Проектирование технологического процесса производства "Блок шестерен"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проектирование технологического процесса производства "Блок шестерен"

Введение

деталь технологический вал производство

Задачей и целью курсовой работы является приобретения навыков в разработке технологических процессов изготовления деталей машин и операций. Технологический процесс (ТП) -- это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата. Задание на контрольную работу включает анализ чертежа блока шестерён и проектирование маршрутной технологии его механической обработки. Была проведена последовательная разработка технологического процесса, начиная от изучения чертежа детали и заканчивая составлением маршрутной карты обработки детали. На основе начальных данных и расчетов выбирается тип производства -- в данном случае стоит задача единичного производства детали.

Изучение и анализ чертежа детали

Рис.

Характеристика детали

Зубчатое колесо служит для передачи вращательного движения с определённой постоянной частотой между валами. Основные требования: кинематическая точность, плавность работы, контакт зубьев, оговариваются ГОСТ 1643-81 в зависимости от степени точности колеса.

Блок шестерён используется для передачи вращения между зубчатыми колёсами. Данная деталь устанавливается на вал диаметром 46 мм со шлицем, и включает в себя 2 зубчатых колеса диаметром 164 и 140 мм и количеством зубьев 45 и 38 при модуле m=3,5, степень точности 9-я (9-В: 0,089мм -50%).. Деталь требует термической обработки.

Изготавливается из стали 18ХГТ, зубья цементируются на глубину 0,8...1,2 мм и закаливаются ТВЧ до HRC до 50...55.

Наиболее точной поверхностью детали является посадочное отверстие, которое должно быть выполнено по 7-ому квалитету с шероховатостью Ra 1,25мкм. Торцевые поверхности со стороны зубчатого колеса с Z=45 и поверхности зубчатых колёс выполняются с шероховатостью Ra 1,25мкм. Торцевые поверхности со стороны зубчатого колеса с Z=38, внешние цилиндрические поверхности и поверхность шлицевого паза выполняются с шероховатостью Ra 2,5мкм. Остальные поверхности выполняются с шероховатостью Ra 5мкм.

Погрешность формы обработанных поверхностей не должна превышать 30% до допуска на их размер.

Радиальное биение зубчатых колёс Z=45 и Z=38 не более 0,05мм относительно оси.

Характеристика материала

Для изготовления детали используется Сталь 18ХГТ

Классификация:

Сталь конструкционная легированная, сталь хромомарганцевая.

Применение: улучшаемые или цементуемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающие под действием ударных нагрузок.

Механические свойства:

Предел прочности -- 115 кг/мм2

Относительное удлинение -- 10%

Ударная вязкость 8 кг/см3

Твердость после термообработки -- HRC 50...55

Плотность -- 7820 кг/м3

Химический состав:

C = 0,20

Si = 0,27

Mn = 0,95

Cr = 1,15

Ni = 0,12

Ti = 0,09

Группа стали -- М1.

Плотность стали - 7,8 г/см3

Анализ технологичности детали

Технологичность детали обозначает, насколько ее конструкция удобна для механической обработки. Требования к технологичности конструкции детали направлены на снижение трудоемкости и количества требуемого материала, а значит и себестоимости ее изготовления. Оценка выполняется по двум направлениям:

Качественная оценка

Целиком субъективная оценка, базируется на опыте технолога.

3-й пункт не выполняется - Штамповка в открытых штампах требуют заготовку с повышенными требованиями к точности по массе.

Деталь дискового типа, состоит из цилиндрических поверхностей и зубьев. Также имеется сквозное отверстие с пазом и канавка, разделяющая 2 шестерни. Эти поверхности поддаются обработке. Чтобы получить данную деталь понадобятся следующие виды обработки: сверление, токарная обработка, зубонарезание, протягивание шпоночной канавки. С обеих сторон диска имеются широкие округлые канавки, предназначенные для снижения веса детали. Они не требуют обработки и их целесообразно получать во время изготовления заготовки.

Таким образом, все требования чертежа могут быть соблюдены, значит, деталь технологичная.

Количественная оценка

Для количественной оценки рассчитывают следующие коэффициенты:

- Коэффициент точности (К_т);

- Коэффициент шероховатости (К_ш);

- Коэффициент использования материала (К_м);

- Трудоемкость изготовления детали (Т_?);

- Себестоимость изготовления детали (С_?);

Коэффициент точности

, где n - количество размеров соответствующего квалитета точности.

Квалитет точности по размеру и допуску можно определить с помощью следующей таблицы:

Таблица

Размеры нашей детали имеют следующие квалитеты:

12 квалитет - 3 размер;

8 квалитет - 1 размера;

6 квалитет - 2 размера;

Расчет К_т для нашей детали:

Так как коэффициент точности удовлетворяет условию Кт > 0,83, то деталь по данному коэффициенту является технологичной.

Коэффициент шероховатости

, где n - количество размеров соответствующего класса шероховатости.

