C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

As

0.42 - 0.5

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

до 0.25

до 0.04

до 0.035

до 0.25

до 0.25

до 0.08

s_в

s_T

d₅

y

KCU

Термообработка

МПа

МПа

%

%

кДж / м²

-

470

245

15

30

340

Нормализация

Размер детали, мм

Допуск, мм

Припуск, мм

Размер заготовки,мм

Ø 390 h11

+6

-6

16∙2

Ø 422

Ø 340 H14

+5

-5

21∙2

Ø 298

Ø 120 h14

+3

-3

11∙2

Ø 142

Ø 71 H7

+2

-2

9∙2

Ø 53

100 h12

+2

-2

9

109

105 h11

+3

-3

10

115

18 h14

+2

-2

6

24

№

поверхности

Конструктивный размер элементарной поверхности

Качество поверхностного слоя

Технологические переходы

Достигаемый уровень качества

Квалитет

поверхностиШероховатость R_а,мкм

Квалитет

Шероховатость R_а,мкм

1,2

105h11

11

3,2

Чистовое точение

11

3,2

Черновое точение

12

6,3

3

Æ71Н7

7

1,6

Чистовое шлифование

7

1.6

Черновое шлифование

8

3.2

Чистовое точение

10

6,3

Черновое точение

12

12,5

4

20Js9

9

3,2

Протягивание

9

3,2

5

390h11

11

3.5

Черновое точение

12

6,3

Чистовое точение

11

3.2

6

Æ56H14

14

12.5

Рассверливание

14

12.5

Сверление

14

12,5

7,8

100h12

12

6,3

Черновое точение

12

6,3

9

100

9

3,2

Однократное фрезерование

9

3,2

№ Опе-рации

Технологическая операция

Элементарная поверхность

005

Токарно-винторезная

Точить поверхности 7, 11, 14, 10, 1 по программе

Расточить сквозное отверстие 3 по программе

Точить фаски 3,5х45°,3х45° по программе

010

Токарно-револьверная

Подрезать торец Æ390h11/Æ340Н14

Подрезать торец Æ120h14/Æ71Н7 предварительно

Точить поверхность Æ390h11 начерно.

Точить поверхность Æ390h11 начисто.

Точить фаски 3х45°, 3,5х45°.

015

Радиально-сверлильная

Сверлить 6 отверстий Æ20H14

020

Радиально-сверлильная

Рассверлить 6 отверстий Æ56H14

025

h, мкм

Заготовка

=1250

-

Чорновое растачивание

125

120

Чистове растачивание

40

40

Чорнове шлифование

15

15

Этап

Квалитет

Елементи припуска,мкм

Допуск ,мм

Операцион. розмiр,мм

Размеры припуска,мм

R_z

h

∆_E

E

расчетный

Округл.

max

min

Заг-ка

-

1250

1868

0

4,0

71

71

-

-

Чер.раст

H12

125

120

113

100

0,30

70,874

70,87

10,54

5,5

Чист.рас.

H10

40

40

11

100

0,12

70,61

70,6

1,21

0,81

Чер.Шл.

H8

15

15

1

10

0,046

69,52

69,5

0,31

0,15

Чис.Шл.

H7

-

-

-

10

0,030

59,28

62

0,156

0,084

Поверхность

детали

Технологичные переходы

Допуск Т, мкм

Минимальный

припуск 2Zmin мм

Номинальный операционный размер,мм

Расчетный

округленный

Ø 390 h11

Черновое точение

570

23,43

390

390

Чистовое точение

360

2,07

392,57

392,5

100 h12

Черновое точение

350

7

100

100

105 h11

Черновое точение

350

5,6

6. Выбор режущего инструмента

Удаление припуска из заготовки осуществляется с помощью режущего инструмента. Результате выбора режущего инструмента представленные в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Результаты выбора режущего инструмента

7. Выбор металлорежущего оборудования

Учитывая количество деталей в партии, тип производства и материал заготовки, для обработки внешних цилиндровых поверхностей можно использовать верстать токарной группы.

Выбираем токарно – револьверный станок 1Г340. Токарный – револьверный стакное 1Г340 с горизонтальной осью поворота револьверной головки предназначено для высокопродуктивной обработки в патроне стальных изделий. Режущий инструмент из твердых сплавов, необходимый для обработки изделия, закрепляется в восьми позициях револьверной головки и в одной позици поротной різцевой головки поперечного суппорта.

Для обработки отверстий применяются станки сверлильной группы. Выбираем радиально – сверлильный станок 257 предназначенный для сверления в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание.

