Разработка операционного технологического процесса изготовления детали типа вал

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Механический факультет

Кафедра "Технология машиностроения"

Курсовой проект

по дисциплине "Технологическая подготовка производства"

на тему: "Разработка операционного технологического процесса изготовления детали типа вал" ПК 09.04.27.71.00.000 ПЗ

Выполнил

ст.группы МС-05н

Князев Я.И.

Проверил

Горобец И.А.

Нормоконтроль

Сулейманов С.Л.

Донецк 2009

Реферат

Курсовой проект: с.38 , табл., рис., источников, приложения.

Объект исследования – зубчатое колесо трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора.

Цель курсового проекта - составление технологического процесса для обработки детали зубчатое колесо с детальной разработкой документации технологии её изготовления с помощью САПР "ВЕРТИКАЛЬ" и "КОМПАС 3D".

В курсовом проекте проведен анализ базового техпроцесса, определен тип производства, выбран тип заготовки, разработан маршрутно-операционный и операционный техпроцессы. Рассчитаны режимы резания для обработки двух поверхностей. Разработаны карты наладок, произведено нормирование технологического процесса и экономическое сравнение вариантов техпроцесса.

ЗАГОТОВКА, СТАНОК, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, КАРТЫ НАЛАДОК, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ЗАГОТОВКА, ДЕТАЛЬ, ПРИПУСКИ

Содержание

Введение

1. Анализ технологичности конструкции детали

2. Определение типа производства

3. Выбор метода получения заготовки

4. Выбор маршрута обработки детали

5. Определение операционных припусков на механическую обработку детали

6. Выбор режущего и измерительного инструмента

7. Выбор металлорежущего оборудования

8. Расчет режимов резания

9. Анализ размерной цепи

10. Нормирование технологического процесса

11. Экономическое сравнение технологического процесса

Заключение

Список литературы

Введение

Уровень развития машиностроения – один из самых значительных факторов технического прогресса, так как коренные преобразования в любой сфере производства возможны лишь в результате создания более совершенных машин и разработки принципиально новых технологий. Развитие и совершенствование технологии производства сегодня тесно связаны с автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением оборудования с числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные производства, становятся возможным оптимизация технологических процессов, созданием гибких автоматизированных комплексов.

В условиях современного производство возникает задача снизить сроки и затраты на изготовление продукции. Причем снижение продолжительности и затрат производства должно осуществляться не только на этапе изготовления, но и в значительной мере на этапе проектирования и разработки технической документации. Это можно осуществить с использованием современных САПР. В данном курсовом проекте подготовка технической документации осуществлялась с помощью пакетов программ компании АСКОН – САПР "ВЕРТИКАЛЬ" и "КОМПАС 3D". Использование данного инструмента позволяет современному инженеру сократить этап подготовки производства в несколько раз.

1. Анализ технологичности конструкции детали

Исследуемая деталь - цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо. Материалом детали является конструкционная углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-88. Данная сталь применима для вал-шестерен, коленчатых и распределительных валов, шестерен, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется повышенная прочность. Химический состав стали, механические, физические и технологические свойства приведены таблицах ниже.

Таблица 1.1. Химический состав стали 45 (в %)

Таблица 1.2. Механические свойства стали 45 при Т=20°С

При проектировании детали выдержаны все требования стандартов по ГОСТ 2.403-75.

Требуемая твердость (300…340 НВ) достигается улучшением. Для возможности применения повышенных режимов резания перед механической обработкой применяем термообработку: отпуск.

При серийном производстве целесообразнее применять штамповку в прикладных штампах, что позволяет конфигурация детали.

В качестве конструкторской и технологической баз при обработке зубьев колеса принята цилиндрическая поверхность; в качестве измерительной – ось колеса. Это является нетехнологичным, так как нарушается принцип единства баз.

