Технология машиностроения

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1. Анализ конструкции изделия на технологичность.

Техническая характеристика изделия

 

Габаритные  размеры детали – Вал- шестерня – Ø80,

масса детали – 13,6 кг.

Сталь 38 Х2Н2МА  ГОСТ 4543-71.

В качестве детали – представителя для разработки технологии изготовления принят вал-шестерня. Вал-шестерня  является деталью редуктора, он предназначен для передачи крутящего  от шестерни  посредством косозубой  передачи.

Косозубый венец выполнен с углом наклона  зубьев β = 11⁰ 28^/ 42^// , число зубьев z=16, модуль m=4, степень точности по ГОСТ1643-81 8–8–7–В.

Вал-шестерня имеет два шпоночных паза 12Р9х70 для  передачи крутящего момента.

Базовая поверхность вала-шестерни - Ø50k6, поверхность обеспечивает установку подшипника.

По торцам выполнены фаски – 2,5х45⁰.  На шейках вала накатана резьба

М 36х3 – 8g .

Неуказанные размеры выполняются по H14; h14; ±IT14/2.

Материал  детали – Сталь 38 Х2Н2МА  ГОСТ 4543-71  – легированная конструкционная  сталь.  Применяется в машиностроении для изготовления нагруженных деталей.

 

Таблица 1. 1 Химический состав, %

C	Cr	Ni	Mo
0,3-0,4	2	2	до 1,5

 

Рабочий чертеж детали содержит все данные необходимые для ее изготовления: размеры, проекции, сечения, параметры  шероховатости, допустимые отклонения от правильных геометрических форм; допускаемые  пространственные отклонения во взаимном расположении  элементарных поверхностей детали; материал с указанием марки  и ГОСТа, и прочие механические требования.

Конструкция детали имеет простую устойчивую форму с удобными техническими базами. Форма детали позволяет получить заготовку очень близкую по форме  к основной конструкции.

Конструкция детали позволяет использовать многоинструментальную обработку, однако в условиях мелкосерийного производства такая обработка себя не оправдает.

Точность  детали – высокая, точными поверхностями  являются Ø50k6 Ra1,25, а также боковые и внутренние поверхности зубьев. Для достижения k6 и Rа 1,25 необходимо задействовать шлифование.

При обработке  шпоночного паза возможна операция с  предварительной настройкой станка на размер.

Условия для врезания и выхода режущего инструмента  обеспечены.

Достижение  необходимой точности размеров, а  также необходимой шероховатости  и допустимых пространственных отклонений и геометрических погрешностей не вызывают трудностей при обработке детали на стандартном оборудовании.

Найдем  коэффициент шероховатости данной детали по формуле:

,

где Шср - средняя шероховатость по вариантам технологии.

,

где Ш_i - шероховатость поверхности;

       n_i – количество одинаковых параметров шероховатости;

m_i – общее количество параметров шероховатости.

Rа 0,4 – 2 поверхности.

Rа 1,25 – 4 поверхности.

Rа 3,2 – 10 поверхностей.

Rа 6,3 – 5поверхностей.

.

Откуда:

.

Найдем  коэффициент квалитета данной детали по формуле:

,

где Тср - средний квалитет по вариантам технологии.

,

где Т_i - квалитет  поверхности;

n_i – количество одинаковых размеров с одинаковым квалитетом точности;

m_i – общее количестворазмеров.

6 квалитет  – 2 поверхности,

9 квалитет  – 2 поверхности,

10 квалитет  – 2  поверхности,

14 квалитет  – 6 поверхностей.

,

Откуда:

.

Уровни  технологичности изделия по трудоемкости и технологической себестоимости  окончательно определяют после разработки технологического процесса и получения необходимых для расчета данных с учетом снижения трудоемкости изделия и заготовки, материала и метода получения.

 

1.2 Обоснование программы  выпуска, типа производства и  его

организационной формы

 

В зависимости  от массы заданной детали определим  тип производства и годовую программу  выпуска вала-шестерни. Масса данного  изделия составляет 13,6 кг, что относится  к мелким изделиям до 20 кг. Тип производства для таких изделий может быть массовым (свыше 50 000 шт), крупносерийным (5001…50 000 шт), среднесерийным (501…5000 шт). Для удобства расчета принимаем производство среднесерийным, примем годовую программу выпуска данной продукции равной N=3000 шт.

 

1.3 Проектирование маршрутного  технологического процесса

изготовления детали.

 

Базовый маршрутный технологический процесс  изготовления детали был разработан для условий единичного производства. Т.к мы рассматриваем изготовление детали в условиях серийного производства, то планируемый процесс будет  отличатся  от базового. Для повышения точности обработки маршрут делят на черновую и чистовую обработку. На черновой обработке снимают основную величину припуска. После термообработки исправляют технологические базы и производят окончательную обработку. При составлении маршрута обработки по отдельным операциям установим тип станков. Для сравнения сведем базовый и проектируемый маршруты обработки в таблицу

При проектировании нового техпроцесса были внесены  следующие изменения:

- исключены  такие операции как слесарная  и маркировочная;

- токарные, расточные операции, выполняемые  на универсальных станках, 

заменены  операциями выполняемыми на станках с ЧПУ;

- применены установочные приспособления с механизированным

приводом;

- применены  револьверные головки и инструментальные  магазины.

