ТольяттинскийГосударственный Университет
Кафедра«Технология машиностроения»
Курсовойпроект
«Разработкатехнологического процесса изготовления зубчатого колеса»
Тольятти 2005
Аннотация
Ключевые слова:
— базирование
— выбор заготовки;
— изготовление детали;
— нормы времени;
— режимы резания;
— режущий инструмент;
— станочныеприспособления;
— технологическиймаршрут;
— технологическийпроцесс.
Краткое содержание:
1.Анализируем исходныеданные
2.Выбираем типпроизводства, формы организации технологического процесса изготовления детали
3.Выбираем методполучения заготовки и ее проектирования
4.Разрабатываемтехнологический маршрут изготовления детали
5.Выбираем средстватехнологического оснащения
6.Разрабатываемтехнологические операции
Введение
Эффективностьпроизводства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции вомногом зависят от опережающего развития производства нового оборудования,машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методовтехнико-экономического анализа.
В связи с этим в учебномпроцессе высших учебных заведениях значительное место отводится самостоятельнымработам таким, как курсовое проектирование по технологии машиностроения.
Курсовое проектированиезакрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во времялекционных и практических занятий. Курсовое проектирование должно научитьстудента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами,нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическимизнаниями.
При выполнении проектапринятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования,оснастки, методов получения заготовок производится на основаниитехнико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальныйвариант.
Защита проекта позволяетоценить умение студента кратко, в установленное время изложить сущность проделаннойработы, а также аргументировано объяснить принятые решения при ответах навопросы по проекту.
1. Анализ исходныхданных
1.1 Анализслужебного назначения детали
Колесо зубчатоепредназначено для передачи крутящего момента с ведущего вала посредствомбоковой поверхности шпонки на ведомый посредством боковой поверхности зуба.
Работает вдвухступенчатом редукторе общего назначения. Нагрузки — циклические неравномерныеусловия смазки — удовлетворительные.
Деталь изготовлена изстили 45 и обладает следующими физико-механическими и химическими свойствами: Механические свойства для сталей по ГОСТ 1050-88 Марка стали Механические свойства, не менее Предел текучести Н/мм2 кгс/мм2 Временное сопротивление Н/мм2 кгс/мм2 Относительное удлинение Относительное сужение % 45 355(36) 600(61) 16 40 /> /> /> /> /> />
Марки и химический состав сталей по ГОСТ 1050-88 Марки стали Массовая доля элементов, % углерод кремний марганец сера фосфор хром никель медь 40 0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,04max 0,035max 0,25 0,3 0,3
1.2 Классификацияповерхностей детали
Вид поверхности № поверхности ИП 7,12 ОКБ 1,5 ВКБ 4 СП 2,3,6,8,9,10,11,13,14,15
1.3Анализ технологичности детали
№ Вид поверхности Габариты IT Требования по расположению
Ra 1 Плоская торцевая 100 Н12
/>0,02 1,6 2 Плоская торцевая 217,43 IT14/2 3,2 3 Плоская торцевая 217,43 IT14/2 3,2 4 Плоская торцевая 100 Н12
/>0,02 1,6 5 Цилиндрическая 55 H7 0,8 6 Зубчатая 32 h14 6,3 7 Эвольвентная IT14/2 1,6 8 Эвольвентная IT14/2 1,6 9 Плоская 35 H14 6,3 10 Плоская 35 H14 6,3 11 Цилиндрическая 12 H12 6,3 12 Плоская 16 IT14/2 3,2 13 Плоская 4,4 P9 //0,15 0,12 1,6 14 Цилиндрическая 14 h14 6,3 15 Цилиндрическая 14 h14 6,3
1.3.1 Показатели технологичностизаготовки
— возможность получениязаготовки рациональным методом;
— простая конструкциядетали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при еепроизводстве унифицированную заготовку;
— с учетом требований кповерхностям детали (точности и шероховатости), а также их техническогоназначения окончательное формирование поверхности детали (ни одной из них) назаготовительной операции невозможно;
— данная сталь способнаподвергаться термообработке, для нее характерна малая вероятность образованиятрещин.
