Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агенство по образованию РФ

«Московский государственный университет леса»

Кафедра технологии машиностроения и ремонта

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Основы технологии машиностроения

Тема: «Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса»

г. Москва 2011 г



Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных для разработки технологического процесса

2. Расчет допусков и припусков на поковку и составление чертежа заготовки

3. Назначение и расчет припусков и операционных размеров

4. Выбор средств технологического оснащения (оборудование, приспособление, режущий и измерительный инструменты)

5. Определение квалификации работ

6. Расчет затрат на изготовление

Заключение

Библиографический список



Введение

Одной из важнейших задач стоящих перед машиностроением, является всемерное повышение технического уровня производства. Решение этой задачи определяется требованиями качественного изготовления постоянно усложняющихся конструкций проектируемых изделий, необходимостью повышения производительности труда рационального использования материальных, трудовых и стоимостных ресурсов.

Одним из определяющих видов производств а машиностроении является механическая обработка. Существенную роль в повышении технического и организационного уровня механообрабатывающего производства играют мероприятия, связанные с рациональным использованием металлорежущего оборудования и инструмента, внедрением групповых методов обработки, эффективным применением компьютеров при обработке технологических процессов, совершенствованием процессов резания.

Широкому применению прогрессивных, типовых технологических процессов, оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации содействует Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), обеспечивающая для всех предприятий системный подход к оптимизации выбора метода и средств технологической подготовки производства (ТПП). ТПП, осуществляемая по ЕСТПП, создает условия для максимальной экономии времени, эффективного освоения новой техники, всестороннего совершенствования технологии и организации производства. Основными принципами ЕСТПП является запуск в производство изделий, отработанных на технологичность; широкое применение типовых технологических процессов; стандартизация и унификация оборудования, технологической оснастки и инструмента.



1. Анализ исходных данных для разработки технологического процесса

Технологический анализ чертежа

Деталь - колесо зубчатое, изготовляется из легированной стали 45Х ГОСТ 4543-71 (С=0,41% ; Si=0,17% ; Mn=0,5% ; Cr=0,8%), HB=229. Деталь подвергается термической обработке: закалка при 840 с охлаждением в масле и последующему отпуску при 520 с охлаждением в воде или масле.

Деталь правильной геометрической формы с габаритными размерами имеет центральное отверстие . Деталь обладает достаточной жесткостью , что позволяет назначить рекомендуемые режимы резания. Деталь имеет зубчатый венец (m=2, z=72). Масса детали 7,1 кг.

Технологические требования:

· точность посадочного отверстия 7 квалитет (Н7); шероховатость поверхности Ra=0,8 мкм; допуск на отклонение от цилиндричности 0,008 мм;

· точность обработки шпоночного паза по 9 квалитету (Js9); получение шпоночного паза, параллельного оси отверстия (допуск на отклонение от параллельности 0,025 мм);

· шероховатость поверхности зубьев Ra=1,6 мкм.

Выбор типового технологического процесса:

Применим токарный технологический процесс для изготовления одновенцового зубчатого колеса со ступицей и гладким отверстием со шпоночным пазом.

Выбор вида исходной заготовки и способа её изготовления.

В качестве заготовки для шестерни используем поковку, изготовленную на горячештамповочном кривошипном прессе.

Выбор технологических баз и схем установки заготовки. Выбор методов обработки поверхностей заготовки.

Существует ряд основных принципов базирования заготовок

1. При высоких требованиях к точности обработки для базирования заготовок необходимо выбирать такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность.

2. Для повышения точности деталей и собранных узлов необходимо применять принцип совмещения баз: совмещать базовую, измерительную и сборочные поверхности.

3. Целесообразно соблюдать принцип постоянства базы. При перемене баз в ходе технологического процесса точность обработки снижается из-за погрешности взаимного расположения новых и применяемых ранее базовых поверхностей.

Для установки заготовок на первой операции технологического процесса используют необработанные поверхности, так называемые черные базовые поверхности. Как правило, эту черную базовую поверхность используют однократно, на первой установке, так как повторная установка на необработанную поверхность может привести к значительным погрешностям во взаимном положении обработанных при этих установках поверхностей. Выбранная черная базовая поверхность должна обеспечивать равномерное распределение припуска для дальнейшей обработке и наиболее точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей у готовых деталей. На первых операциях технологического процесса обрабатывают основные базовые поверхности.

Цель выбора метода обработки - обеспечить наиболее рациональный процесс обработки заготовки. В зависимости от требований, предъявленных к точности размеров, форм, расположения и параметров шероховатости детали с учетом ее размеров, массы, технических требований, выбирают один или несколько возможных методов обработки и тип соответствующего оборудования.

