяем длину резания

, (46)

где l - длина отверстия, мм;

y - величина врезания, мм.

, (47)

мм,

мм,

мин

Операция № 20 - Токарная с ЧПУ. Чистовое точение 100мм. Станок модели 16К20Ф3. Резец проходной упорный с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6.

Глубина резания t=0,3 мм;

Подача =0,16мм/об.

Для стали 18ХГТ =980 МПа

Скорость резания V, м/мин рассчитываем по формуле

(48)

где - постоянный коэффициент;

- стойкость инструмента;

-поправочный коэффициент;

Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле

=, (49)

где - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

=0,8- коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

-коэффициенты, учитывающие параметры режущей части резца;

=1- коэффициент, учитывающий материал заготовки.

==

=0,76Ч0,8Ч1Ч0,7Ч1=0,43

.

Частоту вращения шпинделя n, мин при обработке рассчитываем по формуле

, (50)

где - скорость резания, м/мин;

- диаметр поверхности, мм.

мин

Принимаем n=465 мин-1, не корректируя по паспорту станка, так как станок с ЧПУ.

Силу резания ,кН рассчитываем по формуле

, (51)

где - постоянный коэффициент;

- поправочный коэффициент;

, , - показатели степеней.

Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле

, (52)

(53)



Н

Мощность резания , кВт рассчитываем по формуле

(54)

где - сила резания, Н;

- скорость резания, м/мин.

кВт

Определяем минутную подачу

, (55)

мм/мин

Определяем основное время

, (56)

где L - длина резания, мм;

Определяем длину резания

, (57)

где l - длина резанья, мм;

мм,

мин

8.2 Расчет режимов резания по нормативам

Операция № 030 ? Зубофрезерная.

Нарезание зубьев на валу-шестерне на станке 5А326. Режущий инструмент: фреза червячная модульная однозаходняя материал Р6М5.

Нарезание зубьев.

Длина рабочего хода

, (58)

мм

где Lрез - длина резания, мм;

у - длина подвода, врезания и перебега, мм [4, с. 304].

Определяем подачу на оборот детали

, (59)

мм/об

где Кs - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала [4, с. 149, карта З-2];

- угол наклона зубьев;

Sтаб - табличное значение подачи, мм/об [4, с. 148, карта З-2].

Принимаем по паспорту станка Sо= 2,4 мм/об

Определяем нормативную скорость резания

, (60)

м/мин

где Vтабл - табличная скорость резания, [4, с. 148, карта З-2];

K1 - коэффициент, учитывающий материал обработки, [4, с 149, карта З-2];

К2 - коэффициент, учитывающий стойкость , [4, с. 149, карта З-2].

Определяем рекомендуемую частоту вращения шпинделя

, (61)

мин-1

где D - диаметр обрабатываемой детали, мм.

Принимаем по паспорту станка n= 76 мин-1.

Пересчитываем скорость резания по принятой частоте вращения

(62)

м/мин

Определяем минутную подачу

, (63)

мм/мин

Определим основное машинное время обработки

, (64)

мин

где Zд - число зубьев детали;

- число заходов фрезы.

Операция № 10 - Сверлильная с ЧПУ.

Сверление отверстия Ш. Станок ГДВ500. Режущий инструмент: сверло спиральное Ш; Р6М5.

Подача рекомендуемая So = 0,28 мм/об, стойкость сверла Тр = 100 мин., глубина резания t = 8 мм.

Длину рабочего хода рассчитываем по формуле:

Lрх= Lрез + y, (65)

Lрх= 54 + 6 = 60 мм.

где Lрез - длина резания, мм;

y - величина подвода, врезания и перебега, мм [4, с. 303].

Скорость резания рассчитываем по формуле:

V = Vтаб К1К2К3, (66)

V = 22 10,91 = 19,8 м/мин.

