Технологический процесс изготовления детали из конструкционной стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

В данном курсовом проекте разработан технологический процесс изготовления детали из конструкционной стали 40ХН2МА ГОСТ4543-81.

Для этого был произведен анализ конструкции и назначения детали и узла, в который она входит, с точки зрения эксплуатационных характеристик, технической точности и технологичности.

Был выбран наиболее экономичный способ получения заготовки для последующей механической обработки, в условиях крупносерийного производства. Для технологического процесса рассчитаны припуски, режимы резания и нормы времени, в графической части проекта представлены: технологический процесс, начиная с заготовки.



Введение

Главным средством развития производства является научно-технический прогресс, чем должно быть обеспечено опережающее развитие машиностроительного комплекса, коренным образом улучшено качество выпускаемых машин. Повышение качества машин - важнейшая задача ученых и машиностроителей.

Качество машины закладывается конструктором при проектировании выбором рациональных схем и прогрессивных рабочих процессов, использованием современных достижений и методах расчета динамики и прочности машин, без которых невозможно избежать вложения в конструкцию лишнего материала, выбором материалов с обязательной ориентировкой на будущую технологию производства, применением унифицированных узлов, деталей, приборов, уже хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации, и многими другими факторами.

Совершенно справедливо утверждать, что качество машины заложено в поверхностном слое детали. Методами литья, ковки, штамповки, прокатки, сварки, термической обработки, механической обработки резанием, включая шлифование и полирование, - основными технологическими методами машиностроительных производств создаются машины, которые при рациональных, конструктивных формах и правильном выборе материалов могут быть легкими, жесткими и прочными. Однако долговечность работы машины будет зависеть от того, как быстро или медленно будут возникать и развиваться трещины, особенно при знакопеременных нагрузках, т.е. долговечность будет зависеть от качества поверхностного слоя детали.



1. Назначение и конструкция детали

Объектом проектирования является деталь вал - шестерня, с годовой программой 180 штук. Детали типа тел вращения широко распространены в машиностроении.

Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в качестве опор используют шейки валов, на которые устанавливаются подшипники. Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передается посредством зубчатых колес, закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо выполненных заодно с валом.

Функциональным назначением данной детали является передача крутящего момента от шпоночного паза на конусе 1:10 зубчатому венцу ?104,88мм.

Таким образом, исполнительными (рабочими) поверхностями данной детали являются шпоночный паз ( ) и зубчатый венец m=8, z = 11. Основными конструкторскими базами являются шейки ; геометрическая ось которых является основной конструкторской базой, и торцы этих шеек, определяющих положение вала в механизме вдоль оси.

Для выхода резца в местах перепада диаметров выполнены проточки или канавки.

Остальные поверхности, в том числе и торцы вала, являются свободными поверхностями. Все поверхности данной детали являются обрабатываемыми.

Основной технологической базой для деталей типа валы является поверхность отверстий, получаемых на одной из первых операций.

К детали предъявляют следующие требования:

- допуск радиального биения косозубой шестерни, не более 0,04мм, относительно базы Г (оси детали);

- допуск симметричности торцов шпоночного паза на диаметр, не более 0,16мм, относительно базы Д (поверхности l=130мм);

-допуск непостоянства диаметров в продольном и поперечном сечениях поверхностей Е,Д - 0,012мм;

- Гр.IV кn685 ГОСТ 8479-70;

- H14,h14, ±IT 14/2;

Вспомогательными базовыми поверхностями являются поверхности l=535мм для посадки зубчатого колеса, поверхности шпоночного паза и косозубая шестерня Ш104,88 мм и длинной L=185мм.

Деталь изготавливается из легированной стали 40ХН2МА ГОСТ 4543-81. Группа стали - хромоникельмолибденовая

Массовая доля элементов, %
Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Никель	Молибден	Алюминий	Титан	Ванадий
0,37-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,60-0,90	1,25-1,65	0,15-0,25	-	-	-

Применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: втулки, пальцы, зубчатые колеса, толкатели, валики и т.п.

Таким образом, материал детали вал-шестерня полностью отвечает своему назначению: это крупная деталь с зубчатым венцом, работающим на износ при трении.

Указанный материал предполагает включение в технологический маршрут соответствующих операций химико-термической обработки: улучшение после черновой обработки для снятия возникших остаточных напряжений, что бы в дальнейшем деталь не повело.



2. Анализ технологичности конструкции детали

Совершенство конструкции изделия характеризуется его соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобством в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов его изготовления применительно к условиям производства. Конструкцию изделия, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной.

Изделие обрабатывается на технологичность в процессе его конструирования, а не изготовления. Технологичность конструкции оценивается качественно и количественно. Качественная оценка предшествует количественной. Последнюю оценку выполняют по принятым показателям технологичности (трудоемкость, себестоимость, материалоемкость) ГОСТ 14.201-83.

Дополнительная оценка может проводиться по степени унификации марок материалов, унификации и нормализации элементов изделия, коэффициентам среднего квалитета точности и параметров шероховатости поверхностей деталей, возможности автоматизации их изготовления.

Понятие технологичности конструкции изделия необходимо увязывать с серийностью. Понятие относительное, т.к. зависит от производства.

При конструировании машин конструктор должен учитывать возможность построения высокопроизводительных технологических процессов общей и узловой сборки. Конструкция машины должна допускать возможность ее сборки из предварительно собранных узлов. Это позволяет осуществлять параллельно сборку нескольких узлов, а следовательно, сократить цикл сборки машины.

