Технологический процесс изготовления зубчатого колеса

Введение

Машиностроение – важнейшая отрасль промышленности. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин и потребностью потребителей в постоянном совершенствовании продукции. Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Заданием на курсовой проект служит чертеж детали колесо червячное. Необходимо произвести технологический анализ детали, материала детали, твердости поверхности. Затем необходимо рассчитать припуски на обработку, выбрать заготовку, произвести размерный анализ технологических цепей размеров. Затем необходимо произвести расчет режимов резания по операциям технологического процесса, затем необходимо назначить нормы времени на каждую операцию. Затем необходимо разработать и вычертить приспособление для одной из операций технологического процесса.

Для выполнения этой работы в определенной последовательности необходимо будет затронуть ряд вопросов:

а) рассмотреть рациональность метода получения заготовки для данного масштаба производства;

б) сопоставить соответствие реальной заготовки чертежу в отношении фактических припусков на обработку и выполнения прочих технических требований;

в) правильность выбора баз на операциях технологического процесса, соблюдение принципа единства технологических баз;

г) правильность установки последовательности операций процесса для достижения заданной точности деталей;

д) степень оснащенности операций; применяемость высокопроизводительного режущего инструмента;

е) произвести выбор, обоснование, конструирование и расчет одного станочного приспособления и т. д.

Только после качественного изучения этих вопросов возможно будет удовлетворить все требования предъявляемые к изготовлению детали и к ее качеству.

  1. Анализ исходных данных

      1. Описание детали

Колесо зубчатое представляет собой деталь среднего сечения из класса втулок, со средними перепадами диаметров до 110 мм. Изготавливается из стали 40Х ГОСТ4543-71 и имеет термообработку HRC32..38, что соответствует закалке и высокому отпуску с охлаждением на воздухе, химический состав стали и макроструктура должны соответствовать ГОСТ 4543-75, ГОСТ1435-74, ГОСТ 1414-75, ГОСТ5949-75, ГОСТ 20072-74.

Таблица 1.1 - Химический состав в % низколегированной углеродистой качественной конструкционной стали марки 40Х ГОСТ 4543-75.

Марка материала

С

Si

Mn

Cr

S

P

Ni

не более

Ст. 40Х

ГОСТ 4543-75

0,36 – 0,44

0,17 –0,37

0,5 – 0,8

0.8 –1.1

0,035

0,035

0,3

Таблица 1.2- Механические свойства стали 40Х.

Твердость поверхности

Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Термообработка

НВ 217-552

980

785

Нормализация

Масса детали имеет существенное значение при решении вопросов проектирования технологического процесса т.к. в чертеже масса неуказанна, то рассчитаем ее согласно чертежа по формуле:

, (1.1)

где - плотность материала детали, ;

- диаметр i-ой цилиндрической ступени, м;

- длина i-ой цилиндрической ступени, м;

- длина j-ого паза, м;

- ширина j-ого паза, м;

- ширина j-ого паза, м;

- диаметр k-ого отверстия, м;

- глубина k-ого отверстия, м.

    1. Анализ точности детали

Анализ точности детали произведем в виде таблицы 1.3. Обозначения поверхностей смотри на листе 2 графической части проекта.

Таблица 1.1- Анализ точности детали.

Данные о поверхности

Метод обработки поверхности по базовому варианту

Номер поверхности

Наименование, форма

Основной размер

Поле допуска и квалитет

R>a>,

мкм

1

2

3

4

5

6

1, 12

Торец крайний, плоский, кольцо

L=55

D=273.15

H22

>0.00>

>-0.2>

2.5

Точение черновое, чиcтовое,

2,4,10,11, 16,17,18,19

Фаска коническая

1.6x450

H24

-0.25

12.5

Точение чистовое

3

Поверхность зубчатая

m=4

7-с

1.25

Точение черновое, чиcтовое, зубонарезание, шевингование, шлифование

5

Ступень цилиндрическая

D=95

H24

>-0.62>

12.5

Точение черновое, чиcтовое,

6

Торец плоский, кольцо

L=40

D=273.15

d=95

H24

>-0.62>

12.5

Точение черновое, чиcтовое,

7,8

Боковая поверхность паза

b=18

Js9

>-0.021>

>+0.021>

3.2

Протягивание

9

Дно паза

t=66.4

H20

>+0.12>

12.5

Протягивание

13,15

Отверстие цилиндрическое

D=20

L=12

H24

>+0.21>

12.5

Штамповка

14

Отверстие цилиндрическое

D=60

L=55

H7

>+0.03>

1.25

Штамповка, растачивание, протягивание

Количественная оценка технологичности детали:

Для данной оценки надо рассчитать два коэффициента (показатели по признакам обработки):

- К >т ч >- коэффициент точности обработки;

- К >ш >- коэффициент шероховатости поверхности.

, (1.2)

где Т>i >- квалитет (точность);

n >i >- число поверхностей детали одинакового квалитета.

, (1.3)

где m >i> - число поверхностей детали с одинаковым параметром шероховатости;

R >a i >- параметр шероховатости поверхности детали.

=0.915

Значение первого коэффициента близко к единице, что свидетельствует о невысокой точности большинства поверхностей детали второй коэффициент показывает что деталь имеет более жесткие требования к шероховатости некоторых поверхности.

      1. Определение типа производства

Исходя из массы детали 4,512 кг и годовой программы 25000 шт., принимаем среднесерийное производство (см. таблицу 1.2).

Таблица 1.2- Определение типа производства

Масса

Величина годовой программы, шт.

детали, кг

Единич-ное (до)

Мелкосерий-ное

Средне-серийное

Крупно-серийное

Масссовое (свыше)

до 1,0

10

10...1500

1500...75000

75000...200000

200000

1,0...2,5

10

10...1000

1000...50000

50000...100000

100000

2,5...5,0

10

10...500

500...35000

35000...75000

75000

5,0...10,0

10

10...300

300...25000

25000...50000

50000

10 и более

10

10...200

200...10000

10000...25000

25000

Для среднесерийного производства определяем партию запускаемых деталей по формуле:

, (1.4)

где n >запуска> - партия запускаемых деталей;

N - годовая программа;

253 - число рабочих дней в году;

q - число дней запаса, в течение которых должны быть заготовлены детали. Эта величина колеблется в пределах 5...8 дней.

n >запуска> =494 шт., при q =5 дням.

Такт выпуска определим по формуле:

tв = (1.5)

где FД=2030 ч/см - действительный годовой фонд времени работы оборудования;

tв = = 4,87 мин./шт.

1.4 Выбор заготовки и метода ее получения

Стоимость заготовки – отливки:

где k>t >– коэффициент точности отливки, k>t>=1;

k>c> – коэффициент сложности изготовления формы, k>c>=2

k>в> –коэффициент, зависящий от массы отливки, k>в>=2;

k>м> –коэффициент, учитывающий марку материала, k>м>=1;

k>п> –коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, k>п> =1;

Принимаем цену стружки 500 руб./тонна, цену отливки 50000 руб./тонна, массу отливки принимаем 7 кг:

руб.

Принимаем цену штамповки 40000 руб./тонна, массу штамповки принимаем 6 кг:

k>t> – коэффициент точности штамповки, k>t>=1;

k>c> – коэффициент сложности изготовления штампа, k>c>=1

k>в> –коэффициент, зависящий от массы штамповки, k>в>=1;

k>м> –коэффициент, учитывающий марку материала, k>м>=1;

k>п> –коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, k>п> =1.

руб.

Получение заготовки из штамповки будет дешевле заготовки, полученной отливкой, так как не требует при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки.

Экономическую эффективность использования штампованной заготовки над заготовкой из отливки определим с помощью коэффициента использования и экономии материала в стоимостном выражении.

у штамповочной заготовки больше, чем у заготовки из отливки.

На основании полученных данных для производства принимается заготовка, полученная на ГКМ.

2. Определение промежуточных припусков, технологических размеров и допусков

Промежуточные припуски имеют очень важное значение в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение промежуточных припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость изделий.

В массовом и крупносерийном производстве промежуточные припуски рекомендуется рассчитывать аналитическим методом, что позволяет обеспечить экономию материала, электроэнергии и других материальных и трудовых ресурсов производства.