Заготовительная.

Штамповка. Штампованная заготовка выполняется с прошитыми отверстиями (ГОСТ 7505-89).

Термическая.

Отжиг.

Токарная.

Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную поверхность обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие, точить фаски.

Технологическая база - наружная черная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление в кулачках токарного патрона).

Оборудование:

токарно-револьверный, токарный с ЧПУ;

Токарная.

Точить второй торец обода и второй торец ступицы предварительно, точить наружную поверхность на оставшейся части предварительно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.

Технологическая база - обработанные поверхности обода и большего.

Протяжная.

Протянуть шпоночный паз.

Технологическая база - базовый торец колеса. Оборудование - горизонтально-протяжной станок.

Токарная.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружные поверхности венца начисто.

Технологическая база - поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготовки

Оборудование -токарный с ЧПУ.

Контрольная.

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья предварительно (обеспечивается 8-ая степень точности).

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование - зубофрезерный полуавтомат.

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-ая степень точности).

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование - зубофрезерный полуавтомат.

Термическая

Калить заготовку, калить и отпустить согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

Внутришлифовальная.

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.

Технологическая база - рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы. Оборудование - внутришлифовальный станок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца противолежащего базовому.

Технологическая база - отверстие и базовый торец. Оборудование - круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.

Плоскошлифовальная.

Шлифовать торец, противолежащий базовому.

Технологическая база - базовый торец. Оборудование - плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.

Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья.

Технологическая база - отверстие и базовый торец. Оборудование - зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом).

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.

2. Расчет допусков и припусков на поковку и составление чертежа заготовки

Припуском на обработку называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

Припуск назначают для компенсации погрешностей, возникших в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали. Величину припуска для элементарной поверхности детали назначают по соответствующим справочным таблицам (ГОСТам, РТМ и т. п.).

Определим расчетную массу поковки:

,

где

- масса поковки расчетная, кг;

- масса детали, кг;

- расчетный коэффициент.

Класс точности поковки - Т3, группа стали - М2, степень сложности - С1. Массу геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки, определяем исходя из размеров описанного цилиндра с диаметром 160мм и высотой 70мм. Масса описываюшей фигуры(расчетная) - 10,97 кг.

,

Исходный индекс поковки - 15.

Припуски на механическую обработку.

Припуск на :

160+2*2,5+2*0,3=165,6; размер на чертеже ;

Припуск на :

45-2*2,3-2*0,3=39,8; принимаем 40; размер на чертеже ;

Припуск на ширину 50мм:

50+2*2,3+2*0,3=55,2; принимаем 55; размер на чертеже ;

Припуск на ширину 70:

70+2*2,3+2*0,3=70,2; принимаем 75,2; размер на чертеже .

3. Назначение и расчет припусков и операционных размеров

Припуском на обработку называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

Припуск назначают для компенсации погрешностей, возникших в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали. Величину припуска для элементарной поверхности детали назначают по соответствующим справочным таблицам (ГОСТам, РТМ и т. п.).

4. Выбор средств технологического оснащения (оборудование, приспособление, режущий и измерительный инструменты)

На основании технологического способа обработки выбирают тип металлорежущего станка (токарные, протяжные, зубострогальный, и т. п.). Технологическую оснастку и приспособления к металлорежущим станкам выбирают в зависимости от вида технологических операций на основе габаритных размеров детали, вида заготовок, характеристики материала заготовок, точности параметров и конструктивных характеристик обрабатываемых поверхностей, влияющих на конструкцию оснастки, технологических схем базирования и закрепления заготовок, характеристику оборудования.

В серийном производстве необходимо применять универсальные, револьверные станки, гидрокопировальные станки, полуавтоматы и станки с числовым программным управлением.

010 Токарная.

Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Средства технологического оснащения.

Трехкулачковый самоцентрирующееся патрон ГОСТ 2675-80.

Режущий инструмент.

Резец подрезной ГОСТ 18880 - 73, резец проходной прямой ГОСТ 18879 - 73, резец расточной ГОСТ 18879 - 73.

Средства технического контроля.

Штангенциркуль ШЦ - I - 125 - 0,1 ГОСТ 166-89.

015 Токарная.

Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Средства технологического оснащения

Трехкулачковый самоцентрирующееся патрон ГОСТ 2675-80.

Режущий инструмент.

