Курсовая Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 9.11.2024

Содержание

Введение. 4

Расчетная часть

1 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали. 6

1.2 Описание изделия. 6

1.2 Материал детали и его свойства. 6

1.3 Анализ технологичности детали. 7

2 Определение типа производства. 9

3 Выбор заготовки. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки. 21

3.1 Технико-экономическое обоснование выбора заготовки. 23

4 Разработка маршрутного технологического процесса. 29

4.1 Составление технологического маршрута обработки детали. 29

4.2 Технология изготовления вала. 30

5 Расчет припусков и межоперационных размеров. 32

5.1 Расчетно-аналитический метод определения припуска. 32

6 Выбор оборудования. 37

6.1 Выбор режущего и мерительного инструмента. 37

6.2 Выбор средств измерения. 38

7 Расчет режимов резания. 39

8 Расчеты по техническому нормированию.. 44

9 Расчеты технологической себестоимости детали. 47

9.1 Расчет технологической себестоимости выполнения операции технологического процесса. 47

Заключение. 50

Библиографический список. 51

Графическая часть

Маршрутный технологический процесс

Операционные эскизы

Введение

Разработка технологического процесса изготовления детали является основной целью в курсовом проекте. В основу разработки технологических процессов положены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление заданного изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства. Технологический процесс изготовления изделий должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производства, при наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости изделий.

Из нескольких возможных вариантов технологического процесса изготовления одного и того же изделия, равноценных с позиций технического принципа проектирования, выбирают наиболее эффективный (т.е. производительный) и рентабельный.

Проектирование технологических процессов механической обработки имеет целью дать подробное описание процессов изготовления детали с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта. Технологические разработки позволяют выявить необходимые средства производства для выпуска изделий, трудоемкость и себестоимость изготовления.

Технологический процесс разрабатывается в следующей последовательности:

1.                 Определение типа производства;

2.                 Выбор вида заготовки;

3.                 Составление маршрута обработки детали;

4.                 Выбор технологических баз;

5.                 Выбор оборудования, инструмента и приспособления;

6.                 Расчет промежуточных припусков, установление технологических допусков и предельных размеров по технологическим переходам;

7.                 Определение режимов резания и технических норм времени;

8.                 Технико-экономическое обоснование;

9.                 Оформление графической части и технологической документации.

1 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали

В разделе будут изложены следующие вопросы:

- Описание изделия;

- Материал детали и его свойства;

- Анализ технологичности детали.

1.2 Описание изделия

Червяк представляет собой деталь типа вал, изготовлены из стали 20 Х ГОСТ 4543-71. Предназначен для передачи крутящего момента от одного вала к другому.

Гладкая цилиндрическая поверхность Ø32n6 предназначена для втулочно-муфточного соединения с соседним валом. Канавки расположенные с обеих сторон предназначены для подшипников качения или скольжения. Поверхности Ø80 мм на которой расположены два витка с правым направлением, предназначенные для кручения или переработки материала (продукта) в иное его состояние. Точные поверхности Ø32n6 и витки на Ø80 требуют точную обработку.

1.2 Материал детали и его свойства

Деталь червяк изготавливается из стали 20Х ГОСТ 4543-71. Сталь 20Х конструкционная, легированная, цементируемая с повышенной прочностью по сравнению с углеродистой сталью. Применяется для изготовления деталей (преимущественно некрупных), повергаемых цементации и закалке и работающие на износ при трении: втулки, пальцы, зубчатые колеса, валы и т.д.

Механические и химические свойства детали приведены ниже:

Таблица 1.1

Химический состав стали 20Х ГОСТ 4543-71

Массовая доля элементов, %
Углерод С	Кремний Si	Марганец Mn	Хром Cr
0,20	0,17-0,37	0,5-0,8	0,7-1,0

Таблица 1.2
Механические свойства стали 20Х ГОСТ 4543-71 и условия термической обработки

Марка	Термическая обработка					Механические свойства
	Закалка			Отпуск		σ_Т	σ_В	σ S,%
	Температура		Среда охлаждения	Температура	Среда охлаждения	МПа
	1-ой закалки	2-ой закалки
20Х	880	700-820	Вода, масло	180	Воздух масло	638-786		11

Технологические свойства стали:

¾   Коэффициент относительной обрабатываемости - 0,62;

¾   Хорошая пластичность, сталь допускает глубокую вытяжку;

¾   Свариваемость: ручная дуговая и автоматическая дуговая сварка под флюсом.

1.3 Анализ технологичности детали

Рабочий чертеж обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали т.е. все размеры и сечения.