Вышеуказанные мероприятия позволяют сократить  основное время, увеличить производительность, качество обработки, снизить себестоимость  изделия.

Таблица 1.2 – Маршрутный технологический процесс

Базовый маршрутный технологический процесс			Проектируемый маршрутный технологический процесс
№ п/п	Название операции	Оборудо-вание	№ п/п	Название операции	Оборудо-вание
05	Заготовительная		05	Фрезерно-центровальная	МР-71
10	Слесарная		10	Зенковка	2А125
15	Разметочная		15	Токарная	16К20Ф3
20	Расточная	2М615	20	Токарная	16К20Ф3
25	Токарная	16К20	25	Термическая
30	Слесарная		30	Токарная	16К20Ф3
35	Транспортная		35	Токарная	16К20Ф3
40	Термическая		40	Круглошлифовальная	3Б161
45	Разметочная		45	Токарная	16К20Ф3
50	Расточная	2М615	50	Резьбонарезная	16К20Ф3
55	Токарная	16К20	55	Фрезерная	6Р11
60	Сверлильная	2А125	60	Зуборезная	53А20
65	Зенковка	2А125	65	Контроль
70	Токарная	16К20
75	Круглошлифо-вальная	3М163В
80	Токарная	16К20
85	Разметочная
90	Фрезерная	6Р11
95	Слесарная
100	Зуборезная	53А20
105	Слесарная
110	Контроль

 

1.4 Выбор и обоснование вида  заготовки

 

Метод выполнения заготовок для деталей машин  определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку означает установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Для рационального  выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные  исходные данные, так как между  ними существует тесное взаимодействие.

Для детали вал-шестерня выбираем заготовку –  прокат, изготовленную на прокатном  стане. Прокат обеспечивает хорошее  качество поверхности и имеет  низкую себестоимость. Для заданной детали можно использовать два вида заготовки: штамп и прокат.

Изготовление  детали методом штамповки применяют  в массовом производстве.

 

1. Для проверки экономической целесообразности каждого вида заготовки рассчитывается коэффициент использования материала:

,

_{где  Мд- масса детали, кг;}

М_з – масса заготовки, кг.

Для штамповки:

 

 

Для проката:

 

где _L- длина заготовки, _L=752 мм;

       R- радиус заготовки, R=40 мм;

       - плотность материала заготовки,

М_з=752·3,14·90²·7,85·10^-6=29,65кг

К_им=

Так как  коэффициент использования материала  при использовании проката выше (0,46 >0,31), то целесообразнее использовать прокат для получения необходимой заготовки.

 

2. Рассчитаем стоимость заготовки из проката и штамповки.

Стоимость заготовки из проката:

 

_Q1 - масса заготовки из проката, _Q1 =29,65 кг;

_S1 - базовая стоимость 1 кг материала, _S1 =0,7 грн;

_q- масса детали, _q=13,6 кг

_Sотх - стоимость 1 кг отходов,

Стоимость заготовки из штампа:

 

где _Q2 - масса штампованной заготовки _Q2 =17,68 кг;

      S₂ - стоимость 1 кг материала, _S2 =0,7 грн;

      _K5 - коэффициент, учитывающий сложность штамповки, _K5=0,85;

      _K6 - коэффициент, учитывающий массу заготовки, _K6=1;

      _K7 - коэффициент, учитывающий программу выпуска, _K7=1,8;

      _K8 - коэффициент, зависящий от материала заготовки, _K8=1,5.

Определяем эффективность  варианта:

 

 

Так как    то сравнение выполняется по коэффициенту использования материала и стоимости заготовки. Выбираем тот вариант, при котором коэффициент использования материала имеет большее значение.

 

Следовательно, в виде заготовки  будем использовать прокат.

 

1.5 Расчет припусков и межоперационных  размеров

 

Рассчитать  припуски на обработку и промежуточные  предельные размеры на поверхность  Ø 50k6 (±0,008).

План  обработки поверхности Ø 50k6 (±0,008) Ra 0,8.

1. Заготовка: Rz 150, δ=1600(±0,8) мкм, Т=250 мм.
2. Точение предварительное: Rz 50, δ=400 мкм, Т=50 мм.
3. Точение окончательное: Rz 30, δ=120 мкм, Т=30 мм.
4. Шлифование предварительное: Rz 10, δ=30 мкм, Т=20 мм.

Расчет  погрешности формы заготовки:

,

где - погрешность зацентровки заготовки,

- погрешность коробления формы,  , - удельное коробление заготовки,

Остаточное  пространственное отклонение:

- после предварительного точения:

- после окончательного точения:

- после предварительного шлифования:

Рассчитываем  погрешность установки:

,

где - погрешность базирования, при установке в трехкулачковый самоцентрирующий патрон;

  - погрешность закрепления, , ,

- погрешность приспособления,

,

,

.

Рассчитываем  минимальный припуск цилиндрической поверхности:

,

Номинальный припуск: