Разработка технологического процесса изготовления синхронизатора 4 и 5 передач автомобиля МАЗ-55

Разработка технологического процесса изготовления синхронизатора 4 и 5 передач автомобиля МАЗ-55

Введение

Роль автомобильного транспорта в развитии промышленности, сельского хозяйства, грузо- и пассажироперевозок, а также других отраслей весьма значительна. Подавляющее большинство предприятий и хозяйств не могут успешно функционировать без использования автомобильного транспорта. Автомобиль - практически единственный вид транспортных средств, позволяющий осуществить доставку грузов и пассажиров на большие расстояния.

Для нормальной работы автомобильного транспорта и его дальнейшего развития необходимо систематически обновлять парк автомобилей и поддерживать его в хорошем техническом состоянии. Обеспечение необходимой численности парка подвижного состава может осуществляться по двум направлением:

·   приобретение новых автомобилей;

·   накопление парка за счёт ремонта машин.

Ремонт автомобилей является объективной необходимостью, которая обусловлена техническими и экономическими причинами.

Во-первых, потребность народного хозяйства в автомобилях частично удовлетворяется путем эксплуатации отремонтированных автомобилей.

Во-вторых, ремонт обеспечивает дальнейшее использование тех элементов автомобилей, которые не полностью изношены. В результате сохраняется значительный объём предыдущего труда, затраченного на изготовление этих деталей.

В-третьих, ремонт способствует экономии материалов, идущих на изготовление новых автомобилей.

Техническое совершенство автомобилей с точки зрения их долговечности и не трудоемкости ремонта должно оцениваться не с позиции возможности исправления и восстановления изношенных деталей в условиях ремонтных предприятий, а с позиции необходимости создания автомобилей, требующих при ремонте только малотрудоемких разборочно-сборочных работ, связанных со сменой взаимозаменяемых быстро изнашивающих деталей и узлов.

Цель курсового проекта - разработка технологического процесса изготовления синхронизатора 4 и 5 передач автомобиля МАЗ-55, рассчитать необходимое количество работающих на участке ремонта синтетическими материалами.

1. Технологическая часть

.1 Обозначение размера производственной партии

Величина производственной партии детали определяется по формуле:

X = (N * n) / Ф_м (1)

где N - производственная программа изделий в год, 3900 авт.;

n - число деталей в изделии, 1;

Ф_м - количество месяцев в году, равно 12.

Принимаем Х=325 деталей.

.2 Исходные данные

. Особенности конструкции детали

Синхронизатор автомобиля МАЗ-55 представляет собой сборочную единицу, состоящую из муфты, каретки синхронизатора, обоймы. Каретка синхронизатора изготавливается из стали 15ХГН2ТА ГОСТ 4543 - 71.

Сталь 15ХГН2ТА - это конструкционная, легированная сталь. Химический состав указан в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав стали 15ХГН2ТА в%

Временное сопротивление разрыву составляет:

G_b = 93кгс*мм².

b₅ = 11%.

Термообработка: закалка до 960 - 840^oC, масло. Отпуск при 180^oC.

Твердость после термической обработки HB 10 ^-1 = 269 МПа.

. Условия работы детали при эксплуатации

Зубчатые венцы поддержаны абразивному износу. На каретку синхронизатора действуют знакопеременные нагрузки и она испытывает деформацию кручения.

.3 Выбор установочных баз

При изготовлении каретки синхронизатора за установочную базу принимаем осевую линию каретки и боковую поверхность.

.4 Составление плана технологических операций с подбором необходимого оборудования, приспособлений, инструмента

Таблица 2. План технологических операций на изготовление каретки синхронизатора

.5 Определение припусков на обработку

Согласно справочнику припусков на механическую обработку принимаем:

припуск на токарную обработку боковой поверхности принимаем равным 3мм на сторону;

припуск на токарную обработку на диаметр d=81мм принимаем равным 3мм на сторону;

припуск на шлифование принимаем равными 0,28 мм;

припуск на протяжку принимаем равным 0,5 мм.