От точности изготовления червяка зависит нормальная работа редуктора, поэтому необходимо обеспечение таких показателей, как:

¾   Точность диаметральных размеров червяка;

¾   Точность соосности ступеней;

¾   Цилиндричность поверхности;

¾   Некруглость поверхности;

¾   Качество поверхности.
Наиболее ответственными поверхностями является гладкая цилиндрическая поверхность Ø35к6.

Метрологический анализ червяка показал, что обработку червяка необходимо производить в центрах, чтобы радиальное биение поверхностей было менее 0,100 мм.

Анализ этих требований в целом показал, что к точности детали слишком высоких требований не предъявлено.

2 Определение типа производства

Тип производства в значительной мере влияет на технологические решения и уровень применяемой технологической оснастки. Определяется коэффициентом закрепления операций, который показывает отношение всех технологических операций к числу рабочих мест:

                                          ,                                           (2.1)

где ΣО_i- сумма всех технологических операций выполняемых в течение определенного времени;

- общее число рабочих мест.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определение штучно-калькуляционного времени для каждой операции:

                                                   .                                         (2.2)

где - коэффициент штучно-калькуляционного времени см. таблицу 2.1

2. Расчет количества единиц оборудования, необходимого для выполнения конкретной операции:

, (2.3)

где

- годовая программа выпуска деталей, шт/год;

F- действительный годовой фонд времени технологического оборудования, для двусменного режима работы

часа;

- нормативный коэффициент загрузки оборудования,

.

Полученное в результате расчета количество станков округляется до ближайшего большего числа

;

3. Определение фактического коэффициента загрузки рабочего места η_зф:

; (2.4)

4. Расчет количества операций на рабочем месте

. (2.5)

Таблица 2.1
Величина коэффициент штучно-калькуляционного времени

Виды станков	Производство
Виды станков	единичное и мелкосерийное	крупносерийное
Токарные	2,14	1,36
Токарно-револьверные	1,98	1,35
Токарно-многорезцовые	-	1,50
Вертикально-сверлильные	1,72	1,30
Радиально-сверлильные	1,75	1,41
Расточные	3,25	—
Круглошлифовальные	2,10	1,55
Строгальные	1,73	-----
Фрезерные	1,84	1,51
Зуборезные	1,66	1,27

Перед тем как начать расчет определения типа производства, необходимо определить маршрут обработки.

Определение маршрута обработки т.е.:

1.     Токарная операция черновая – подрезать торец 1, затем точить поверхность 2, поверхность 3, поверхность 4, затем повернуть деталь другой стороной и точить поверхность 7, поверхность 6, поверхность 5;

2.     Токарная операция чистовая – подрезать торец 1, затем точить поверхность 2, поверхность 3, поверхность 4, затем повернуть деталь другой стороной и точить поверхность 7, поверхность 6, поверхность 5;

3.     Шлифовальная операция предварительная – шлифовать поверхность 2 и поверхность 6;

4.     Зубофрезерная операция – фрезеровать зубья на поверхности 4;

5.     Шевинговальная операция – шевингование зубьев поверхности 4;

6.     Круглошлифовальная операция – шлифовать поверхность 2 и поверхность 6;

7.     Зубошлифовальная операция – шлифование зубьев поверхности 4;

8.     Подсчет основного времени на каждую операцию.
                                                               Рис. 2.1   Рабочий чертеж детали «Червяк»
Определение штучно-калькуляционного времени
1. Подрезать торец Ø35к6:

Т₀ = 0,00019D²

Т₀ = 0,00019 * 35 ² = 0,233 мин

Основное время:

Т₀₀₅ = 0,233 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 0,233*1,98 = 0,46 мин (МПС)

Т_шк = 0,233*1,35 = 0,32 мин (КСП)
2. Токарная операция черновая:

Т₀ = 0,00017dl

2.1 Точить поверхность Ø32 на длину 65 мм:

Т₀ = 0,00017*32*65 = 0,3536 мин

2.2 Точить поверхность Ø35 на длину 45 мм

Т₀ = 0,00017*35*45 = 0,27 мин

2.3 Точить поверхность Ø42 на длину 45 мм

Т₀ = 0,00017*42*45 = 0,32 мин

2.4 Точить поверхность Ø80 на длину 150 мм

Т₀ = 0,00017*80*150 = 2,04 мин

2.5 Точить поверхность Ø42 на длину 45 мм

Т₀ = 0,00017*42*45 = 0,32 мин

2.6 Точить поверхность Ø35 на длину 20 мм

Т₀ = 0,00017*35*20 = 0,12 мин

Основное время:

