регистрация / вход

Технологический процесс изготовления вала ведущего

Назначение и конструкция детали "Вал ведущий" 7821–4202026. Порядок проведения качественного и количественного анализа технологичности конструкции данной детали. Определение типа производства, его обоснование. Расчет и назначение припусков на обработку.

Введение

Уровень сельскохозяйственного машиностроения является определяющим фактором всего хозяйственного комплекса страны. Важнейшими условиями ускорения развития хозяйственного комплекса являются рост производительности труда, повышение эффективности производства и улучшение качества продукции.

Применение более прогрессивных методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии ее изготовления и ремонта.

Инженер-технолог стоит последним в цепи создания новой машины и от объема его знаний и опыта во многом зависит ее качество и конкурентоспособность.

В условиях рыночной экономики основной задачей сельскохозяйственного машиностроения является производство того, что продается, а не продажа того, что производится.

Курсовой проект по технологии сельскохозяйственного машиностроения является важным этапом в подготовке инженеров-механиков и определяет способность студентов самостоятельно решать различные технологические и конструкторские задачи, показывает в целом уровень профессиональной подготовки будущих специалистов.

Следует отметить, что в курсовом проекте не допускается копирования существующего на базовом предприятии ТП, а рекомендуется на основе анализа разработать более совершенный ТП, использовать современное высокопроизводительное оборудование, прогрессивные конструкции приспособлений и режущих инструментов.


1. Назначение и конструкция детали

Деталь «вал ведущий» 7821–4202026 является составной частью коробки передач автомобиля и служит для передачи крутящего момента.

В процессе эксплуатации деталь подвергается в основном динамическим нагрузкам, связанным с передачей крутящего момента.

Данная деталь относится к классу валов. Все поверхности детали имеют доступ для обработки, имеется возможность многорезцовой производительной обработки на автоматах и полуавтоматах. Заданная точность поверхностей детали соответствует экономической точности оборудования. Материал детали, сталь 45, легко обрабатывается лезвийным и абразивным инструментом. При термической обработке такой стали можно получить необходимую структуру и твёрдость. Вал имеет небольшое количество ступеней с незначительным перепадом их диаметров, поэтому данная деталь изготавливается из штучных заготовок. Поверхности вала, имеющие разные параметры шероховатости и обработанные по разной степени точности, разделены канавками. Деталь имеет возрастающие диаметры ступеней. Чётко разграничиваются обработанные и необработанные поверхности.

Выбор габаритных размеров, конфигурации, параметров точности изготовления отдельных поверхностей детали и материала детали диктуется габаритами изделия, в которое входит изготовляемая деталь, условиями работы детали в узле и её функциональным назначением.

Деталь – вал ведущий – ступенчатая, состоит из 5-ти ступеней (рис. 1).


Рисунок 1.1.

Поверхности 8 детали (рис. 1) предназначена для посадки с зазором на неё колеса зубчатого, а поверхность 8 – для посадки с натягом колеса зубчатого.

Поверхности 6 и 10 являются шейками под подшипники. Поверхности 7 и 9 предназначены для упора в них колец подшипников. Резьбовые поверхности 2 и 12 служат для навинчивания на них гаек, которые регулируют натяг в подшипниках. Отверстия 3 и 13 необходимы для стопорения гаек.

Поверхности 1 и 14 имеет второстепенное значение для служебного назначения детали.

Деталь изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050–88. Химический состав стали 45 приведен в таблице 1.1., механические свойства стали приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.1.

С Si Mn S P Ni Cr
Массовая доля элементов, %
0,42–0,50 0,17–0,37 0,50–0,80 0,04 0,035 0,25 0,25

Таблица 1.2.

ут ,

МПа

ув ,

МПа

д5 ,

%

ш,

%

бН ,

Дж/см2

НВ (не более)
горечекатанной отожжённой
360 690 16 40 50 241 197

Сталь 45 ГОСТ 1050–88 – среднеуглеродистая качественная сталь, имеющая хорошие механические свойства для обрабатывания резаньем, хорошо закаливается. Сталь 45 применяют для изготовления вал-шестерен, коленчатых и распределительных валов, шестерен, шпинделей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. В данном случае применение данного материала целесообразно.


2. Анализ технологичности конструкции детали

Целью анализа конструкции детали на технологичность является выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Анализ технологичности проводится, как правило, в два этапа: качественный и количественный.

2.1 Качественный анализ технологичности детали

Конфигурация детали достаточно технологична для обработки резанием на токарном станке, все поверхности легкодоступны для инструмента. Диаметральные размеры вала убывают от середины к концам. Жесткость вала допускает получение высокой точности обработки (жесткость вала считается недостаточной, если для получения точности 6…9-го квалитетов отношение его длины l к диаметру d свыше 10…12).

Определим жёсткость детали:

На чертеже указаны все необходимые размеры, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допуски соосности и радиального биения поверхностей, допуски торцевого биения.

Технологической базой при точении является черновая поверхность заготовки, после переустановки детали – уже обработанная поверхность вала. На шлифовальных операциях технологической базой является ось детали (центровые отверстия).


2.2 Количественный анализ технологичности детали

Количественная оценка технологичности выполняется согласно ГОСТ14 201–73 и содержит следующие показатели:

Коэффициент точности обработки Ктч определяется по формуле:

где Тср – средний квалитет точности обработки.

где Ti – квалитет точности обработки;

ni – число размеров соответствующего квалитета точности.

Коэффициент шероховатости поверхности Кш определяется по формуле:

где Raср – средняя шероховатость поверхностей изделия.


где Rai – шероховатость поверхности;

ni – число поверхностей соответствующей шероховатости.

Уровень технологичности конструкции по использованию материала:

где Кб.и.м , Ки.м – соответственно базовый и достигнутый коэффициенты использования материала.

Коэффициент использования материала Ким :

где q – масса детали, кг;

Q – масса заготовки, кг.

Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления:


где Ти , Тб.и – соответственно достигнутая и базовая трудоемкость изготовления изделия, мин.

Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости:

где Ст , Сб.т – соответственно достигнутая и базовая технологическая себестоимость изделия, руб.

На основании качественного и количественного анализа делаем вывод, что деталь является достаточно технологичной.


3. Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108–74 характеризуется коэффициентом закрепления операций КЗ.О. (Кз.о. £ 1 – массовое; 1< Кз.о.<10 – крупносерийное; 10< Кз.о.< 20 – среднесерийное; 20< Кз.о.< 40 – мелкосерийное производство; Кз.о.>40 – единичное(индивидуальное) производство), который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.

Так как КЗ.О отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией, а также снабжение рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства, то КЗ.О. оценивается применительно к явочному числу рабочих подразделения из расчета на смену:

где УО – количество операций, выполняемых на рабочем месте;

УР – явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции.

Исходя из приведенной формулы для определения КЗ.0. необходимо установить соотношение между трудоемкостью выполнения операций и производительностью рабочих мест, предназначенных для проведения данного технологического процесса при условии загрузки этого оборудования в соответствии с нормативными коэффициентами.