1.3.2 Показателитехнологичности конструкции детали в целом
Конфигурация детали:
— максимальная унификацияи стандартизация конструкционных элементов детали;
— размеры и поверхностидетали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости;
— конструкция деталиобеспечивает возможность применения типовых технологических процессов ееизготовления;
— наличие конструкционныхэлементов обеспечивает нормальную работу режущего инструмента;
— максимальное сокращениеразмеров обработанных поверхностей;
— возможность обработкинаибольшего количества поверхностей с одного установа;
— возможность обработкина проход;
/>
— конструкцияобеспечивает повышенную жесткость детали;
— технические требованияне предусматривают особых методов и средств контроля.
1.3.3 Показателитехнологичности базирования и закрепления:
— удобство установкизаготовки при обработке поверхностей;
— наличие конструкционныхэлементов обеспечивает автоматизацию установки заготовки на станках;
— совпадениетехнологических и измерительных баз, использование одних и тех же баз;
Средняя шероховатость=6,5 мкм;
Средний квалитет =7
1.4 Задачи курсовойработы
1. Провести анализисходных данных:
1.1.Анализ служебногоназначения детали
1.2.Провестиклассификацию поверхностей детали
1.3.Анализтехнологичности детали
2. Выбрать типпроизводства и форму организации технологического процесса изготовления
3. Выбрать методполучения заготовки и ее спроектировать
4. Разработатьтехнологический маршрут изготовления детали
4.1.Разработатьтехнологический маршрут обработки поверхностей
4.2.Разработатьтехнологические схемы базирования
4.3.Рассчитать припуски
4.4.Разработатьтехнологический маршрут изготовления детали
5. Выбрать средстватехнологического оснащения
6. Разработатьтехнологические операции
6.1.Рассчитать режимырезания
6.2.Рассчитать нормывремени
2. Выбор типапроизводства и формы организации технологического процесса изготовления
2.1 Рассчитаем массуданной детали
q= /> (2.1)
/>
/>
2.2 Анализ исходныхданных
— масса данной деталисоставляет 3,09 кг.;
— объем выпуска изделий 4400дет/год;
— режим работыпредприятия изготовителя – двухсменный;
— тип производства –среднесерийный.
Основные характеристикитипа производства
— объем выпуска изделий — средний;
— номенклатура – средняя;
— оборудование – универсальное;
— оснастка –универсальная, специализированная;
— степень механизации иавтоматизации – средняя;
— квалификация рабочих –средняя;
— форма организациитехнологического процесса – групповая переменно-поточная;
— расстановкаоборудования – по типам станков, предметно-замкнутые участки;
— виды технологическихпроцессов – единичные, типовые, групповые, операционные;
— коэффициент закрепленияоперации
10
Объем партий, запускдеталей
/> (2.2)
а – периодичность запускадеталей
254- число ходов
— метод определенияоперационных размеров – расчетно-аналитический;
— метод обеспеченияточности – оборудование, настроенное по пробным деталям.
3. Выбор методаполучения заготовки и ее проектирование
3.1 Выбор методаполучения заготовки
Установим метод и способполучения заготовки. Для этого изучим конфигурацию и размеры детали, а такжефизические и технологические свойства материала, из которого она изготовлена.
Изучив конфигурациюдетали, можно сделать вывод, что наиболее подходящими методами изготовлениязаготовок в данном случае являются: — штамповка; — прокат.
При расчете предпочтениеследует отдавать той заготовке, которая обеспечивает меньшую технологическуюсебестоимость детали.
а) рассчитаемсебестоимость заготовок из штамповки:
/> (3.1)
/>, /> (3.2)
/>-базовая стоимость 1 т заготовок.
/>коэффициенты, зависящие от классаточности, группы сложности, массы, марки материала и объема производствазаготовок, выбираются по таблицам.
/>масса заготовки, кг,
/>масса готовой детали, кг.
/>-цена 1 т. отходов, руб.
/>
б) рассчитаемсебестоимость заготовок из проката:
/> (3.3)
/> (3.4)
-определим массу проката:
/> кг (3.5)
/> (3.6)
/>
— определим себестоимостьзаготовки из проката после нахождения всех неизвестных:
/>
Таким образом, заготовкаиз штамповки обеспечивает меньшую себестоимость, поэтому выбираем ее.
3.2 Проектированиезаготовки
Проектирование заготовкипроводилось по методическим указаниям Михайлова А.В. «Определение операционныхразмеров механической обработки в условиях серийного производства». [4].Припуски на обработку назначаем по таблице 2.2.4 [4] исходя из веса и размеровзаготовки.