При изготовлении детали используется в основном стандартная технологическая оснастка. На чертеже детали имеются все виды, сечения и разрезы необходимые для того, чтобы представить конструкцию детали. Заменить деталь сборным узлом или армированной конструкцией представляется нецелесообразным. Все поверхности детали доступны для обработки и измерений. Возможно использование высокопроизводительного оборудования и стандартной технологической оснастки. Условия для врезания и выхода режущего инструмента обеспечены конструкцией детали. Все отверстия детали являются сквозными. Нетехнологичных элементов конструкция детали не имеет, а также не возникает трудностей при выдерживании заданных допусков на размеры и требуемой шероховатости. Величина радиального биения не должна превышать 0,05мм. Принимаются допуски на торцевое биение 0,25мм. Допуск круглости и цилиндричности центрального отверстия составляет 0,01мм. При выдерживании этих требований технологических трудностей не возникает. На центральном отверстии колеса предусмотрены заходные фаски, которые облегчают его монтаж при изготовлении и сборку при применении. Наиболее точной поверхностью детали являются поверхность ш71H7. Обеспечение этой точности требует обработки абразивным инструментом. Точность отверстия соответствует точности зубчатого венца. Данная поверхность является базой, что делает деталь более технологичной. В целом деталь является технологичной.

2. Определение типа производства

Рассчитаем такт выпуска по известным зависимостям

(2.1)

где Fg- годовой действительный фонд времени работы оборудования;

Ku- коэффициент, учитывающий потери по организационным причинам, Ku=0,75;

Nt-программа выпуска деталей в год = 150 шт.

Fg=Fn (1-P/100), (2.2)

Где Fn- номинальный годовой фонд времени;

Р- величина простоев оборудования по организационно-техническим причинам. Принимаем Р=10%

Fn=(Дпр∙φпр+ Дφ)· с, (2.3)

где Дпр- число предпраздничных дней в году;

φпр- продолжительность смены в предпраздничные дни;

Д- число полных рабочих дней в году;

φ- продолжительность смены в рабочие дни;

с- количество рабочих смен.

При пятидневной рабочей неделе (продолжительностью 40 часов) общее количество рабочих дней в 2009 году составляет:

Np=366-114=252, (2.4)

здесь 114 - количество нерабочих и праздничных дней.

Тогда, учитывая число рабочих смен с =2; продолжительность смены φ =8 часов; продолжительность смены в предпраздничный день φпр=7 час; количество предпраздничных дней Дпр=6; количество полных рабочих дней Д =246, получим:

Fn=(7·6 + 246·8 )·2 = 4020 час

Тогда

Fg= 4020 (1-0,1)= 3618 час

Тогда

мин/шт

Определим коэффициент серийности по формуле:

Kl=, (2.5)

Где tшт.ср.- средняя величина штучного времени на механическую обработку

Kl=

Тогда, тип производства – среднесерийный.

3. Выбор метода получения заготовки

Метод получения заготовки детали, его целесообразность и экономическая эффективность определяется такими факторами, как форма детали, её материал, габаритные размеры детали, годовая программа выпуска детали. Исходя из конструкции детали, типа производства, заготовка может быть получена одним из методов: литьем, ковкой или штамповкой.

Поскольку материал заготовки – сталь 45 не является пригодной для литья, то метод получения заготовки из литья неприемлем.

Следует отметить что сталь 45 хорошо деформируется. Поэтому исходя из величины годовой программы выпуска деталей, особенности конструкции детали одним из методов получения заготовки выбираем штамповку в подкладных штампах. Штамповка на ГКМ неприемлема т.к. при данном способе изготовления возникает необходимость покупки дорогостоящего оборудования.

Вычислим расчетную массу поковки:

кг,

где МД – масса детали;

kp – коэффициент для ориентировочной расчетной массы поковки (Табл.20,ГОСТ 7505-89) .

Исходя из конфигураций заготовки определяем:

Группа стали – М1;

Класс точности – Т4.

Для определения степени сложности поковки рассчитаем отношение массы поковки к массе простой геометрической фигуры, в которую можно вписать деталь:

C=3

Согласно графику [1, с.116, рис.5.21] получаем ИИ=13.

На основании исходного индекса определяем допуски и припуски и составляем таблицу

Таблица 3.1 Выбор припусков и допусков на обрабатываемые размеры

Определим массу заготовки по зависимости:

G3= ρ· V· K , (3.2)

где ρ=7810 - плотность металла, кг/м3;

К - коэффициент, учитывающий отходы металла;

V3- объем заготовки, который равен сумме объёмов заготовки

G3=7810۰0,004۰1,1=34,4 кг

Определим коэффициент использования металла по формуле:

, (3.3)

где Gg- масса детали, отсюда

Технические требования на заготовку: Штамповочные радиусы 4 мм , штамповочные уклоны для наружных поверхностей 7˚, для внутренних поверхностей 10˚, допустимая величина смещения частей штампов 1,4 мм, допустимая величина остаточного облоя 1,6 мм.