В серийном и единичном производствах используют статистический (табличный) метод определения промежуточных припусков на обработку заготовки, что обеспечивает более быструю подготовку производства по выпуску планируемой продукции и освобождает инженерно – технических работников от трудоемкой работы.

После расчета промежуточных размеров определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности данной операции. Промежуточные размеры и допуски на них определяют для каждой обрабатываемой поверхности детали.

Черновые операции обычно следует выполнять с более низкими техническими требованиями на изготовление (12 – 14 квалитет), получистовые – на один – два квалитета ниже и окончательные операции выполняются по требованиям рабочего чертежа детали.

Шероховатость обрабатываемых поверхностей зависит от степени точности и назначается по справочным таблицам [4], [6], [10].

Необоснованное повышение качества поверхности и степени точности обработки повышает себестоимость изготовления детали на данной технологической операции.

2.1 Аналитический метод определения припусков

Для получения деталей более высокого качества необходимо при каждом технологическом переходе механической обработки заготовки предусматривать производственные погрешности, характеризующие отклонения размеров, геометрические отклонения формы поверхности, микронеровности, отклонения расположения поверхностей. Все эти отклонения должны находиться в пределах поля допуска на размер поверхности заготовки.

Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки.

Величина промежуточного припуска для плоских поверхностей заготовки:

z >min >= Rz + T + p>o >+ ε>у;> (2.1)

для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних):

2z >min >= 2 (Rz + T +); (2.2)

где Rz – высота микронеровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

T – глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

p>o >– суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;

ε>у >– величина погрешностей установки заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм.

Отклонения после чистовой обработки обычно исключают при расчетах из – за их малой величины. Отклонения и погрешности установки определяют в каждом конкретном случае в зависимости от метода получения заготовки.

Максимальный припуск на обработку поверхности заготовки:

для плоских поверхностей:

z >max >= z >min >+ δ>п >- δ>в;> (2.3)

для поверхностей типа тел вращения:

2z >max >= 2z >min >+ δ >D п >- δ >D в, >(2.4)

где δ>п >и δ >Dп >- допуск на размер на предшествующем переходе, мм;

δ>в >и δ >D в >- допуск на размер на выполняемом переходе, мм.

Допуски и шероховатость поверхности на окончательных технологических переходах (операциях) принимаются по рабочему чертежу.

Для удобства определения промежуточных припусков перед их расчетом исходные и расчетные данные по каждой операции на конкретную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности заносим в таблицу 2.2.

Необходимые данные для определения элементов припуска следует выбираем из [4], [6].

Таблицу рекомендуется заполнять в такой последовательности:

- в графу “ Заготовка и технологическая операция” записывают вид заготовки и операции, установленные на данную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности;

- в графу “ Точность заготовки и обрабатываемых поверхностей” записывают степень точности выбранной заготовки и квалитета на промежуточные размеры без предельных отклонений;

- в графу “ Элементы припусков” заносят величину микронеровностей Rz и глубину дефектного поверхностного слоя Т на заготовку и на все операции в технологической последовательности в зависимости от метода обработки, а величину погрешностей установки заготовки на выполняемой операции определяют по таблице или производят расчет по формулам;

- суммарное значение отклонений p> >рассчитывают аналитическим методом и значения расчета заносят в графу таблицы;

- графу “ Допуски на размер” заполняют значениями допусков на заготовку и промежуточные размеры согласно степени точности заготовки и квалитета установленных на размер по каждой операции [6], [9].

Остальные значения промежуточных припусков и размеров заносят в таблицу после расчетов.

Графы промежуточных размеров D >min >и D >mах >определяют и заполняют от окончательных промежуточных размеров до размеров заготовки.

Таблица 2.2 - Таблица расчета припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим операциям для поверхности 3

Вид заготовки и технологичес-кая операция

Точность

заготовки и обрабатыва-емой

поверхности

Допуск на

размер δ, мм

Элементы

припуска,

мкм

Промежуточ-ные размеры заготовки,

мм

Промежуточ-ные

припуски, мм

R>z>

T

p>o>

ε>у>

D >mах>

D >min>

2z >max>

2z >min>

штамповка

14

1,30

80

500

520,4

-

277.0

275.7

-

-

Токарная:

черновая

чистовая

h 12

h 10

0,52

0,2

60

10

40

20

31,2

-

45

35

273.85

273.15

273.33

272.95

3,1

0,7

2.98

0,63

2.2 Статистический (табличный) метод определения припусков

При статистическом (табличном) методе определения промежуточных припусков на обработку поверхностей заготовок пользуются таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических справочников.