Т₀₁₀ = 0,3536+0,27+0,32+2,04+0,32+0,12 = 3,42 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 3,42*1,98 = 6,8 мин (МПС)

Т_шк = 3,42*1,35 = 4,6 мин (КСП)

3. Токарная обработка чистовая:

Т₀ = 0,00010dl

3.1 Точить поверхность Ø32 на длину 65 мм:

Т₀ = 0,00010*32*65 = 0,21 мин

3.2 Точить поверхность Ø35 на длину 45 мм:

Т₀ = 0,00010 *35*45 = 0,16 мин

3.3 Точить поверхность Ø42 на длину 45 мм:

Т₀ = 0,00010 * 42*45 = 0,19 мин

3.4 Точить поверхность Ø80 на длину 150 мм:

Т₀ = 0,00010 * 80* 150 = 1,2 мин

3.5 Точить поверхность Ø42 на длину 45 мм:

Т₀ = 0,00010*42*45 = 0,19 мин

3.6 Точить поверхность Ø35 на длину 20 мм:

Т₀ = 0,0001035*20 = 0,07 мин

Основное время:

Т₀₂₀ = 0,21+0,16+0,19+1,2+0,19+0,07 = 2,02 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 2,02*1,98 = 4,0 мин (МПС)

Т_шк = 2,02*1,35 = 3,0 мин (КСП)
4. Шлифовальная предварительная операция:

Т₀ = 0,00007dl

4.1 Шлифовать поверхность Ø35 на длину 20 мм:

Т₀ = 0,00007*35*20 = 0,049 мин

4.2 Шлифовать поверхность Ø35 на длину 45 мм:

Т₀ = 0,00007*35*45 = 0,11 мин

Основное время:

Т₀₂₅ = 0,049+0,11 = 0,16 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 0,16*2,10 = 0,34 мин (МПС)

Т_шк = 0,16*1,55 = 0,25 мин (КСП)
5. Зубофрезерная операция:

Т₀ = 0,0022Db

Фрезерование зубьев длинной 16 мм и диаметром вала Ø80мм:

Т₀ = 0,0022*80*16 = 2,82 мин

Основное время:

Т₀₃₀ = 2,82 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 2,82*1,66 = 4,67 мин (МПС)

Т_шк = 2,82*1,27 = 3,60 мин (КСП)
6. Шевинговальная операция:

Т₀ = 0,0046 l
z

Шевингование зубьев длинной 16 мм и диаметром вала Ø80мм:

Т₀ = 0,0046* 50,24* 2 = 0,46 мин

Основное время:

Т₀₃₅ =0,46 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 0,46*2,1 = 0,966 мин (МПС)

Т_шк = 0,46*1,55 = 0,713 мин (КСП)
7. Круглошлифовальная операция:

Т₀ = 0,0001dl

7.1 Шлифовать поверхность Ø35 на длину 20 мм:

Т₀ = 0,0001*35*20 = 0,07 мин

7.2 Шлифовать поверхность Ø35 на длину 45 мм:

Т₀ = 0,0001*35*45 = 0,16 мин

Основное время:

Т₀₄₅ = 0,07+0,16 = 0,23 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 0,23*2,1 = 0,5 мин (МПС)

Т_шк = 0,23*1,55 = 0,4 мин (КСП)
8. Зубошлифовальная операция:

Т₀ = 0,0046 l
z

Шлифование зубьев длинной 16 мм и диаметром вала Ø80мм:

Т₀ = 0,0046* 50,24* 2 = 0,46 мин

Основное время:

Т₀₃₅ =0,46 мин

Штучно-калькуляционное время:

Т_шк = 0,46*2,1 = 0,966 мин (МПС)

Т_шк = 0,46*1,55 = 0,713 мин (КСП)
Определение количества оборудования необходимого для операций:
,

где

= 300, шт/год;

F- 4015 ч;

- 0,8.

1.Отрезание торца:

(МСП)

(КСП)

2. Токарная обработка черновая:

(МСП)

(КСП)

3. Токарная обработка чистовая:

(МСП)

(КСП)

4. Шлифование предварительное:
(МСП)

(КСП)

5. Зубофрезерная операция:

(МСП)

(КСП)

6. Шевингование зубьев:

(МСП)

(КСП)

7. Круглошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)

8. Зубошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)
Фактический коэффициент загрузки оборудования

,

где m_пр – это округление m_р.
1.Отрезание торца:

(МСП)

(КСП)

2. Токарная обработка черновая:

(МСП)

(КСП)

3. Токарная обработка чистовая:

(МСП)

(КСП)

4. Шлифование предварительное:
(МСП)

(КСП)

5. Зубофрезерная операция:

(МСП)

(КСП)

6. Шевингование зубьев:

(МСП)

(КСП)

        7. Круглошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)

8. Зубошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)
Расчет количества операций на рабочем валу:

.