4. Разработкатехнологического маршрута изготовления детали
4.1 Разработкатехнологического маршрута обработки поверхностей
№ Ra IT Переходы 1 1,6 H12
Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(9;3,2),
Ш.чист.(8;1,6) 2 3,2 IT14/2 Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(10;3,2) 3 3,2 IT14/2 Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(10;3,2) 4 1,6 H12
Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(9;3,2),
Ш.чист.(8;1,6) 5 0,8 H7
Растач.черн.(11;6,3),
Растач.чист.(9;3,2), Т.тонк.(8;1,6),
Ш.чист.(7;0,8) 6 6,3 h14 Т.черн.(12;12,5) 7 1,6 H12 Ф.черн.(11;6,3), Ф.чист.(10;3,2), Ш.чист.(8;1,6) 8 1,6 H12 Ф.черн.(11;6,3), Ф.чист.(10;3,2), Ш.чист.(8;1.6) 9 6,3 H14 Растач.черн.(11;6,3) 10 6,3 H14 Растач.черн.(11;6,3) 11 6,3 H12 Сверл.(12;12,5) 12 1,6 H12 Протягивание (8;1,6) 13 1,6 P9 Протягивание (12;3,2) 14 6,3 h14 Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(10;3,2) 15 6,3 h14 Т.черн.(12;12,5), Т.чист.(10;3,2)
4.2 Разработкатехнологических схем базирования
На токарной черновойоперации 010 используем явную опорную базу — торец 4, и скрытую направляющуюбазу – ось детали 16. На токарной черновой операции 020 используем явнуюопорную базу — торец 1, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 16. Натокарной чистовой операции 030 (установ А) используем явную опорную базу — торец 4, и скрытую направляющую базу – ось детали 16. На токарной чистовойоперации 030 (установ Б) используем явную опорную базу — торец 1, и скрытуюдвойную направляющую базу – ось детали 16. На операции 035 точение тонкоеиспользуем явную опорную базу — торец 4, и скрытую направляющую базу – осьдетали 16. На сверлильной операции 040 используем явную опорную базу — торец 4,и скрытую направляющую базу – ось детали 16. На протяжной операции 050используем явную опорную базу — торец 4, и скрытую двойную направляющую базу –ось детали 16. На зубофрезерной операции 060 используем явную опорную базу –торец 2, и скрытую направляющую базу – ось детали 16. На зубошевинговальнойойоперации 065 используем явную опорную базу – торец 2, и скрытую направляющуюбазу – ось детали 16. На торцекруглошлифовальной операции 070 (установ А и Б)используем явную опорную базу — торец 1, и скрытую двойную направляющую базу –ось детали 16. На шлифовальной операции 080 используем явную опорную базу — торец 4, и скрытую направляющую базу – ось детали 16.
4.3 Расчет припусков
Материал детали: сталь45.
Метод получения детали — штамповка.
Тип производства — среднесерийное.
Обработка отверстияведется при установке заготовки в самоцентрирующем патроне.
Технологический маршрутобработки отверстия:
1. Растачивание черновое
2. Растачивание чистовое
3. Растачивание тонкое
4. Шлифование
Расчет операционныхразмеров для обработки отверстия Ø55Н7Маршрут обработки поверхности Допуск, мкм Припуск, мм Диаметр, мм iТD iZmin iZmax iDmin iDmax Штамповка
1200
±600 51,53 52,73 Растачивание черновое 190 1,0 2,01 53,54 53,73 Растачивание чистовое 74 0,7 0,816 54,356 54,43 Растачивание тонкое 46 0,25 0,278 54,634 54,68 Шлифование 30 0,35 0,366 55,00 55,03
/>
4.4 Разработкатехнологического маршрута изготовления детали
№ Наименование операции IT Ra Содержание операции Станок 000 Заготовительная 14 20 штамповка
Токарно-винторезн.
станок 16Б16Ф3 010 Токарная черновая
12
10
11
12,5
6,3
6,3 Точение торцов, точение черновое, растачивание черновое 020 Токарная черновая
12
10
12,5
6,3 Точение торцов, точение черновое 030 Токарная чистовая
9
9
3,2
3,2
Точение торцов,
Растачивание чистовое,
точение фасок 035 Точение тонкое 8 1,6
Растачивание
Тонкое 040 Сверлильная 12 12,5 сверление
Радиально-сверлильн.