Статистический метод определения промежуточных припусков сравнительно прост, однако практическое применение его вызывает некоторое затруднение, которое объясняется тем, что таблицы находятся в разных справочных изданиях, стандартах отраслей и предприятий, различных по содержанию и по системе их построения.

Промежуточные припуски и допуски для каждой операции определяют, начиная от финишной операции к начальной, т.е. в направлении, обратном ходу технологического процесса обработки заготовки.

Для определения припусков табличным методом используем источник [4].

Припуск на черновую токарную 2.0 мм.

Припуск на чистовую токарную 0.8 мм.

Припуск на торцы 2.0 мм.

Припуск под шлифовку 0.6 мм

2.3 Размерный анализ технологического процесса

Размерный анализ технологического процесса выполняется с помощью метода графов.

В соответствии с принятым технологическим процессом изготовления колеса производится размерный анализ детали. Конструкторские А и технологические S размеры, а также размеры заготовки З и припуски Z показаны на листе 3 графической части.

По схеме на листе 3 графической части составляется граф, представленный на этом же листе, по которому составляются следующие расчетные уравнения:

Замыкающими размерами являются А и Z, следовательно, получаются следующие исходные уравнения.

Подставляя в уравнения имеющиеся данные и назначив соответствующие допуски получим, технологические размеры S>i> приведенные в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Расчет технологических размеров

Технологический размер

Расчетная формула и его значение, мм

З>1>

З>2>

З>1 >= А>1 >+Z>1> + Z>3> =55 +2 +2 =59>-0.74>

З>2>= А>2>+Z>1> + Z>2> =40 +2 +2=44>-0.62>

>Допуски на заготовку принимаем по 14 квалитету>

S>1>

S>2>

S>3>

S>1>= З>1 >– Z>3>= 59-2 =57

S>2>= А>1> - А>2> = 55 - 40 =15

S>3>= А>2> =40

Номиналы припусков:

Z>1>=2 мм;

Z>2>=2 мм;

Z>3>=2 мм.

В данной детали имеется три технологических размера, опредлим их номиналы по табл.2.4:

Принимаем S>1> и S>2> по 12 квалитету:

S>1>=57>-0.12>

S>2>=15>-0.07>

S>3>=40>-0.12>

Принимаем S>1> и S>2> по 12 квалитету:

Проверяем фактический припуск на обработку Z>3>:

Z>3>= З>1> - S>1>=59>-0.74>-57>-0.12>=2>-0.86>

Минимального припуска на обработку недостаточно поэтому принимаем З>1>=60>-0.74>, тогда Z>3>= 3>-0.86> при этом обработка возможна.

Проверяем выполнение размера А>1>:

А>1>= S>3> + S>2>=40>-0.12>+15>-0.07>=55>-0.19 >

т.к.размер А>1 >должен быть 55>-0.3>, то обработка возможна.

Проверяем величину припуска Z>1>:

Z>1>= S>1>–S>2>– S>3>=57>-0.12 >– 40>-0.12>–15>-0.07> =2>-0.12>+0.19

при этом обработка возможна.

Проверяем величину припуска Z>2>:

Z>2>= З>2>– S>3>– Z>1>=44>-0.62 >– 40>-0.12>–2>-0.12>+0.19 =2>-0.81>+0.24

при этом обработка невозможна, увеличиваем З>2>=45>-0.62>, тогда Z>2>=3>-0.81>+0.24 при этом обработка возможна.

3. Разработка технологических операций

План операций представим в виде таблицы 3.1

Таблица 3.1-План операций.

№

Наименование

Содержание операции

000

Штамповочная

Штамповать полуфабрикат

005

Токарная

многорезцовая

16К20

1. Установить деталь в патрон с обратными кулачками станка за ø 273.15>-0.2>.