Размеры нашей детали имеют следующие квалитеты:

7 класс - 3 размера;

4 класс - 3 размера;

Расчет К_Ш для нашей детали:

Так как коэффициент шероховатости удовлетворяет условию К_Ш < 0,27, то деталь по данному коэффициенту является технологичной.

Коэффициент использования материала

, где М_дет - масса готовой детали, М_заг - масса заготовки.

М_дет = 4,377 кг

М_заг = 4.7 кг

В нашем случае коэффициент использования материала составляет 93%.

Определение типа производства

Для определения типа производства нам надо знать массу детали и годовую программу. Второе нам дано как начальные данные, а первое мы рассчитаем исходя из объема детали и плотности материала изготовления.

Массу детали мы выведем из формулы объема.

=>

Для начала надо найти V. Формула расчета объема:

Получаем для нашей детали:

Находим массу:

Переводим в кг:

Годовая программа составляет 50 000 штук.

Ориентировочно предполагаем, что тип производства детали будет - Крупносерийное производство (исходя из таблицы 1)

Таблица 1. Определение типа производства

Масса, кг	Е	МС	С	КС	М
<1	N<=100	<2000	1500-100000	75000-200000	>200000
1-2,5	<=100	<1000	1000-50000	50000-100000	>100000
2,5-5	<=50	<500	500-35000	35000-75000	>75000
5-10	<=30	<300	300-25000	25000-50000	>50000
>10	<=20	<200	200-10000	10000-25000	N>25000

Выбор способа получения заготовки. Выбор способа получения заготовки

При выборе способа получения заготовки главным является обеспечение требуемого качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Выбор способа зависит от:

- материала заготовки;

- конструктивной формы детали;

- объема выпуска;

- экономики процесса.

Наша деталь «Вал» изготавливается из стали 45 и с годовой программой выпуска 50 000 штук. Заготовку в нашем случае целесообразно получать методом штамповки прессом.

Деталь изготавливается из стали 45 (ГОСТ 1050-88), данная марка материала не обладает литейными свойствами. Следовательно, методом получения данной заготовки является обработка материала давлением.

Выбор технологических баз

Технологические базы - это элементы заготовки (поверхности, линии, точки) которые используют для ее установки на станке в нужном положении относительно режущего инструмента.

По выбору положения в технологическом процессе из делят на черновые и чистовые.

Черновые базы - используются на первых операциях при обработке чистовых технологических баз. В качестве черновых баз рекомендуется брать поверхности детали, которые у неё должны быть обработаны с наибольшей точностью или поверхности детали, которые у неё остаются не обработанными.

Чистовые базы - используются на большинстве операций технологического процесса. При выборе чистовых баз руководствуются следующими принципами: принцип совмещения баз, принцип постоянства баз на большинстве операций ТП. Это позволяет повысить точность взаимного расположения поверхности + принцип последовательной смены баз (уменьшается погрешность базирования).

Определим черновые базы:

Рис.

Выбор маршрута обработки отдельных поверхностей детали

Рис.

Расчет припусков на обработку

Припуски были взяты из методического указания «Расчет припусков на обработку детали»

Таблица 2. Припуски на обработку.

№пп	Технологические переходы обработки элементарных поверхностей	Припуск	Межоперационные размеры
1	Наружная поверхность вращения d27-0.21 k12
	Заготовка	?4	d31-0,52 (k14)
	Черновое точение	4-0,52	d27-0,21 (k12)
2	Наружная поверхность вращения d35-0.016 k6 l=28 l=15
	Заготовка	?5	d40-0,52 ( 14)
	Черновое точение	3.55-0,52	d36.45-0,25( 12)
	Чистовое точение	0.30-0,25	d36.15-0,1( 10)
	Чистовое точение	0.30-0,1	d35.85-0,039( 8)
	Шлифование	0.85-0,039	d35-0,016 ( 6)
3	Наружная поверхность вращения d40-0.016 f12
	Заготовка	?4	d44-0,52 ( 14)
	Черновое точение	4-0,52	d40-0,25 ( 12)
4	Наружная поверхность вращения d48-0.016 f7
	Заготовка	?5	d53-0,52 ( 14)
	Черновое точение	3.55-0,52	d49.45-0.25( 12)
	Чистовое точение	0.30-0,25	d49.15-0.1( 10)
	Чистовое точение	0.30-0,1	d48.85-0.039( 8)
	Шлифование	0.85-0,039	d48-0.025( 7)
5.	Наружная поверхность вращения d31-0.25 h12 канавка
	Заготовка	?4	d35-0,52 (h14)
	Точение	4-0,52	d31-0.25 (h12)
6	Наружная поверхность вращения d25-0.25 h12 канавка
	Заготовка	?4	d29-0,52 (h14)
	Точение	4-0,52	d25-0.25 (h12)

Составление маршрута обработки детали в целом, выбор оборудования

В производстве точных ответственных машин маршрут обработки детали делят на 3 стадии:

- черновая

- чистовая

- отделочная

На первой стадии снимают основную массу заготовки.