где Vтаб - табличная скорость резания, м/мин [4, с. 162, карта Р-2];

К1 - коэффициент материала обработки [4, с. 162, карта Р-2]

К2 - коэффициент зависящий от стойкости и марки твердого сплава,

К3 - коэффициент зависящий от вида обработки;

Частоту вращения шпинделя рассчитываем по формуле рассчитываем по формуле:

n = , (67)

n = 394 мин-1,

где d - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

Определяем крутящий момент

, (68)

кГсм

где Мтабл - табличный крутящий момент, кГсм [4, с. 163, карта Р-2];

К1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала [4, с. 163, карта Р-2].

Определяем мощность резания

N =, (69)

кВт

Определяем мощность электродвигателя станка

Nдв = кВт,

Получившаяся мощность меньше мощности главного привода станка равной 9 кВт.

Определяем минутную подачу

,

мм/мин

Определяем основное время обработки по формуле:

Тo = , (70)

Тo = = 0,544 мин.

Аналогично рассчитываем режимы резания на все стальные операции и результаты записываем в таблицу 9.

Таблица 9 - Сводная таблица режимов резания

Наименование операции, перехода	Глубина резания t, мм	Длина резания Lрез, мм	Подача sо(sz), мм/об (мм/зуб)(мм/дв.ход)(мм/ход)	Скорость V, м/мин (м/с)	Частота вращения, n мин-1	Минутная подача Sм, мм/мин	Основное время tо, мин
			рачетная	принятая	рачетная	принятая	рачетная	принятая
Сверлильная с ЧПУ 1 Центровать отв. Ш6,3 2 Сверлить отв. Ш16 3 Рассверлить отв. Ш32	3,15 8 8	13 54 54	0,1 0,28 0,7	0,1 0,28 0,7	24 19,82 20,6	23,74 19,8 20,6	1213 394 205	1200 394 205	120 110,3 143,5	0,15 0,544 0,467
Токарная с ЧПУ 1. Точение черновое поверхностей - Ш55,7; - Ш67; - Ш153,87; 2. Точение чистовое поверхностей - Ш55,2 - Ш152,87. 3 Точение канавки Ш52	2,15 1,8 2 0,5 0,5 2,2	35,9 11,5 46,3 35,9 46,3 1,5	0,6 0,6 1 0,16 0,6 0,6	0,6 0,6 1 0,16 0,6 0,6	187 187 118 146 106,9 64,8	187 186,8 117,9 145,9 106,9 64,8	1069 888,8 244,2 845,3 223 375	1069 888 244 845 223 375	641,5 532,8 244 135,2 133,5 225	0,055 0,022 0,201 0,266 0,362 0,016
Токарная с ЧПУ 1. Точение черновое поверхностей - Ш100,8; - Ш114; 2. Точение чистовое поверхностей - Ш100,2; 3 Точение канавки Ш96,5 4 Растачивание - Ш76; - Ш34; 5 Точение канавки Ш88	2,6 2 0,3 3,4 2,5 1 10	42,9 15,1 42,9 1,75 90,5 59 4	0,6 0,6 0,16 0,4 0,6 0,6 0,3	0,6 0,6 0,16 0,4 0,6 0,6 0,3	85,5 85,5 146 71,07 85,5 80,75 84,8	85,46 85,19 146 71,07 85,5 80,75 84,8	270,1 238,8 465 226 358 756 307	270 238 465 226 358 756 307	162 142,8 74,4 90,4 214,8 453,8 92,1	0,278 0,106 0,603 0,04 0,431 0,134 0,065
Долбёжная Долбление шлицев	7,375	60	0,191	0,18	25	24,55	189,4	186		4,405
Зубофрезерная Фрезеровать зубья	12,37	44	2,42	2,4	35	33,9	78,5	76	182,4	13,026
Зубошевинговальная Шевинговать зубья	0,08	44	0,04	0,04	158	150	220	200	100	4,84
Круглошлифовальная Шлифовать поверхности - Ш100; - Ш55.	0,1 0,1	43 36	- -	- -	18,32 18,32	18,32 18,32	1250 1250	1250 1250	0,35 0,35	0,48 0,48

9 Расчет норм времени

Операция № 10 - Сверлильная с ЧПУ.