Необходимо стремиться к использованию стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и узлов.

Нужно обеспечить возможность удобного и свободного подвода высокопроизводительных механизированных инструментов к местам соединения деталей и предусмотреть легкость захвата их грузоподъемными устройствами для транспортировки и установки на собираемое изделие.

Для разработки машины при ее обслуживании и ремонте необходимо предусмотреть резьбовые отверстия для отжимных винтов, заменяющих съемники, отверстия для выколоток, рым-болты или литые выступы для захвата и подъема тяжелых деталей и т.д.

При конструировании деталей машин их конфигурация должна быть простой для применения высокопроизводительных технологических методов и предусматривать удобную, надежную базу для установки и закрепления в процессе обработки.

В случаях, когда такая база не обеспечивается, должны быть предусмотрены специальные элементы (приливы, бобышки, отверстия) для базирования и закрепления заготовки. При необходимости эти элементы могут быть удалены после обработки.

Материалы, заданная точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее служебным назначением.

Стандартизация и унификация деталей и их элементов способствует уменьшению трудоемкости процессов производства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийности и унификацией станочных наладок.

Себестоимость производства заготовок также в значительной мере определяется их технологичностью.

Геометрическая форма штампованных заготовок должна обеспечивать возможность ее свободного извлечения из штампа. Боковые поверхности заготовки должны иметь штамповочные уклоны. Переходы от одной поверхности к другой должны осуществляться с закруглениями.

Ответственные поверхности заготовок должны занимать в форме нижнее положение.

Технологичность заготовок может быть повышена применением сварных конструкций, что позволяет получить сложную заготовку из простых элементов, выполняемых горячей или листовой штамповкой, резкой проката и т.д. При замене стальных отливок штампосварными иногда снижается их масса на 20-30% и уменьшается объем последующей обработки резанием на 30-50%.

Технологичность конструкции деталей в значительной мере определяется возможностью их механической обработки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1)ступенчатые поверхности должны иметь минимальные перепады диаметров;

2)предпочтительны сквозные отверстия, а не глухие;

3)расстояния между отверстиями целесообразно назначать с учетом возможности применения многошпиндельных сверлильных головок;

4)во избежание поломки сверл при сверлении поверхности на входе и выходе инструмента должны быть перпендикулярны оси отверстий;

5)размеры отверстий должны соответствовать нормалям на сверла, зенкеры и развертки;

6)резьбы должны быть нормализованными;

7)конфигурация плоской поверхности должна предусматривать возможность ее обработки на проход;

8)глубина и ширина пазов выбирается в соответствии с нормалями на фрезы;

9)размеры зубьев зубчатых колес должны соответствовать нормалям на модульные фрезы.

Естественно, эти условия выполняют, если они не снижают качество деталей.

Проведя анализ служебного назначения и технических условий деталей, установили, что материал, заданные точности и шероховатость поверхностей детали обоснованы ее служебным назначением. Деталь имеет форму теловращения, что позволяет применять высокопроизводительное оборудование и инструмент при минимальной потребности в специальных приспособлениях. А так же деталь имеет надежную базу для установки и закрепления в процессе обработки.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что вносить какие-либо конструктивные изменения в деталь для улучшения ее технологичности нет необходимости.

3. Определение типа производства

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

В него включаются все действия по изготовлению деталей и сборке сборочных единиц и машин, контролю их качества, хранению и перемещению на всех стадиях изготовления, организации снабжения и обслуживания рабочих мест, участков, цехов и предприятия в целом, управления всеми звеньями производства, а также все работы по технической подготовке производства.

Совокупность времени от начала производства заготовок до испытания изделия называется производственным циклом изготовления изделия.

В зависимости от объемов и сложности выпускаемых изделий по ГОСТ 14.004-83 производства подразделяются на единичное, серийное (мелко-, средне-, крупносерийное) и массовое.

Под единичным понимают выпуск несложных изделий в малых объемах от одного до нескольких десятков штук. Оно характеризуется многономенклатурностью изготавливаемых или ремонтируемых изделий.

Для единичного производства характерно:

универсальное оборудование и технологическая оснастка, на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции;

заготовки невысокой точности и с большими припусками;

маршрутная технология и повременная оплата труда;

требуемую точность деталей достигают методом пробных ходов и промеров, а сборочных единиц - методом перегонки.

Под серийном производством изделий, деталей или заготовок понимают периодическое изготовление сериями с определенным количеством.

В зависимости от количества изделий, деталей или заготовок в серии производство условно делят на мелко-, средне-, крупносерийное.

Серийное производство характеризуется:

универсальным, с ЧПУ и специализированным оборудованием;

нормальным и специальным режущим и измерительным инструментом;

применением приспособлений и частичной разметки;

внедрением полной и частичной взаимозаменяемости и до полного сокращения пригоночных работ;

нормированными припусками;

разрабатывается технологический процесс вплоть до отдельных элементов (операционный или маршрутно-операцинный техпроцесс);

наличием технического нормирования.

Под массовым производством изделий, деталей или заготовок понимают изготовление их в массовых количествах по неизменяемым чертежам в течение длительного промежутка календарного времени.

