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