Располагая штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков:


где N – годовая программа;

Тш-к – штучно-калькуляционное время, мин;

Fд – действительный годовой фонд времени, ч;

зз.н. – нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Принимаем коэффициент загрузки оборудования зз.н. =0,8.

Устанавливаем число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого полученное значение mр .

По каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле:

Определяем количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле:

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

№ опер.

Наименование

операций

Тшт mр Р зз.ф. О
010 Пило-отрезная 2,718 0,01687 1 0,01687 47,43
015 Горизонтально-расточная 5,472 0,03395 1 0,03395 23,56
020 Токарно-винторезная 10,008 0,06210 1 0,06210 12,88
025 Токарно-винторезная 15,048 0,09337 1 0,09337 8,57
045 Токарно-винторезная 3,444 0,02137 1 0,02137 37,44
050 Токарно-винторезная 15,264 0,09471 1 0,09471 8,45
055 Токарно-винторезная 14,664 0,09099 1 0,09099 8,79
060 Шлицефрезерная 130,89 0,81217 1 0,81217 0,99
065 Шлицефрезерная 90,156 0,55942 1 0,55942 1,43
080 Вертикально-сверлильная 4,248 0,02636 1 0,02636 30,35
095 Токарно-винторезная 3,444 0,02137 1 0,02137 37,44
100 Круглошлифовальная 16,71 0,10369 1 0,10369 7,72
105 Шлицешлифовальная 299,334 1,85737 2 0,92869 0,86
110 Шлицешлифовальная 299,334 1,85737 2 0,92869 0,86
УР= 16 УО= 226,76

Определяем коэффициент закрепления операций:

Так как 10<14,2<20, следовательно производство среднесерийное.

Для серийного производства рассчитывается размер партии деталей по формуле:

где а – количество дней запаса деталей на складе;

Ф – количество рабочих дней в году.

Принимаем а=5 дней; Ф=257 дней.


4. Анализ базового технологического процесса

Предметом анализа является технологический процесс изготовления вала ведущего 7821–4202026. Производство среднесерийное. Годовой объем выпуска – 1200 шт. Базовый технологический представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

№ опер.

Наименование операции/

Краткое содержание операции

Оборудование
005 Перемещение
010 Пилоотрезная 8Г662
Отрезка заготовки из прутка
015 Горизонтально-расточная 2206ВМФ4
Фрезеровка торцов в размер, центровка торцов.
020 Токарно-винторезная 1М63

Точение черновое: поверхностей , М42Ч2–6g;

торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g

025 Токарно-винторезная 1М63

Точение черновое: поверхностей , М42Ч2–6g;

торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g

030 Маркирование Верстак
035 Отжиг
040 Маркирование Верстак
045 Токарно-винторезная 16К20
Притирка центровых отверстий
050 Токарно-винторезная 16К20

Точение окончательное: поверхностей , Ш80 (±0,01),

М42Ч2–6g; торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g;

фаски, канавки

055 Токарно-винторезная 16К20

Точение окончательное: поверхностей , Ш60 (±0,01),

М42Ч2–6g; торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g;

фаски, канавки

060 Шлицефрезерная 5350А
Фрезеровка шлицев D-10Ч50,5-0,74 Ч60±0,01Ч
065 Шлицефрезерная 5350А
Фрезеровка шлицев D-10Ч67,5-0,74 Ч80±0,01Ч
070 Слесарная Верстак
075 Разметка Разм.плита
080 Вертикально-сверлильная 2Н135
Сверловка: 4 отверстий Ш6+0,3 , зенковка фасок.
085 Слесарная Верстак
090 Закалка ТВЧ
095 Токарно-винторезная 16К20
Притирка центровых отверстий
100 Круглошлифовальная 3М152В
Предварительная и окончательная шлифовка поверхностей: , Ш80 (±0,01), Ш60 (±0,01),
105 Шлицешлифовальная 3451А

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч50,5-0,74 Ч60±0,01Ч

110 Шлицешлифовальная 3451А

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч67,5-0,74 Ч80±0,01Ч

115 Слесарная Верстак
120 Промывка Ванна
125 Контроль приёмочный Стол ОТК
130 Маркирование Верстак
135 Консервация

Анализ проводится с точки зрения обеспечения заданного качества изделия и производительности обработки. Он базируется на оценке количественных и качественных показателей, как отдельных технологических операций, так и процесса в целом. Анализ технологического процесса приведен с использованием таблиц.

Технологические возможности и характеристики применяемого оборудования даны в таблицах 4.2. и 4.3.

Таблица 4.2.

№ операции Модель станка Предельные или наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм Квалитет точности Шероховатость обрабатываемой поверхности, Ra, мкм

Диаметр (ширина)

d(b)

Длина

L

Высота

h

010 8Г662 110 12–14 12,5
015 2206ВМФ4 630 800 630 6–10 1,6
020 1М63 340 1400 9–11 1,6
025 1М63 340 1400 9–11 1,6
045 16К20 220 1400 9–11 1,6
050 16К20 220 1400 9–11 1,6
055 16К20 220 1400 9–11 1,6
060 5350А 150 1000 8–10 3,2
065 5350А 150 1000 8–10 3,2
080 2Н135 400 500 9–11 1,6
095 16К20 220 1400 9–11 1,6
100 3М152В 250 500 6–9 0,25
105 3451А 125 1400 6–9 0,63
110 3451А 125 1400 6–9 0,63

Таблица 4.3.

№ операции Модель станка Цена станка, млн. руб. Категория ремонтной сложности

Количество станков на

операции

Трудоемкость, Тшт., мин Коэффициент загрузки станка
010 8Г662 5,365 7 1 2,718 0,01687
015 2206ВМФ4 145,684 35 1 5,472 0,03395
020 1М63 16,037 19 1 10,008 0,06210
025 1М63 16,037 19 1 15,048 0,09337
045 16К20 15,8 19 1 3,444 0,02137
050 16К20 15,8 19 1 15,264 0,09471
055 16К20 15,8 19 1 14,664 0,09099
060 5350А 16,211 15 1 130,89 0,81217
065 5350А 16,211 15 1 90,156 0,55942
080 2Н135 4,669 13 1 4,248 0,02636
095 16К20 15,8 19 1 3,444 0,02137
100 3М152В 33,64 30 1 16,71 0,10369
105 3451А 33,684 25 2 299,334 0,92869
110 3451А 33,684 25 2 299,334 0,92869

Анализ, приведенных в таблицах 4.2. и 4.3. сведений показывает, что станки, используемые на операциях по габаритным размерам обрабатываемой заготовки, достигаемой точности и шероховатости поверхностей соответствуют требуемым условиям обработки данной детали.

Для анализа схем базирования заготовок при обработке и возникающих при базировании погрешностей составим таблицу 4.4. Деталь изображена на рис. 4.1.

Рисунок 4.1.

Таблица 4.4.