Характерными особенностями массового производства являются:

1)выполнение на каждом рабочем месте только одной закрепленной за ним непрерывно повторяющейся операции;

2)широкое применение специальных и специализированных станков, автоматов, автоматических линий, роторных и роторно-конвейерных станков;

3)применение высокопроизводительных приспособлений специального назначения;

4)наличие полной взаимозаменяемости и отсутствие разметки;

5)технологический процесс разрабатывается подробно и ведется точное нормирование.

В данном курсовом проекте даны следующие исходные данные: масса одной детали 55кг, годовой выпуск - 180 шт. Пользуясь условиями классификации (см.таб.1,2), относим деталь к крупной по массе ( М>50кг). По таб.1 примем тип производства серийным, по таблице 2 - крупносерийным.

Таблица 1 Выбор типа производства по программе выпуска

Тип производства	Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера
	Крупные	Средние	Мелкие
Единичное	До 5	До 10	До 100
Серийное	Св.5 до 1000	Св.10 до 5000	Св.100 до 50000
Массовое	Св.1000	Св.5000	Св. 50000

Таблица 2 Выбор серийности производства

Серийность производства	Количество изделий в серии (партии)
	крупных	Средних	мелких
Мелкосерийное	3-10	5-25	10-50
Среднесерийное	11- 50	26-200	51-500
Крупносерийное	Св.50	Св.200	Св.500

При классификации по массе М (кг) будем условно считать детали: мелкими (легкими) при М?1, средними при 1<M<50 и крупными (тяжелыми) при М?50.



4. Анализ базового техпроцесса

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирования технологических процессов механической обработки и сборки является назначение технологических баз и базирующих поверхностей. От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения размеров, заданных конструктором; правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдерживать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции; степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов; общая производительность обработки детали.

Начиная с первой операции обработки детали, ее обрабатываемые поверхности ориентируются по отношению к технологическим базам.

В зависимости от способа применения базирующих поверхностей при обработке деталей они подразделяются на: опорные, настроечные и проверочные базирующие поверхности.

Опорными базирующими поверхностями детали называются поверхности, непосредственно соприкасающиеся с соответствующими установочными поверхностями приспособления или станка.

Опорные технологические базы, обеспечивая необходимую точность обработки партии деталей на настроенных станках, не требуют сложной настройки станка и широко применяются в крупносерийном производстве.

Настроечной базирующей поверхностью технологической базы называется поверхность детали, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности и которая связана с этими поверхностями непосредственными размерами и образуется при одной установке с рассматриваемыми обрабатываемыми поверхностями.

Особенно выгодно использование настроечных баз при применении автоматов, многорезцовых станков, гидрокопировальных станков, станков с программным управлением и т.д. Значительно упрощаются расчеты, простановка размеров и настройка инструмента.

При изготовлении деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также при сборке точных соединений, довольно широкое применение находят проверочные базы.

Проверочной базирующей поверхностью называется поверхность обрабатываемой детали, по которой происходит выверка положения этой детали на станке или установка режущего инструмента.

Примером использования проверочной базы в условиях мелкосерийного производства может служить операция расточки гнезда подшипников фундаментной рамы судового дизеля.

Вопрос о выборе технологических баз решается технологом в самом начале проектирования технологического процесса одновременно с вопросом о последовательности и методах обработки отдельных поверхностей детали.

При этом, естественно, назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для первой операции.

Совокупность базирующих поверхностей, используемых для первой установки детали, называется черновой технологической базой.

При выборе черновой технологической базы руководствуются следующими положениями:

В качестве черновой технологической базы должна выбираться поверхность или совокупность поверхностей, относительно которых при первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые в качестве базирующих, т.е. черновая база должна всегда использоваться для обработки других технологических баз.

Для обеспечения точности ориентировки и надежности закрепления детали в приспособлении черновая база должна иметь достаточные размеры, возможно более высокую степень точности и наименьшую шероховатость поверхности.

В качестве черновой базы не следует использовать поверхности, на которых расположены в отливках прибыли, а также швы, возникшие в местах разъемов опок и пресс-форм в отливках и поковках.

В связи с тем, что точность и шероховатость необработанных поверхностей всегда ниже точности и выше шероховатости обработанных поверхностей, черновая база должна использоваться при обработке детали только один раз, при выполнении первой операции. Все последующие операции и установки детали должны осуществляться на обработанных базирующих поверхностях.

Для того чтобы обеспечить правильность взаимного расположения системы обработанных поверхностей детали относительно необработанных, в качестве черновой технологической базы целесообразно выбирать совокупность поверхностей, остающихся необработанными.

В качестве черновой базы может быть взята поверхность, с которой при обработке должен быть снят минимальный припуск.

Черновая база должна обеспечить равномерность распределения припусков, что особенно важно при обработке ответственных деталей сложной конструкции, изготавливаемых из отливок и поковок.

После выбора черновой базы производится назначение технологических баз для всех последующих операций проектируемого технологического процесса, причем, обычно руководствуются принципами единства и постоянства баз.

Принцип единства баз заключается в том, что в качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали.

При единстве (совмещении) технологических, конструкторских и измерительных баз на операциях обеспечиваются размеры, проставленные на чертеже детали, с использованием всего поля допуска на них.

Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной базой, технолог должен произвести пересчет размеров, проставляемых от технологических баз. Это приведет к ужесточению допусков на технологические размеры, а следовательно, к повышению технологической себестоимости изделия.