станок 2М57 050 Протяжная
12
8
3,2
1,6
Протягивание черновое,
Протягивание чистовое
Горизонт.-протяжной полуавтом.
для внутр. протягив ания 060 Зубофрезерная 10 3,2 Фрезерование черновое
Зубофрезерный полуавтом. для цилиндрических зубчатых колес
5К301П 065 Зубошевингова льная 8 1,6 Фрезерование чистовое 070 Торцекругло шлифовальная 8 1,6 Шлифование чистовое
Торцекруглошлифовальный
станок 3Т160 080 Шлифовальная 7 0,8 Шлифование чистовое Внутришлифовальный станок 3К227В 090 Моечная 100 Контрольная микрометр
5. Выбор средствтехнологического оснащенияОперация Средства технологического оснащения Оборудова-ние Приспособления Режущий инструмент Средства контроля 000 Заготовительная
16Б16Ф3 с ЧПУ
16Б16Ф3 с ЧПУ
Патрон трехкулачковый самоцентрирующий
ГОСТ24351-80
Резец проходной упорный Т5К10 ГОСТ 26611-85.
Резец расточной с мех. крепл. трехгран. пластин φ=50˚
Т15К6
ЩЦ-2
калибр
010
Токарная черновая
020
Токарная черновая Цанговый патрон
030
Токарная чистовая
Патрон трехкулачковый самоцентрирующий
ГОСТ24351-80
Резец расточной Т15К6
ГОСТ 9795-84 Резец подрезной Т5К10 ГОСТ 26611-85 калибр
035
Точение тонкое
040
Сверлиль ная Рад.-сверл. станок 2М57 Специальный цанговый патрон ГОСТ2876-80 Сверло специальное ø12 Р6М5 ГОСТ10903-37
050
протяжная 7Б56У Специальный цанговый патрон ГОСТ2876-80 Шпоночная сборная протяжка ГОСТ 23360-78
060
зубофрезерная
Зубофрезерный станок
5К301 Специальный цанговый патрон ГОСТ2876-80
Концевая твердосплав. фреза Т5К10
ГОСТ18152-72
Зубомер
Смещение-нц1
065
Зубошевенгование
Шевер тип 1
ГОСТ 8570-80
070
Торце-круглошлифовальная
Торце-круглошлиф. станок
3Т160 Патрон мембранный
Круг на керамической основе ПВ 200х40
10038А50
ГОСТ18118-79 Микрометр
080
Шлифоваль ная Внутришлифов. станок 3К227В
Шлифовальный круг ПВ 25х30х10
24А16СМ28К
6. Разработкатехнологических операций
6.1 Расчет режимоврезания
Расчет режимов резанияпроводим по литературе [2], стр. 102.
010 Токарная: достигнутая шероховатость 6,3
1 переход:
t=1,5 мм,
где t-глубина резания;
S=1,2 мм,
где S-подача.
Найдем скорость резания:
/>, (6.1)
где T-стойкость инструмента;
x, y, m, Kv-коэффициенты.
Т=60 мин;
/>;
x=0,15;
y=0,45;
m=0,20;
/> (6.2)
где KГ, Knv, Kuv–коэффициенты.
Подставим в исходнуюформулу:
/>
/> (6.3)
Коэффициенты для силрезания:
/> /> />
/> (6.4)
/>
/>
/>
Подставим в исходнуюформулу:
/>
/>
/>
Найдем мощность станка:
/> (6.5)
2 переход:
t=2 мм
где t-глубина резания;
S=0,2 мм,
где S-подача.
Найдем скорость резания:
Т=60 мин;
/>
x=0,15
y=0,20
m=0,20
/>
Подставим в исходнуюформулу:
/>
/> - фактическая скорость
Коэффициенты для силрезания:
/> /> />
/>
/>
/>
/>
Подставим в исходнуюформулу:
/>
/>
/>
Найдем мощность станка:
/>
040 Сверлильная: достигнутая шероховатость 12,5
t=0,5D=0,5*12=6 мм
где t-глубина резания
S=0,2 мм
где S-подача.
