17

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………3

1. Анализ исходных данных для разработки технологического

процесса…………………………………………………………………4

2. Выбор типа производства……………………………………………..6

3. Выбор типа и метода получения заготовки………………………….7

4. Выбор технологических баз………………………………………….14

5. Установление технологического маршрута обработки

отдельных поверхностей………………………………………………15

6. Определение припусков на обработку……………………………….18

7. Разработка технологических операций………………………………22

   1. Выбор оборудования……………………………………………...22

   2. Выбор станочных приспособлений………………………………24

   3. Выбор режущего инструмента……………………………………25

   4. Выбор контрольно-измерительных средств……………………..25

   5. Расчет режимов обработки..………………………………………26

7.6 Определение норм времени ………………………………………31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....………………………………………………..34

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………35

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность производства, его технический процесс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок. Современное машиностроительное производство ориентировано на повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющие технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требует подготовки квалифицированных специалистов, обладающих не только глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности. В данной курсовой работе на основании заданных конструктором требований по точности и качеству, отраженных в чертеже детали «Шестерня» ( материал – сталь 40Х, габаритные размеры: длина 116 мм, наибольший диаметр ф71,83мм, задано количество деталей 1000шт. изготавливаемых в год, код серийности 2) необходимо разработать наиболее эффективный технологический процесс механической обработки с выбором оборудования, инструмента, технологической оснастки, назначением режимов обработки для соответствующих по геометрии режущих частей инструмента.

1. Анализ исходных данных для разработки технологиче­ского процесса

Деталь – шестерня. Масса детали 1,5 кг. Материал детали Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Данная деталь является шестерней, устанавливается в коническо-цилиндрическом редукторе и предназначена для установки сопрягаемых деталей и передачи крутящего момента.передачт. терни быстроходной передачи через шпонку и зубчатый венец на сопряженную ведомую шестерню тихоходно Деталь работает в условиях действия радиальной знакопеременной нагрузки и крутящего момента в равномерном режиме без циклических нагрузок на невысоких оборотах. Поверхности шпо­ночного паза, передающие крутящий момент, испытывают нагрузку на смятие.

Возможными методами получения заготовок из стали 40Х для данной детали являются ковка, горячая штамповка или порезка готового проката квадратного сечения. В данной работе произведем выбор наименее материалоемкого способа получения заготовки, далее оценим экономическую эффективность метода получения заготовки и в соответствии с ней скорректируем выбор способа получения заготовки.

В зависимости от способа полученния заготовки назначаются режимы термообработки, в любом случае заготовка, поступающая на мехобработку из Ст40Х должна быть нормализована. Перед окончательной обработкой (получением размеров с повышенными требованиями по точности) для обеспечения необходимой твердости HRC42-48 проводятся операции термообработки выполняемые в следующей последовательности: закалка в масле легированной конструкционной стали и затем отпуск при температуре 560⁰ С с целью получения равномерной структуры металла по всему сечению детали и снижению внутренних напряжений.

Проанализируем чертеж детали «Шестерня»: имеются две шейки ф40k6 предназначенные для посадки на них подшипников, причем увеличенная длина одной шейки показывает, что этой стороны в собранном виде будет находиться стенка редуктора и сальник уплотнения, шейка ф35js6 предназначена для монтирования муфты, фиксируемой на шестерне с помощью шпоночного паза 8р6; шестерня косозубая, форма зубьев прямая, повышенных требований к форме и классу шероховатости зубьев нет, поэтому можно сделать вывод о невысоких скоростях вращения шестерни в редукторе; на выноске I видим технологическую канавку для выхода шлифовального круга, также необходимо отметить наличие центровочных отверстий с двух сторон, что позволяет производить обработку детали в центрах и выдерживать высокие требования по точности.

Общая длина изделия 116 мм.

Материал шестерни: сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Сталь 40Х – сталь хромистая низколегированная конструкционная качественная, применяется для изготовления деталей небольших размеров, работающих без значительных динамических нагрузок.

Недостаток - склонность к отпускной хрупкости.

В таблице 1.1 приведен химический состав стали 40Х.

