Проект технологической подготовки производства детали вал-шестерня ИБГУ 721423.001
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное
учреждение
высшего профессионального образования
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Пояснительная записка к курсовому
проекту
по дисциплине «Техника и технология
машиностроения»
на тему «ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ РОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ ИБГУ 721423.001»
Ижевск 2011
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ
2. ОТРАБОТКА ДЕТАЛИ НА
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВКИ
4. РАСЧЕТ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА
5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И НОРМ
ВРЕМЕНИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В курсовом проектировании
решаются следующие задачи необходимые для осуществления технологической
подготовки производства:
1. формулируется
служебное назначение детали;
2. конструкция детали
отрабатывается на технологичность;
3. рассчитывается и
проектируется заготовка;
4. разрабатывается
маршрутный технологический процесс;
5. определяется тип
производства ;
6. проводится расчет
режимов резания и норм времени на несколько станочных операций;
7. разрабатываются
станочные наладки.
1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ
ДЕТАЛИ
Валы - детали,
предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для
поддержания вращающихся деталей машин (зубчатых колес, шкивов, звездочек и др.)
Валы бывают цельные и полые; гладкие, шлицевые, валы-шестерни; прямые,
коленчатые, кривошипные; ступенчатые и бесступенчатые.
2. ОТРАБОТКА ДЕТАЛИ НА
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Одной из наиболее важных
и трудоемких функций технологической подготовки производства является
обеспечение технологичности изделия. Практически без дополнительных
материальных затрат в производстве на данном этапе решаются задачи снижения
трудоемкости, повышения качества и экономичности новых изделий.
Согласно ГОСТ 14.205-83
под технологичностью следует понимать совокупность свойств конструкции изделия,
определяющую ее способность к достижению оптимальных затрат при производстве,
эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и
условий выполнения работ.
Количественная оценка
технологичности
1.
Коэффициент
унификации конструктивных элементов:
- число унифицированных
конструктивных элементов;
-
число конструктивных элементов в детали. Конструктивные элементы: фаски,
канавки, пазы, отверстия, зубья, галтели и т.д.
==1
2.
Коэффициент
стандартизации элементов:
- число стандартизированных
конструктивных элементов;
-
число конструктивных элементов в детали.
=1
Деталь типовая, все
элементы стандартизованы =1.
3.
Коэффициент
применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей:
-
число поверхностей, обрабатываемых стандартным режущим инструментом;
-
число поверхностей, подвергаемых механической обработке.
=1.
4.
Коэффициент
обработки поверхностей:
-
число поверхностей, подвергаемых механической обработке;
-
общее число поверхностей детали.
=0,
т.е. все поверхности
подвергаются механической обработке.
5.
Коэффициент
повторяемости поверхности:
-
общее число поверхностей детали;
-
число наименований поверхностей (плоские (торцы), цилиндрические, конические
(фаски), зубчатые, резьбовые, шпоночные, шлицевые, конавочные ).
=
1-= 0,74
6.
Коэффициент
использования материала:
-
масса детали;
-
масса заготовки.
=
0,7
7.
Коэффициент
обрабатываемости материала:
-
основное время обработки рассматриваемого материала;
-
основное время обработки для базового материала.
=1
8.
Коэффициент
точности обработки:
где - средний квалитет точности;
-
квалитет обработки;
n – число размеров соответствующего
квалитета.
=
=
9.
Коэффициент
шероховатости поверхности
;
-
среднее числовое значение параметра шероховатости;
-
числовое значение параметра шероховатости (предпочтительно Ra);
n – число поверхностей с
соответствующим числовым значением параметра шероховатости.
Определим комплексный
показатель технологичности:
-
числовое значение балла, соответствующее величине показателя при сопоставлении
его с базовым значением этого показателя;
-
величина значимости показателя, определяется экспертным путем, иходя из того
что
3,11 >3 мер повышения
технологичности не требуется, т.к. деталь технологична.
3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЗАГОТОВКИ
Исходные данные:
Оборудование: кривошипные
горячештамповочные прессы, открытая штамповка; Материал заготовки Сталь 40ХГР;
Шероховатость поверхности
Rz100;
Плоскость разъема по оси
вращения заготовки.
В соответствии с ГОСТ
7505-89 основными признаками классификации штамповочных поковок являются:
точность изготовления, группа стали, конфигурация поверхности разъема
используемого штампа, степень сложности.
1.По точности
изготовления поковки могут быть пяти классов (от 1-го класса точности Т1 до
5-го Т5). Класс точности поковок устанавливают в зависимости от вида
оборудования (технологического процесса) ГОСЕ 7505-89.
Класс точности поковки
Т4.
2.Группа стали поковок
определяется по содержанию углерода и легирующих элементов соответственно: М1-
до 0,35% и 2%; М2- 0,35...0,65% и 2...5%; М3- свыше 0,65% и 5%.
Группа стали поковки
М2.
3.Степень сложности
поковки С=Gn/Gф
Gn - масса (объем) поковки;
Gф – масса (объем_ геометрической
фигуры минимального объема, в которую вписывается поговка.
G=πRh
G= 3,14*4,2*77,5*7,8= 33483 гр = 33,5 кг
G=3,14*2,5*18,7*7,8+3,14*3,25*20,1*7,8+3,14*4,2*9,2*7,8+3,14*3,25* *8,5*7,8+3,14*2,5*20,1*7,8= 17312,7 гр = 17,3 кг
С==0,52
Так как коэффициент
находится в пределах 0,31<0,52<063 ему присваивается степень сложности
С2.
Степень сложности С2.
4.Исходный индекс
Исходный индекс для поковки
массой 17,3 кг, группы стали М2, степенью точности С2 и класса точности Т4
равен 16.
Исходный индекс 16.
Основные припуски на
механическую обработку поковок находят в зависимости от исходного индекса,
линейных размеров и шероховатости поверхности детали.
Основные припуски на
механическую обработку (на сторону)=2,4мм.
6.Допуски и допускаемые
отклонения линейных размеров поковок назначают в зависимости от исходного
индекса и размеров поковки. Допускаемые отклонения внутренних размеров
устанавливаются с обратными знаками.
Допуски и допускаемые
отклонения линейных размеров поковки = 3,2 (+2,4; -1,2).
7.Далее назначаются
штамповочные уклоны. Уклоны служат для облегчения заполнения полости штампа и
удаления из нее поковки. Штамповочные уклоны делятся на внешние относящиеся к
поверхностям, по которым между поковкой и стенкой штампа образуются зазоры
вследствие тепловой усадки при остывании поковки, и внутренние, относящиеся к
поверхностям, которые при остывании поковки оказываются плотно посаженными на
выступы штампа. Меньшие значения принимают при малом отношении глубины к ширине
полости штампа. После назначения штамповочные уклоны корректируют таким
образом, чтобы линия разъема в верхнем и нижнем штампах была одинаковой.
Штамповочные уклоны
(только наружные) = 3-5
8.Назначаем радиусы
закругления
R=5 мм
R= 3* R=3*5=15мм
4. РАСЧЕТ ТИПА
ПРОИЗВОДСТВА
Исходные данные:
Годовая программа изделий
N=4000шт
Количество деталей на
изделие m=3шт
Запасные части
β=5-7%
Режим работы предприятия
2 смены в сутки
Годовая программа
N= Nm(1+β/100)=12600шт
Действительный годовой
фонд времени работы оборудования F=4029ч
Тип производства по ГОСТ
3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К, который показывает отношение всех
различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению
подразделением в течении месяца, к числу рабочих мест.
К=∑О/∑Р
Где ∑О – суммарное
число различных операций; Р – число рабочих мест.
Согласно ГОСТ 14.004-74,
принимаются следующие коэффициенты закрепления операций: для массового
производства К=0,1…1,0; для крупносерийного
производства 1≤ К≤10; для среднесерийного
К=10…20; для мелкосерийного К=20-40, для единичного К>40.
Технологический процесс
необходимо расчленить на технологические операции по обработке поверхностей,
определить основное время и штучное или штучно-калькуляционное время для
основных операций. На данном этапе проектирования нормирование переходов и
операций можно выполнить, пользуясь приближенными формулами.