Для выполнения зубофрезерной операции выбираю зубофрезерный станок модели 53А50.

Для обработки шпоночного паза выбираю станок 7Б57.

Для достижения необходимой точности отверстия 3 применяем внутришлифовальный станок модели 3К228В.

Результаты выбора металлообрабатывающих станков представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Результаты вибора металлорежущего оборудования

Над станиной

400

Над поперечным суппортом

200

Число позиций револьверной головки

16

Диаметр отверстия револьверной головки для закрепления инструмента, мм

14 отверстий диаметром 30

5

Внутришлифовальный 3К228В

Наибольший диаметр, мм:

устанавливаемой заготовки

560

устанавливаемой заготовки в кожухе

400

Наибольшая длина, мм:

устанавливаемой заготовки

200

при наибольшем диаметре отверстия шлифования

200

Диаметр шлифуемых отверстий, мм

50...200

Наибольший ход стола, мм

630

Наибольшее наладочное поперечное перемещение, мм:

шлифовальной бабки: вперед (от рабочего)

60

назад (на рабочего)

10

бабки заготовки:

вперед (от рабочего)

200

назад (на рабочего)

50

Наибольший угол поворота бабки заготовки, град

30

Наибольший диаметр и высота шлифовального круга, мм

180 х 63

Скорость движения стола, м/мин: при правке шлифовального круга

0,1...2

при шлифовании

1...7

при быстром продольном подводе и отводе

10

Частота вращения шпинделя, с-1:

внутришлифовального

75 100 150 200

бабки заготовки

1,66...10

торцешлифовального приспособления

66,66

Мощность электродвигателя привода шлифовального круга, кВт

5,5

Масса (с приставным оборудованием), кг

6900

Наибольший диаметр, мм:

устанавливаемой заготовки

560

устанавливаемой заготовки в кожухе

400

Наибольшая длина, мм:

устанавливаемой заготовки

200

6.

Зубофрезерный станок 53А50

при наибольшем диаметре отверстия шлифования

200

Диаметр шлифуемых отверстий, мм

50...200

Наибольший диаметр нарезаемых колес, мм

500

Наибольший модуль зубьев нарезаемых колес, мм

8

Наибольший угол наклона зубьев нарезаемых колес, град.

±60

Наибольший вертикальный ход фрезы, мм

360

Наибольший диаметр фрезы, установленной в суппорте, мм

180

Осевое перемещение фрезы, мм

200

Частота вращения шпинделя фрезы, мин -1

40-405

Подача, мм/об.:

вертикальная

радиальная

осевая

0,75-7,5

0,2-2,25

0,13-2,6

8. Расчет режимов резания

Расчитаем режимы резания для рассверливания отверстия Ø56

Сверление, зенкерование и развёртывание являются наиболее распространёнными технологическими способами обработки круглых отверстий. Сверление (рис.8.1) - основной метод образования отверстий в металле обрабатываемых заготовок.

Рисунок 8.1. Схема резания при сверлении и рассверливании

При сверлении, как правило, используются стандартные свёрла, имеющие две режущие кромки, расположенные диаметрально относительно друг друга.

Просверленные отверстия чаще всего не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечные сечения представляют форму овала, а продольные - небольшую конусность.

При сверлении глубина резания принимается t=0,5D, а при рассверливании, зенкеровании или развёртывании t=0,5(D-d), где

D -диаметр инструмента, мм; d - диаметр предварительного отверстия, мм.

t=0,5(D-d)=0,5(56-20)=18 мм

Подачу назначаю руководствуясь приложением 5

S=0.8 мм/об

Назначенная подача должна быть скорректирована по паспорту выбранного станка. При этом необходимо выдержать условие: S_ст <S, где S_ст - окончательно установленное по паспорту значение подачи.

Scт=0,8 мм/об

Скорость резания, м/мин, определяется:

где D - диаметр сверла, зенкера или развёртки, мм; K_v - общий поправочный коэффициент.

Общий поправочный коёффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания определяется по формуле:

где К_мv - коэффициент на обрабатываемый материал; К_иv - коэффициент на инструментальный материал; К_lv - коэффициент, учитывающий глубину сверления; коэффициент K_мv рассчитывается следующим образом:

при обработке стали

при обработке серого чугуна

при обработке ковкого чугуна

Коэффициент, учитывающий глубину отверстия К_lv при сверлении принимается в зависимости от диаметра сверла.

После определения скорости резания, рассчитывается частота вращения шпинделя станка n_p, 1/мин:

где D - диаметр инструмента, мм.

