Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательноеучреждение
высшего профессионального образования
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Пояснительная записка к курсовомупроекту
по дисциплине «Техника и технологиямашиностроения»
на тему «ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ ИБГУ 721423.001»
Ижевск 2011
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ
2. ОТРАБОТКА ДЕТАЛИ НАТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВКИ
4. РАСЧЕТ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА
5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И НОРМВРЕМЕНИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В курсовом проектированиирешаются следующие задачи необходимые для осуществления технологическойподготовки производства:
1. формулируетсяслужебное назначение детали;
2. конструкция деталиотрабатывается на технологичность;
3. рассчитывается ипроектируется заготовка;
4. разрабатываетсямаршрутный технологический процесс;
5. определяется типпроизводства ;
6. проводится расчетрежимов резания и норм времени на несколько станочных операций;
7. разрабатываютсястаночные наладки.
1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕДЕТАЛИ
Валы — детали,предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и дляподдержания вращающихся деталей машин (зубчатых колес, шкивов, звездочек и др.)Валы бывают цельные и полые; гладкие, шлицевые, валы-шестерни; прямые,коленчатые, кривошипные; ступенчатые и бесступенчатые.
2. ОТРАБОТКА ДЕТАЛИ НАТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Одной из наиболее важныхи трудоемких функций технологической подготовки производства являетсяобеспечение технологичности изделия. Практически без дополнительныхматериальных затрат в производстве на данном этапе решаются задачи снижениятрудоемкости, повышения качества и экономичности новых изделий.
Согласно ГОСТ 14.205-83под технологичностью следует понимать совокупность свойств конструкции изделия,определяющую ее способность к достижению оптимальных затрат при производстве,эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска иусловий выполнения работ.
Количественная оценкатехнологичности
1. Коэффициентунификации конструктивных элементов:
/>
/> - число унифицированныхконструктивных элементов;
/> - число конструктивных элементов вдетали. Конструктивные элементы: фаски, канавки, пазы, отверстия, зубья,галтели и т.д.
/>=/>=1
2. Коэффициентстандартизации элементов:
/>
/> — число стандартизированныхконструктивных элементов;
/> — число конструктивных элементов вдетали.
/>=1
Деталь типовая, всеэлементы стандартизованы />=1.
3. Коэффициентприменяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей:
/>
/> - число поверхностей, обрабатываемыхстандартным режущим инструментом;
/> — число поверхностей, подвергаемыхмеханической обработке.
/>=1.
4. Коэффициентобработки поверхностей:
/>
/> - число поверхностей, подвергаемыхмеханической обработке;
/> - общее число поверхностей детали.
/>=0,
т.е. все поверхностиподвергаются механической обработке.
5. Коэффициентповторяемости поверхности:
/>
/> — общее число поверхностей детали;
/> - число наименований поверхностей(плоские (торцы), цилиндрические, конические (фаски), зубчатые, резьбовые,шпоночные, шлицевые, конавочные ).
/>= 1-/>=0,74
6. Коэффициентиспользования материала:
/>
/> - масса детали;
/> - масса заготовки.
/>= 0,7
7. Коэффициентобрабатываемости материала:
/>
/> — основное время обработкирассматриваемого материала;
/> — основное время обработки длябазового материала.
/>=1
8. Коэффициентточности обработки:
/>; />
где /> - средний квалитетточности;
/> — квалитет обработки;
n – число размеров соответствующегоквалитета.
/>= />
/>= />
9. Коэффициентшероховатости поверхности
/>; />
/> - среднее числовое значениепараметра шероховатости;
/> - числовое значение параметрашероховатости (предпочтительно Ra);
n – число поверхностей ссоответствующим числовым значением параметра шероховатости.
/>/>
/>/>
Определим комплексныйпоказатель технологичности:
/>
/> — числовое значение балла,соответствующее величине показателя при сопоставлении его с базовым значениемэтого показателя;
/> - величина значимости показателя,определяется экспертным путем, иходя из того что
/>
/>
/>/>
3,11 >3 мер повышениятехнологичности не требуется, т.к. деталь технологична.
3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕЗАГОТОВКИ
Исходные данные:
Оборудование: кривошипныегорячештамповочные прессы, открытая штамповка; Материал заготовки Сталь 40ХГР;
Шероховатость поверхностиRz100;
Плоскость разъема по осивращения заготовки.