.6 Разработка трех операций

Разрабатывает технологический процесс по следующим операциям:

. Шлиценарезная операция;

. Токарная обточка;

. Шлифование (шевингование) зубчатого венца.

. Шлиценарезная операция

Определить норму штучного калькуляционного времени на протягивание шлицов.

Исходные данные:

Деталь - каретка синхронизатора. Материал - сталь конструкционная 15ХГН2ТА. НВ 163-229. Заготовка - отливка. Масса детали - 1,62 кг.

Оборудование - горизонтально-протяжной станок 7Б55.

Приспособление - самоустанавливающаяся опора (деталь сама центрируется режущим элементом). Обработка без охлаждения

Содержание операции:

Установить деталь.

Установить протяжку в патрон.

Протянуть внутренние шлицы d=50мм, D=56мм на длине l=43мм.

Снять деталь.

Решение

Режущий инструмент - протяжка, материал рабочей части ТТ7К12.

Режущий инструмент подбирается по таблице (л.2, гл.8):

Передний угол φ=6^о ;

Задний угол α=4^о;

Протяжка L_п=950мм.

Из справочника (л.2, гл.8), принимаем:

Подача на один зуб S_з=0,06 мм;

По таблицам (л.1, т.177), по значению подачи, принимаем:

V_р=3,1 м*мин;

Р_т=4550 кг;

N_р=2,3 кВт.

Параметры станка 7Б55:

V_н=1,5-11,5 м*мин;

Р_н=100 кН;

N_н=17 кВт.

Расчет скорректированных значений:

Расчет скорректированной скорости резания V_к

V_к=V_т* К_МР, м*мин

где: К_{МV -} поправочный коэффициент на скорость резания (л.1, т.179), К_МV=0,73;

V_к=3,1*0,73=2,263 м*мин.

Расчет скорректированного усилия врезания Р_к

Р_к=Р_т* К_МV, кг

где: К_МV - поправочный коэффициент на усилие врезания (л1,т.179), К_МР=1,24;

Р_к=4550*1,24=5642 кг.

Расчет скорректированной эффективной мощности N_к

N_к= N_р* К_МN, кВт

где К_МN - поправочный коэффициент на эффективную мощность (л1,т.179), К_МN=0,9;

N_к=2,3*0,9=2,07 кВт.

Проверка установленного режима обработки

Р_к < Р_н

N_к <N_н

Станок подобран правильно.

Определяем основное время на протяжку t_о по формуле

t_o=(l+l_п+l₁)/(1000*V_к,), мин

где l - длина обрабатываемого отверстия, мм;

l_п - длина протяжки, мм;

l₁ - перебег протяжки, принимается в среднем l₁=25мм;

t_о=(43+950+25)/(1000*2,26)=0,45 мин.

Определение вспомогательного времени на закрепление деталь t_в (л.1, т.180)

Принимаем t_в=0,5мин.

Определение дополнительного времени t_д

t_д=t_oп*7/100, мин

t_д=(0,45+0,5)*0,07=0,06 мин.

Определение штучного времени Т_шт

Т_шт = Т_о+ Т_в+ Т_доп, мин

Т_шт = 0,45+0,5+0,06=1,01 мин.

Определение штучно - калькуляционного времени T_шк

Т_шк = Т_шт + Т_пз\ n, мин

где Т_п-з - подготовительно-заключительное время (л.1, т.26), принимаем

t_п-з=3,5 мин.

n - количество деталей в партии.

Т_шк = 1,01 + 3,5\325 =1,02 мин.

. Токарная операция

Определить норму штучного времени на черновую токарную обработку.

Исходные данные:

Деталь - муфта синхронизатора. Материал - сталь конструкционная 15ХГН2ТА. НВ 163-229. Заготовка - отливка. Масса детали - 1,62 кг

Оборудование - токарно-винторезный станок 16К20. Приспособление - патрон. Обработка без охлаждения.

Содержание операции:

установить деталь в патрон;

изготовить установочную базу подрезав торцевую поверхность с L=46мм до l =43мм на длине l₁=16мм;

подрезать торец с L=18мм до l =15 мм на длине l₂=30мм;

обточить поверхность с D=87мм до d=81мм на длине l =14мм;

проточить канавку c D=81 мм до d=71мм;

снять деталь.