Полученное значение n_p корректируется по паспорту станка и принимается ближайшая меньшая ступень n_ст

n_cт=100 1/мин

Крутящий момент, Нм и осевая сила, Н, рассчитываются по следующим формулам:

где С_м и С_р - коэффициенты, учитывающие условия резания.

Эффективная мощность резания определяется по формуле:

Потребная мощность резания:

N_п=N_э/0,9=6,4 кВт

9. Анализ размерной цепи

Размерной цепью называется последовательный ряд взаимосвязанных линейных размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. Каждая размерная цепь содержит исходное и несколько составляющих звеньев. Под размерной технологической цепью понимают размерные цепи, звенья которых являются операционными размерами и припусками.

Замыкающим размером в размерной цепи называется размер, который в детали получается последним в процессе ее обработки.

Из схемы размерной цепи можно определить уравнение замыкающего звена

(9.1)

где - сумма увеличивающих составляющих звеньев цепи;

- сумма уменьшающих составляющих звеньев цепи.

Связь между допусками составляющих и замыкающих размеров определяется правилом суммирования допусков Т_i :

(9.2)

Проведем размерный анализ для установочного размера при сверлении отверстия. Замыкающим звеном будет являться размер А1, для него составим размерную схему.

Рисунок 9.1 Размерная схема сверления отверстия

Где конструкторский размер А1 – замыкающий размер;

А1=18_-0,4

А2=43,5_-0,15

А3=105_-0,22

А0=43,5

Определим А0_MAX и А0_MIN, решив уравнения:

Допуск Т на размер A0 будет равным

Полученный размер

10. Нормирование технологического процесса

Для нормирования технологического процесса выбираю операцию с наибольшим количеством переходов – токарно-револьверную операцию .

Основное время обработки определяем по формуле [4]:

(9.1)

где l- длина врезания инструмента на рабочей подаче, мм;

l-длина рабочего хода, мм;

l-длина перебега, мм;

i-число проходов инструмента;

S-минутная подача инструмента, мм/мин

Формула для расчета вспомогательного времени:

, мин; (9.2)

где Т- время на установку и снятие заготовки, мин,

Т-время, связанное с переходом,

Т-время на измерение, мин.

Оперативное время находим как сумму основного и вспомогательного:

, мин; (9.3)

Формула для определения подготовительно-заключительного времени:

, мин; (9.4)

где Т- время на наладку станка, инструмента, приспособлений, мин;

Т -время на получение инструмента до начала обработки и сдачу после окончания, мин;

Штучное время находим по формуле:

, мин (9.5)

где Т= 0,03 Т- время на обслуживание оборудования, мин;

Т=0.04 Т- время нормированного отдыха, мин;

Штучно-калькуляционное время находим по формуле:

, мин; (9.6)

где N - размер партии, шт;

Используя формулы (9.1)-(9.6), для определения Т, Т, Т, Т, Т, находим Т для каждой операции.

11. Экономическое сравнение технологического процесса

Выбор наилучшего варианта технологического процесса из всех возможных, может быть осуществлен разными способами. Если из всех возможных вариантов имеется такой, на внедрение которого требуется наименьшие капитальные вложения и который обеспечивает самую низкую себестоимость единицы продукции, этот вариант является наилучшим. Однако на практике чаще варианты с большими удельными капитальными вложениями обеспечивают при внедрении меньшую себестоимость единицы продукции. В этих случаях технологический вариант определяется с помощью нормативного коэффициента эффективности или приведенных затрат.

При определении рациональности замены действующего варианта техники, технологии, способа организации производства новым рассчитывают коэффициент сравнительной эффективности.

Здесь С – себестоимость продукции, а К – капитальные вложения, Е_н - нормативный коэффициент эффективности, Е_н = 0,15; N – количество деталей производимых в год.

Сравним такие варианты технологического процесса (операция 020):

1. Обработка детали на токарно-револьверном станке.

2. Обработка детали на станке с ЧПУ.

Себестоимость продукции определяется путем сложения всех затрат, а именно:

,

где - стоимость основных и вспомогатльных материалов, для обоих видов обработки величина одинакова и постоянна;

З_о – затраты, связанные с заработной платой основного рабочего;

З_в.р. – затраты, связанные с заработной платой вспомогательного рабочего (наладчика) с учетом всех видов доплат и начислений;

А_о – амортизационные отчисления от стоимости оборудования;

А_т.о. – амортизационные отчисления от стоимости технологического оснащения, приходящегогся на одну деталь;

Р_о – затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием оборудования;

И – затраты, связанные с инструментом;

Л_о – расходы на технологическую электроэнергию;

П_л – затраты, связанные с амортизацией производственных площадей;

П_пр – расходы на ремонт и обслуживание управлящих устройств и программ.