Сущность постоянства баз заключается в том, что при разбивке технологического процесса стремятся к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены технологических баз (не считая черновой базы).

Стремление осуществить обработку на одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена технологических баз увеличивает погрешность взаимного расположения поверхностей, обработанных от разных технологических баз, дополнительно внося в нее погрешность взаимного расположения самих технологических баз, от которых производилась обработка поверхностей.

Особое значение базирование имеет при окончательной чистовой обработке. При назначении баз для чистовой обработки придерживаются следующих положений:

Для того чтобы при обработке детали можно было использовать все поля допусков, установленные конструктором, и не производить пересчетов размеров, как известно, связанных с необходимостью ужесточения конструкторских допусков, необходимо стремиться использовать основные базы.

Применение вспомогательных баз может быть допущено только для обработки поверхностей, имеющих большие допуски.

При построении технологического процесса по принципу концентрации операций, целесообразно использовать настроечные технологические базы.

При построении технологического процесса по принципу дифференциации операций, удобнее всего применять опорные технологические базы.

Рассмотрим обоснование выбора технологических баз в нашем курсовом проекте.

Для деталей тел вращения в форме вал-шестерен при выборе технологических баз будем руководствоваться следующим:

На расточной операции и центрования в качестве технологической базы выбираем цилиндрическую поверхность и торец.

На токарно-черновой и чистовой операциях в качестве технологической базы выбираем цилиндрическую поверхность и центр.

На шлифовальной операции в качестве технологической базы выбираем поверхности центровых отверстий.

На зубофрезерной операции в качестве технологической базы выбираем поверхности центровых отверстий и центровые поверхности.

На шпоночно-фрезерной операции в качестве технологической базы выбираем поверхности центровых отверстий.

5. Выбор заготовки для изготовления деталей машин

заготовка деталь ремонт

Изготовление любой детали начинается с заготовки, которая в процессе механической обработки доводится до размеров и качества готовой детали.

Общая себестоимость и качество детали складываются из себестоимости и качества заготовки и себестоимости ее обработки, поэтому необходимо комплексно рассматривать процесс изготовления детали, исключая процесс производства заготовки и процесс ее обработки.

При нарушении этого условия может случиться, что при незначительной себестоимости механической обработки общая себестоимость производства детали окажется большой за счет высокой себестоимости заготовки, и наоборот.

Заготовку можно получить различными способами.

Наиболее распространенные виды заготовок:

Отливки из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов.

Поковки из стали, получаемые свободной ковкой или штамповкой.

Сортовой материал в виде проката различного профиля из стали.

Сварные и комбинированные заготовки из стали.

Получаемые методом порошковой металлургии.

Литьё -- технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом (литейным сплавом, пластмассой, некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий.

Известно множество разновидностей литья:

1-в песчаные формы,

2-в кокиль,

3-по выплавляемым моделям,

4-по газифицируемым (выжигаемым) моделям,

5-литьё под давлением,

6-вакуумное литьё,

7-литьё металлов с использованием машин центробежного литья.

Литьё в песчаные формы

Литьё в песчаные формы -- дешёвый, самый грубый, но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего.

Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу. Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия -- литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), проводят термообработку, а затем красят. Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с использованием литья.

Литьё в кокиль

Кокиль - металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Таким образом, сущность литья в кокили состоит в применении металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки.

Литьё металлов в кокиль -- более качественный способ. Изготавливается кокиль -- разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Эффективность литья в кокиль обычно определяют в сравнении с литьем в песчаные формы. Экономический эффект достигается благодаря устранению формовочной смеси, повышению качества отливок, их точности, уменьшению припусков на обработку, снижению трудоемкости очистки и обдувки отливок, механизации и автоматизации основных операций и, как следствие, повышению производительности и улучшению условий труда.

Литье в кокиль следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

Литьё по выплавляемой модели

Ещё один способ литья металлов -- по выплавляемой модели -- применяется в случаях, когда дальнейшая механическая обработка детали нежелательна (например, лопатки турбин, и т. п.) Из легкоплавкого материала (в простейшем случае -- из воска) изготавливается точная модель изделия. Затем модель покрывается слоями тугоплавкого лака -- от 3 до сотни слоёв. Сушка каждого слоя лака занимает не менее получаса. После чего из образованной лаком формы выплавляют легкоплавкий материал модели, затем заливают расплавленный металл. Когда деталь застынет, её извлекают, раскалывая лаковую оболочку.

В силу длительности и дороговизны всего процесса применяют только для очень ответственных деталей.

Литьё под давлением

ЛПД занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30--50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм. Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм.

Штамповка.

Может быть горячей и холодной.

Горячая штамповка применяется в серийном и массовом производстве. Она осуществляется: 1) в открытых штампах - применяется для получения мелких и средних заготовок. Заготовки имеют отход до 20% в виде облоев. 2) в закрытых штампах - применяется для получения заготовок, имеющих форму тел вращения или близких к ним. 3) на горизонтально ковочных машинах - применяются для получения поковок типа стержней с утолщением, колец, втулок гладких с одним или двумя буртиками, поковок с полостями, поковок из труб и т.д. Вес поковок 0,1…100кг.

Точность поковок, получаемых методом штамповки, характеризуется пятью классами (Т1,Т2,Т3,Т4,Т5).

Преимущество метода - высокая производительность и экономия материала.