2. Подрезать торцы на ø 95 и ø 273.15>-0.2> поперечным суппортом блоком из 2 резцов

3. Точить ø 95 и расточить начерно отверстие ø 58.8.

010

Токарная

многорезцовая

16К20

1. Установить деталь в кулачки за ø 95.

2. Подрезать торец на ø 95 и ø 273.15>-0.2> поперечным суппортом.

3. Точить ø 273.15>-0.2> расточить центральное отверстие до

ø 59.3>-0.12>, выполнить фаски.

015

Протяжная

7Б55

1. Установить деталь на столе станка.

2. Протянуть отверстие ø 60Н7

020

Протяжная

7Б55

1. Установить деталь на столе станка.

2. Протянуть паз.

025

Зуборезная

5М324

1. Установить деталь на оправку, закрепить гайкой.

2. Нарезать зубчатую поверхность.

030

Зубошевинговальная

1. Установить деталь на оправку, закрепить гайкой.

2. Шевинговать деталь шевером.

035

Термическая

1. Уложить детали на поддон

2. Выполнить закалку с охлаждением в масле t=800 выдержка 15 мин.

3. Выполнить высокий отпуск с охлаждением в масле t=400 выдержка 2 часа.

040

Слесарная

1. Уложить деталь на стол пресса.

2. Калибровать паз твердосплавной пластинкой при помощи пресса.

045

Кругло-шлифовальная

3Н140

1. Установить деталь на оправку, закрепить гайкой.

2. Шлифовать поверхность торцев.

050

Зубошлифовальная

5В830

1. Установить деталь на оправку, закрепить гайкой.

2. Шлифовать поверхность зубьев.

055

Слесарная

Выполнить маркировку электрографическим карандашом

060

Моечная

Вымыть детали до удаления загрязнений и сож.

065

Контрольная

Контролировать размеры детали

070

Упаковочная

Упаковать детали в бумагу, уложить в тару

075

Транспортировочная

Детали увезти на склад.

4. Выбор технологических баз

Базами являются ø 273.15>-0.2> и ø 60Н7 мм, с упорами в соответствующий торец.

5. Назначение режимов резания

5.1 Теоретические сведения

Исходными данными для выбора рационального инструмента и режимов резания являются:

- форма поверхности;

- величина и характер припуска на переходе и глубина резания по проходам;

- марка и механические свойства материала детали;

- требования к шероховатости обработанной поверхности;

- тип оборудования;

- количество проходов и средняя стойкость инструмента на переходе.

Одной из основных задач расчета режимов резания является установление стойкости инструментов, обеспечивающей экономически рентабельный режим работы. Для этого созданы нормативы режимов резания, справочники, номограммы и др. Как правило, нормативы режимов рассчитаны для стойкости инструмента Т = 30…60 мин., которая считается экономической стойкостью при работе на серийно выпускаемых станках. Чаще всего, при пользовании такими рекомендациями не учитываются специальные требования к операции, ряд ограничений – по расходу инструмента, загрузки оборудования, уровню затрат и др.

5.2 Режимы резания при зубофрезеровании

Деталь - цилиндрическое прямозубое колесо:

Модуль m=4.0 мм

Число зубьев z =62

Точность 9-С

Ширина венца 80 мм 2 заготовки.

Расчет по пособию [7].

Черновой проход – нарезание на глубину 9 мм.

Фреза класса С, диаметр 90, длина 80 мм.

Станок 5М324 группа 3.

Выбираем подачу S>O>=2.0 мм/об. колеса.

Поправочные коэффициенты на подачу

S>O>=2.0·0.9·1=1.8 мм/об. колеса.

Выбираем скорость резания V=27 м/мин

Количество передвижек по W=3 шт.

С учетом поправок величина передвижек В=17.9

Стойкость фрезы принимаем равной табличной Т=240 мин.

Поправочные коэффициенты на скорость резания V=27·0.9·1.0·1.0·1.0·1.0·1.0·1.0=24 м/мин

Определяем частоту вращения фрезы по формуле:

об/мин

Определяем основное время по формуле:

где - ширина зубчатого венца: =80 мм;

- величина врезания: = 35.5 мм;

- величина перебега: = 8 мм;

мин.