Штучное время

, (71)

где tо - основное время, мин;

tв - вспомогательное время, мин;

tобс - время на обслуживание рабочего места, мин;

tотд - время на отдых и личные надобности, мин.

Штучно-калькуляционное время

, (72)

где tп.з. - подготовительно-заключительное время, мин [5, с. 101, карта 28];

n - число деталей в партии.

Определяем вспомогательное время

, (73)

где tус. - время на установку и снятие детали, мин [5, с. 56, карта 16];

tуп - время на приемы управления станком, мин [5, с. 96, карта 27];

tиз. - время на измерение детали, мин [5, карта 86].

мин

Определяем оперативное время

, (74)

мин

Время на отдых и обслуживание рабочего места

, (75)

мин,

мин,

мин

Операция № 30 - Зубофрезерная.

Штучное время

, (76)

Определяем вспомогательное время

, (77)

где tус. - время на установку и снятие детали, мин [5, с. 56, карта 16];

tз.о - время на закрепление и открепление детали, мин [5, с. 59, карта 16];

tуп - время на приемы управления станком, мин [5, с. 96, карта 27];

tиз. - время на измерение детали, мин [5, карта 86].

мин

Определяем оперативное время

, (78)

мин

Время на отдых и обслуживание рабочего места

, (79)

мин,

мин,

мин

Аналогично определяем нормы времени на все стальные операции и результаты записываем в таблицу 10.

Таблица 10 ? Сводная таблица норм времени

Наименование операции	Основное время to, мин	Вспомогательное время tв, мин	Оперативное время toп, мин	Время обслуживания tобс и отдыха tотд, мин	Штучное время tшт, мин	Подготовительно-заключ. время tп.з, мин	Величин партии, n	Штучно - калькуляцион. время tшт-к, мин
		tуст, tзо	tупр	tизм
Сверлильная	1,161	0,47	0,07	0,24	1,921	0,173	2,094	18	153	2,212
Токарная с ЧПУ	1,162	0,65	0,02	0,63	2,462	0,223	2,684	27	153	2,86
Токарная с ЧПУ	1,921	0,65	0,02	1,54	4,131	0,372	4,503	27	153	4,679
Долбёжная	4,405	0,71	1,9	0,21	7,225	0,614	7,839	18	153	7,957
Зубофрезерная	13,026	0,47	1,8	0,09	15,386	1,462	16,848	56	153	17,214
Зубошевинговальная	4,84	0,7	0,24	0,35	6,13	0,552	6,682	22	153	6,826
Торцекруглошлифовальня	0,96	1,04	0,23	0,76	2,99	0,419	3,409	19,5	153	3,536

На основании рассчитанных норм времени производим уточнения типа производства, используя данные таблицы 10.

Определяем расчетное количество станков на сверлильной операции

(80)

где N - годовой объем выпуска деталей, шт;

tшт-к - штучно-калькуляционное время, мин;

FД - действительный годовой фонд времени, ч;

зз.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Определяем фактический коэффициент загрузки рабочего места

(81)

где P - принятое количество станков.

Определяем количество операций, выполняемых на рабочем месте

 (82)

Аналогично производим расчет по всем остальным операциям и заносим полученные данные в таблицу 11.

Таблица 11 - Расчет коэффициента закрепления операций

Операция	tшт-к, мин	mр	зз.ф.	Р	О
010 Сверлильная с ЧПУ	2,212	0,06	0,06	1	14,4
015 Токарная с ЧПУ	2,86	0,08	0,08	1	11
020 Токарная с ЧПУ	4,679	0,13	0,13	1	6,8
025 Долбёжная	7,957	0,21	0,21	1	4
030 Зубофрезерная	17,214	0,46	0,46	1	1,8
035 Зубошевинговальная	6,826	0,18	0,18	1	4,6
055 Торце-круглошлифовальная	3,536	0,1	0,1	1	8,9
Итого	7	51,5

Определим коэффициент закрепления операций

(83)

По ГОСТ 3.1121-84 рассчитанному коэффициенту закрепления операций соответствует среднесерийный тип производства.