В соответствии с ГОСТ7505-89 основными признаками классификации штамповочных поковок являются:точность изготовления, группа стали, конфигурация поверхности разъемаиспользуемого штампа, степень сложности.
1.По точностиизготовления поковки могут быть пяти классов (от 1-го класса точности Т1 до5-го Т5). Класс точности поковок устанавливают в зависимости от видаоборудования (технологического процесса) ГОСЕ 7505-89.
Класс точности поковкиТ4.
2.Группа стали поковокопределяется по содержанию углерода и легирующих элементов соответственно: М1-до 0,35% и 2%; М2- 0,35...0,65% и 2...5%; М3- свыше 0,65% и 5%.
Группа стали поковкиМ2.
3.Степень сложностипоковки С=Gn/Gф
Gn — масса (объем) поковки;
Gф – масса (объем_ геометрическойфигуры минимального объема, в которую вписывается поговка.
G=πR/>h
G/>= 3,14*4,2/>*77,5*7,8= 33483 гр = 33,5 кг
G/>=3,14*2,5/>*18,7*7,8+3,14*3,25/>*20,1*7,8+3,14*4,2/>*9,2*7,8+3,14*3,25/>* *8,5*7,8+3,14*2,5/>*20,1*7,8= 17312,7 гр =17,3 кг
С=/>=0,52
Так как коэффициентнаходится в пределах 0,31
Степень сложности С2.
4.Исходный индекс
Исходный индекс для поковкимассой 17,3 кг, группы стали М2, степенью точности С2 и класса точности Т4равен 16.
Исходный индекс 16.
Основные припуски намеханическую обработку поковок находят в зависимости от исходного индекса,линейных размеров и шероховатости поверхности детали.
Основные припуски намеханическую обработку (на сторону)=2,4мм.
6.Допуски и допускаемыеотклонения линейных размеров поковок назначают в зависимости от исходногоиндекса и размеров поковки. Допускаемые отклонения внутренних размеровустанавливаются с обратными знаками.
Допуски и допускаемыеотклонения линейных размеров поковки = 3,2 (+2,4; -1,2).
7.Далее назначаютсяштамповочные уклоны. Уклоны служат для облегчения заполнения полости штампа иудаления из нее поковки. Штамповочные уклоны делятся на внешние относящиеся кповерхностям, по которым между поковкой и стенкой штампа образуются зазорывследствие тепловой усадки при остывании поковки, и внутренние, относящиеся кповерхностям, которые при остывании поковки оказываются плотно посаженными навыступы штампа. Меньшие значения принимают при малом отношении глубины к ширинеполости штампа. После назначения штамповочные уклоны корректируют такимобразом, чтобы линия разъема в верхнем и нижнем штампах была одинаковой.
Штамповочные уклоны(только наружные) = 3-5/>
8.Назначаем радиусызакругления
R/>=5 мм
R/>= 3* R/>=3*5=15мм
4. РАСЧЕТ ТИПАПРОИЗВОДСТВА
Исходные данные:
Годовая программа изделийN/>=4000шт
Количество деталей наизделие m=3шт
Запасные частиβ=5-7%
Режим работы предприятия2 смены в сутки
Годовая программа
N= N/>m(1+β/100)=12600шт
Действительный годовойфонд времени работы оборудования F/>=4029ч
Тип производства по ГОСТ3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К/>, который показываетотношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащихвыполнению подразделением в течении месяца, к числу рабочих мест.
К/>=∑О/∑Р
Где ∑О – суммарноечисло различных операций; Р – число рабочих мест.
Согласно ГОСТ 14.004-74,принимаются следующие коэффициенты закрепления операций: для массовогопроизводства К/>=0,1…1,0; для крупносерийногопроизводства 1≤ К/>≤10; длясреднесерийного К/>=10…20; длямелкосерийного К/>=20-40, дляединичного К/>>40.