№ операции Выдерживаемые размеры Номера поверхностей – баз Погрешность установки
Номинал Допуск Установочная Направляющая Двойная направляющая Опорная Двойная опорная
010 314 2,2 3, 4 0,5
015 309 1,3 3, 4 0,25
020 Ш63 0,74 1, 6 2
75,5 0,74
Ш45 0,62
40 0,39
025 Ш63 0,74 1, 6 5
169,5 1,0
Ш45 0,62
27,5 0,52
045 3, 4
050 Ш80,7 0,22 1, 6 2
Ш60,7 0,19
62,5 0,74
Ш41,8 0,29
40 0,39
5 0,3
Ш59,5 0,74
4,5 0,5
Ш39 0,39
М42Ч2 6g
37 0,6
055 Ш60,7 0,19 1, 6 5
143,5 1,0
Ш41,8 0,29
29 0,33
4,5 0,5
Ш39 0,39
5 0,3
Ш59,5 0,74
М42Ч2 6g
29 0,6
060 Ш50,5 0,74 1, 6 5
9,6 0,4
065 Ш67,5 0,74 1, 6 2
12,6 0,4
080 Ш6 0,3 3, 4 1 0,18
095 3, 4
100 Ш60 0,019 1, 6 2
Ш60 0,02 1, 6 5
Ш80 0,02
105 9 0,06 1, 6 5
110 12 0,06 1, 6 2

Для оценки установочно-зажимных приспособлений, режущего и вспомогательного инструмента, средств технического контроля составляем таблицы 4.5., 4.6. и 4.7.

Таблица 4.5.

№ операции Название приспособления Вид приспособления Привод приспособления Количество приспособлений на станке Время на установку и снятие заготовки
010 Установочное СНП ручной 1 0,1
015 Фрезерное УНП пневмо 1 0,078
020, 025 Патрон поводковый СНП ручной 1 0,15
Центр передний УБН - 1
Центр задний УБН пневмо 1
045, 050 Патрон поводковый СНП ручной 1 0,13
Центр передний УБН - 1
Центр задний УБН пневмо 1
Хомутик СНП ручной 1
055 Патрон поводковый СНП ручной 1 0,15
Центр передний УБН - 1
Центр задний УБН пневмо 1
060, 065 Центр верхний УБН пневмо 1 0,13
Центр нижний УБН - 1
Поводок УНП ручной 1
Хомутик СНП ручной 1
080 Тиски 7201–0019 УБП пневмо 1 0,11
095 Патрон поводковый СНП ручной 1 0,15
Центр передний УБН - 1
Центр задний УБН пневмо 1
100 Планшайба поводковая СНП ручной 1 0,13
Центр передний УБН ручной 1
Центр задний УБН ручной 1
Хомутик СНП ручной 1
105, 110 Планшайба поводковая СНП ручной 1 0,13
Центр передний УБН ручной 1
Центр задний УБН ручной 1
Хомутик СНП ручной 1

В рассматриваемом технологическом процессе применяется как специализированная так и универсальная вспомогательная оснастка. Время, необходимое на смену одного режущего инструмента во вспомогательном, сравнительно невелико. Затраты времени на смену (правку) инструмента можно снизить, если применить более стойкие твердосплавные инструменты с износостойкими покрытиями. Крепление инструментов, их установка и смена не сложны. Таким образом, вспомогательная оснастка соответствует данному типу производства.

Приспособления, применяемые на участке, специальные с пневматическими зажимами и ручные, соответствуют современным требованиям: позволяют добиться нужных параметров по качеству и точности, предъявляемых к детали, обеспечивают точное базирование и надежное закрепление, а также повышают производительность труда.

Таблица 4.6.

№ операции Наименование инструмента Вид инструмента Материал режущей части инструмента Стойкость Метод настройки на размер. СОЖ Режимы резания

V

м/ мин

S

мм/ об

t

мм

010 Пила Станд. Р6М5 200 Станд. 5% эмульсия 21 10,9 85
015 Фреза торцовая Станд. Р6М5 180 Станд. 74,58 240 2,5
Сверло центров. Станд. Р6М5 30 Станд. 20 0,18 3,15
020 Резец Станд. Т5К10 40 По копиру 106,8 0,28 11
025 Резец Станд. Т5К10 40 По копиру 106,8 0,28 11
045 Центр Станд. Т15К6 60 Станд.
050 Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 198 0,35 2,15
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 148 0,15 5,0
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 156 0,13 4,0
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 31,2 2,0 2,0
055 Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 198 0,35 2,15
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 148 0,15 5,0
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 156 0,13 4,0
Резец Станд. Т15К6 40 По копиру 31,2 2,0 2,0
060 Фреза червячная Спец. Р6М5К5 60 Спец. Масло 10,5 2,25 8,6
065 Фреза червячная Спец. Р6М5К5 60 Спец. Масло 15 2,0 11,7
080 Сверло Станд. Р6М5 30 Станд. 5% эмульсия 26,5 0,15 3,0
Зенковка Станд. Р6М5 30 Станд. 9,5 0,08 0,5
095 Центр Станд. Т15К6 60 Станд.
100 Круг шлифовальный Станд. 15А40-Н СТ16К 35 м/с А1кл. 15 Станд. АВК-1 0,35 0,46 25
105 Спец. круг Спец. 15 Спец.
110 Спец. круг Спец. 15 Спец.

Как видно из таблицы 4.6., в технологическом процессе применяется в основном стандартный покупной инструмент, что ускоряет технологическую подготовку производства и уменьшает затраты на него, а также твердосплавные режущие материалы и абразивные круги. Режимы резания достаточно высокие, обработка ведется с применением СОЖ, что позволяет вести ее с высокими скоростями резания и сохранением оптимальных периодов стойкости инструмента.

Таблица 4.7.

№ операции Наименование инструмента Вид инструмента Точность измерения мм. Допуск на измеряемый размер. мм Время на измерение мин.
010 Штангенциркуль ШЦ – III – 500 – 0,1 Станд. 0,1 2,2 0,2
015 Штангенциркуль ШЦ – I – 315 – 0,1 – 1 Станд. 0,1 1,3 0,2
020 Штангенглубиномер ШГ-160 Станд. 0,1 0,74 0,16
Штангенциркуль ШЦ – II – 160 – 0,1 – 1 Станд. 0,1 0,62 0,12
025 Штангенглубиномер ШГ-160 Станд. 0,1 0,74 0,16
Штангенциркуль ШЦ – II – 160 – 0,1 – 1 Станд. 0,1 0,62 0,12
045
050 Микрометр МК100–2 Станд. 0,01 0,22 0,22
Микрометр МК75–2 Станд. 0,01 0,19 0,22
Микрометр МК50–2 Станд. 0,01 0,29 0,22
Штангенглубиномер ШГ-160 Станд. 0,1 0,39 0,16
Кольцо 8211–0141–6g Спец. 0,24
055 Микрометр МК75–2 Станд. 0,01 0,19 0,22
Штангенглубиномер ШГ-160 Станд. 0,1 1,0 0,16
Микрометр МК50–2 Станд. 0,01 0,29 0,22
Кольцо 8211–0141–6g Спец. 0,24
060 Кольцо 8312–0317 Спец. 0,14
065 Кольцо 8312–0321 Спец. 0,14
080 Нутромер 6–10 Станд. 0,1 0,3 0,17
095
100 Скоба 8113–0144 Спец. 0,11
Скоба 8113–0153 Спец. 0,09
105 Кольцо 8312–0317 Спец. 0,27
110 Кольцо 8312–0321 Спец. 0,23

В технологическом процессе применяются быстродействующие измерительные инструменты (универсальные и специальные). Точность измерения достаточно высокая (погрешность измерения не превышает 30% допуска на размер). Оснащенность измерительными средствами операций обработки хорошая. Дополнительных мероприятий по совершенствованию оснащения операций измерительными инструментами не требуется.


