Разработка оптимального технологического процесса производства детали Вал-шестерня (стр. 2 из 6)
Поскольку деталь “Вал-шестерня” отвечает требованиям технологичности по всем 4 группам критериев, можно сделать вывод о её достаточно высокой технологичности.
1.4 Формулировка задач курсовой работы
В результате анализа исходных данных можно сформулировать следующие задачи курсовой работы, решить которые необходимо для достижения цели работы, сформулированной во введении – обеспечить заданный выпуск деталей “Вал-шестерня” заданного качества с наименьшими затратами путем разработки ТП его механической обработки:
1) определить тип производства и выбрать стратегию разработки ТП;
2) выбрать оптимальный метод получения заготовки, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку;
3) разработать технологический маршрут, выбрать схемы базирования заготовки и составить план обработки;
4) выбрать средства технологического оснащения (СТО) ТП – оборудование, приспособления, режущие инструменты, средства контроля;
5) разработать технологические операции – определить их содержание, рассчитать режимы резания и нормы времени.
Решению этих задач посвящены следующие разделы работы.
2. Выбор стратегии разработки ТП
Задача раздела – в зависимости от типа производства выбрать оптимальную стратегию разработки ТП – принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), способствующих обеспечению заданного выпуска деталей заданного качества с наименьшими затратами.
Тип производства – мелкосерийное – определен заданием. Согласно рекомендациям принимаем следующую стратегию разработки ТП:
1) В области организации ТП:
Вид стратегии – последовательная, в отдельных случаях циклическая; линейная, в отдельных случаях разветвленная; жесткая, в отдельных случаях адаптивная.
Фома организации ТП – переменно – поточная.
Повторяемость изделий – периодическая партиями.
2) В области выбора и проектирования заготовки:
Метод получения заготовки – прокат или штамповка.
Выбор методов обработки – по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат КУД.
Припуск на обработку незначительный.
Метод определения припусков – укрупненный по таблицам, в отдельных случаях расчет по переходам.
3) В области разработки технологического маршрута :
Степень унификации ТП – разработка ТП – маршрутный ТП, в отдельных случаях – маршрутно-оперативный ТП.
Принцип формирования маршрута – экстенсивная , в отдельных случаях интенсивная концентрация операций.
Обеспечение точности – работа на настроенном оборудовании, с частичным применением активного контроля.
Базирование – с соблюдением принципа постоянства баз и по возможности – принципа совмещения баз.
4) В области выбора средств технологического оснащения (СТО).
Оборудование – универсальное, в том числе с ЧПУ.
Приспособления – универсальные, стандартные, универсально-сборные, в отдельных случаях специальные.
Режущие инструменты – стандартные, в отдельных случаях специальные.
Средства контроля – универсальные, в отдельных случаях модернизированные.
5) В области проектирования технологический операций:
Содержание операций – по возможности одновременная обработка нескольких поверхностей, исходя из возможностей оборудования.
Загрузка оборудования – периодическая смена деталей на станках.
Коэффициент закрепления операций Кзо =20...40.
Расстановка оборудования – по типам и размерам станков, местами по ходу ТП.
Настройка станков – по измерительным инструментам и приборам, либо работа без предварительной настройки, по промерам.
6) В области нормирования ТП:
Определение режимов резания – по общемашиностроительным нормативам, в отдельных случаях – по эмпирическим формулам.
Нормирование – укрупненное по опытно-статическим нормам, в отдельных случаях – детальное пооперационное.
Квалификация рабочих – достаточно высокая.
Технологическая документация – маршрутно-операционные карты.
3. Выбор и проектирование заготовки
Задача раздела – выбрать методы получения заготовки и обработки поверхностей вала-шестерни, обеспечивающие минимум суммарных затрат на получение заготовки и ее обработку, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку.
3.1 Выбор метода получения заготовки
По таблице 1 [3] определяем, что детали типа “Валы” средней сложности из стали для мелкосерийного производства целесообразно применить в качестве заготовки прокат или горячую штамповку. Для окончательного выбора метода получения заготовки выполним сравнительный экономический анализ. В основу анализа положим сравнение суммарных стоимостей С переменной доли затрат на получение заготовки СЗ и ее механическую обработку СОБР.
Расчет согласно методике [3]
Сi=Cзi+Cобрi
где i – номер варианта получения заготовки. В нашем случае i=1 для заготовки из проката, i=2 для штампованной заготовки.
