Разработка технологического процесса изготовления вала редуктора

Министерство образования Российской Федерации

Контрольная работа

"Технология машиностроения"

Тольятти 2012 г.

Содержание

Введение

1. Задачи проекта

2. Анализ служебного назначения детали

3. Технологический контроль чертежа детали

4. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

5. Выбор метода получения заготовки

Введение

В настоящее время предъявляются жесткие требования к деталям входящим в конструкции узлов и механизмов машин. К таким деталям относятся валы, в частности валы редукторов. От качества их изготовления зависит долговечность и надёжность работы машины и поэтому совершенствованию и автоматизации технологических процессов их изготовления постоянно уделяется самое серьёзное внимание.

Целью данного проекта является снижение трудоёмкости изготовления вала редуктора путём разработки перспективного технологического процесса, базирующегося на современных достижениях процесса автоматизации и механизации производства.

1. Задачи проекта

1. Определить тип производства и выбрать стратегию разработки технологического процесса.

. Найти оптимальный метод получения заготовки и маршруты обработки поверхностей.

. Разработать технологический маршрут обработки вала и схемы базирования заготовки.

. Выбрать оборудование, приспособления, режущий инструмент и средства контроля.

. Определить припуски на обработку и спроектировать заготовку.

. Определить содержание технологических операций, рассчитать режимы резания и технологические нормы времени.

. Спроектировать станочное приспособление для одной технологической операции.

2. Анализ служебного назначения детали

Деталь - вал редуктора работает в редукторах, коробках скоростей, подач и т.д. Работает в неравномерном режиме. Также возможно загрязнение масла и наличие сухого трения в узлах подшипников, поэтому в качестве материала для изготовления вала выбрана сталь 45 ГОСТ 1050-80 и заложено требование закалки детали.

В таблице 1 представлена классификация поверхностей вала. Номера поверхностей указаны на эскизе детали.

вал редуктор деталь заготовка

Рисунок 1 - Эскиз вала.

Таблица 1

Классификация поверхностей детали

Исходя из служебного назначения детали при разработке технологического процесса её изготовления, особое внимание следует уделить обработке поверхностей, являющихся основными и вспомогательными конструкторскими базами и исполнительными поверхностями. Все поверхности вала должны быть механически обработанными, так как необработанные поверхности могут дать значительную неуравновешенность и стать причиной появления вибраций при его вращении, что снижает надёжность и долговечность изделия. Эскиз узла, в котором устанавливается рассматриваемый вал, приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Эскиз узла.

3. Технологический контроль чертежа детали

Рабочий чертёж вала редуктора содержит необходимую графическую информацию для полного представления его конструкции. Указаны размеры с их отклонениями, проставлена требуемая шероховатость, большинство допустимых отклонений от правильных геометрических форм.

В отношении всех поверхностей деталь технологична и позволяет применить прогрессивные методы обработки (токарную, шлифовальную и т.д.) с использованием режущего инструмента, оснащенного твёрдым сплавом. По технологическому признаку валы делятся на жесткие и нежесткие. Критерием отношения вала к той или иной категории является отношение

L/D_ср,

где L - общая длина вала; D_ср - средний диаметр ступеней вала.

Для рассматриваемого вала L = 300 мм, D_ср = 30,67 мм, тогда 300/30,67 = 9,78 < 12 - следовательно вал жесткий и при разработке технологического процесса можно применять многоинструментальную и высокопроизводительную обработку.

4. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

Тип производства зависит от годовой программы выпуска детали и их массы. По данным [I], при массе детали G = 1,37 кг и годовой программе выпуска N = 10000 деталей в год - среднесерийное производство. Для этого типа производства характерна переменно-поточная форма организации технологического процесса. Определим размер разового запуска детали в производство:

= 237 штуки,

где а - периодичность запуска партии деталей в днях (принимаем 6 дней); 254 - среднее число рабочих дней в году.

В таблице 2 приведены основные характеристики среднесерийного производства.

Таблица 2

Характеристики среднесерийного типа производства

5. Выбор метода получения заготовки

Заготовку данной детали можно получить штамповкой, отливкой или отрезкой из круга. На рисунке 3 показаны приближенные конструкции заготовок, получаемые различными способами. Очевидно, что заготовка из проката имеет значительно большие припуски, нежели заготовки, получаемые методом штамповки или отливки. Окончательный выбор метода определим экономическим расчётом по методике, приведённой в [2].

Стоимость заготовки, получаемой горячей штамповкой на прессе определяется по формуле

где C_i - базовая стоимость 1 т заготовки при штамповке на прессах, руб.; Q - масса заготовки, кг; q - масса детали, кг; К_т - коэффициент, зависящий от класса точности заготовки; К_с - коэффициент, зависящий от группы сложности штамповки; К_в - коэффициент, учитывающий массу штамповки; К_м - коэффициент, учитывающий марку материала штамповки; К_п - коэффициент, учитывающий объем производства штамповок; S_отх - стоимость 1 т отходов, руб.