Холодная штамповка бывает объемной и листовой.

Объемная штамповка (высадка) применяется для получения крепежных деталей, пальцев, толкателей клапанов и т.д. Точность Т1,Т2, шероховатость Ra=1,0…2,5мкм. Экономия металла до 40% по сравнению с тем, если бы деталь изготавливалась из прутка.

Холодная листовая штамповка применяется для получения кожухов, картеров, крышек, колпаков, щеток, дисков, прокладок.

Сварные и комбинированные заготовки изготавливают из отдельных составных элементов, получаемых литьем или давлением, которые соединяют между собой сваркой. Сварные и комбинированные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации.

Точность размеров таких заготовок в зависимости от применяемого способа сварки находится в диапазоне от 12 до 17 квалитетов.

Механическую обработку таких заготовок, как правило, выполняют после их термообработки.

Заготовки, получаемые методом порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям.

В своем курсовом проекте я выбрала 2 способа: поковку и прокат.

Заготовки, получаемые обработкой давлением, называются поковками. Поковки получают методом ковки и штамповки.

Преимущества заготовок, получаемых давлением, заключается в волокнистой структуре и улучшении физико-механических свойств материала.

Недостаток заключается в невозможности получить заготовки сложной конфигурации.

Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производствах. Прокаткой получают заготовки круглые, квадратные, шестигранные, листовые, трубные, фасонные. Прокатка осуществляется как в горячем, так и холодном состоянии. Точность горячекатаного проката соответствует 12-14 квалитетам, холоднокатаного- 9-12 квалитетам. Прокат выбранного профиля резкой превращают в штучные заготовки, из которых последующей обработкой давлением получают поковки или механической обработкой готовые детали.

Норма основного времени Тоi - это норма времени на достижение непосредственной цели данной технологической операции или перехода по качественному и (или) количественному изменению предмета труда.

Основное (технологическое) время То представляет собой время, в течение которого осуществляется изменение размеров и формы заготовки, внешнего вида и качества поверхностного слоя или взаимного расположения отдельных частей сборочной единицы и их крепления и т.п. Основное время может быть машинным, машинно-ручным, ручным и аппаратурным.

При всех станочных работах основное время определяется отношением величины пути, пройденного обрабатывающим инструментом, к его минутной подаче. Для токарных, сверлильных, резьбонарезных работ, для зенкеровании, развертывания и фрезерования основное время определяется:

То=Тм=Li/Sмин=Li/ns=LZ/nst;

L=l+l1+l2,



где Тм - машинное время, мин; L - длина пути инструмента, мм; l - длина обрабатываемой поверхности, мм; l1 - величина врезания инструмента, мм; l2 - величина перебега (схода) инструмента, мм; i - число рабочих ходов, Sмин - подача, мм/мин; n - частота вращения шпинделя или фрезы, об/мин; S- подача на один оборот шпинделя или фрезы, мм/об; t - глубина резания на сторону, мм; Z - припуск на сторону, мм.

Расчет нормы времени для заготовки из поковки.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.8;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

L=40мм;

D=74мм; s=1;

V=43мм/мин

n=185об/мин; То1=0,21мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.8;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

L=215мм;

D=100мм;

s=1;

V=43мм/мин

n=137об/мин;

То2=1,57мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.8;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

L=35мм;

D=120мм;

s=1;

V=43мм/мин

n=114об/мин;

То3=0,31мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.8;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

L=520мм;

D=115мм;

s=1;

V=43мм/мин

n=119об/мин;

То4=4,37мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.8;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

L=40мм;

D=100мм;

s=1;

V=43мм/мин

n=137об/мин;

То5=0,29мин.

То всей заготовки=0,21+1,57+0,31+4,37+0,29=6,75 мин.

Расчет нормы времени для заготовки из проката

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.9;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=1;

l+l1=L=910+6мм;

D=130мм;

s=1;

V=48мм/мин

n=127об/мин;

То1=2,43мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.9;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=(Dисх-Dнов)/2/5=(120-105)/2/5=2;

L=265мм;

D=100мм;

s=1;

V=48мм/мин

n=153об/мин;

То2=3,46мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.9;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=(Dисх-Dнов)/2/5=2;

L=50мм;

D=74мм;

s=1;

n=207об/мин;

То3=0,48мин.

V=48мм/мин

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1,75=0,83;

Knv=0.9;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i'=1;

i''=(Dисх-Dнов)/2/5=1; L'=580+6=586мм;

L''=580мм;

D'=120мм;

D''=115мм;

s=1;

V=48мм/мин

n'=127об/мин;

n''=133об/мин;

То?4=4,61+3,9=8,51 мин.

To=,

n=,

V= VтабKv=,

где Сv=280МПа;

Kmv=1*(750/835)^1=0,8982;

Knv=0.9;

Киv=0,65;

Tm=600,2;

tx=50,15;

Sy=10,45;

Kr=1;

nv=1;

ув=835МПа;

i=( Dисх-Dнов)/2/5=1;

L=50мм;

D=100мм;

s=1;

V=48мм/мин

n=153об/мин;

То7=0,33мин.

Т0 всей заготовки=2,43+3,46+0,48+4,61+3,9+0,33=15,21 мин.

Результаты выбора как вида, так и способа получения заготовки могут быть неоднозначными. Иногда, даже при получении однозначных результатов выбора вида заготовки и способа ее изготовления, целесообразно провести дополнительный выбор возможного варианта заготовки путем изменения (варьирования) исходных данных.