N
|
Содержание обработки
|
Формула для То
|
То, мин
|
ϕк
|
m p
|
P
|
η з.ф.
|
О
|
1
|
Обточка черновая
|
0,17dl10
|
11
|
1,36
|
14,96
|
0,97
|
1
|
0,97
|
1
|
2
|
Чистовая обточка
|
0,1dl10
|
6,5
|
1,36
|
8,84
|
0,57
|
1
|
0,57
|
2
|
3
|
Фрезерование шпоночного паза
|
7l10
|
0,973
|
1,51
|
1,47
|
0,095
|
1
|
0,095
|
9
|
4
|
Шлифование чистовое
|
0,15dl10
|
9,77
|
1,55
|
15,14
|
0,98
|
1
|
0,98
|
1
|
5
|
Фрезерование зубьев
|
2,2Db10
|
17
|
1,27
|
21,59
|
1,4
|
2
|
0,7
|
2
|
1) d- наибольший диаметр детали
l- длина детали
То=84,05*775*0,17*10=11мин
ϕк =1,36
Тшт = То * ϕк =11*1,36=14,96мин
mp =N* Тшт /(60* F* η з.н.)=12600*14,96/(60*4029*0,8)=0,97
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф. =mp/Р=0,97
О= η з.н./ η
з.ф.=0,8/0,97=0,82~1
2) d- наибольший диаметр детали
l- длина детали
То=84,05*775*0,1*10=6,5мин
ϕк =1,36
Тшт = То * ϕк =6,5*1,36=8,84мин
mp =N* Тшт /(60* F* η з.н.)=12600*8,84/(60*4029*0,8)=0,57
Р=1
η з.ф. =mp/Р=0,57
О= η з.н./ η
з.ф.=0,8/0,57=1,4~2
3) ) l- длина шпоночного паза или их сумма,
l = 82+57=139
То=7*139*10=0,973мин
ϕк =1,51
Тшт = 0,973 *1,51
=1,47мин
mp =1,47* 0,065=0,095
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф.
=0,095/1=0,095
О=0,8/ 0,095=8,42~9
4) d- наибольший диаметр детали
l- длина всей детали
То=0,15*84,05*775*10=9,77мин
ϕк =1,55
Тшт = То * ϕк =9,77*1,55=15,14мин
mp =N* Тшт /(60* F* η з.н.)=15,4*0,065=0,98
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф. =0,98/1=0,98
О= η з.н./ η
з.ф.=0,8/0,0,98=0,82~1
5)D- диаметр зубчатой поверхности,
l- длина всей детали
То=2,2*84,05*92*10=17мин
ϕк =1,27
Тшт = То * ϕк =17*1,27=21,59мин
mp =N* Тшт /(60* F* η з.н.)=21,59*0,065=1,4
η з.н.=0,8
Р=2
η з.ф. =1,4/2=0,7
О= η з.н./ η
з.ф.=0,8/0,7=1,14~2
Кзо =∑О/∑Р=15/6=2,5
Тип производства:
крупносерийное
вал шестерня заготовка
машина
5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
И НОРМ ВРЕМЕНИ ПРИ ТОКАРНОЙ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКЕ
Исходные данные:
Материал заготовки: Сталь
40ХГР
Шероховатость поверхности
после обработки: Ra=12,5
Тип производства:
крупносерийное
Оборудование:
токарно-винторезный станок 16К20
Режущий инструмент: резец
проходной упорный правый
Материал режущей части:
Т15К6
Углы резца: главный угол
в плане φ=90, передний угол ɤ=10, угол
наклона главного режущего лезвия λ=0-5
1)Определение глубины
резания
t=2,4*0,6=1,44мм (60% от припуска)
2)Определение подачи
S=0,6-1,2 мм/об
3)Корректировка подачи по
паспорту станка
S=1 мм/об
4)Назначение периода
стойкости резца Т
Т=60 мин
5)Определение скорости
главного движения резца V
V=м/мин
=1
m=0,20
x=0,15
=340
V=м/мин
6)Определение частоты
вращения шпинделя станка n
n= об/мин
n=534,3 об/мин
7)Корректировка частоты
вращения шпинделя по паспорту станка
n=500 об/мин
8)Определение скорости
резания через паспортную частоту вращения
V= м/мин
V==132 м/мин
9)Определяем главную
составляющую силы резания
P=10*C*t
x=1
y=0,75
n=-0,15
K=1
P=10*300*1,44*1*132*1=2073,6
10)Определение мощности,
затрачиваемой на резание N
N= ===4,47кВт
11)Определение
достаточности мощности станка для обработки
Nдв*n=10*0,75=7,5
N≤ Nдв*n
4,47˂7,5 → мощности
достаточно
12) Определение длины
рабочего хода L
L= L+ L+ L=809+2+2=813мм
L=2мм
L=2мм
L=187+201+92+9,5+7,5=497м
13)Определение основного
времени Tо
Tо ==0,994мм
14)Определение
вспомогательного времени Tв
Tв=0,23+(0,01+0,15)+(0,18+0,22+0,16)=0,95