10 Расчёт точности операции

Расчёт точности выполним для операции чистовой токарной обработки шейки вала Ш, которая выполняется на токарном станке с ЧПУ методом автоматического получения размеров в соответствии с порядком, изложенным в [6]. В результате проведения расчёта необходимо подтвердить достижение точности на данной технологической операции. Это значит, что величина суммарной погрешности не должна превышать величины допуска на получаемый размер.

Исходные данные:

? расчетный диаметр обработки, d = 100,2 мм;

? величина поля допуска получаемая при чистовом точении, д = 57 мкм;

Величина суммарной погрешности обработки по диаметральным и продольным размерам в общем виде в серийном производстве определяется по формуле

(84)

где и - погрешность, обусловленная износом инструмента, мкм;

н - погрешность настройки станка, мкм;

сл - поле рассеяния погрешности обработки, обусловленных действием случайных факторов, мкм;

у - погрешность установки заготовки, мкм.

Определяем погрешность обработки обусловленную износом режущего инструмента

, (85)

где uо - относительнотый износ инструмента, мкм/км [6, с.123, таблица 3.3];

l - путь резания при обработке деталей, м.

, (86)

где d - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

L - расчетная длина обработки, мм;

n - количество деталей в настроечной партии;

Sпр - продольная подача инструмента, мм/об.

м,

мкм

Определяем погрешность динамической настройки станка

(87)

где см - смещение центра группирования размеров пробных деталей относительно середины поля рассеивания размеров, мкм;

рег - погрешность регулирования положения режущего инструмента на станке, мкм [6, с.128, таблица 3.11];

изм - погрешность измерения пробных деталей, мкм [6, с.129, таблица 3.13].

 (88)

где m - количество пробных деталей;

сл - мгновенная погрешность обработки, мкм [6, с.125, таблица 3.6].

,

мкм

Погрешность установки у = 5 мкм.

Суммарная погрешность обработки

мкм

При сравнении суммарной погрешности с точностью заданного размера обработки можно сделать вывод о том, что в данных условиях имеется возможность обеспечить требуемую точность обработки, так как выполняется условие

11 Экономическое обоснование принятого варианта техпроцесса

Экономическое сравнение базового и принятого техпроцессов проводим по текущим и приведенным капитальным затратам на единицу продукции для токарных операций выполняемых на универсальном станке 16К20 (базовый) и токарных выполняемых на станке с ЧПУ 16К20Ф3 (проектируемый).

Приведенные затраты для двух сравниваемых вариантов техпроцесса

(89)

где C - технологическая себестоимость, тыс.р.;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

Кс, Кз - удельные капитальные вложения в станок и здание соответственно.

Технологической себестоимости по сравниваемым операциям

, (90)

где Сз - основная и дополнительная зарплата, тыс.р.;

Сэксп - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, тыс.р.

Расчет основной и дополнительной зарплаты с начислениями выполняется по формуле

(91)

где Сч - часовая тарифная ставка рабочего n-го разряда, тыс.р./ч;

Кд - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления;

Зн - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика;

Ко.м - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.

Часовые тарифные ставки по операциям

, (92)

где См1 - месячная тарифная ставка первого разряда, тыс.р;

КТ - тарифный коэффициент соответствующего разряда;

КС - коэффициент учитывающий сложность труда;

Фмес - месячный фонд рабочего времени, ч.

тыс.р,

тыс.р,

тыс.р,

тыс.р

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места

, (93)

где Сч.з. - часовые затраты на базовом рабочем месте;

Км - коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка.