Наиболее часто встречающиеся результаты выбора:

а) множество результатов содержит варианты способов изготовления заготовки, относящиеся к одному виду;

б) множество результатов включает варианты способов изготовления заготовки, относящиеся к разным видам.

Первый случай характерен для однозначного выбора вида заготовки, не требующего дополнительного обоснования. В этом случае формируется множество способов, реализация каждого из которых приводит к различным значениям технико-экономических показателей производства. Решение принимают на основе сравнительного анализа указанных показателей, являющегося обоснованием выбираемого единственного варианта способа изготовления заготовки.

Во втором случае используемые критерии и правила не позволяют однозначно выбирать вид заготовки, поэтому возникает необходимость сравнивать варианты способов изготовления заготовок, относящихся к различным видам последних. Окончательное решение о виде и способе изготовления исходной заготовки принимают только в результате технико-экономического анализа и обоснования выбора соответствующего варианта.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки базируется на использовании стоимостных и ценовых показателей производства и продукции.

Стоимостные показатели являются объективными экономическими характеристиками производства и могут быть с достаточной достоверностью определены соответствующими расчетами.

Ценовые показатели определяются состоянием рынка соответствующей продукции и являются результатом компромисса между производителями и потребителями продукции. В условиях рынка цены на изделия, в том числе и заготовительного производства, непрерывно изменяются. Возможны колебания цен во времени наряду с общемировой тенденцией к их увеличению, что связано с инфляционными процессами.

Предварительный выбор вида и способа получения заготовок может и не привести к единственному варианту. В этом случае целесообразно наметить для альтернативных вариантов типовые процессы изготовления и далее выполнить экономическое сравнение вариантов, по результатам которого принять окончательное решение.

Экономическое сравнение вариантов заготовок при принятии окончательного решения можно выполнять:

1)по технологической себестоимости заготовки;

2)по цеховой себестоимости заготовки;

3)по себестоимости изготовления детали;

4)по приведенным затратам на изготовление заготовки;

5) по приведенным затратам на изготовление детали.

Из вышеперечисленных вариантов рассмотрим только 3й вариант.

Себестоимость изготовления детали дает более полную картину взаимосвязанных затрат на производство заготовки и ее последующей механической обработки. Расчеты себестоимости следует проводить только по тем статьям затрат, которые изменяются в сопоставляемых вариантах. Затраты на основные материалы и заработную плату основных рабочих составляют до 80% себестоимости, поэтому сравнения вариантов изготовления детали при различных исходных заготовках можно проводить по этим двум статьям. Себестоимость изготовления детали (СД) можно оценить по формуле:

СД=МД +ЗО

где МД - стоимость материалов, расходуемых для изготовления одной детали; ЗО - з/п рабочих, занятых обработкой заготовок.

З/п основных производственных рабочих при сдельных работах определяют по всем операциям технологического процесса изготовления детали:

бвгд,

где gi - сдельная расценка на -ю операцию, руб/шт; n - число операций в технологическом процессе; б - коэффициент, учитывающий премии и др. доплаты, увеличивающие фактический часовой заработок рабочего по сравнению с тарифной ставкой, б=1,2…1,4; в - коэффициент дополнительной з/п (отпуска, льготы и т.п.), в=1,07…1,09; г - коэффициент социального страхования, г=1,14; д - коэффициент, учитывающий многостаночность работы и численность бригады, а также среднюю степень перевыполнения технически обоснованных норм; определяется как доля времени, приходящаяся на данную операцию в общем временном цикле работы рабочего, умноженная на средний коэффициент перевыполнения норм по данных завода; при отсутствии конкретных данных можно принять д=1.

gi= (litшт.-кi)/60,

где li - часовая тарифная ставка рабочего данного разряда на i-той операции, руб/ч; tшт.-кi - норма штучно-калькуляционного времени на i-ю операцию, мин.

Часовые тарифные ставки определяют по действующим тарифно-квалификационным справочникам или данным отделов труда и заработной платы предприятий.

Экономическое сравнение вариантов заготовок в нашем курсовом проекте.

Заготовка из проката.

Для начала вычислим массу заготовки:

M= V*с=рr2*l*с= 3,14159265*6,52*908*7,85= 102,06кг.

Цена стали 40ХН2МА для проката: 30650руб/т = 30,65р/кг.

Стоимость материала: Мд=30,65*102,06=3126,3р?3127р.

Стоимость детали:

Сд=Мд+Зо = 3127 +(15,21*300/60)*1,2*1,07*1,14*1=3238р.

Заготовка из поковки.

Вычисляем массу заготовки по сегментам:

1й сегмент: М1=р*3,72*5*7,85= 1,7кг;

2й сегмент: М2= р*52*21,5*7,85=13,2кг;

3й сегмент: М3= р*6,52*1,5*7,85=1,6кг;

4й сегмент: М4= р*5,722*52*7,85=42кг;

5й сегмент: М5= р*52*5*7,85=3,1кг;

Цена стали 40ХН2МА для поковки 33130 руб/т=33,13р/кг.

Стоимость материала: Мд= (1,7+13,2+1,6+42+3,1) * 33,13=3263,64р?3264р.

Стоимость детали: Сд=Мд+Зо = 3264 + (6,75*300/60)*1,2*1,07*1,14*1=

=1949,7?1950р.