Решение

Режущий инструмент - резцы с пластинками Р9.

Режущий инструмент подбирается по таблице (л.1 т.19):

Главный угол φ =90^о;

Глубина резания

t = L - l, мм

Переход 1. t = 46 - 43 = 3 мм;

Переход 2. t= 18-15=3 мм;

t = (D-d)\2, мм

Переход 3. t = (87-83)\2 = 2 мм;

Переход 4. t = (83-81)\2 = 1 мм;

Переход 5. t = (81-71)\2 = 5 мм;

Подача определяется по таблицам (л.1 табл. 28, 33 и 35)

Переход 1. при t =3 мм, Д=81мм

Принимаем S₁=0,4 мм/об;

Переход 2.при t =3 мм, Д=140мм

Принимаем S₂=0,5 мм/об;

Переход 3. Принимаем S₃=0,6 мм/об;

Переход 4. Принимаем S₄=0,3 мм/об;

Переход 5. Принимаем S₅=0,2 мм/об;

Скорость резания (лит.1 табл. 29, 34, 36)

Переход 1. Торцевая обточка. Принимаем V₁=48 м/мин;

Переход 2. Торцевая обточка. Принимаем V₂=41 м/мин;

Переход 3. Черновая наружная обточка. Принимаем V₃=37 м/мин;

Переход 4. Чистовая наружная обточка. Принимаем V₄=70 м/мин;

Переход 5. Проточка канавки. Принимаем V₅=21 м/мин.

Определяем скорректированную скорость резания:

V_k=V_т*K_м*К_Х*К_мр*К_ОХ, м/мин

где K_м;К_Х;К_мр;К_ОХ - поправочные коэффициенты на скорость резания, K_м=0,51, К_Х=0,75, К_мр=1, К_ОХ=1.

V_k1=48*0,51*0,75*1*1=18,36 м/мин.

V_k2=41*0,51*0,75*1*1=15,7 м/мин.

V_k3=37*0,51*0,75*1*1=12,7 м/мин.

V_k4=70*0,51*0,75*1*1=25,4 м/мин.

V_k5=21*0,51*0,75*1*1=7,07 м/мин.

Определяем усилие резания и мощность, потребную на снятие стружки

P_z=к*t*s, кг

где P_z - усилие резания;

к - коэффициент зависящий от материала, (л.1,т.18) к=226;

t - приятая глубина резания;

s - принятая подача, мм/об.

P_z1=226*3*0,4=271,2 кг;

P_z2=226*3*0.5=339 кг;

P_z3=226*2*0.6=271,2 кг;

P_z4=226*1*0,3=67,8 кг;

P_z5=226*2,5*0.2=113 кг.

Определяем мощность резания

N_р=(P_z*V_k)/6120, кВт

N_р1=(339*18,36)/6120=1,02 кВт;

N_р2=(339*15,7)/6120=0,87 кВт;

N_р3=(339*12,7)/6120=0,7 кВт;

N_р4=(339*25,4)/6120=1,4 кВт;

N_р5=(339*7,07)/6120=0,4 кВт.

Определение мощности на шпинделе станка

N_шп=N_п*ᵑ_ст,, кВт

где N_п - мощность станка, N_п=11кВт;

ᵑ_ст- КПТ передачи, 0,7;

N_шп=11*0,7=7,7 кВт.

Производим проверку

N_р> N_шп,

Станок подобран правильно.

Определяем число оборотов шпинделя и корректируем по паспорту станка:

n = (1000*V_k)\(π*D), об/мин

n₁=(1000*18,36)/(3,14*85)=69 об/мин,

принимаем n₁=63 об/мин.

n₂=(1000*15,7)/(3,14*145)=35 об/мин,

принимаем n₂=35 об/ми.

n₃=(1000*12,7)/(3,14*81)=12,7 об/мин,

принимаем n₃=55 об/мин.

n₄=(1000*25,4)/(3,14*81)=105 об/мин,

принимаем n₄=100 об/мин.

n₅=(1000*7,07)/(3,14*81)=28 об/мин,

принимаем n₅=31,5 об/мин.

