Чертежи валов с техпроцессом

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).

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.

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

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 К_тч определяется по формуле:

где Т_ср – средний квалитет точности обработки.

где T_i – квалитет точности обработки;

n_i – число размеров соответствующего квалитета точности.

Коэффициент шероховатости поверхности К_ш определяется по формуле:

где Ra_ср – средняя шероховатость поверхностей изделия.

где Ra_i – шероховатость поверхности;

n_i – число поверхностей соответствующей шероховатости.

Уровень технологичности конструкции по использованию материала:

где К_б.и.м , К_и.м – соответственно базовый и достигнутый коэффициенты использования материала.

Коэффициент использования материала К_им :

Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления:

где Т_и , Т_б.и – соответственно достигнутая и базовая трудоемкость изготовления изделия, мин.

Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости:

где С_т , С_б.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 К_З.О. (Кз.о. £ 1 – массовое; 1 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 К_З.О отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией, а также снабжение рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства, то К_З.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 К_З.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:

Т_ш-к – штучно-калькуляционное время, мин;

F_д – действительный годовой фонд времени, ч;

з_з.н. – нормативный коэффициент загрузки оборудования.

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

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

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.

Определяем коэффициент закрепления операций:

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч50,5_-0,74 Ч60±0,01Ч

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч67,5_-0,74 Ч80±0,01Ч

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.

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

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.

№ 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.

№ 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.

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

№ 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.;

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

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

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

По [5] принимаем С_п.з. =0,121 руб./ч (резка на отрезных станках, работающих дисковыми пилами). Для отрезной операции Т_шт(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;

S_отх – цена 1 т отходов, руб.

По [5] принимаем: S= 0,185 руб.; S_отх = 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 S_i – базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.;

k_т – коэффициент, зависящий от точности штамповки;

k_с – коэффициент, зависящий от группы сложности штамповки;

k_в – коэффициент, зависящий от массы штамповки;

k_м – коэффициент, зависящий от марки материала штамповки;

k_п – коэффициент, зависящий от объема производства заготовок.

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.

Краткое содержание операции

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;

Фрезеровка шлицев D-10Ч50,5_-0,74 Ч60±0,01ЧФрезеровка шлицев D-10Ч67,5_-0,74 Ч80±0,01ЧСверловка: 4 отверстий Ш6 +0,3 , зенковка фасок030СлесарнаяВерстак035Закалка ТВЧ040Токарно-винторезная16К20Притирка центровых отверстий045Круглошлифовальная3М152ВПредварительная и окончательная шлифовка поверхностей: , Ш80 (±0,01), Ш60 (±0,01),050Шлицешлифовальная3451А

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч50,5_-0,74 Ч60±0,01Ч

Шлифовка боковых поверхностей шлиц

D-10Ч67,5_-0,74 Ч80±0,01Ч

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 Т_заг – допуск на изготовление заготовки, мм;

Т_дет – допуск на изготовление детали, мм.

Принимаем Т_заг =3,6 мм, Т_дет = 0,019 мм.

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

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

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

Промежуточные значения рассчитываются по формуле:

где Т_n , Т_n-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:

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):

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 Т_п-з – подготовительно-заключительное время;

Т_шт – норма штучного времени, мин;

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

Штучное время определяется по формуле:

где Т_о – основное время, мин;

Т_в – вспомогательное время, мин;

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

Т_от – 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:

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

Т_зо – время на закрепление и открепление детали, мин;

Т_уп – время на приемы управления, мин;

Т_из – время на измерение детали, мин.

Тогда время на обслуживание рабочего места определяется по формуле:

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

Т_орг – время на организационное обслуживание рабочего места, мин.

Время на обслуживание Т_o6c и отдых Т_oтд в серийном производстве по отдельности не определяются. В нормативах дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени Т_oп [5].

Оперативное время определяется по формуле:

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.

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;

е_y – 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;

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

F_г – годовой фонд одного производственного рабочего; F_г =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;

S_z – подача на один зуб фрезы, мм/зуб; S_z =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

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.

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

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

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

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

я – погрешность базирования;

D_з – погрешность закрепления;

D_р – 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: D_З =135 мкм=0,135 мм.

Погрешность базирования D_б рассчитывается по формуле [1]:

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

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:

где С – технологическая себестоимость, руб.;

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

К_с , К_зд – удельные капитальные вложения в станок и здание соответственно.

Расчет основной и дополнительной зарплаты выполняется, по формуле:

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

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

3_н – коэффициент, учитывающий оплату наладчика (З_н = 1,0);

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

Расчет часовых затрат по эксплуатации рабочего места выполняется по формуле:

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

К_м – 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 Ц_с – отпускная цена станка, р;

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

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

N – годовой объем выпуска деталей; N=1200.

Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле:

где С_пл – стоимость 1м 2 производственной площади (принимается по материалам производственной практики), руб./м 2 ;

П_с – площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м 2 ;

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

Площадь, занимаемая станком П_с .определяется по формуле:

, (13.6)

где f – площадь станка в плане (длина к ширине), м 2 ;

К_с – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь (К_с = 3,5 при f = 2…4м 2 ; К_с = 3 при f = 4…6м 2 ; К_c = 4 при f 2 ).

Технологическая себестоимость рассчитывается для всех операций по формуле:

Экономический эффект от внедрения принятого варианта ТП рассчитывается по формуле:

где З_баз – приведенные затраты по базовому варианту ТП;

3_пр – приведенные затраты по проектируемому варианту.

Результаты расчетов приведенных затрат сводятся в таблицу 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:

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

З_пр =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.

💡 Видео