5. Выбор заготовки

деталь производство вал ведущий

Метод выполнения заготовки для деталей приборов определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку – значит установить способ её получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления. Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует точная взаимосвязь. Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчета себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

По базовому техпроцессу заготовку получают их круглого горячекатаного проката диаметром 85 мм. Рассмотрим метод получения заготовки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

5.1 Стоимость заготовки из сортового проката:

где М – затраты на материал заготовки, руб.;

УСо.з. – себестоимость операции плавки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки.

где Сп.з. – приведенные затраты на рабочем месте, руб./ч;

Тшт(ш-к) – штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции (правка, калибровка, резка и др.).

По [5] принимаем Сп.з. =0,121 руб./ч (резка на отрезных станках, работающих дисковыми пилами). Для отрезной операции Тшт(ш-к) =2,718 мин.

Затраты на материал определяются по массе проката, необходимого для изготовления детали, и массе сдаваемой стружки:

где Q – масса заготовки, кг;Q=13,98 кг;

S – цена 1 кг материала заготовки, руб.;

q – масса готовой детали, кг; q=7,2 кг;

Sотх – цена 1 т отходов, руб.

По [5] принимаем: S= 0,185 руб.; Sотх = 28,1 руб.

Коэффициент использования материала по формуле (2.5):

Найдем стоимость заготовки из проката стального горячекатаного круглого:

5.2 Стоимость заготовки, полученной штамповкой на ГКМ определяется по формуле:


где Si – базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.;

kт – коэффициент, зависящий от точности штамповки;

kс – коэффициент, зависящий от группы сложности штамповки;

kв – коэффициент, зависящий от массы штамповки;

kм – коэффициент, зависящий от марки материала штамповки;

kп – коэффициент, зависящий от объема производства заготовок.

По [5] принимаем: Si =373 руб.; kт =1; kс =0,75; kв =0,87; kм =1; kп =1.

Коэффициент использования материала по формуле (2.5):

5.3 Определяем годовой экономический эффект от внедрения нового метода получения заготовки – штамповки на ГКМ:

где – стоимость заготовки по базовому варианту;

– стоимость заготовки по принятому варианту.


6. Выбор баз и способов базирования

Схема базирования и закрепления, технологические базы, опорные и зажимные элементы и устройства приспособления должны обеспечивать определенное положение заготовки относительно режущих инструментов, надежность ее закрепления и неизменность базирования в течение всего процесса обработки при данной установке. Поверхности заготовки, принятые в качестве баз, и их относительное расположение должны быть такими, чтобы можно было использовать наиболее простую и надежную конструкцию приспособления, удобства установки; закрепления, открепления и снятия заготовки, возможность приложения в нужных местах сил зажима и подвода режущих инструментов.

Для горизонтально расточной операции базой является наружная поверхность (заготовка – штамповка на ГКМ). Для всех остальных операций базами являются центровые отверстия и торцы, полученные на горизонтально расточной операции.

На всех операций обработка ведётся в центрах, поэтому погрешности базирования для этих операций равны нулю.


7. Проектирование маршрутного технологического процесса

Проанализировав базовый вариант технологического процесса и предлагаемую конструкцию заготовки, я предлагаю внести в действующий вариант технологического процесса следующие изменения:

– заменить заготовку, полученную из проката круглого сечения, на заготовку, получаемую на ГКМ, применение которой позволит уменьшить объём, массу и стоимость заготовки, приблизить её по форме, размерам к готовой детали (экономическое обоснование см. раздел 5;

– ввести в техпроцесс многоцелевой станок серии INTEGREX 100-IVSфирмы MAZAKпо компоновке представляющий собой токарный станок инверторного типа и имеющий, кроме револьверной головки, фрезерный шпиндель, позволяющий нарезать на станке зубчатые колёса, шлицы прямобочного и эвольвентного профиля.

Проектируемый техпроцесс обработки приведён в таблице 7.1.

Таблица 7.1.

№ опер.

Наименование операции/

Краткое содержание операции

Оборудование
005 Горизонтально-расточная 2206ВМФ4
Фрезеровка торцов в размер, центровка торцов.
010 Маркирование Верстак
015 Отжиг
020 Маркирование Верстак
025 Многоцелевая с ЧПУ INTEGREX 100-IVS

Точение черновое: поверхностей , М42Ч2–6g;

торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g.

Точение окончательное: поверхностей , Ш80 (±0,01),

М42Ч2–6g; торцов: Ш80 (±0,01)/, / М42Ч2–6g;

фаски, канавки

Фрезеровка шлицев D-10Ч50,5-0,74 Ч60±0,01Ч
Фрезеровка шлицев D-10Ч67,5-0,74 Ч80±0,01Ч
Сверловка: 4 отверстий Ш6+0,3 , зенковка фасок
030 Слесарная Верстак
035 Закалка ТВЧ
040 Токарно-винторезная 16К20
Притирка центровых отверстий
045 Круглошлифовальная 3М152В
Предварительная и окончательная шлифовка поверхностей: , Ш80 (±0,01), Ш60 (±0,01),
050 Шлицешлифовальная 3451А

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч50,5-0,74 Ч60±0,01Ч

055 Шлицешлифовальная 3451А

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч67,5-0,74 Ч80±0,01Ч

115 Слесарная Верстак
120 Промывка Ванна
125 Контроль приёмочный Стол ОТК
130 Маркирование Верстак
135 Консервация

Для обработки самой точной поверхности детали проектируется необходимое (достаточное) количество операций (переходов) по коэффициенту уточнения. Самая точная поверхность диаметром .

Необходимое общее уточнение рассчитывается по формуле:

где Тзаг – допуск на изготовление заготовки, мм;

Тдет – допуск на изготовление детали, мм.

Принимаем Тзаг =3,6 мм, Тдет = 0,019 мм.

С другой стороны уточнение определяется как произведение уточнений, полученных при обработке поверхности на всех операциях (переходах) принятого ТП:

где еi – величина уточнения, полученного на i – ой операции (переходе);

n – количество принятых в ТП операций (переходов) для обработки поверхности.

Промежуточные значения рассчитываются по формуле:

где Тn , Тn-1 – допуски размеров, полученные при обработке детали соответствующих операциях.

Точность обработки поверхности по принятому маршруту будет обеспечена, если соблюдается условие:

Для обработки поверхности диаметром принимаем следующий маршрут:

– черновое точение;

– чистовое точение;

– шлифование предварительное;

– шлифование чистовое.