Определяем мощность резания N=1.3 кВт.

Поправочные коэффициенты на мощность резания

N=1.3·0.8·1·1·1·1.0=1.0 кВт.

Мощность станка N>cт.>=3.2 кВт.

5.3 Режимы резания при точении

Скорость резания рассчитывается по формуле [1,2]:

где k>mv> – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

k>nv> – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

k>uv> – коэффициент, учитывающий материал режущей части;

- коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;

- коэффициент зависящий от вида обработки;

- глубина резания, мм;

- стойкость резца, мин;

- подача, мм/об.;

где k>г> – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

- показатель степени.

Для нашей детали из стали 40Х:

=0.727

Частота вращения шпинделя:

где D – диаметр в месте обработки, мм.

Сила резания:

– коэффициент, характеризующий обрабатываемость стали;

Мощность резания:

Таблица 5.1- Расчет режимов резания.

№ оп.

Переход

Скорость резания

м/мин

S,

мм/об.

n,

мин-1

Сила резания, Н

Мощность резания,

005

Подрезка торца

=78

0,3

100

5600

14.3

Продольное точение

=107

0,15

125

1300

4.5

010

Подрезка торца

=78

0,3

100

5600

14.3

Продольное точение

=107

0,15

125

1300

4.5

015

V=7

0,06

-

15000

9,7

020

V=4

0,12

-

4000

1,7

025

V=24

1,8

173

-

1,7

030

V=14

Осев. 120 мм/мин

80

-

0,4

045

V=30 - скорость круга

V=20 - скорость заготовки

0,025

2680

-

0.32

050

V=28

0,002

160

-

1,2

6. Нормирование операций технологического процесса

6.1 Определение штучного времени

Штучное время на обработку [3,5]:

Основное время на обработку:

где l>вр> – длина врезания;

l>пер> – длина перебега;

L – длина обрабатываемой поверхности;

i – количество отверстий.

Вспомогательное время t>всп>[5]:

на установку и снятие детали – 2,5 мин.;

по управлению станком – 0,9 мин.;

на контрольные измерения – 0,3 мин.;

повернуть делительное приспособление – 0,2 мин.

Время на обслуживание рабочего места и личные потребности в процентах от оперативного (8%), оперативное время:

Время штучное калькуляционное:

где t>п.з.> – подготовительно-заключительное время;

n – количество деталей в партии.

Подготовительно-заключительное время t>п.з.>:

- получить наряд, чертеж 4 мин.,

- получить инструмент 5 мин.,

- ознакомиться с работой, чертежом, осмотреть заготовки 5 мин.,

- инструктаж мастера 2 мин.,

- настроить кулачки самоцентрирующего патрона 1,5 мин.,

- установить инструмент 12 мин.,

- установить исходные режимы станка 1,5 мин.

Пронормируем операции согласно перечисленных формул и данных, полученные значения сведем в таблицу 6.1

Таблица 6.1 – Нормы времени.

№ операции

Наименование

операции

Оперативное время

t>оп., >мин

Время на обслуживание рабочего места

и личные потребности в % от оперативного

t>л.п.>, мин.

Штучное время на операцию

T>шт.>, мин.

Время подготови-тель-но-заключитель-ное на партию деталей

t>п.з.>, мин.

t>0>

t>всп.>

005

Токарная

5,7

3,7

8

10,152

19,5

010

Токарная

4,12

3,7

8

8,4456

19,5

015

Протяжная

0,04

3,7

8

4,0392

17,5

020

Протяжная

0,08

3,7

8

4,0824

17,5

025

Зубофрезерная

На 2 детали

50,05

2,5

8

25,38

26,0

030

Зубошевинговальная

23

3,7

8

28,836

26,0

035

Термическая

На партию деталей 30 шт. 180 мин.

6

2.5

8

9,18

17,5

040

Слесарная

0,6

3,7

8

4,644

19,5

045

Круглошлиф.

4,6

3,7

8

8,964

21

050

Зубошлиф.