Резец подрезной ГОСТ 18880 - 73, резец проходной прямой ГОСТ 18879 - 73. заготовка инструмент зубчатый колесо

Средства технического контроля.

Штангенциркуль ШЦ - I - 125 - 0,1 ГОСТ 166-89.

020 Протяжная.

Станок. Вертикально-протяжной станок мод. 7623.

Средства технологического оснащения.

Трехкулачковый самоцентрирующееся патрон ГОСТ 2675-80.

Режущий инструмент.

Протяжка.

Средства технического контроля.

Штангенциркуль ШЦ - I - 125 - 0,1 ГОСТ 166-89.

025 Токарная.

Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Средства технологического оснащения

Трехкулачковый самоцентрирующееся патрон ГОСТ 2675-80, оправка с подкладными кольцами.

Режущий инструмент.

Резец подрезной ГОСТ 18880 - 73, резец проходной прямой ГОСТ 18879 - 73, резец расточной ГОСТ 18882 - 73, резец проходной ГОСТ 18882 - 73

Средства технического контроля.

Штангенциркуль ШЦ - I - 125 - 0,1 ГОСТ 166-89.

030 Зубофрезерная.

Станок. Зубофрезерный мод 5В370 .

Средства технологического оснащения

Цанговая разжимная оправка.

Режущий инструмент.

Фреза.

Средства технического контроля.

Шагомер Б8 - 5070 ГОСТ 3883 - 81.

035Внутришлифовальная.

Станок. Внутришлифовальный мод 3К225В..

Средства технического оснащения.

Специальный патрон, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы

Режущий инструмент.

Круг шлифовальный ГОСТ 5392 - 80.

Средства технического контроля.

Калибр-пробка ГОСТ 14807 - 69.

040 Шлифовальная.

Станок. Плоскошлифовальный мод. 3Д721В-1.

Средства технологического оснащения.

Прямоугольный или круглый стол.

Режущий инструмент.

Круг шлифовальный ГОСТ 5392 - 80.

045 Зубошлифовальная.

Станок. Зубошлифовальный мод 3У12УА.

Средства технологического оснащения.

Разжимная оправка .

Режущий инструмент.

Круг шлифовальный тарельчатый ГОСТ 5392 - 80.

Средства технического контроля.

Шагомер Б8 - 5070 ГОСТ 3883 - 81

5. Определение квалификации работ

При установлении нормы времени на выполнение данной операции определяется разряд квалификации работы по тарифно-квалификационному справочнику [2]. В тарифно-квалификационном справочнике сформированы требования, предъявляемые к рабочему, для выполнения работы в отношении задания, навыков и степени самостоятельности для каждого квалификационного разряда.

Правильно отнесение нормируемой станочной операции к квалификационному разряду, так же как и определение нормы времени, имеет важное значение для эффективного использования фонда заработной платы.

Тарифно-кфалификационные характеристики являются обязательными при тарификации работ и присвоения квалификационных разрядов рабочим на предприятиях, организациям и учреждения независимо от отрасли и формы собственности.

6. Расчет затрат на изготовление

Технологической себестоимостью детали называется та часть полной себестоимости, элементы которой изменяются для различных вариантов технологического процесса. Оценку вариантов технологических процессов целесообразно выполнять сравнением технологической себестоимости выполнения операции или всего технологического процесса:

Зо и Зн - заработная плата соответственно станочника и наладчика;

Стоимость материалов или заготовок определяются по прейскурантным ценам З = 74 руб.

Заработная плата токаря с учетом всех видов доплат и начислений, включая выплаты из общественных фондов потребления:



Зот = Нот • tшт. кт • Км / 60, [9.1]

где Нот- норматив часовой заработной платы токаря третьего разряда, руб./ч, определяется по [2] и равен Нот = 53,452руб/ч.

tшт. кт - штучно - калькуляционное время токарной операции, мин равно 10,112 мин [1].

Км - коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при числе обслуживаемых станков, равен Км = 1 [1].

Зот = 53,452 • 10,112 • 1 / 60 =9 руб.

Заработная плата протяжника с учетом всех видов доплат и начислений, включая выплаты из общественных фондов потребления:

Зоп = Ноп • tшт. кп • Км / 60 [9.2]

где Ноп- норматив часовой заработной платы протяжника

третьего разряда, руб./ч, определяется по [2] и равен Ноп = 52,4руб/ч.

tшт. кп - штучно - калькуляционное время протяжной операции, мин равно 3,33 мин [1].

Км - коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при числе обслуживаемых станков, равен Км = 1 [1]

Зоп = 52,4 • 3,33 • 1 / 60 = 2,91 руб.