По [7] принимаем допуски на межоперационные размеры:

– Т1 = 0,30 мм (квалитет точности IT12);

– Т2 = 0,19 мм (квалитет точности IT11);

– Т3 = 0,046 мм (квалитет точности IT8);

– Т4 = 0,019 мм (квалитет точности IТ6).

Рассчитываем промежуточное значение уточнений по формуле (7.3):

Определяем общее уточнение для принятого маршрута обработки по формуле (7.2):

Полученное значение епр показывает, что при принятом маршруте точность обработки поверхности диаметром обеспечивается, так как выполняется условие по формуле (7.4), т.е. 189,474<189,718.


8. Расчет и назначение припусков на обработку

Расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом и по таблицам в соответствии с источником [5].

Расчет припусков и их определение по таблицам могут производится только после выбора оптимального для данных условий технологического маршрута и способа получения заготовки.

Рассчитываем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для поверхности под подшипник диаметром .

Расчет припусков на обработку поверхности диаметром сводим в таблицу 8.1., в которой последовательно записываем маршрут обработки поверхности и все значения элементов припуска.

Таблица 8.1.

Технологические переходы обработки

Элементы припуска, мкм Расчетный припуск 2Zmin , мкм Расчетный размер dр, мм

Допуск

d, мкм

Предельный размер, мм Предельные размеры припуска, мм
Rz Т dmax dmin 2Zmax 2Zmin
1. Поковка 150 250 1987 65,674 3600 69,3 65,7
Точение:
2. предварительное 50 50 119 2·2387 60,9 300 61,2 60,9 8,1 4,8
3. чистовое 30 30 100 2·219 60,462 190 60,65 60,46 0,55 0,438
Шлифование:
4. предварительное 10 20 40 2·160 60,142 46 60,188 60,142 0,462 0,32
5. окончательное 3,2 15 2·70 60,002 19 60,021 60,002 0,167 0,14
Итого 9,279 5,698

Определяем элементы припуска по [5] по всем операциям и заносим их в таблицу 8.1.

Определяем суммарное значение пространственных отклонений при обработке в центрах:

где ссм – погрешность смещения, мкм;

скор – погрешность коробления, мкм;

сц – погрешность зацентровки заготовки, мкм.

где Дк – удельная кривизна заготовки, мкм;

l – расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры, мм.

где дз – допуск на заготовку, мм.

По [5] принимаем Дк =0,6 мкм/мм.

По [11] принимаем ссм = 0,8 мм =800 мкм.

Остаточные пространственные отклонения:


где kу – коэффициент уточнения формы.

По [5] принимаем для:

– точения предварительного kу =0,06;

– точения чистового kу =0,05;

– шлифования предварительного kу =0,02;

Рассчитываем минимальные значения припусков по формуле:

Минимальные значения припусков:

– под точение предварительное

– под точение чистовое

– под шлифование предварительное

– под шлифование окончательное

Определяем расчётный размер:

Записываем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчётного размера; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

Определяем наибольшие предельные размеры:

Определяем предельные значения припусков:

Определяем общие припуска:

Определяем общий номинальный припуск:

где HDз , HDд – нижние предельное отклонение размера заготовки и детали соответственно, мм.

Определяем номинальный размер заготовки:

Проверяем правильность произведённых расчётов:

Следовательно расчёты выполнены верно.

Строим схему расположения операционных припусков и допусков (рисунок 8.1.

Рассчитаем припуск торцы размера 309-1,3 . Расчет ведем посредством заполнения таблицы 8.2. Технологический маршрут обработки состоит из однократного фрезерования штамповки.


Таблица 8.2.

Технологические переходы обработки поверхности

309-1,3

Элементы

припуска, мкм

2Zmin ,

мкм

Расчетный размер lр ,

мм

Допуск d, мкм

Предельный

размер, мм

Предельное значение припуска, мм
Rz T с е l min l max
1. Заготовка 150 250 250 309,22 3600 309,3 312,9
2. Фрезерование однократное 50 50 15 110 2·760 307,7 1300 307,7 309 1,6 3,9
Итого: 1,6 3,9

Суммарное значение пространственных отклонений поверхности (при установке на призму):

с = скор = 0,25 мм.

По формуле (8.4) и [5] для фрезерования:

Погрешность установки равна погрешности закрепления при установке на призму (с пневматическим зажимом):

еу = ез = 110 мкм.

Рассчитываем минимальные значения припусков по формуле:

Минимальные значения припусков:

– под фрезерование однократное:

Определяем расчётный размер:


Записываем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчётного размера; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

Определяем наибольшие предельные размеры:

Определяем предельные значения припусков:

Определяем общие припуска:

Определяем общий номинальный припуск:

где HDз , HDд – нижние предельное отклонение размера заготовки и детали соответственно, мм.

Определяем номинальный размер заготовки:

Рисунок 8.2.

Проверяем правильность произведённых расчётов:

Следовательно, расчёты выполнены верно.

Строим схему расположения операционных припусков и допусков (рисунок 8.2.

Назначаем общие припуски и допуски на механическую обработку оставшихся поверхностей детали опытно-статистическим методом по [11] и заносим их с таблицу 8.3.

Таблица 8.3.

Размер Припуск Допуск
табличный расчётный
2·3,45

+1,6

-0,9

Ш80±0,01 2·5,3

+1,8

-1,0

309-1,3 2·0,85

+2,4

-1,2

61-0,46 2·1,8

+1,6

-0,9

171-0,63 2,0

+2,1

-1,1


9. Расчет режимов резания

Рассчитаем режимы резания на точение и шлифование поверхности диаметром .

Рассчитываем режимы резания на точение чистовое. Расчёт произведём по методике, изложенной в [8].

Выбор режущего инструмента.

Материал режущей части инструмента – твёрдый сплав Т15К6.

Геометрические параметры режущеё части инструмента: ц= 95°; ц1 =40°; г= 12°; б= 6°.

Глубину резания берём из расчётов, изложенных в п. 8 данного курсового проекта:

.

Принимаем подачу на оборот по [8]: Sо = 0,51 мм/об.

Скорость резания при наружном продольном точении определяется по эмпирической формуле [8]:

где Сv – табличный коэффициент;

Т – стойкость инструмента, мин;

Кv – корректирующий коэффициент на скорость резания.

Кv = КMV · КП v · КИ v , (9.2)

где КMV , КП v , КИ v – коэффициенты, зависящие от материала заготовки, состояния поверхности и материала инструмента.


где КГ – табличный коэффициент;

ув – предел выносливости стали 45, МПа; ув =690 МПа.

По [8] принимаем Сv =350; Т=60 мин; m=0,2; x=0,15; y=0,35; КП v =1,0; КИ v =1,15; КГ =1,0; nv =1,0.

Кv = 1,09 · 1,0 · 1,15=1,25.

Определяем частоту вращения шпинделя:

Определяем силу резания:

По [8] принимаем Ср =300; n=-0,15; x=1,0; y=0,75; Кр =0,87.