Таким образом, при исходных данных выгоднее изготавливать заготовку из поковки.

6. Принятый маршрутный процесс

На основе анализа базового техпроцесса, составляем маршрут технологического изготовления детали, указанной в задании.

В любой машине детали и сборочные единицы занимают определенное взаимное положение.

Для определения положения детали необходимо и достаточно иметь 6 опорных точек (правило 6ти точек). Это правило широко используют при конструировании изделий, где возникают задачи соединения с требуемой точностью двух или большего количества деталей.

В общем случае базирование - придание изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. При обработке заготовок на станках под базированием понимается придание им требуемого положения относительно элементов станка или обрабатывающего инструмента.

Поверхности детали, участвующие в ориентировке и соприкосновении с элементами приспособлений при обработке или сборке по опорным точкам, называются базирующими поверхностями.

Для повышения точности и надежности ориентировки детали при выборе базы в качестве установочной принимают поверхность с наибольшими размерами, позволяющую расположить три опорных точки достаточно далеко друг от друга. В качестве направляющей базирующей с той же целью принимают самую длинную поверхность.

В реальных условиях для ориентировки цилиндрических деталей обычно используют призмы, отбирающие 4 степени свободы, с соответствующими упорами и шпонками, дающими две дополнительные опорные точки.

По своему назначению базы классифицируются на конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторской базой детали называется база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

По своему значению для готового изделия конструкторские базы могут быть основными и вспомогательными.

Основная конструкторская база - это база, принадлежащая детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии.

Вспомогательная конструкторская база - база, принадлежащая изделию и используемая для определения положения присоединяемой к нему детали или сборочной единицы.

Технологической базой называется база, используемая для определения положения изделия в процессе изготовления или ремонта.

Измерительной базой детали называется база, используемая для определения относительного положения изделия и средств измерения. Измерительные базы связывают с контролируемыми поверхностями детали непосредственно размерами или определенными условиями.

Руководствуясь вышеизложенной информацией, применительно к детали, заданной в задании на КП принятый маршрутный процесс представлен в таблице.

Маршрут изготовления вала-шестерни Ф44 1613 805



№ Операции	Наименование операции	Содержание операции	Технологическая база	Технологическое оборудование
005	Расточная	Центровать с 2-х сторон с учетом поворота стола	Цилиндрическая поверхность, торец	Расточный станок 2620А
010	Токарная	Точить согласно эскизу с учетом переустановки детали	Цилиндрич.пов-ть, центр	Токарный и лоботокарный,1М63
015	Термическая	Отправить деталь на ТО	-	-
020	Токарная	Центровать торец	Цилиндрич.пов-ть, центр	Токарный и лоботокарный, 1М63
025	Токарная	Диаметральные размеры 6-го квалитета, а также конич.пов-ти обраб-ся с припуском под шлифование. Припуск составляет 0,5 мм на р-р, остальные р-ры выпол-ся окон-но в р-р чертежа. Обработка выпол-ся с переустанов. дет-ли.	Цилиндрич.пов-ть, центр	Токарный и лоботокарный, 1М63
030	Шлифовальная	Шлифовать пов-ть D2(m6), выдержать р-р согласно чертежу	Центровые отверстия	Круглошлифовальный, бесцентрошлиф., 3А164А
035	Шлифовальная	Конус 1:10.Выдерж.р-р согласно чертежу	Центровые отверстия	Круглошлифовальный, бесцентрошлиф., 3А164А
040	Зубофрезерная	Предварительное направление зуба-левое, нарезать число зубьев z=11.	Центровые отверстия	заточный Е3-66
045	Зубофрезерная окончательная	Окончательное направление зуба- левое, z=11.	Центровые отверстия	заточный Е3-66
050	Зачистка	Запилить заусенцы и притупить острые кромки по зубу напильником	-	-
055	Шпоночно-фрезерная	Фрезеровать шпоночный паз в размере чертежа	Центровые отверстия	Разные, фрезерные, 6Д95
060	Зачистка	Запилить заусенцы и притупить острые кромки по периметру шпоночного паза	-	-
065	Токарная	Нарезать резьбу M64x4	Центровые отверстия, центр	Токарный и лоботокарный станок 1М63
070	Контрольная	Контроль ОТК по операц.	-	-
075	Консервация	Покрыть поверхность детали консервац. смазкой	-	-

7. Расчет припусков на обработку

Для получения из заготовок готовых деталей на их обрабатываемые поверхности предусматриваются припуски.

Припуском называется поверхностный слой материала, удаляемый или пластически деформируемый в процессе обработки заготовки для достижения заданных точности размеров и качества поверхности.

Различают припуски промежуточные, операционные и общие.

Промежуточный припуск - слой материала, удаляемый или пластически деформируемый для получения требуемых, промежуточных точности размеров и качества поверхности при выполнении данного технологического перехода.

Операционный припуск - слой материала, удаляемый или пластически деформируемый при выполнении одной операции для получения требуемой точности операционных размеров и качества поверхности. Он определяется как сума промежуточных припусков при выполнении технологических переходов обработки поверхности на данной операции.

Общий припуск - поверхностный слой материала, представляющий из себя сумму промежуточных припусков по всему технологическому маршруту обработки данной поверхности заготовки, необходимый для получения заданных точности размеров и качества поверхности готовой детали.