Заработная плата зуборезчика с учетом всех видов доплат и начислений, включая выплаты из общественных фондов потребления:

Зод = Нод • tшт. кд • Км / 60 [9.3]



где Нод- норматив часовой заработной платы зуборезчика третьего разряда, руб./ч, определяется по [2] и равен Нод = 49,9 руб./ч.

tшт. кп - штучно - калькуляционное время зубофрезерной операции, мин равно 54,2 мин [1].

Км - коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при числе обслуживаемых станков, равен Км = 1 [1]

Зод = 49,9 • 54,2 • 1 / 60 = 45,1 руб.

Зо= Зот+Зоп+Зод = 9+2,91+45,1=57 руб.; [9.4]

Заработная плата наладчика с учетом всех видов доплат и начислений:

Зн = Нн.г • tшт.к • m / 60 • Ко • Фо , [9.5]

где Нн.г - норматив годовой заработной платы наладчика соответствующего разряда, руб. / год Нн.г = 113050 руб. [2];

tшт. к - штучно-калькуляционное время операций, равно21,891 мин [1]

m - число смен работы станка (m = 2) [1];

Ко - число станков, обслуживаемых наладчиком Ко =3;

Фо - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч (Фо = 4015) [1].

Зн = 113050 • 21,891 • 2 / 60 • 3 • 4015 = 20,55 руб.

Затраты на силовую энергию:

Еэ = Nэл. дв. • з • tшт.к • Цэ / 7200, [9.6]

где Nэл. дв. - установленная мощность электродвигателей станков, кВт,

Nэл. дв. = 30,7 кВт;

з - общий коэффициент загрузки электродвигателей, з = 0,6 [2];

Цэ - цена 1 кВт / ч электроэнергии, принимается равной 1,2 р. [2].

Еэ =30,7•0,6 •21,891•1,2 / 7200=0,07руб

Таб.№1 Калькуляция по статьям затрат на изготовление детали (бухгалтерский метод)

№ п/п	Наименование статей	Расчетные соотношения	Сумма, руб
1	Сырье и основные материалы
- заготовка		56,4
- материалы
2	Основная заработная плата производственных (основных и дополнительных) рабочих	Зо+Зн	77,55
3	Дополнительная заработная плата (16%)	Статья 2 х 0,16	12,4
4	Отчисления на социальное страхование (Единый социальный налог(35,6%)	Статья (2+3) х 0,356	32,83
5	Единый фонд оплаты труда	Статья (2+3+4)	122,78
6	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (67 %)	Статья 2 х 0,67	51,95
7	Износ инструмента (14 %)	Статья 2 х 0,14	10,9
8	Топливо и энергия на технологические нужды	Формула 16	0,07
9	Технологическая себестоимость	Статья (5+6+7+8)	185,7
10	Цеховые расходы ( 75 %)	Статья 2 х 0,75	58,2
11	Цеховая себестоимость	Статья (9+10)	243,9
12	Общезаводские расходы (200 %)	Статья 2 х 2,0	156,1
13	Транспортно-заготовительные расходы (11 %)	Статья 12 х 0,11	17,2
14	Производственная себестоимость	Статья 11+12+13	417,2
15	Внепроизводственные расходы (1,8%)	Статья 14 х 0,018	7,51
16	Заводская (полная) себестоимость	Статья 14 + 15	424,71
17	Накопления (прибыль) (25 %)	Статья 16 х 0,25	106,2
18	Оптовая цена	Статья 16 + 17	530,91
19	НДС (20%)	Статья 18 х 0,20	106,2
20	Отпускная цена единицы изделия	Статья 18 + 19	637,11



Заключение

В результате выполнения данной работы была проведена разработка технологического процесса изготовления партии деталей, установлены и рассчитаны: материал заготовки и метод ее получения, схемы базирования и технологические базы, оборудование, приспособления и инструменты необходимые для производства детали, припуски на каждую обрабатываемую поверхность, подача для каждого перехода и операции, глубина резания и длина обрабатываемой поверхности заданной детали - конического зубчатого колеса. Было рассчитано время необходимое станочнику и наладчику для получения задания и изготовления детали, а также были подсчитаны затраты на изготовление одной детали - данного цилиндрического зубчатого колеса.



Библиографический список

1. Быков В.В. Технология машиностроения. Курсовое проектирование: учеб. Пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 216 с.

2. Быков В.В. Технология машиностроения. Курсовое проектирование. Приложения: учеб. Пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 88 с.

3. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978.

Размещено на Allbest.ru

...