42

2,5

8

48,06

26,0

055

Слесарная

5,0

2,5

8

8,1

0

060

Моечная

2,5

2,5

8

5,4

0

065

Контрольная

6

2,5

8

9,18

0

070

Упаковочная

-

-

-

-

-

075

Транспортировочная

Итого:

175

210

Определяем штучно калькуляционное время:

6.2 Выбор и определение потребного количества технологического оборудования.

Коэффициент загрузки станка> >определяется как отношение расчетного количества станков m>p>, занятых на данной операции процесса, к принятому числу станков m>п: >[3,5]:

K>З>=m>p>/m>п>

В свою очередь расчетное количество станков определяется как отношение штучного времени на данной операции к такту выпуска:

m>p>=T>ШТ>/t>в >

Коэффициент использования оборудования по основному времени свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка. Он определяется как отношение основного времени к штучному:

К>0>=t>0>/Т>шт.>,

где t>о> -основное время на обработку, мин.;

Т>шт..> - штучное время на обработку, мин..

Коэффициент использования станков по мощности привода представляет собой отношение необходимой мощности на приводе станка к мощности установленного электродвигателя:

К>м>=N>ПР>/N>СТ>,

где N>ПР >- необходимая мощность привода, кВт.;

N>СТ> - мощность привода станка, кВт..

Вычисленные коэффициенты заложены при построении графиков.

Количество станков расчетное и принятое на каждой операции указано в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Данные по использованию оборудования

Операции

005

010

015

020

025

030

045

050

число станков, рабочих мест

1,6

2,1

0,5

0,9

4,4

4,2

1,4

8,9

2

2

1

1

5

2

2

9

K>З>

0,80

1,05

0,5

0,9

0,9

0,89

0,7

0,99

К>0>

0,6

0,5

0,2

0,2

0,2

0,3

0,9

0,1

К>м>

1,0

0,8

0,7

0,8

0,6

0,7

0,4

0,1

7. Расчет и проектирование средств технологического оснащения

7.1 Разработка технического задания на проектирование специальных средств технологического оснащения

Таблица 7.1 - Техническое задание на проектирование специального приспособления

Раздел

Содержание раздела

I

II

Наименование и область применения

Приспособление для закрепления детали с базированием по внутреннему отверстию диаметром 60Н7 и пазу 18Js9.

Основание для разработки

Операционная карта технологического процесса механической обработки колеса зуб.

Цель и назначение разработки

Проектируемое приспособление должно обеспечить:

- точную установку и надежное закрепление заготовки, а также постоянное во времени положение заготовки относительно стола станка и режущего инструмента с целью получения необходимой точности размеров паза и его положения относительно других поверхностей заготовки;

- удобство установки, закрепления и снятия заготовки;

- время установки заготовки не должно превышать 0,05 мин;

Документация, используемая при разработке

ЕСТПП. Правила выбора технологической оснастки. ГОСТ 14.305 – 73.

ЕСТПП. Общие правила обеспечения технологичности конструкций изделий. ГОСТ 14.201 - 83

Документация, подлежащая разработке

Пояснительная записка (раздел – конструкторская часть), чертеж общего вида для технического проекта фрезерного приспособления; спецификация

7.2 Расчет силы зажима

При обработке заготовки, установленной на оправку с упором в торец, под действием составляющих силы резания Р>Z >и Р>Y >возможен сдвиг заготовки под действием силы Р>Z,> который предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с боковыми поверхностями оправки и закрепляющей ее гайкой с шайбой.

Определим силу закрепления:

Т> >= (7.1)

Введя коэффициент запаса надежности закрепления К и подставив значения сил трения, после преобразований получим:

(7.2)

Откуда

(7.3)

где – угол подъема винтовой линии закрепляющей гайки.

Коэффициент запаса определим по формуле из [2]

k = k>0 >k>1> k>2> k>3> k>4> k>5> k>6;> (7.4)

k>0 >= 1,5; k>1 >= 1; k>2 >= 1,6; k>3 >= 1,2; k>4 >= 1; k>5 >= 1; k>6 >= 1

k = 1,5 · 1,0 ·1,6 · 1,2 · 1,0 · 1,0 · 1,0 = 2,9.