Для снижения себестоимости производства и удобства изготовления деталей зачастую на отдельных их поверхностях кроме припуска имеется дополнительный слой материала, который называют напуском.

Существуют 2 метода определения величины припуска:

1)расчетно-аналитический;

2)опытно-статистический.

Сущность первого метода определения припуска, разработанного проф. В.М. Кованом, заключается в том, что величину промежуточного припуска назначают такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих переходах, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

Расчет припусков аналитическим способом.

Наименьший операционный припуск складывается из отельных элементов связанных с различными погрешностями: слой металла, который необходимо удалить с заготовки для устранения высоты микронеровностей, после предыдущей обработки и дефектного поверхностного слоя возникшего в связи с обезуглероживанием, коррозией, перенаклепом, образованием трещин и т.д.

Для односторонней обработки плоских поверхностей. Для поверхностей вращения и одновременной обработки двух плоских параллельных поверхностей.

zi - это слой металла , удаленный для компенсации пространственных отклонений, расположений обработанной поверхности, относительно базовых поверхностей исходной заготовки ( не соосность, не параллельность линий обрабатываемых поверхностей, не параллельность линий центровых отверстий; не перпендикулярность торцовых поверхностей и т.д.

z3 - слой металла, удаляемый для компенсации погрешности установки.

z3 -должна учитываться даже при обработке заготовок методом пробных ходов и промеров в случае установки единичных заготовок.

Величины z2 и z3 определяются аналитически или экспериментально. Применительно к конкретным условиям установки обрабатываемых заготовок методом пробных ходов и промеров в случае установки единичных заготовок.

Если погрешности формы и расположения обрабатываемых поверхностей исходной заготовки или заготовки после предшествующей операции ее обработки, формируются из нескольких составляющих, то значение каждой из составляющих припуска z2 и z3, также определяются по правилу квадратного корня.

При обработке плоских поверхностей, направление векторов поверхности которых совпадают, суммирование происходи арифметически:

Zmin= z1 +z2 + z3

Во всех остальных случаях установленный минимальный припуск не должен быть меньше минимального толщины стружки, которую может снять режущий инструмент.

1) для обрабатываемой плоской поверхности 2) для одновременной обработки двух плоских параллельных поверхностей 3) для обработки поверхностей вращения.

Припуск по существу является компенсатором всех погрешностей предд. обраб. заготовок и погрешностей связанных с выполнением данной технологической операции.

Аналитический способ определения припусков применяется при проектировании сходных заготовок и отдельных операций технологического процесса крупносерийного и массового производства, а также процессов обработки крупных и особо ответственных деталей серийного и единичного производства.

Расчет припусков статистическим способом.

В условиях единичного и мелкосерийного производства обычных деталей средней точности, для определения общих и операционных припусков пользуются вероятностно-статистическим методом, который является дальнейшим развитием расчетно-аналитического метода.

В основу этого метода положен вероятностный подход, что более оправдано теоретически и дает более близкий к практике результат.

Статистические методы используются при исследовании и обобщении результатов экспериментов производственных условиях.

При проектировании тех процессов разрабатывают маршрутные операционные и маршрутно-операционные описания тех процессов.

В первом случае отсутствует четкая последовательность обработки поверхности и поэтому здесь не вычисляют промежуточные и общие пропуски и не определяют точные размеры заготовки.

С использованием вероятностно-статического метода разработаны стандарты ГОСТ 26645-85, ГОСТ 7505 - 89, в которых указаны значения средних припусков - это позволяет назначать средние промежуточные и средние общие припуски с учетом точности заготовок и деталей, а также с учетом характеристик оборудования, определять набор переходов необходимых для получения из заготовки детали с требуемой точностью поверхностей. Т.о. в этом случае можно уточнить результат технологичного проектирования при всех его вариантах, т.к. для всех случаев ГОСТЫ содержат промежуточные и общие средние припуски и рекомендации по назначению переходов по данным об их точности.

При пользовании нормативными таблицами необходимо учитывать разницу в условиях, пери которых проводится обработка конкретных заготовок, и для которых даются значения припусков( так например при шлифовании длинных тонких пластин после их закалки, вызывающие коробление заготовок, нельзя ограничится установлением припуска на шлифование по табличным занижениям, а следовательно дополнительно определить расчетным или экспертным путем ожидаемую величину прогиба заготовки после закалки. Затем следует убедится, что назначенный по таблице припуск на шлифование достаточен для компенсации величины коробления и при необходимости следует увеличить припуск.

Порядок расчета припусков.

Расчет припусков на обработку начинается с определения по формулам минимального припуска, удалением которого с обрабатываемой поверхности необходимо для обеспечения требуемой точности и эксплуатационных качеств детали. При этом для конкретных условий обработки формы могут видоизменятся:

случай 1: при обработке отверстий самонапраляющимся инструментом( развертка со сферической опорой, протяжка, хонингование, доводка, калибровка) и при бесцентровом шлифовании:еу=0; 2zmini=(Rzi-1+hi-1+ сi-1)

случай 2: при суперфинишировании и полировании валов и отверстий, когда не ставится задача повышение точности, а идет лишь уменьшение высоты микронеровности и устранение дефектов поверхностного слоя, уже 2е составляющие равны 0, тогда формула примет вид:еу=0; сi-1=0; еу=0; 2zmini=(Rzi-1+hi-1)

...