Найдем скорость резания:
/> (6.6)
Т=60 мин
/>
q=0,4
y=0,7
m=0,20
/>
Подставим в исходнуюформулу:
/>
/> (6.7)
/> />
Подставим в исходнуюформулу:
/>
Найдем мощность станка ичастоту вращения шпинделя:
/> (6.8)
(6.9)
060 Зубофрезерная: достигнутая шероховатость 3,2.
Определим скорость поформуле:
u= СuDq×/Bu×Тm×tx×Sy×Ku×zр, (6.10)
где S=0,12- подача;
t=5,625-глубина резания;
Сu=234;
q=0,17 — коэффициент;
u=-0,05 — коэффициент;
m=0,33 — коэффициент;
x=0,38 — коэффициент;
y=0,28 — коэффициент;
Ku=1-коэффициент;
Р=0,1;
Т=240 мин — стойкость фрезы.
Подставим в исходнуюформулу:
u= 234 ×400,17×1/5,6250,38×2400,33×0,120,28×10-0,05×140,1=112 м/мин
Частот вращения шпинделя:
n= 1000×u/p×D (6.11)
Подставим в исходнуюформулу:
n= 1000×112/p×40=892 об/мин.
6.2 Расчет нормвремени
Поскольку типпроизводства среднесерийное, то для токарной, сверлильной и зубофрезернойоперации необходимо определить штучно-калькуляционное время по формуле:
Тш-к=Тп-з/n+То+(Ту.с.+Тз.о.+Туп+Тиз)к+Тоб.от, (6.12)
где Тп-з– подготовительно-заключительное время;
N – программа выпуска деталей в год;
То – основное время;
(Ту.с +Тз.о) – время на установку и снятиедетали, на ее закрепление и открепление;
Туп– время на приемы управления;
Тиз – время на измерение детали;
К – условия среднесерийногопроизводства;
Тоб.от – время перерывов на отдых и личныенадобности.
1. Токарная операция020:
Тп-з=8 мин;
N=4400 дет/год;
То=0,9+4,7=5,6 мин;
(Ту.с +Тз.о)=0,085мин;
Туп=0,05мин;
Тиз=0,07 мин;
К=1,85;
Тоб.от=6,5мин.
Тш-к=8/4400+5,6+(0,085+0,05+0,07)1,85+6,5=8/1300+8,6=
=12,5 мин.
2. Сверлильнаяоперация 040:
Тп-з =5мин;
N=4400 дет/год;
То =2,4мин;
(Ту.с +Тз.о)= 0,148мин;
Туц =0,26мин;
Тиз =0,78мин;
К =1,85;
Тоб.от=6,5мин.
Тш-к=5/4400+2,4+(0,148+0,26+0,78)1,85+6,5=11,09 мин.
3. Зубофрезерная операция060:
Тп-з=24мин;
N=4400дет/год;
То=1,2 мин;
(Ту.с +Тз.о)=0,136мин;
Туп=0,15мин;
Тиз=0,88мин;
К=1,85;
Тоб.от=8мин.
Тш-к=24/4400+1,2+(0,136+0,15+0,88)1,85+8=
=11,36 мин.
Заключение
В ходе работы быливыполнены все задачи курсового проекта.
Проанализировав исходныеданные детали, стало возможным определение:
-выбора типапроизводства, формы организации технологического процесса изготовления детали;
-выбора метода получениязаготовки;
— технологическогомаршрута изготовления детали;
— технологическогомаршрута обработки поверхности;
— технологической схемыбазирования;
— припусковрасчетно-аналитическим методом;
— технологическогомаршрута изготовления детали;
-выбора средствтехнологического оснащения;
(технологическоеоборудование, станочные приспособления, режущий инструмент, контрольныесредства измерения, вспомогательный режущий инструмент)
— технологическихопераций (расчет режима резания, расчет нормы времени).
Литература
1. Справочник технолога машиностроителя/ Под редакцией А.Г.Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М .: Машиностроение,1985.- Т.1,2.
2. Горбацевич А.Ф., Шкред В. А. Курсовое проектированиепо технологии машиностроения:- 4-е изд., перераб. и доп.- Выш. школа, 1983, ил.
3. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник- М.: Машиностроение, Ленинград, 1983год.
4. Михайлов А.В. Методическое указание «Определениеоперационных размеров механической обработки в условиях серийного производства»
Тольятти, 1992год.
5. Методические указания Боровкова.
6. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. /Ред.совет: Б.Н. Вардашкин и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т.1. 324 с.