Элемент	C	S	P	Cu	Ni	Mn	Cr	Si
		Не более
Содержание	0.36-0,44	0.035	0.035	0,3	0.25	0.5-0.8	0.8-1.2	0.17-0.37

Таблица 1.1. Химический состав стали 40Х в процентах

В таблице 1.2 приведены физико-механические свойства стали 40Х

Состояние поставки. режим термообработки	Сечение, мм	т	в			KCU	НВ
		МПа	МПа	%	%	Дж/см2	Не более
Поковка. Нормализация	До 100	345	590	17	40	54	174-217
Пруток Закалка 860C, масло, Отпуск 500C, вода.	 25	780	980	10	45	59	217

Таблица 1.2. Физико-механические свойства стали 40Х

Обозначения в таблице 1.2:

в	- Предел кратковременной прочности, МПа
T	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа
5	- Относительное удлинение при разрыве, %
	- Относительное сужение, %
KCU	- Ударная вязкость, Дж /см2
HB	- Твердость по Бринеллю

Согласно таблицам 1.1 и 1.2 химический состав и механические свойства стали 40Х вполне соответствуют служебному назначению изготавливаемой из нее детали.

Подготовка заготовок шестерен должна включать в себя торцевание и центрирование.

Для того, чтобы получить установленное качество конических, цилиндрических, зубчатых, плоских поверхностей, необходимо применить стандартные режущие инструменты и приспособления.

Годовая программа выпуска 1000 шт./год. Конструкция серьги отвечает требованиям, предъявленным к технологическим изделиям.

2.Выбор типа производства.

По объёму выпуска деталей за планируемый период времени определяется тип производства, от которого во многом зависит технология изготовления детали. Тип производства можно определить по приложению 1.

Выбор типа производства зависит от массы детали и числа обрабатываемых деталей.

Так как m = 1,5 кг и N = 1000 шт./год., то производство среднесерийное.

По условию работы код серийности детали 2.

3.Выбор вида и метода получения заготовки.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными фор­мами, размерами, массой детали и объемом выпуска.

Метод получения заготовки должен обеспечить наименьшую себестоимость изготовления деталей, предусмотренных объемом выпуска. Выбор наиболее приемлемого варианта изготовления де­талей путем сопоставления расходов на весь объем выпуска изде­лий методом прямого калькулирования может оказаться очень тру­доемким.

С целью сокращения трудоемкости расчетов при технико-эко­номической оценке различных вариантов технологических процес­сов часто пользуются приближенными методами, основанными на использовании среднестатистических данных.

Расходы на весь объем выпуска изделий можно представить как сумму условно-постоянных и условно-переменных затрат.

Условно-постоянные затраты - затраты на приобретение (из­готовление) специального оборудования, приспособлений, инстру­мента и т.д.

Условно-постоянные затраты незначительно зависят от количе­ства выпускаемых изделий.

Условно-переменные затраты практически пропорциональны количеству изготовленных изделий. К ним относятся стоимость материала, из которого изготавливается изделие, заработная плата производственных рабочих, амортизационные отчисления и др.:

C_(n)=C_у.п.+С_изд.·n (3.1)

где С(n) - расходы на изготовление n изделий;

С_у.п. - условно-по­стоянные затраты;

С_изд. - стоимость изготовления одного изделия. Стоимость изготовления одного изделия можно представить как сумму стоимостей материала С_мат., изготовления заготовки С_заг. и ее механической обработки С_м.о.:

С_изд.=С_мат.+С_заг.+С_м.о. (3.2)

Стоимость материала можно определить по формуле:

С_мат.=m_заг. ·Ц_м=m_д·Ц_м/К_и.м (3.3)

M_заг=m_д/К_и.м

где С_мат - стоимость материала;

m_д - цена единицы массы матери­ала;

m_заг - масса заготовки.

Поковки и штамповки подразде­ляются на четыре группы сложности С1...С4. Группа сложности поковок и штамповок устанавливается по величине отношения:

(3.4)

где V_заг и m_заг - объем и масса заготовки;

V_ф и m_ф - объем и масса простой фигуры, в которую вписывается деталь;

ρ - плотность ма­териала детали (см. приложение 2).

Простой фигурой является цилиндр или параллелепипед.

Для пер­вой группы сложности 0,63<С1≤ 1;

для второй - 0,32<С2≤0,63;

для третьей - 0,16<С3≤0,32;

для четвертой - С4≤0,16.