Определяем мощность резания:

Определяем основное время:

где Lрез – длина резания, принимается равной длине обработанной поверхности в направлении подачи, мм; Lрез =142 мм;

y – длина подвода, врезания и перебега.

Для чистовой обработки длина подвода равна 2 мм. Длины врезания и перебега равны нулю, так как углом ц= 95°.

Рассчитываем режимы резания на шлифование чистовое поверхности диаметром . Расчёт произведём по методике, изложенной в [6].

Выбор шлифовального круга:

Выбор размеры шлифовального круга.

Размеры шлифовального круга (нового) принимаем по паспорту станка [9]: диаметр круга DK =600 мм; BK =63 мм.

Выбор характеристик шлифовального круга по [6]:

23А50НСМ27К1.

Расчёт режимов резания:

Определение частоты вращения круга:

где V – скорость вращения круга, м/с;

DК – диаметр круга, мм.

По [6] принимаем V= 50 м/с.

Определение частоты вращения изделия по [6]: nизд = 200 об/мин.

Определение минутной поперечной подачи:

где Sпоп. – нормативная минутная поперечная подача, мм/мин;

К1 , К2 , К3 , К4 , К5 – поправочные коэффициенты на поперечную подачу.

По [6] принимаем: Sпоп. = 0,48 мм/мин; К1 = 1,1; К2 = 1,3; К3 = 1,0; К4 = 1,0; К5 = 1,0.

Определение основного технологического времени:

где z. – припуск на сторону под обработку, мм; z=0,15 мм.

Режимы резания на обработку остальных поверхностей назначаем аналогично по источнику [3] и сводим их в таблицу 9.1.


Таблица 9.1.

Номер операции Наименование операции, перехода Глубина резания t, мм Длина резания l, мм Подача Sо , мм/об Скорость V, м/мин Частота вращения n, мин-1 Минутная подача Sм , мм/мин Основное время tо , мин
расчетная принятая расчетная принятая расчетная принятая
005 Горизонтально-расточная
1. Фрезеровать торец 0,85 150 0,8 0,8 100,5 100,5 400 400 320 0,47
2. Центровать торец 3,15 10 0,2 0,2 28 28 1415 1415 283 0,02
3. Фрезеровать торец 0,85 150 0,8 0,8 100,5 100,5 400 400 320 0,47
4. Центровать торец 3,15 10 0,2 0,2 28 28 1415 1415 283 0,02
025 Многоцелевая с ЧПУ
1. Точение черновое:
Ш45-0,62 2,5 39 0,8 0,8 90 250 1769 1769 1415 0,23
Ш63-0,74 2,5 43 0,8 0,8 125 250 1264 1264 1011 0,25
2. Точение чистовое:
Ш41,8-0,29 0,5 39 0,51 0,51 270 270 2057 2057 1049 0,11
Ш60,7-0,19 0,5 43 0,51 0,51 270 270 1416 1416 722 0,12
фаска 2,3Ч45° 0,5 2,3 0,51 0,51 270,9 270,9 1421 1421 725 0,003
канавка 5+0,3 5 3,6 0,15 0,15 186,8 186,8 1000 1000 150 0,02
канавка 4,5 4,5 4,4 0,13 0,13 122,5 122,5 1000 1000 130 0,03
резьба М42Ч2 2 36 2 2 105,5 105,5 800 800 1600 0,03
025 3. Сверловка:
2 отв. Ш6+0,3 3 46,8 0,15 0,15 26,5 26,5 1400 1400 210 0,45
4. Зенковка:
2 фаски 1Ч45° 0,5 4 0,08 0,08 9,5 9,5 500 500 40 0,2
5. Точение черновое:
Ш45-0,62 2,5 32 0,8 0,8 250 250 1905 1905 972 0,23
Ш63-0,74 2,5 145 0,8 0,8 250 250 1312 1312 669 0,25
Ш85-0,87 2,5 70 0,8 0,8 250 250 937 937 750 0,22
6. Точение чистовое:
Ш41,8-0,29 0,5 32 0,51 0,51 270 270 2057 2057 1049 0,11
Ш60,7-0,19 0,5 145 0,51 0,51 270 270 1416 1416 722 0,12
Ш80,7-0,22 0,5 70 0,51 0,51 270 270 1066 1066 544 0,10
фаска 2,3Ч45° 0,5 2,3 0,51 0,51 270,9 270,9 1421 1421 725 0,003
канавка 5+0,3 5 3,6 0,15 0,15 186,8 186,8 1000 1000 150 0,02
канавка 4,5 4,5 4,4 0,13 0,13 122,5 122,5 1000 1000 130 0,03
резьба М42Ч2 2 29 2 2 105,5 105,5 800 800 1600 0,03
7. Фрезеровка шлиц 9,4+0,11 8,6 105 2,25 2,25 10,5 10,5 33,4 33,4 75,2 117
8. Фрезеровка шлиц 12,4+0,11 11,7 64 2 2 15 15 42,7 42,7 85,4 80,30
9. Сверловка:
2 отв. Ш6+0,3 3 46,8 0,15 0,15 26,5 26,5 1400 1400 210 0,45
10. Зенковка:
2 фаски 1Ч45° 0,5 4 0,08 0,08 9,5 9,5 500 500 40 0,2
040 Токарно-винтрорезная
Притирка центровых отв. 3 3,8 3,8 200 200 1,0
045 Круглошлифовальная
Шлифовать:
0,15 0,15 0,67 0,67 50 м/с 50 м/с 200 200 0,22
Ш80±0,01 0,20 0,20 0,67 0,67 50 м/с 50 м/с 200 200 0,30
0,15 142 0,003 0,003 50 м/с 50 м/с 200 200 7440 0,95
050 Шлицешлифовальная
Шлифовать шлицы 0,2 103 0,01 0,01 6 6 200 284,1
055 Шлицешлифовальная
Шлифовать шлицы 0,2 64 0,01 0,01 6 6 200 284,1

10. Расчет норм времени

Технические нормы времени в условиях серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом, изложенным в [5], суть которого состоит в определении всех составляющих штучно-калькуляционного времени.

В серийном производстве норма штучно-калькуляционного времени определяется по формуле:

где Тп-з – подготовительно-заключительное время;

Тшт – норма штучного времени, мин;

n – размер партии деталей: n= 24 из п. 3 курсового проекта.

Штучное время определяется по формуле:

Тшт = То + Тв + Тоб + Тот , (10.2)

где То – основное время, мин;

Тв – вспомогательное время, мин;

Тоб – время на обслуживание рабочего места, мин; складывается из времени на организационное и времени на техническое обслуживание рабочего места;

Тот – время перерывов на отдых и личные надобности, мин.

Нормативы вспомогательного времени используем с учётом коэффициента для среднесерийного производства k=1,85 [5]:


Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

Тв = Тус + Тзо + Туп + Тиз , (10.4)

где Тус – время на установку и снятие детали, мин;

Тзо – время на закрепление и открепление детали, мин;

Туп – время на приемы управления, мин;

Тиз – время на измерение детали, мин.