Рисунок 3.1 – Эскиз заготовки поковки колеса

4. Выбор маршрута обработки детали

Учитывая точность и качество поверхностей детали разработаем маршрут их обработки.

Таблица 4.1 Маршрутная карта обработки зубчатого колеса

Используя результаты разработки МОП, приведем перечень операций технологического процесса в их технологической последовательности. Представим его виде таблицы:

Таблица 4.2 Операционная карта обработки зубчатого колеса

5. Расчет припусков на обработку детали

Припуск – слой материала, который удаляется из поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Промежуточные допущения имеют очень важное значение в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение допущений на обработку заготовки обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество продукции, которая выпускается, снижает себестоимость изделий.

Определение элементов припуска и заполнение расчетной таблицы для диаметрального размера O71Н7.

Этапы обработки поверхности

Получение заготовки ковкой в подкладных штампах

Черновое растачивание H12

Чистовое растачивание H10

Черновое шлифование H8

Чистовое шлифование H7

Таблица 5.1 Величины неровностей для различных видов обработки

Для заготовки суммарная погрешность расчитывается по формуле:

, (5.1)

де - погрешность коробления;

- погрешность зсуву штампів.

Согласно [1, табл.17, стр.186]: мкм [1, табл.18,стр.187] мкм.

мкм|.

Для подальших переходов сумарная похибка определяется по формуле:

, (5.2)

де - коефициент уточнения.

Для чернового точения: .

Для чистового точения: .

Для чернового шлифования: .

Для чистового шлифования:

мкм;

мкм.

Погрешность установки расчитывается по формуле:

, (5.3)

де - погрешность базирования;

- погрешность закрепления.

При установці в трикулачковому самоцентрующому патроні .

Величину припуска для всіх переходів розраховуємо по формулі:

; (5.4)

Данные расчетов заносим в таблицу

Таблица 5.2 Данные расчета припусков

Операционные размеры определяются таким образом:

мм;

мм;

мм;

мм;

Розміри припуска розраховуються по наступних формулах:

; (5.5)

. (5.6)

Тогда

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

Рисунок 5.1 – Схема расположения припусков и допусков для диаметрального размера Ш71Н7

Для остальных поверхностей заготовки результаты расчетов заносим в таблицу 5.3

Таблиця 5.3 Результати определения операционных размеров

6. Выбор режущего инструмента

Удаление припуска из заготовки осуществляется с помощью режущего инструмента. Результате выбора режущего инструмента представленные в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Результаты выбора режущего инструмента

7. Выбор металлорежущего оборудования

Учитывая количество деталей в партии, тип производства и материал заготовки, для обработки внешних цилиндровых поверхностей можно использовать верстать токарной группы.

Выбираем токарно – револьверный станок 1Г340. Токарный – револьверный стакное 1Г340 с горизонтальной осью поворота револьверной головки предназначено для высокопродуктивной обработки в патроне стальных изделий. Режущий инструмент из твердых сплавов, необходимый для обработки изделия, закрепляется в восьми позициях револьверной головки и в одной позици поротной різцевой головки поперечного суппорта.

Для обработки отверстий применяются станки сверлильной группы. Выбираем радиально – сверлильный станок 257 предназначенный для сверления в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание.

Для выполнения зубофрезерной операции выбираю зубофрезерный станок модели 53А50.

Для обработки шпоночного паза выбираю станок 7Б57.

Для достижения необходимой точности отверстия 3 применяем внутришлифовальный станок модели 3К228В.

Результаты выбора металлообрабатывающих станков представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Результаты вибора металлорежущего оборудования

8. Расчет режимов резания

Расчитаем режимы резания для рассверливания отверстия Ш56

Сверление, зенкерование и развёртывание являются наиболее распространёнными технологическими способами обработки круглых отверстий. Сверление (рис.8.1) - основной метод образования отверстий в металле обрабатываемых заготовок.

Рисунок 8.1. Схема резания при сверлении и рассверливании

При сверлении, как правило, используются стандартные свёрла, имеющие две режущие кромки, расположенные диаметрально относительно друг друга.

Просверленные отверстия чаще всего не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечные сечения представляют форму овала, а продольные - небольшую конусность.

При сверлении глубина резания принимается t=0,5D, а при рассверливании, зенкеровании или развёртывании t=0,5(D-d), где

D -диаметр инструмента, мм; d