Стоимость механической обработки детали можно определить как сумму затрат на окончательную обработку каждой из поверх­ностей детали и затрат на механическую обработку, связанную с удалением слоя материала, обусловленного применением различ­ных заготовок (например, припуска в литых и штампованных заго­товках).

Стоимость окончательных методов обработки практически не зависит от вида заготовки, по этой причине при сравнительном ана­лизе различных технологических процессов ее можно не определять.

Затраты на механическую обработку См.о можно оценить по зави­симости:

^, (3.5)

где Сстр - расходы на механическую обработку, отнесенные к еди­нице массы стружки. Сстр зависит, в основном от механических свойств обрабатываемого материала.

Коэффициенты использования материала при изготовлении детали из заготовок, полученных различными методами, приведены в [3]. При изготовлении детали из проката коэффициент использования материала определяется по формуле:

(3.6)

где m_д - масса детали (по данным чертежа); V_заг - объем заготов­ки; ρ - плотность материала (см. [2]).

Данные о сортовом профиле проката общего назначения приве­дены в [2, с. 169, 170].

Условно-постоянные затраты обусловлены изготовлением спе­циальной технологической оснастки, необходимой в производстве заготовок (штампов и т.д.). Применение совершенной технологической оснастки в большинстве случаев сопровождается уменьшением трудоемкости механической обработки деталей и повышением ко­эффициента использования материала.

При малых партиях изготовления деталей применение сложной оснастки для повышения точности изготовления заготовок может оказаться экономически неоправданным.

Затраты на изготовление технологической оснастки зависят от многих факторов, определяющими из которых являются: метод по­лучения заготовок, сложность формы и объем заготовки.

Условно-постоянные затраты Су.п, необходимые для изготовления заданного объема заготовок, можно определить по зависимости:

, (3.7)

где Ст.о - стоимость технологической оснастки, необходимой для изготовления заготовок; Тт.о - стойкость технологической оснаст­ки (в штуках); N - число комплектов технологической оснастки, необходимых для изготовления n (штук) заготовок. N округляется до целого числа, в большую сторону.

В связи с непрерывно меняющимися ценами на материалы, за­готовки, полуфабрикаты и тарифами на электроэнергию при вы­боре метода получения заготовок целесообразно использовать не цены и тарифы, а их соотношения, которые остаются относитель­но стабильными при изменении цен и тарифов.

В этом случае формулы (3.3) и (3.5) можно записать в виде:

, (3.8)

, (3.9)

где Цст - цена единицы массы качественной углеродистой стали в слитках;

- относительная цена единицы массы заготовки (по отношению к цене единицы массы качественной углеродистой стали);

- относительные затраты на образование 1 кг стружки при механической обработке (затраты на образование 1 кг струж­ки по отношению к цене 1 кг материала обрабатываемой заготовки). Стоимость изготовления заготовки Сзаг также можно выразить через цену ее материала или через цену качественной углеродис­той стали:

(3.10)

Используя формулы (3.2), (3.8), (3.9) и (3.10), стоимость изготов­ления изделия можно выразить или через цену материала заготов­ки, или через цену качественной углеродистой стали:

, (3.11)

, (3.12)

Относительная цена единицы массы материала заготовки и относительные затраты на образование стружки приведены в [гл.2, приложение 4].

Относительная стоимость изготовления заготовок III группы сложности (без учета стоимости материала) приведена в приложе­ниях 5, 6 и 7.

Стоимость изготовления заготовок I, II, IV и V групп сложности определяется умножением стоимости заготовки III группы слож­ности на соответствующий коэффициент сложности Ксл (см. [гл.2, при­ложение 8]).

При определении стоимости изготовления изделия из проката предварительно по формуле (3.6) находят коэффициент использо­вания материала Ки.м.

Стоимость материала заготовки из проката:

, (3.13)

где - относительная цена проката (см. [гл.2, приложение 9]).

Стоимость изготовления заготовки С_заг определяется затратами на резку проката и стоимостью материала проката, отошедшего в стружку при его резке:

, (3.14)

где S_прок - площадь поперечного сечения проката;

- ширина резки проката;

- плотность материала.