Тогда время на обслуживание рабочего места определяется по формуле:

Тоб = Ттех + Торг , (10.5)

где Ттех – время на техническое обслуживание рабочего места, мин;

Торг – время на организационное обслуживание рабочего места, мин.

Время на обслуживание Тo6c и отдых Тoтд в серийном производстве по отдельности не определяются. В нормативах дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени Тoп [5].

Оперативное время определяется по формуле:

Топ = То + Тв . (10.6)

Подготовительно-заключительное время состоит из следующих составляющих:

– время на наладку станка и установку приспособления;

– время перемещений и поворотов рабочих органов станков;

– время на получение инструментов и приспособлений до начала и сдачи после окончания обработки и др.

Расчеты норм времени по всем операциям сводятся в таблицу 10.1. и записываются в операционные карты.

Таблица 10.1.

Номер операции Наименование операции Основное время То Вспомогательное время Тв Оперативное время Топ Время обслуживания и на отдых Штучное время Тшт Подготовит.-закл. время Тп-з Величина партии n Штучно-калькуляцион. время Тшт-к
Тус Туп Тиз
005 Горизонтально-расточная 0,98 0,08 0,15 0,23 1,83 0,15 1,98 16 24 2,64
025 Многоцелевая с ЧПУ 200,51 0,13 0,05 1,78 204,14 13,27 217,40 12 24 217,90
040 Токарно-винторезная 1,0 0,3 0,19 0,1 2,09 0,13 2,22 6 24 2,47
045 Круглошлифовальная 2,5 0,15 0,12 0,42 3,78 0,23 4,00 7 24 4,29
050 Шлицешлифовальная 284,1 0,15 0,18 0,27 285,21 34,23 319,44 20 24 320,27
055 Шлицешлифовальная 284,1 0,15 0,16 0,27 285,17 34,22 319,39 20 24 320,23

11. Расчет точности операции

Расчет точности выполняется на одну операцию разработанного ТП, на которой обеспечиваются 6…10 квалитеты точности. Обработка поверхностей деталей по 11…17 квалитетам не вызывает затруднений, поэтому нет необходимости проводить расчеты на точность.

Величина суммарной погрешности обработки по диаметральным и продольным размерам в общем виде в серийном производстве определяется по формуле [12]:

где ∆и – погрешность, обусловленная износом режущего инструмента, мкм;

н – погрешность настройки станка, мкм;

сл – поле рассеяния погрешностей обработки, обусловленных действием случайных факторов, мкм;

еy – погрешность установки заготовки, мкм.

На операции будет обеспечиваться необходимая точность обработки при выполнении следующего условия:

Расчет точности следует проводить лишь тогда, когда обработка осуществляется методом автоматического получения размеров. Поэтому ни одну из операций проектируемого техпроцесса на точность не рассчитываем.


12. Расчет и проектирование станочного приспособления

12.1 Проектирование станочного приспособления

Разработка конструкции станочного приспособления должна производиться с учетом обеспечения необходимой точности обработки детали, достижения наибольшей производительности и экономичности. Для этого конструкция приспособления должна обеспечивать:

1) требуемую точность установки и надежность крепления обрабатываемой детали;

2) быстроту действия;

3) применение незначительных усилий для приведения в действие зажимов, удобство и безопасность работы;

4) невысокую стоимость изготовления приспособления и надежность его в эксплуатации.

12.2 Расчет производительности приспособления

Расчет производительности приспособления производится для того, чтобы определить, каким конструировать приспособление: одноместным (для обработки одной детали) или многоместным (для обработки за одну установку одновременно нескольких деталей).

Определяем темп производства Т:

где Nг – заданная годовая программа выпуска деталей (указывается в задании на проектирование), шт.; N= 1200 шт.;

Fг – годовой фонд одного производственного рабочего; Fг =4029 ч.

Полученная величина темпа производства сравнивается с величиной нормы выработки N:

Так как величина N=3,33 > Т=0,3, то приспособление проектируемым одноместным.

12.3 Описание устройства и работы приспособления

Заготовка в приспособление устанавливается на две призмы 10 и 13 и прижимается двумя прихватами 11. Зажим детали осуществляется винтовым зажимом с применением динамометрического ключа.

Приспособление базируется на станке при помощи цилиндрической поверхности диаметром 120f7 и крепится к столу станка двумя болтами.

Деталь на операции остаётся неподвижной, а обработка с разных сторон происходит за счёт поворота стола станка с приспособлением.

12.4 Расчет сил резания, усилия зажима детали в приспособлении

Сила резания при фрезеровании можно определить по формуле [13]:

где С – коэффициент (при фрезеровании стали С = 68);

t – глубина фрезерования, мм; t=0,85;

В-ширина фрезерования, мм; B=66,9;

z – число зубьев фрезы; z=12;

Sz – подача на один зуб фрезы, мм/зуб; Sz =0,067 мм/зуб;

D – диаметр фрезы, мм; D=100 мм.

По [1] усилие зажима рассчитывается по формуле:

где К – коэффициент запаса прочности;

f – коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов; f=0,25;

Р1 , Р2 , Р3 – составляющие силы резания

б – угол призмы; б=90°.

Рассчитываем составляющие силы резания по [8]:

Определяем коэффициент запаса прочности по формуле [1]:

где К – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев; К=1,5;

К1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок; К1 =1,2;

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента; К2 =1,9;

К3 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании; К3 =1;

К4 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления; К4 =1,6;

К5 – коэффициент, учитываемый только при наличии моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь; К5 =1.

12.5 Расчет приспособления на точность

Полная погрешность обработки зависит от суммы базирования, закрепления, наладки станка, точности инструмента, случайных отклонений, точности обработки деталей приспособления и т.д. и определяется путем суммирования составляющих.

Погрешность обработки может быть определена по формуле:

где d – допуск на размер при выполнении операции; d=1,3 мм.

åDс – сумма систематических погрешностей, состоящая из погрешностей наладки, приспособления, инструмента и др.

Величину åDс следует определять с учетом взаимной компенсации ее отдельных составляющих.

Учитывая возможность компенсации составляющих åDс при проектировании, принимаем åDс = 0;

К – коэффициент, зависящий от закона рассеяния погрешностей, К=1;

я – погрешность базирования;

Dз – погрешность закрепления;

Dр – погрешность, вызываемая рассеянием размеров в результате действия случайных факторов (изменение структуры и механических свойств обрабатываемого металла, припуска и др.).

где s – среднее квадратичное отклонение, приближённо принимаем s=р/6.

По [5] принимаем: DЗ =135 мкм=0,135 мм.

Погрешность базирования Dб рассчитывается по формуле [1]:

где ДD – допуск на диаметральный размер, мм; ДD=2,5 мм.

г – угол призмы; б=90°.


13. Экономическое обоснование принятого варианта технологического процесса

При оценке эффективности того или иного варианта ТП наиболее выгодным признается тот, у которого сумма текущих и приведенных капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.