Переменные затраты на получение заготовки Сз, руб., составляют:
где Цмат – цена 1т исходного материала, руб./т;
тзаг – масса заготовки, кг;
Ксп, Кт, Ксл – коэффициенты, учитывающие соответственно способ получения заготовки, ее точность и сложность.
Рассчитаем Сз для каждого из вариантов.
1) Вычерчиваем контур детали. На этом же эскизе вычерчиваем контуры заготовки из проката и штамповки (без масштаба).
2) Определяем ориентировочно припуск на обработку 2Z:
а) для штампованной заготовки
для поверхности 2, где припуск наибольший, принимаем припуск на сторону Z=10мм, 2Z=20мм – припуск на диаметр. Для поверхности 21 принимаем припуск на сторону Z=7мм, 2Z=14мм.
Припуски по торцам принимаем Z=2 мм.
б) для заготовки из проката принимаем припуски:
по диаметру 2Z=2 мм;
по торцам Z=1 мм.
Определяем размеры заготовки с учетом припусков и проставляем на рис.
3) Определяем напуски
Для заготовки из проката принимаем ближайший больший диаметр прутка – 180 мм.
Для штамповки назначаем предварительно уклон 5° и радиусы переходов R=3 мм.
Вычерчиваем напуски на рис. и проставляем размеры заготовки с учетом припусков и напусков.
4) Определяем массу детали Мд и заготовки Мз, кг по таблицам [990909] как сумму масс элементарных геометрических тел, входящих в деталь:
Мд = 40,34 кг; Мз = 50 кг (штамповка); Мз = 125 кг (прокат).
Переменные затраты на получение заготовки Сз, руб., составляют:
для штамповки
Сз =2134*0.05*1*1*5=534 руб.
для проката
Сз =1392*0.125*1*1.1*1=192 руб.
Переменные затраты на черновую обработку Собр, руб. составляют:
,где Суд – удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой обработке, руб./кг; при мелкосерийном производстве Суд = 7 руб./кг;
Ко – коэффициент обрабатываемости материала.
Рассчитываем Собр для каждого из вариантов:
для штампованной заготовки
Собр =7*(50 - 40.34)/0.8=84.5 руб.
для заготовки из проката
Собр =7*(125 - 40.34)/0.8=740.7 руб.
Подставляя полученные значения Сз и Собр в формулу (3.1), получим:
для штампованной заготовки
Сш = 534+84 = 618 руб.;
для заготовки из проката
Спр = 192+740 = 932 руб.
По минимуму переменных затрат принимаем вариант – штамповка.
3.2 Выбор методов обработки поверхностей
Методы обработки и их последовательность назначаем в соответствии с рекомендациями [6], при этом учитываем , что:
1) кроме указанных в табл. 1[6] переходов необходимо согласно требованиям чертежа вала ввести термообработку (ТО) – закалку с отпуском;
2) вал – деталь нежесткая, поэтому в процессе термообработки возможно его коробление и снижение точности на 1 квалитет;
3) обработку вала до ТО экономически целесообразно производить методами лезвийной обработки, а после ТО – методами абразивной обработки.
Выбор методов начинаем с самой точной поверхности. Такими поверхностями являются шейки под подшипники, поверхности 2 и 15.
По табл. 1 [6] определяем, что для поверхностей 2 и 15 (6 квалитет точности, шероховатость Ra=0,8 мкм) могут быть применены следующие
варианты последовательности методов обработки
Таблица 3.1.
| № вар. | Номера операций по порядку | Kу | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 1 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТТ(6) | ТО(7) | ШЧ(6) | 8,2 |
| 2 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТО(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 7,9 |
| 3 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТО(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 6,7 |
| 4 | Т(12) | ТП(10) | ТО(11) | ШП(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 7,6 |
| 5 | Т(12) | ТП(10) | ТО(11) | ШП(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 6,4 |
| 6 | Т(12) | ТО(13) | Ш(11) | ШП(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 8 |
| 7 | Т(12) | ТО(13) | Ш(11) | ШП(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 6,8 |
Варианты обработки поверхностей
В табл. 3.1 обозначено
Т – точение черновое;
Тп – точение получистовое;
Тч – точение чистовое;
Тт – точение тонкое;
Шо – шлифование обдирочное;
Ш – шлифование черновое;
Шп – шлифование получистовое;
Шч – шлифование чистовое;
ТО – термообработка.
Рядом с обозначением метода обработки в скобах указан квалитет точности, получаемый на данном переходе.