Окружная сила резания определяется по формуле [2, т.2, с. 282 ]

(7.5)

где С>р >= 68,2;

х = 0,86;

у = 0,72;

и = 1,0;

q = 0,86;

w = 0 [24, т.2, с. 291];

k >м. р >= 1 [24, т.2, табл. 9, с. 264] – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала: z = 3; D = 50 мм; t = 3 мм; S> Z >= 0,09 мм/ зуб;

n = 170 мин – 1;

Радиальная составляющая силы резания [2, т. 2, табл. 42, с. 292 ]

Р>y >= 0,5; Р>Z >= 0,5 · 260 = 130Н.

Сила закрепления заготовки

7.3 Расчет точности приспособления

1. Погрешность несовмещения баз.

>н. б >= 0

2. Погрешность закрепления заготовки ω>з >= 0, так как сила зажима действует перпендикулярно выдерживаемому параметру.

3. Погрешность установки

>у >= >н. б >+ >з >= 0 + 0 = 0

4. Суммарная погрешность обработки

>∑ >= К >т. с >

где К – поправочный коэффициент; для размеров, выполненных по 8-му квалитету и выше, К = 0,5; для размеров, выполненных по 7-му квалитету и точнее, К = 0,7;

>т. с >- погрешность технологической системы, определяемую как среднюю экономическую точность обработки, принимают по таблицам

[9, 24 т.1]: ω>∑ >= 0,5 х 0,04 = 0,02 мм.

5. Допустимая погрешность установки

> > (7.6)

где Т – допуск выдерживаемого параметра, мм.

Следовательно, >y ><< [>y>], и предлагаемая схема базирования допустима.

6. Суммарная погрешность приспособления

>пр >= Т -

7. Допуск на расчетный размер собранного приспособления

Т>с >= >пр >- ( >уп >+ >з >+ >п)>, (9.7)

где ε >уп >- погрешность установки приспособления на станке;

>уп> = L S>1 >/ l, (9.8)

где L – длина обрабатываемой заготовки, мм;

S>1 >– максимальный зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка; для посадки 14Н8/ h9 S>1 >= 0,07 мм;

l – расстояние между шпонками, мм;

>з >- погрешность, возникающая вследствие конструктивных зазоров, необходимых для посадки заготовки на установочные элементы приспособления; зазор рассчитывают по принятой посадке;

>п >- погрешность смещения инструмента, возникающая из – за неточности изготовления направляющих элементов приспособления (кондукторных втулок, установов и др.);

>уп >= 20 · 0,07 / 20= 0,07 мм.

>з >= 0.03 – установка заготовки производится с зазором;

>уп >= 0,01 мм - погрешность смещения инструмента при настройке по установу [24].

Т>c >= 0,28 – (0,07 + 0.03+ 0,01) = 0,17 мм.

Делаем вывод, что приспособление подходит для фрезерования пазов.

Вывод по работе

В процессе разработки технологического процесса детали мы затронули ряд вопросов. Рассмотрели насколько выгодно брать тот или иной метод получения заготовки для данного масштаба производства, столкнулись с расчётом припусков на механическую обработку; рассмотрели технико-экономическое обоснование выбора технологического процесса, которое зависит от рационального выбора заготовки и оборудования. Столкнулись с вопросом, как правильно выбирать базы на операциях технологического процесса. Прошли через этапы расчёта и выбора режимов резания и технического нормирования. Определили потребное количество оборудования на операциях и рассмотрели насколько эффективно его использование.

Литература

  1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в трёх томах. М.: Машиностроение. 1999.

  2. Справочник технолога - машиностроителя под редакцией А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерикова в двух томах, 1986.

  3. Локтев А.Д. и др. Общие машиностроительные нормативы режимов резания. Справочник в двух томах - М.: Машиностроение, 1988.

  4. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполненные на металлорежущих станках (единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство)- М.: Экономика, 1988.

  5. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник - М.:Машиностроение,1971.

  6. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ на металлорежущих станках. М.: Экономика, 1990.

  7. Болотин Х.Л., Костромин Ф.П. Станочные приспособления. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1973. 344с.

  8. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, норм износа и расхода зубофрезерного инструмента при обработке конструкционных сталей и чугунов, редактор Акатов Л.С. 224с-ил.