Цель: за максимально короткое время приблизить форму заготовки к форме готовой детали. С этой целью обработку ведут с большим глубинами резания и с большими подачами. Это вызывает большие силы резания, а значит и большие упругие отжатия технологической системы, интенсивный износ режущего инструмента и температурные деформации. Поэтому на этой стадии обработки невозможно получить точность выше 12-го квалитета.

Чистовая стадия имеет промежуточное значение для достижения точности. Ее задача - подготовить поверхность к окончанию обработки. Необходимость такого разделения маршрута связана с необходимостью дать возможность в максимальной степени проявиться деформации детали из-за внутренних напряжений в материале детали.

При жесткой заготовке и малых размерах окончательная обработка отдельных поверхностей может быть выполнена на первой стадии обработки без каких либо вредных последствий. Если детали подвергается термообработке то технологический процесс механической обработки разделяется на 2 части: до ТО и после ТО. Черновая и чистовая стадии выполняются до ТО.

Отделочная - после нее. Внутри этапа выбор последовательности обработки поверхности зависит от системы простановки размеров. В первую очередь следует обрабатывать ту поверхность, от которой на чертеже закоординировано большее количество размеров.

Контрольные операции предусматриваются после тех операций, где вероятно появление повышенное количество брака, а также перед дорогостоящими и сложными операциями.

Контроль выполняется перед ТО и в конце тех. процесса

Маршрутная карта содержит последовательное описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах. Маршрутная карта состоит из двух основных частей - верхней и нижней. В верхней части помещают сведения об изготовляемой детали и ее заготовке, а в нижней - описание технологического процесса с разделением на операции и с указанием необходимых станков, приспособлений, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, а также указания профессий, разрядов работы, тарифной сетки, норм времени и расценок. Основным условием, обеспечивающим выполнение производственного задания, является наличие подробно разработанной технологической документации, внимательное изучение ее рабочим, строгое соблюдение указаний, предусмотренных в ней.

Упрощенно заполненные формы 1 и 1а маршрутной карты прилагаются к данной курсовой работе

Нормирование станочных операций

В соответствии с заданием наша задача рассчитать норму времени для станочных операции черновое точение.

Наш тип производства - крупносерийный

Таким образом рассчитываем норму времени по формуле:

Т_шт=t₀+t_всп+ t_{тех. обс} +t_{орг. обс.}+t_п

t_о - тратится на непосредственное изменение формы, размеров качества обработки поверхности детали

t_всп - тратится на установку, закрепление и снятие заготовки и время, связанные с переходами

t_{тех. обс} - тратится на смену затупившегося инструмента, подналадку оборудования, заправку и регулировку режущего инструмента

t_{орг. обс} - учитывает затраты времени на подготовку рабочего места к началу работы, уборку рабочего места в конце смены, смазку и чистку станка

t_п - время на перерывы в работе

L - расчетная длина пути

Sмин - скорость перемещения инструмента по обрабатываемой поверхности

L=l+y_вр+у_{перебег}+у_{подвод ин}

l - берем из чертежа

Врезание - расчетным путем

Перебег - назначают 1-2мм

Подвод инструмента - назначают 1-2мм

Минутная подача не устанавливается напрямую.

Есть частота вращения шпинделя - n

Есть подача на оборот So

Sмин=So*n

Сумма основного и вспомогательного времени - оперативное время.

t_п - берут в % от t_оп

L = 415 мм

S мин = 150 мм

to = 11.901 мин

t_всп = 0,342 мин

t_{орг. обс} = 0,147 мин

t_{тех. обс} = 0,313 мин

t_п = 0,626 мин

T_шт = 13,606 минуты

Таким образом, мы имеем время на обработку детали черновым точением 13,606 минуты

Заключение

В ходе данной работы был построен технологический процесс производства детали «Вал» для крупносерийного типа производства. Был рассмотрен полный цикл построения процесса: от изучения чертежа и анализа материалов до построения операционных эскизов и составления маршрутной карты.

Каждый этап включал в себя некоторые особенности. Анализ чертежа показал, что деталь состоит из простых форм и значит, является технологичной. Количественная оценка подтвердила это. Выбор оборудования и материалов происходил при опоре на базовый технологический процесс. На основании этих данных были построены операционные эскизы и составлена маршрутная карта

Список используемой литературы

1.Методические указания по оформлению технологической документации при выполнении курсовых и дипломных проектов / Сост.:В.Г, Гусев, В.Н, Жарков. - Владимир, 1998. - 68с.

2.Расчет припусков на обработку деталей: метод. Указания к прак. Занятиям по дисциплине «Технология машиностроения»/сост. Т.А. Желобова; Владим. Гос. Ун-т. - Владимир: Изд-во Владим. Гос. Ун-та. 2005. - 52с

3.Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении Автор: Я. М. Радкевич, В. А. Тимирязев, А. Г. Схиртладзе, М. С. Островский Год издания: 2004

4.Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. -- 4-е изд., перераб. и доп. -- М.: Машиностроение, 1986 г. 656 с, ил.

Размещено на Allbest.ru