Рисунок 3. Конструкция заготовок: а) отливка; б) прокат; в) штамповка

Для данного расчёта массу заготовки определим следующим образом:

где К_им - коэффициент использования материала. При получении заготовок штамповкой примем 0,7. Тогда масса заготовки будет равна Q = 2,47 кг.

Базовую стоимость 1 т заготовок при штамповке примем 373 руб. К_т = 1,05 - для штамповок повышенной точности (в автостроении используется самое прогрессивное оборудование);

Данная штамповка относится ко II группе сложности С2. Для С2 и группы сталей 08-85 - К_с = 0,84.

Для группы углеродистых сталей 08-85 и Q = 2,47 - К_в = 0,87.

Для группы углеродистых сталей 08-85 К_м = 1.

Объём принимаем равным годовой программе выпуска вала и тогда - К_п = 1.

S_отх = 26 руб. /тонна.

Подставив значения стоимостей и коэффициентов, получим:

Стоимость заготовки, получаемой литьём в кокиль также определяется по формуле (1).

C_i = 978 руб - базовая стоимость 1 т заготовок, получаемых литьём в облицованный кокиль.

Для данного расчёта массу заготовки определим, приняв К_им = 0,85:

Принимаем К_т = 1,1 - для отливок повышенной точности (в автостроении используется самое прогрессивное оборудование): для первой группы сложности - К_с = 0,7; для группы углеродистых сталей 08-85 и Q = 2,788 - К_в = 0,93; для группы углеродистых сталей 08-85 - К_м = 1,22.

объём принимаем равным годовой программе выпуска вала и тогда для третьей группы серийности - К_п = 1.;

стоимость отходов принимается равной S_отх = 26 руб/тонна.

Подставив значения стоимостей и коэффициентов, получим:

Стоимость заготовки, получаемой путём отрезки из проката определяем следующим образом.

При выборе метода получения заготовки путём отрезки из проката необходимо учитывать, наряду со стоимостью получения заготовки, стоимость механической обработки для снятия напусков.

Стоимость заготовки из проката определяется:

,

где М - затраты на материал заготовки, руб.; ΣС_оз - технологическая себестоимость операций правки, калибровки прутка, разрезки его на штучные заготовки; ΣС_мо - затраты на механическую обработку при приведении вида заготовки, полученной из проката, к виду заготовки, полученной штамповкой.

Затраты на материал определяются по формуле:

,

где S - цена 1 кг материала заготовки в виде круга, руб. (для стали 40Х - S = 0,14 руб/кг); Q - масса заготовки из прутка (Q = 2,33 кг).

Затраты на отрезку определяются:

,

где С_пз - приведенные затраты на рабочем месте, коп/час (затраты на разрезку на отрезных станках, работающих дисковыми пилами, составляют 121 коп/час); Т_шт - штучное время заготовительной операции, мин, которое в первом приближении можно определить

,

где d = 35 - диаметр разрезаемого прутка, мм; S_m = 80 мм/мин - минутная подача инструмента.

Тогда Т_шт = 35/80 = 0,44 мин, следовательно

С_оз = (121 ∙ 0,44) / (60 ∙ 100) = 0,009 руб.

Затраты на механическую обработку напусков определим по приближённым формулам. Время на обработку напусков будет равно:

где d - диаметр заготовки при каждом рабочем ходе, мм; 1 - длина рабочего хода, мм; I - число рабочих ходов для снятия напуска; К_х - коэффициент холостых ходов.

Для того, чтобы удалить припуск с заготовки из круга до размеров заготовки-штамповки необходимо снять слой металла с диаметра 35 мм до диаметра 30 мм (рисунок 4), т.е. глубина резания будет равна

мм

соответственно.

Рисунок 4. Схема расположения припусков на заготовке из проката

На станках нормальной точности средних габаритов максимальная глубина резания составляет 3…5 мм.

Следовательно заготовку с левого конца (рисунок 4) необходимо проточить на длину 40 мм с глубиной 2,5 мм.

Тогда, приняв Кх = 1,5

мин.

Стоимость 1 станкоминуты составляет 180 коп/час.

Затраты на механическую обработку будут составлять

.

Полная стоимость заготовки из проката с учётом дополнительной механической обработки будет составлять

В таблице 3 приведены результаты расчётов стоимости заготовок, полученных различными способами.

Таблица 3

Стоимость заготовок

Как показали расчёты, заготовку рассматриваемого вала экономически целесообразно получать отрезкой из проката.