Определяем часовые затраты по эксплуатации рабочего места универсального токарного станка

тыс.р

Определяем часовые затраты по эксплуатации рабочего места токарного станка с ЧПУ

тыс.р

Определяем технологическую себестоимость для базового варианта

тыс.р,

тыс.р

Определяем технологическую себестоимость для проектируемого варианта

тыс.р,

тыс.р

Капитальные вложения в оборудование

(94)

где Цс - отпускная цена станка, тыс.р.;

Км - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж;

Сп - принятое число станков на операцию;

N - годовой объем выпуска деталей.

Определяем капитальные вложения в оборудование для универсального токарного станка

тыс.р

Определим капитальные вложения в оборудование для токарного станка с ЧПУ

тыс.р

Удельные капитальные вложения в здание

(95)

где Спл - стоимость одного квадратного метра площади, р/м2;

Пс - площадь, занимаемая одним станком с учетом проходов, м2.

, (96)

где f - площадь станка в плане, м2;

Кс - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь.

Площадь, занимаемая одним станком с учетом проходов, для универсального токарного станка

м2

Площадь, занимаемая одним станком с учетом проходов, для токарного станка с ЧПУ

м2

Определяем удельные капитальные вложение в здание для универсального токарного станка

тыс.р

Определяем удельные капитальные вложение в здание для токарного станка с ЧПУ

тыс.р

Определяем приведенные затраты для базового варианта

тыс.р

Определяем приведенные затраты для проектируемого варианта

тыс.р

Определяем годовой экономический эффект от внедрения принятого варианта техпроцесса

, (97)

тыс.р

Все полученные результаты сводим в таблицу 12.

Таблица 12 ? Расчет приведенных затрат

Операция	Модель станка	tшт-к, мин	Сз, тыс.р	Сэксп, тыс.р	Кс, тыс.р	Кзд, тыс.р	С, тыс.р
Базовый вариант
015 Токарная	16К20	7,39	3,3	1,25	1,29	0,57	0,56
020 Токарная	16К20	9,9	3,3	1,25	1,29	0,57	0,75
Итого					2,58	1,14	1,31
Проектируемый вариант
020 Токарная с ЧПУ	16К20Ф3	2,86	2,84	1,81	4,42	0,72	0,22
025 Токарная с ЧПУ	16К20Ф3	4,679	2,84	1,81	4,42	0,72	0,36
Итого					8,84	1,44	0,58

12 Расчёт и проектирование станочного приспособления

12.1 Назначение и устройство работы приспособления

Разработанное приспособление служит для закрепления заготовки при нарезании зубьев m = 5,5, Z = 24 и состоит из следующих основных частей: тумбы , оправки , стакана.

Базирование детали в приспособлении осуществляется по наружной цилиндрической поверхности в отверстие стакана.

Приспособление устанавливается на стол зубофрезерного станка мод. 5А326 и крепится к нему четырьмя болтами.

Обрабатываемая деталь устанавливается на оправку в отверстие стакана и фиксируется гайкой вручную.

Разработанное зубофрезерное приспособление позволяет использовать высокопроизводительные режимы обработки и надежно в работе.

12.2 Силовой расчёт приспособления

При условии одностороннего резания сила стремится повернуть обрабатываемую деталь вокруг оси.

, (98)

где - окружная составляющая силы резания, H;

- угол зацепления.

H

Определяем необходимое усилие зажима

, (99)

где - коэффициент запаса;

- коэффициент трения между опорой и деталью ();

- диметр вершин зубьев, мм;

- средний диаметр кольцевой площадки контакта обрабатываемой детали с кольцом, мм.

, (100)

где - гарантированный коэффициент запаса;

- коэффициент, учитывающий степень затупление инструмента;

- коэффициент, учитывающий неравномерность припуска;

- коэффициент, учитывающий прерывистость резания;

- коэффициент, учитывающий непостоянство сил закрепления;

- коэффициент, учитывающий непостоянство положения сил на поверхностях контакта установочных элементов с заготовкой.