Технологический процесснеобходимо расчленить на технологические операции по обработке поверхностей,определить основное время и штучное или штучно-калькуляционное время дляосновных операций. На данном этапе проектирования нормирование переходов иопераций можно выполнить, пользуясь приближенными формулами.N Содержание обработки Формула для То То, мин ϕк Т шт, мин m p P η з.ф. О 1 Обточка черновая
0,17dl10/> 11 1,36 14,96 0,97 1 0,97 1 2 Чистовая обточка
0,1dl10/> 6,5 1,36 8,84 0,57 1 0,57 2 3 Фрезерование шпоночного паза
7l10/> 0,973 1,51 1,47 0,095 1 0,095 9 4 Шлифование чистовое
0,15dl10/> 9,77 1,55 15,14 0,98 1 0,98 1 5 Фрезерование зубьев
2,2Db10/> 17 1,27 21,59 1,4 2 0,7 2
1) d- наибольший диаметр детали
l- длина детали
То=84,05*775*0,17*10/>=11мин
ϕк =1,36
Тшт = То * ϕк =11*1,36=14,96мин
mp =N* Тшт /(60* F/>* η з.н.)=12600*14,96/(60*4029*0,8)=0,97
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф. =mp/Р=0,97
О= η з.н./ ηз.ф.=0,8/0,97=0,82~1
2) d- наибольший диаметр детали
l- длина детали
То=84,05*775*0,1*10/>=6,5мин
ϕк =1,36
Тшт = То * ϕк =6,5*1,36=8,84мин
mp =N* Тшт /(60* F/>* η з.н.)=12600*8,84/(60*4029*0,8)=0,57
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф. =mp/Р=0,57
О= η з.н./ ηз.ф.=0,8/0,57=1,4~2
3) ) l- длина шпоночного паза или их сумма,
l = 82+57=139
То=7*139*10/>=0,973мин
ϕк =1,51
Тшт = 0,973 *1,51=1,47мин
mp =1,47* 0,065=0,095
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф.=0,095/1=0,095
О=0,8/ 0,095=8,42~9
4) d- наибольший диаметр детали
l- длина всей детали
То=0,15*84,05*775*10/>=9,77мин
ϕк =1,55
Тшт = То * ϕк =9,77*1,55=15,14мин
mp =N* Тшт /(60* F/>* η з.н.)=15,4*0,065=0,98
η з.н.=0,8
Р=1
η з.ф. =0,98/1=0,98
О= η з.н./ ηз.ф.=0,8/0,0,98=0,82~1
5)D- диаметр зубчатой поверхности,
l- длина всей детали
То=2,2*84,05*92*10/>=17мин
ϕк =1,27
Тшт = То * ϕк =17*1,27=21,59мин
mp =N* Тшт /(60* F/>* η з.н.)=21,59*0,065=1,4
η з.н.=0,8
Р=2
η з.ф. =1,4/2=0,7
О= η з.н./ ηз.ф.=0,8/0,7=1,14~2
Кзо =∑О/∑Р=15/6=2,5
Тип производства:крупносерийное
вал шестерня заготовкамашина
5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯИ НОРМ ВРЕМЕНИ ПРИ ТОКАРНОЙ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКЕ
Исходные данные:
Материал заготовки: Сталь40ХГР
Шероховатость поверхностипосле обработки: Ra=12,5
Тип производства:крупносерийное
Оборудование:токарно-винторезный станок 16К20
Режущий инструмент: резецпроходной упорный правый
Материал режущей части:Т15К6
Углы резца: главный уголв плане φ=90/>, передний угол ɤ=10/>,угол наклона главного режущего лезвия λ=0-5/>
1)Определение глубинырезания
t=2,4*0,6=1,44мм (60% от припуска)
2)Определение подачи
S=0,6-1,2 мм/об
3)Корректировка подачи попаспорту станка
S=1 мм/об
4)Назначение периодастойкости резца Т
Т=60 мин
5)Определение скоростиглавного движения резца V
V=/>м/мин
/>=1
m=0,20
x=0,15
/>=340
V=/>м/мин
6)Определение частотывращения шпинделя станка n
n=/> об/мин
n=/>534,3 об/мин
7)Корректировка частотывращения шпинделя по паспорту станка
n=500 об/мин
8)Определение скоростирезания через паспортную частоту вращения
V=/> м/мин
V=/>=132 м/мин
9)Определяем главнуюсоставляющую силы резания
P/>=10*C/>*t/>
C/>=300
x=1
y=0,75
n=-0,15
K/>=1
P/>=10*300*1,44/>*1/>*132/>*1=2073,6
10)Определение мощности,затрачиваемой на резание N/>
N/>= />=/>=/>=4,47кВт
11)Определениедостаточности мощности станка для обработки
Nдв*n=10*0,75=7,5
N/>≤ Nдв*n
4,47˂7,5 → мощности достаточно
12) Определение длинырабочего хода L/>
L/>= L/>+ L/>+ L/>=809+2+2=813мм
L/>=2мм
L/>=2мм
L/>=187+201+92+9,5+7,5=497м