15) Определение
оперативного времени Tоп
Tоп = Tо +Tв =0,994+0,95=1,944
16)Определение времени
технического обслуживания Tтех
Tтех ===0,025
17)Определение суммы
времен организационного обслуживания и на перерывы и личные надобности Tорг+ Tпер
Tорг+ Tпер==0,058мин
18)Определение штучного
времени Tшт
Tшт =1,944+0.025+0,058=2,027мин
19)Определение
подготовительно заключительного времени Tп-з
Tп-з =4+9+2+2+2,5+0,8+6,5+0,3+0,15+0,5=27,75мин
20)Результаты расчета,
представленные в таблице:
t,
мин
|
S,
мм/об
|
n, об/мин
|
V,
мм/мин
|
Pz,
Н
|
N,
кВт
|
Tо,
мин
|
Tшт,
мин
|
Tп-з,
мин
|
1,44
|
1
|
500
|
132
|
2073,6
|
4,47
|
0,994
|
2,027
|
27,75
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе курсовой работы
был разработан технологический процесс изготовления вал - шестерни.
Во-первых, проведена
отработка детали на технологичность. В данной главе была произведена
количественная оценка технологичности и рассчитаны следующие показатели:
-коэффициент унификации
конструктивных элементов =1
-коэффициент
стандартизации элементов =1, деталь типовая все элементы стандартизованы
-коэффициент
применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей =1
-коэффициент обработки
поверхностей =0, т.е. все поверхности подвергаются механической обработке
-коэффициент повторяемости
поверхности =0,74
-коэффициент
использования материала =0,7
-коэффициент
обрабатываемости материала =1
-коэффициент точности
обработки =0,92
-коэффициент
шероховатости поверхности =0,88
Итогом главы стал стал
расчет комплексного показателя технологичности, который составил 3,11, что
больше 3, следовательно деталь технологична и мер для повышения технологичности
не требуется.
-классточности поковки
=Т4
-группа стали поковки =М2
-степень сложности =С2
-исходный индекс =16
-основные припуски на
механическую обработку =2,4 мм
-допуски и допускаемые
отклонения линейных размеров поковки = 3,2(+2,4;-1,2)
-штамповочные уклоны
(только наружные) =3-5
В третьих рассчитан тип
производства по следующим исходным данным:
-годовая программа
изделий N=4000шт
-количество деталей на
изделие m=3шт
-запасные части
β=5-7%
-режим работы предприятия
2 смены в сутки
-годовая программа N= Nm(1+β/100)=12600шт
-действительный годовой
фонд времени работы оборудования F=4029ч
Тип производства: крупносерийное.
В четвертых произведен
расчет режимов резания и норм времени при токарной черновой обработке.
Результаты расчета, представленные в таблице:
t,
мин
|
S,
мм/об
|
n, об/мин
|
V,
мм/мин
|
Pz,
Н
|
N,
кВт
|
Tо,
мин
|
Tшт,
мин
|
Tп-з,
мин
|
1,44
|
1
|
500
|
132
|
2073,6
|
4,47
|
0,994
|
2,027
|
27,75
|
Список
литературы
1.Руденко П.А. и др.: Проектирование
и производство заготовок в машиностроении – К.: Высшая школа, 1991. – 247с.
2.Трухачев А.В. Методические указания
“Технологичность конструкции деталей, изготовляемых механической обработкой”,
Ижевск 1990.
3.Учебное пособие под редакцией Горбацевича
А.Ф. “Курсовое проектирование по технологии машиностроения ”, Минск 1983.,
с.256
4.Справочник технолога
машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К.
Мещеряковой, А.Г. Суслова. – 5-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 2003г.
5.Технология машиностроения (специальная
часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов/ А.А. Гусев, Е.Р.
Ковальчук, И.М. Колесов и др. – М.: Машиностроение, 1986-480с.