Расчеты приведенных затрат и технологической себестоимости выполняются для всех изменяющихся операций ТП.

Приведенные затраты для двух сравниваемых вариантов ТП рассчитываются по формуле:

З = С + Ен ·(Кс + Кзд ), (13.1)

где С – технологическая себестоимость, руб.;

Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Ен = 0,1);

Кс , Кзд – удельные капитальные вложения в станок и здание соответственно.

Расчет основной и дополнительной зарплаты выполняется, по формуле:

С3 = Сч ×Кд ×Зн ×Ко.м , (13.2)

где Сч – часовая тарифная ставка рабочего (принимается по установленным тарифным ставкам), руб./ч;

Кд – коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления (Кд = 1,7);

3н – коэффициент, учитывающий оплату наладчика (Зн = 1,0);

Ко.м – коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании (Ко.м = 1,0).

Расчет часовых затрат по эксплуатации рабочего места выполняется по формуле:

Сэксп = Сч.з ×Км , (13.3)

где Сч.з – часовые затраты на базовом рабочем месте (принимаются по материалам производственной практики), руб./ч;

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

Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по формуле:

где Цс – отпускная цена станка, р;

Км – коэффициент учитывающий затраты на транспортировку и монтаж; (Км = 1,1);

Сп – принятое число станков на операцию (Сп = 1,0);

N – годовой объем выпуска деталей; N=1200.

Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле:

где Спл – стоимость 1м2 производственной площади (принимается по материалам производственной практики), руб./м2 ;

Пс – площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2 ;

Сп – принятое число станков на операцию (Сп = 1,0).

Площадь, занимаемая станком Пс .определяется по формуле:

, (13.6)

где f – площадь станка в плане (длина к ширине), м2 ;

Кс – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь (Кс = 3,5 при f = 2…4м2 ; Кс = 3 при f = 4…6м2 ; Кc = 4 при f < 2м2 ).

Технологическая себестоимость рассчитывается для всех операций по формуле:

Экономический эффект от внедрения принятого варианта ТП рассчитывается по формуле:

Э = (Збаз – Зпр )∙N, (13.8)

где Збаз – приведенные затраты по базовому варианту ТП;

3пр – приведенные затраты по проектируемому варианту.

Результаты расчетов приведенных затрат сводятся в таблицу 13.1.

Таблица 13.1.

Операция Модель стака Тшт , мин Сз , р Сэксп , р Кс , р Кзд , р С, р
Базовый вариант
010 Пило-отрезная 8Г662 2,718 2604 2604 4918 1811 236
015 Горизонтально-расточная 2206ВМФ4 5,472 4948 4948 133544 8681 903
020 Токарно-винторезная 1М63 10,008 3021 3021 14701 3528 1008
025 Токарно-винторезная 1М63 15,048 3021 3021 14701 3528 1515
045 Токарно-винторезная 16К20 3,444 3021 3021 14483 2336 347
050 Токарно-винторезная 16К20 15,264 3516 3516 14483 2336 1789
055 Токарно-винторезная 16К20 14,664 3516 3516 14483 2336 1719
060 Шлицефрезерная 5350А 130,89 4089 4089 14860 2837 17840
065 Шлицефрезерная 5350А 90,156 4089 4089 14860 2837 12288
080 Вертикально-сверлильная 2Н135 4,248 4089 4089 4280 815 579
095 Токарно-винторезная 16К20 3,444 3021 3021 14483 2336 347
100 Круглошлифовальная 3М152В 16,71 3516 3516 30837 2915 1958
105 Шлицешлифовальная 3451А 299,334 3021 3021 30877 3084 30144
110 Шлицешлифовальная 3451А 299,334 3021 3021 30877 3084 30144
Итого: 48494 48494 352387 42461 100815
Проектируемый вариант
005 Горизонтально-расточная 2206ВМФ4 2,64 4948 4948 133544 8681 435
025 Многоцелевая с ЧПУ INTEGREX 100-IVS 217,90 4089 4089 183333 3652 29699
040 Токарно-винторезная 16К20 2,47 3516 3516 14483 2336 289
045 Круглошлифовальная 3М152В 4,29 3516 3516 30837 2915 503
105 Шлицешлифовальная 3451А 320,27 3021 3021 30877 3084 32252
110 Шлицешлифовальная 3451А 320,23 3021 3021 30877 3084 32248
Итого: 22111 22111 423951 23751 95427

Рассчитаем приведенные затраты для базового и принятого техпроцесса:

Збаз =100815+0,1·(352387+42461)=140300 руб.,

Зпр =95427+0,1·(423951+23751)=140197 руб.

Экономический эффект от внедрения принятого варианта ТП:

Э = (140300– 140197)·1200= 123600 руб.


Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта был разработан технологический процесс изготовления вала ведущего 7821–4202026.

По базовому варианту в качестве заготовки используется горячекатаный прокат круглого сечения нормальной точности и длиной 315 мм. По проектному варианту в качестве заготовки использована штамповка на ГКМ, что позволило уменьшить объём, массу и стоимость заготовки, приблизить по форме к готовой детали, а также избавить от заготовительных операций: 010 пило-отрезной и 020, 025 токарно-винторезных.

В проектном варианте использован станок INTEGREX 100-IVS фирмы MAZAK на операции 025 многоцелевая С ЧПУ, что позволило заменить следующие операции: 040, 045, 050 токарно-винторезные; 060, 065 шлицефрезерные; 080 вертикально-сверлильную.

Результатом использования предлагаемых решений является существенное сокращение расхода материалов, снижению трудоёмкости изготовления продукции, снижению численности производственного персонала и площади участка, что снижает величину затрат при изготовлении продукции и способствуют повышению конкурентоспособности выпускаемых изделий.


Список использованных источников

деталь производство вал технологичность

1. Антонюк В.Е., Королёв В.А., Башеев С.М. Справочник конструктора по расчёту и проектированию станочных приспособлений. – Мн.: Беларусь, 1969.

2. Аршинов Н.А., Алексеев В.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.: Машиностроение, 1976.

3. Режимы резания металлов. Справочник. /Под редакцией Барановского Ю.В./ – М: Машиностроение, 1972.

4. Гапонкин В.А., Лукашев Л.К., Суворова Т.Г. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки. – М.: Машиностроение, 1990.

5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Мн.: Выш. школа, 1983.

6. Справочник шлифовщика /Кожуро Л.М. и др./ – Мн.: Вышэйшая школа, 1981.

7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова./ – М.: Машиностроение, 1996.

8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова./ – М.: Машиностроение, 1996.

9. Нефёдов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Машиностроение, 1990.

10. Справочник инструментальщика. / Под редакцией Ординарцева А.А./-Л.: Машиностроение, 1990.

11. ГОСТ 7505–89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски».

12. Пашкевич М.Ф., Мрочек Ж.А., Кожуро Л.М., Пашкевич В.М. Технологическая оснастка. – Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2002. – 320 с.

13. Проектирование технологических процессов в сельскохозяйственном машиностроении: методические указания по выполнению курсового проекта. – Минск, 2007.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Промышленность и производство"