13)Определение основноговремени Tо
Tо =/>=/>0,994мм
14)Определениевспомогательного времени Tв
Tв=0,23+(0,01+0,15)+(0,18+0,22+0,16)=0,95
15) Определениеоперативного времени Tоп
Tоп = Tо +Tв =0,994+0,95=1,944
16)Определение временитехнического обслуживания Tтех
Tтех =/>=/>=0,025
17)Определение суммывремен организационного обслуживания и на перерывы и личные надобности Tорг+ Tпер
Tорг+ Tпер=/>=0,058мин
18)Определение штучноговремени Tшт
Tшт =1,944+0.025+0,058=2,027мин
19)Определениеподготовительно заключительного времени Tп-з
Tп-з =4+9+2+2+2,5+0,8+6,5+0,3+0,15+0,5=27,75мин
20)Результаты расчета,представленные в таблице:
t,
мин
S,
мм/об n, об/мин
V,
мм/мин
Pz,
Н
N/>,
кВт
Tо,
мин
Tшт,
мин
Tп-з,
мин 1,44 1 500 132 2073,6 4,47 0,994 2,027 27,75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе курсовой работыбыл разработан технологический процесс изготовления вал — шестерни.
Во-первых, проведенаотработка детали на технологичность. В данной главе была произведенаколичественная оценка технологичности и рассчитаны следующие показатели:
-коэффициент унификацииконструктивных элементов =1
-коэффициентстандартизации элементов =1, деталь типовая все элементы стандартизованы
-коэффициентприменяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей =1
-коэффициент обработкиповерхностей =0, т.е. все поверхности подвергаются механической обработке
-коэффициент повторяемостиповерхности =0,74
-коэффициентиспользования материала =0,7
-коэффициентобрабатываемости материала =1
-коэффициент точностиобработки =0,92
-коэффициентшероховатости поверхности =0,88
Итогом главы стал сталрасчет комплексного показателя технологичности, который составил 3,11, чтобольше 3, следовательно деталь технологична и мер для повышения технологичностине требуется.
Во вторых произведенырасчет и проектирование заготовки, и рассчитаны следующие показатели :
-классточности поковки=Т4
-группа стали поковки =М2
-степень сложности =С2
-исходный индекс =16
-основные припуски намеханическую обработку =2,4 мм
-допуски и допускаемыеотклонения линейных размеров поковки = 3,2(+2,4;-1,2)
-штамповочные уклоны(только наружные) =3-5/>
В третьих рассчитан типпроизводства по следующим исходным данным:
-годовая программаизделий N/>=4000шт
-количество деталей наизделие m=3шт
-запасные частиβ=5-7%
-режим работы предприятия2 смены в сутки
-годовая программа N= N/>m(1+β/100)=12600шт
-действительный годовойфонд времени работы оборудования F/>=4029ч
Тип производства: крупносерийное.
В четвертых произведенрасчет режимов резания и норм времени при токарной черновой обработке.Результаты расчета, представленные в таблице:
t,
мин
S,
мм/об n, об/мин
V,
мм/мин
Pz,
Н
N/>,
кВт
Tо,
мин
Tшт,
мин
Tп-з,
мин 1,44 1 500 132 2073,6 4,47 0,994 2,027 27,75
Списоклитературы
1.Руденко П.А. и др.: Проектированиеи производство заготовок в машиностроении – К.: Высшая школа, 1991. – 247с.
2.Трухачев А.В. Методические указания“Технологичность конструкции деталей, изготовляемых механической обработкой”,Ижевск 1990.
3.Учебное пособие под редакцией ГорбацевичаА.Ф. “Курсовое проектирование по технологии машиностроения ”, Минск 1983.,с.256
4.Справочник технологамашиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К.Мещеряковой, А.Г. Суслова. – 5-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 2003г.
5.Технология машиностроения (специальнаячасть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов/ А.А. Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М. Колесов и др. – М.: Машиностроение, 1986-480с.