кН

12.2 Расчёт приспособления на прочность

Производим проверочный расчёт винта по допускаемым напряжениям растяжения.

, (101)

где - расчётная осевая сила (сила зажима), Н;

- диаметр винта, мм;

- допускаемое напряжение растяжения, МПа.

, (102)

где - предел текучести материала, МПа;

- коэффициент запаса ().

Для стали 45 ГОСТ 1050-88 МПа.

МПа

,

Винт из материала сталь 45 ГОСТ 1050-88 выдерживает прикладываемую нагрузку, принимаем d = 30мм

12.3 Расчёт приспособления на точность

Суммарная погрешность при обработке детали не должна превышать величину допускана размер, т.е. ?.

Суммарная погрешность зависит от ряда факторов и складывается из погрешности базирования заготовки , погрешности её закрепления ,погрешности связанной с установкой приспособления на станке , погрешности, связанной с износом элементов приспособления , а также погрешности от перекоса инструмента и погрешности, вызываемой другими факторами, не зависящими от приспособления. Тогда, если известна эта сумма, погрешность приспособления определятся по формуле:

, (103)

где - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния случайных погрешностей от закона нормального распределения;

- коэффициент, учитывающий возможность уменьшения при работе на настроенных станках;

- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки, вызванную факторами, не зависящими то приспособления;

- экономическая точность обработки.

Определяем погрешность базирования детали

, (104)

где - допуск на диаметр , мкм.

мкм

мкм

Следовательно, суммарная погрешность при обработке детали меньше допуска на получаемый размер

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта был проведен анализ базового технологического процесса и на его основе разработан технологический процесс получения вала-шестерни в условиях среднесерийного производства.

Важнейшим этапом проектирования технологии является назначение маршрутного техпроцесса обработки, выбор оборудования, режущего инструмента и станочных приспособлений.

По отношению к базовому техпроцессу был предложен ряд изменений:

? изменен способ получения заготовки на более экономичный;

? заменены на более производительные модели металлорежущего оборудования.

В ходе курсового проекта была проведена проверка соответствия выбранной заготовки размерам получаемой детали путем расчетов припусков на обработку. Также были рассчитаны режимы резания для всех операций двумя методами - аналитическим и по нормативам. Расчет режимов резания позволил установить оптимальные параметры процесса резания. На основании которых было определено штучно-калькуляционное время на каждой операции и произведена проверка правильности выбора типа производства.

Для самой точной операции была успешно выполнена проверка на возможность достижения данной точности.

Также было разработано приспособление для обработки зубьев на вертикально-фрезерной операции. Для которого была рассчитана необходимая сила для обеспечения надежного закрепления заготовки, выполнен расчет на прочность и точность приспособления.

Экономические расчеты показали, что проектируемый вариант технологического процесса изготовления вала-шестерни с учетом введенных нововведений является более эффективным, чем базовый, так как обеспечивает минимум приведенных затрат на единицу продукции.

Список использованной литературы

1. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения/ А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - Мн.: Выш. школа.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. ? 5-е изд., перераб. и доп. ? М.: Машиностроение, 2001.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. ? 5-е изд., перераб. и доп. ? М.: Машиностроение, 2001.

4. Режимы резания металлов: Справочник/ Под ред. Ю.В. Барановского - М.: Машиностроение, 1972.

5. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийное производство. - М.: Машиностроение, 1974.

6. Дипломное проектирование по технологии машиностроения /Под общ. ред. В.В. Бабука.? Мн.: Выш. школа, 1979.

7. Технологическая оснастка: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/ М.Ф. Пашкевич, Ж.А. Мрочек, Л.М. Кожуро, В.М. Пашкевич. - Мн .:Адукацыя и выхаванне, 2002.

8. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов втузов/ Под общ. ред. В.А Финогенова.? 6-е изд., перераб.? М.: Высш. школа, 2000.

Размещено на Allbest.ru