Стоимость изготовления изделия из проката:

. (3.15)

Стоимость технологической оснастки С_т.о зависит, в основном, от метода получения заготовки, группы ее сложности и объема заготовки V_заг:

(3.16)

По причинам, изложенным выше, стоимость технологической оснастки удобнее выразить через цену качественной углеродистой стали или через цену материала заготовки:

(3.17)

- относительная стоимость изготовления технологической оснастки (по отношению к цене качественной углеродистой стали в слитках).

Относительная стоимость технологической оснастки для изго­товления отливок III группы сложности приведена в [гл.2, приложение 10]; поковок и штамповок - в [гл.2, приложении 11].

Если заготовки по сложности формы отличаются от III группы, то полученную из приложений 10 и 11 стоимость технологической оснастки умножают на соответствующий коэффициент сложнос­ти (см. [гл.2, приложение 8]).

Стоимость технологической оснастки для различных методов получения заготовок приведена в [гл.2, приложениях 12, 13 и 14].

Расчет

Исходные данные: масса детали - 1,5 кг; материал детали - сталь 40Х (плотность ρ = 7,85 · 10³ кг/м³); размеры детали - см. на чертеже.

1. По формуле (3.4) устанавливаем группу сложности заготовки:

,

,

м, м,

кг

Так как 0,32<С2≤0,63, заготовка второй группы слож­ности.

2. Определяем коэффициент использования материала К_и.м при изготовлении заготовки из проката. По табл. 62 [7, с. 169] выбира­ем профиль проката — круглый D80 мм . Принимаем способ рез­ки проката на пилах ленточных [7, с. 171, табл. 66]. Ширина реза 3 мм. Точность резки ±3 мм.

Масса заготовки:

Объем заготовки:

Длина заготовки, с учетом припуска на подрезку 1,5 мм на сторону:

Lзаг=116+1,52=119 мм.

4,69 кг

Расчет технологической себестоимости изготовления вала в ценах материала детали при различных методах получения заготовок приведен в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Расчет технологической себестоимости изготовления 1000 шестерен. Масса детали 1,5 кг.

Обозначение параметра	Номер формулы	Номер приложения	Метод получения заготовки
			из проката	ковкой	штамповкой
1	2	3	4	5	6
	3.6	-	0,319	-	-
	—	3	—	0,65	0,95
	3.3	-	4,69	2,3	1,57
	_	9	1,15Цм	—	—
	3.13	-	5,75Цм	-	-
	3.8	-	-	3,27Цм	2,24Цм
	—	4	-	4,7	4,7
1	2	3	4	5	6
	3.14	-	0,05Цм	-	-
	—	6,7	-	4,15Цм	2,05Цм
	3.9	-	3,38Цм	6,47Цм	0,63Цм
	3.2	—	9,18Цм	13,89Цм	4,92Цм
	3.16	—	646	417	285
	—	11	-	982Цм	752Цм
	—	11	-	744Цм	646Цм
	—	13,14	-	-	1100
	3.7	—	-	744Цм	646Цм
	3.1	-	8160Цм	12534Цм	5350Цм

Наиболее экономически приемлемым методом получения заго­товок при изготовлении 1000 шестерен является штамповка. Исходная заготовка имеет невысокую точность размеров. Вследствие этого требуемая точность деталей достигается многоступенчатой обработкой резанием.

4. Выбор технологических баз и схем базирования

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Подготовка баз для механической обработки происходит на заготовительной операции.

На всех операциях технологического процесса изготовления вала требуется точное базирование заготовки в диаметральном и осевом направлении. Это во многом обеспечивается применением самоцентрирующих зажимных приспособлений, а также рациональным выбором диаметральных и осевых баз.

В качестве черновых баз на первой операции необходимо использовать поверхности Ø40k6 с торцем со стороны ф35js6.

В дальнейшем в качестве баз при токарной, шлифовальной обработке в качестве баз необходимо использовать центровые отверстия.

При фрезерной обработке в качестве баз используют пов. Ø40k6 с крайним правым торцем.

При выполнении операции нарезания зубьев используем в качестве базы поверхность ф45мм торец зубчатого колеса.

Обработку цилиндрических шеек вала можно вести от одних и тех же баз. При закреп­лении детали возможно надежно обеспечить ее установочное положение.

На большинстве установов в качестве технологических баз можно исполь­зовать измерительные базы.