Разработка стандарта по методике разработке технологических процессов зубчатых колёс

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

1.1  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.

1.2    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             

Ra,

мкм

1              2              3              4              5              6

1, 12              Торец крайний, плоский, кольцо             

L=55

D=273.15             

h12

0.00

-0.2              2.5              Точение черновое, чиcтовое,

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

1.6x450             

h14

-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             

h14

-0.62              12.5              Точение черновое, чиcтовое,

6              Торец плоский, кольцо             

L=40

D=273.15

d=95             

h14

-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             

H10

+0.12              12.5              Протягивание

13,15              Отверстие цилиндрическое             

D=20

L=12             

H14

+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 Тi - 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.

1.3       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 kt – коэффициент точности отливки, kt=1;

kc – коэффициент сложности изготовления формы, kc=2

kв –коэффициент, зависящий от массы отливки, kв=2;

kм –коэффициент, учитывающий марку материала, kм=1;

kп –коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, kп =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:

kt – коэффициент точности штамповки, kt=1;

kc – коэффициент сложности изготовления штампа, kc=1

kв –коэффициент, зависящий от массы штамповки, kв=1;

kм –коэффициент, учитывающий марку материала, kм=1;

kп –коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, kп =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 + po + εу; (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;

po – суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;

εу – 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 + δп - δв; (2.3)

для поверхностей типа тел вращения:

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

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

δв 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;