Затраты, связанные с заработной платой основных рабочих определяются по формуле:

где Н_чс – норматив часовой заработной платы станочника соответ-ствующего разряда;

К_м – коэффициент станочного обслуживания.

При обработке на универсальном оборудовании:

Н_ои=12,5 грн. /час. – для станочника 3-го разряда;

=1, так как многостаночное обслуживание недопустимо при данном производстве.

На основании этого получаем:

- заработная плата основного рабочего для токарно-револьверной операции для серийного типа производства:

грн.

- заработная плата основного рабочего для токарно-револьверной с ЧПУ для среднесерийного типа производства (при использовании оператора 3-го разряда Н_ои= 8,4 грн/час и К_т=0,7):

грн.

Затраты, связанные с заработной платой вспомогательных рабочих определяются по формуле:

,

где Н_чс – норматив заработной платы наладчика соответствуещего разряда;

m – число смен работы станка;

К_он – число станков, обслуживаемых наладчиком за смену: К_он=7;

F_д – действительный годовой фонд времени работы оборудования.

грн;

Затраты, связанные с амортизационными отчислениями на оборудование:

,

где Ф – стоимость оборудования;

Н_а – норма амортизационных отчислений.

грн;

грн;

Затраты, связанные с амортизационными отчислениями на технологическое оснащение:

где Ф_то – стоимость технологического оснащения;

N_г – годовая программа выпуска изделий.

грн;

грн;

Затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием оборудования

,

где Н_м, Н_э – нормативы годовых затрат на ремонт электрической и механической частей оборудования;

К_м, К_э – коэффициенты сложности ремонта электрической и механической частей оборудования;

К_т – коэффициент запаса точности оборудования (К_т =1).

грн;

грн.

Затраты, связанные с инструментом:

,

де Ф_и – стоимость инструмента;

Т_сл.и. – срок службы инструмента.

грн;

грн.

Расходы на технологическую электроэнергию:

,

где N_э – мощность электродвигателя;

– тариф электроэнергии.

грн;

грн.

Затраты, связанные с амортизацией производственных площадей:

,

где Н_п – годовые издержки;

П_с – площадь в плане;

К_с.у – коэффициент учитывающий площадь системы управления.

грн;

грн.

Расчет экономической части ведем методом полной себестоимости с учетом капитальных вложений. Согласно этому, полная себестоимость по расходам на одну деталь:

грн;

грн;

В капитальные вложения включаются расходы на производственное оборудование, инструменты и приспособления.

грн;

где - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на установку оборудования;

Ц – цена оборудования.

грн;

грн.

Коэффициент сравнительной эффективности:

Применение обработки на станке с ЧПУ является более приемлимо.

Заключение

В курсовом проекте был составлен технологический процесс для обработки детали типа зубчатое колесо с детальной разработкой документации технологии её изготовления с помощью современных САПР "ВЕРТИКАЛЬ" и "КОМПАС 3D". В курсовом проекте проведен анализ базового техпроцесса, определен тип производства, выбран тип заготовки, разработан маршрутно-операционный и операционный техпроцессы. Рассчитаны режимы резания для обработки нескольких поверхностей. Разработаны карты наладок, произведено нормирование технологического процесса и экономическое сравнение вариантов технологического процесса.

В данном курсовом проекте для детали зубчатое колесо были произведены: анализ технологичности, определение типа производства, определение вида заготовки, выбор и анализ выбранного оборудования для осуществления процесса механической обработки изделия. Также были рассчитаны минимальные величины припусков на механическую обработку, произведен размерный анализ устанвочного размера при сверлении, расчет режимов резания, нормирование технологического процесса, экономическое сравнение вариантов технологического процесса. Были сформированы маршрутные карты, операционные карты, карты эскизов и карты наладки на изготовление детали типа зубчатое колесо.

Список литературы

1. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроительных спец. вузов]. – 4-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Выш. школа, 1983. – 256 с., ил.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1985. – 496с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1985. – 457с.

4. Справочник инструментальщика /И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.: Под общ. ред. И.А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. – 846с.

5. Общемашиностроительные нормативы вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. М.: Машиностроение, 1974, 422с.

6. Технология машиностроения / Под общ. ред. С.А. Картавова. - Киев: Техника, 1965. –527с.

7. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство, Издание 2, Москва, Машиностроение, 1974 г.