Расчетная длина обработки Z:

Z=l+(l₁+l₂+l₃), мм

где l- длина обработки;

l₁+l₂+l₃ - сумма величин врезания, перебега резца, дополнительная величина для взятия пробных стружек,(л.1, т.19).

Переход 1. Z₁=24 мм;

Переход 2. Z₂=38 мм;

Переход 3. Z₃=16,1 мм;

Переход 4. Z₅=16,1 мм;

Переход 5. Z₅=5 мм.

Определение числа проходов i:

Переход 1. i₁=1

Переход 2. i₂=1

Переход 3. i₃=1

Переход 4. i₄=1

Переход 5. i₅=2

Определяем основное время t_о:

t_о=Z*i/(n*S), мин

Переход 1. t_о1=24*1/(63*0,4)=0,96 мин;

Переход 2. t_о2=38*1/(35*0,5)=1,9 мин;

Переход 3. t_о3=16,1*1/(55*0,6)=0,54 мин;

Переход 4. t_о4=16,1*1/(100*0,3)=0,54 мин;

Переход 5. t_о5=5*2/(31,5*0,2)=1,59 мин.

Основное время на операцию равно

T_о=0,96+1,9+0,54+0,54+1,59=5,53 мин.

Оперативное время определяют по формуле

Топ = То + Тв, мин

Принимаем Тв = 5 мин, (л.1 т.22, 23, 24).

Топ = 5,53 + 5 = 10,53 мин.

Дополнительное время составляет 6,5% от оперативного времени:

Тд = 10,53 · 0,065 = 0,68 мин.

Штучное время определяют по формуле:

Тш = Топ + Тд, мин

Тш = 10,53 + 0,68 = 11,21 мин.

Штучно-калькуляционное время находим по формуле

Тшк = Тш + Т_пз/x, мин

Принимаем Тпз = 12 мин, (л.1, т. 26).

Тшк = 11,21 +12/325=11,25 мин.

. Шлифование (шевингование) зубчатого венца

Деталь - муфта синхронизатора. Материал - сталь конструкционная 15ХГН2ТА. НВ 163-229. Заготовка - отливка. Масса детали - 1,62 кг

Оборудование - зубофрезерный станок 53В30П. Приспособление - патрон. Обработка без охлаждения.

Содержание операции:

установить деталь в патрон;

шевинговать зубчатый венец;

снять деталь.

Решение

Режимы резания выбираются по таблицам 135, 136 и 137 (л.1):

радиальный припуск - 0,14 мм;

вертикальная подача за один ход S_в=0,02;

горизонтальная подача на один оборот зубчатого колеса S_г=0,15 мм/об;

частота вращения шпинделя станка n=252 об/мин;

скорость резания V=144 м/мин;

модуль m=4.

Определяем основное время t_о

t_о=(l*h*Z*K_з)/(n*S*Sв*Zn), мин

где: l - длина зуба колеса, l=9;

h - припуск оставленный предварительное обработкой, h=0,2 мм;

Z - число зубьев нарезаемого колеса, Z=18;

K_з - дополнительные калибрующие проходу, К_з=2;

n - частота вращения фрезы;

S - подача на один оборот зубчатого колеса;

S_в- вертикальная подача на один ход стола;

Zn- число зубьев шевингфрезы, Zn=18.

t_о=(9*0,2*18*2)/(252*0,15*0,02*18)=4,76 мин.

Оперативное время определяют по формуле

Топ = То + Тв, мин

Принимаем Тв =6,5 мин, (л.1 т.22, 23, 24).

Топ = 4,76 + 6,5 =11,26 мин.

Дополнительное время составляет 8% от оперативного времени

Тд = 11,26 · 0,08 = 0,9 мин.

Штучное время определяют по формуле

Тш = Топ + Тд, мин

Тш = 11,26 + 0,9 = 12,16 мин.

Штучно-калькуляционное время находим по формуле

Тшк = Тш + Т_пз/х, мин

Принимаем Тпз = 27 мин, (л.1, т. 26).

Тшк = 12,16 +27/325=12,24 мин.

2. Планировочная часть

.1 Расчет количества работающих и подбор оборудования на участке ремонта синтетическими материалами

Участок ремонта синтетическими материалами служит для проведения ремонта изношенных поверхностей деталей путём нанесения слоя полимеров.

Расчет годовой трудоемкости предприятия Тгд, чел/час., рассчитывают по формуле

Тгд = t · N, чел/час

где t - нормативные трудозатраты на капитальный ремонт автомобиля МАЗ, чел/час;

N - годовая производственная программа, ед.

Принимаем:

t = 330 чел/час,

N = 3900 ед.

Тгд = 330 · 3900 · 0,9= 1158300 чел/час.

Трудоемкость полимерного участка составляет - 1% от общей трудоемкости.

Соответственно трудоемкость полимерного участка составит

Туч = 1158300 · 0,01 = 11583 чел/час.

Явочное количество рабочих Мяв, чел., определяют по формуле

Мяв =Туч / Фрв,

Годовой фонд рабочего времени Ф_рв, час., определяют по формуле

Фрв = Др · tсм _- Дпп · 1,

где Др - число рабочих дней в году, дн.;

tсм - продолжительность смены, час;

Дпп - число предпраздничных дней, дн.

Фрв = 252 ·8 - 8·1=2008 час.

Мяв =11583/2008=5,77 чел.

Принимаем явочное количество рабочих - 6 человек.

Списочное количество рабочих Мсп, час., определяют по формуле

Мсп =

где Фпол - годовой фонд времени одного рабочего, час.

Фпол = Фрв · (1- ),

где J - плановые потери времени на отпуск, по больничным листам, выполнение гособязанностей.

Принимаем J =13,77%

Фпол = 2008 · (1 - 0,1377) = 1731,5 час.

Мсп =11583/1731,5=6,7 чел.

Принимаем списочное количество рабочих - 7 человек.

Число вспомогательных рабочих Мвсп, чел, определяют по формуле

Мвсп = П · Мсп,

где П - процент вспомогательных рабочих (0,25-0,3).

Мвсп = 7 · 0,3 = 2,1 чел.

Принимаем 2 человека.

Учитывая шестиместную работу участка, для качественного ремонта деталей нанесением полимеров и изготовления деталей из полимерных материалов выбираем следующее оборудование, приведённое в таблице 3.

Таблица 3 - Технологическое оборудование

Выбранного оборудования достаточно для качественного выполнения ремонта на участке, работающем в одну смену, продолжительность смены - 8 часов.

Количество оборудования - 18 единиц.

Занимаемая площадь оборудованием составляет - 10,79 м²

Количество рабочих мест - 6.

Площадь участка определяют по формуле

Fуч = Fоб · Кпр,

где Fоб - суммарная площадь занимаемая оборудованием, м²;

Кпр - коэффициент, учитывающий проходы и проезды на полимерном уча стке.

Принимаем Кпр = 4,5.

Fуч = 10,79 · 4,5 = 48,4 м².

Площадь производственного участка должна быть не менее 48,4 м².

Принимаем площадь участка 54 м².

.2 Расчёт энергопотребления на участке

Годовой расход электроэнергии, потребляемый технологическим оборудованием Wсил, кВт · ч/год, определяют по формуле

Wсил = ∑Nу.э. · Фд.о. · Ксп,

где Nу.э. - потребляемая оборудованием мощность, кВт;

Фд.о. - действительный годовой фонд времени оборудования, ч/год;

Ксп - коэффициент спроса, учитывающий неодновременность работы потребителей (0,3…0,5).

Действительный годовой фонд времени оборудования Фд.о., ч/год, определяют по формуле

Фд.о. = Фн.о. · (1 - Кр.о.),

где Фн.о. - номинальный годовой фонд времени оборудования, ч/год;

Кр.о. - коэффициент, учитывающий затраты времени на ремонт оборудования.

Принимаем Фн.о. = Фпол, Кр.о. = 0,03.

Фд.о. = 1731,5 · (1 - 0,03) = 1679,55 ч/год

Wсил = 71,8 · 1679,55 · 0,5 = 60295,85 кВт · ч/год.

Годовой расход электроэнергии для нужд освещения по участку Wосв, кВт · ч/год, определяют по формуле

Wосв = ∑R · То.с. · F,

где R - норма электрической мощности осветительных приборов, приведённых к одному квадратному метру освещаемой площади, кВт · ч/год;

То.с. - средняя продолжительность освещения, ч/год;

F - площадь освещаемой территории, м².

Wосв = 0,025 · 1731,5 · 54 = 2337,525 кВт.

3. Конструкторская часть

.1 Разработка приспособления

Проектируемое приспособление - приспособление для выпрессовки подшипника вторичного вала КПП МАЗ из первичного вала. Применение данного съемника позволяет снизить трудоемкость операции и ускорить процесс. Использование данного приспособления не требует высокой квалификации рабочего.

Приспособление состоит из цанги (1), винта (2) и ключа (3).

Для того чтобы выпрессовать подшипник нужно захваты цанги (1) ввести во внутренние кольцо подшипника до момента пока выступы не упрутся в боковую поверхность подшипника, затем на цангу установить ключ (3) и установить винт (2). Затем вращая винт (2) подшипник будет выпрессовываться.

Рисунок 1 - Проектируемое приспособление:

- цанга; 2- винт; 3 - ключ.

.2 Расчёт детали приспособления на прочность

каретка синхронизатор ремонт подшипник

Расчёт детали на прочность производится по опасному сечению.

Наиболее ответственной частью приспособления являются захваты цанги. Расчёт производим на растяжение, т.к. это наиболее характерный вид разрушения.

Условие прочности на растяжения рассчитывают по следующей формуле

σ ‹ [σ]

где σ - прочность детали, Н/мм²;

[σ] - необходимая прочность детали, Н/мм².

Прочность детали σ, Н/мм², определяют по формуле

σ = N /S, Н/мм²

где N - нагрузка на деталь, Н;

S - площадь ответственного сечения, мм².

σ = 6000/42 = 142,8 Н/мм².

Необходимую прочность детали [σ], Н/мм², определяют по формуле

[σ] = σ_т / [n],

где σ_т - предел текучести материала, Н/мм²;

[n] - запас прочности конструкции.

Принимаем σ_т = 600 Н/мм^2,[n] = 3.

[σ] = 600 / 3 = 200 Н / мм².

Имея все необходимые данные проверяют условие прочности

,8 Н / мм² ‹ 200 Н / мм²

Условие выполняется, проверяемая деталь выдержит необходимую нагрузку.

Заключение

Курсовой проект выполнен по теме: «Разработка технологического процесса изготовления синхронизатора 4 и 5 передач автомобиля МАЗ-55».

В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие задачи:

.        Обоснован размер производственной партии;

.        Выбраны исходные данные;

.        Выбраны рациональные способы изготовления детали;

.        Выбраны установочные базы;

.        Составлен план технологических операций с подбором необходимого оборудования, приспособлений, инструмента;

.        Рассчитаны припуски на обработку;

.        Разработаны три операции (токарная операция, шлиценарезная операция, шлифовальная операция);

.        Рассчитаны режимы обработки и нормы времени по трем операциям;

.        Составлены операционные и маршрутные карты;

.        Рассчитано количество работающих и подобрано оборудование на участке ремонта деталей синтетическими материалами;

.        Рассчитано энергопотребление на участке;

.        Разработано приспособление и выполнен его чертеж;

.        Выполнен чертеж планировки участка по ремонту деталей синтетическими материалами.

Список литературы

1.   Методика технического нормирования в ремонтном производстве. 294с. «Минавтодор». Ростов-н/Дону. 1986г.

.     Краткий справочник металлиста. 960с. "Машиностроение" 1986г.

3.      Ремонт автомобилей, методика выполнения курсового проекта. 80с. Горький 1986г.

.        Автомобильные материалы. Масино М.А. и др. «Транспорт» 1971г. 296с.

.        Справочник технолога авторемонтного производства. Малышев А.Г. и др. «Транспорт» 1977г. 432с.