η_зн = 0,8
1.Отрезание торца:

(МСП)

(КСП)

2. Токарная обработка черновая:

(МСП)

(КСП)

3. Токарная обработка чистовая:

(МСП)

(КСП)

4. Шлифование предварительное:
(МСП)

(КСП)

5. Зубофрезерная операция:

(МСП)

(КСП)

6. Шевингование зубьев:

(МСП)

(КСП)

        7. Круглошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)

8. Зубошлифовальная операция:

(МСП)

(КСП)

Таблица 2.2

Расчет количества операций на рабочем месте

№
005
010
020
025
030
035
045
050
	-	-	-

Определяем тип производства

,
(МСП) , а значит К_З.О. > 40

(КСП) , а значит К_З.О. > 40

Из этого следует, что дальнейшие расчеты будут приведены для единичного производства.

3 Выбор заготовки. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки.

Способ получения заготовки определяется прежде всего конфигурацией детали и материалом из которого она изготавливается: материал льется или штампуется, можно ли прошить отверстие такого диаметра и такой глубины и т.п. Обязательно учитывается тип производства, поскольку с повышением серийности становится возможным получать более точные и сложные заготовки, обеспечивая и большую экономию металла.

Всего в машиностроении используются четыре вида заготовок:

1) заготовки, полученные из сортового проката;

2) заготовки, полученные давлением (поковки, штамповки);

3) заготовки, полученные литьем (отливки);

4) заготовки, получаемые сваркой частей из проката, отлитых или штампованных.

Заготовками для деталей класса «вал» наиболее часто служит либо сортовой прокат, либо штамповка. Отливка применяется в редких случаях: при изготовлении крупных валов из чугуна. Сортовой прокат применяется для изготовления средних и мелких деталей с небольшим переходом диаметров по ступеням вала (до 20-25 мм / 100 мм длина). Штамповка применяется для изготовления средних и крупных валов сложной конфигурации, с большим перепадом диаметров, а также при специальных требованиях к структуре металла и при достаточно больших объемах выпуска.

Для деталей класса «втулки» в основном применяют: 1) сортовой прокат (либо пруток, либо труба) при изготовлении мелких деталей (d<50мм) несложной конфигурации; 2) штамповку при изготовлении деталей средних размеров (d=50-150мм) достаточно сложной формы при больших объемах производства; 3) отливки в землю или центробежное литье при изготовлении деталей сложной конфигурации из чугуна и больших размеров.

Заготовками для деталей класса «диски» служат: 1) лист, полоса из которых методом газовой резки вырезается контур детали; применяется при изготовлении очень плоских деталей в единичном и мелкосерийном производстве; 2) штамповка (основной вид) для изготовления как сложных так и простых деталей в серийном производстве; 3) отливки при изготовлении крупных деталей и деталей из чугуна.

Детали класса «рычаги» получают методами: 1) штамповки (основной вид) для изготовления как сложных так и простых деталей в серийном и массовом производстве; 2) отливки применяемые для изготовления сложных, пространственных конструкций особенно при наличии отверстий в бобышках с пересекающимися осями.

В качестве заготовок «корпусов» служат почти исключительно отливки, получаемые разными способами: литьем в землю (все размеры и все конфигурации), по выплавляемым моделям (сложные стальные детали), под давлением (алюминиевые сплавы). Отдельные заготовки могут получаться сваркой из предварительно отлитых или штампованных частей, а так же из проката (лист, полоса, уголок).

Виды заготовок зубчатых колес зависят от материала, конструкции и серийности выпуска. В крупносерийном и массовом производстве стальные заготовки зубчатых колес получают штамповкой. Чугунные и бронзовые заготовки получают литьем в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям. В мелкосерийном производстве стальные заготовки зубчатых колес обычно получают горячей штамповкой на молотах ипрессах. В крупносерийном и массовом производствах применяется горячая высадка на многопозиционных автоматах из стального прутка.

При выполнении курсовой работы необходимо предложить два способа получения заготовки, либо провести сравнение с существующим на производстве. На основании проведенного анализа следует выделить наиболее рациональный, который был бы экономически оправдан в перспективе. При выборе способа получения заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали и снижению трудоемкости заготовительных операций. Для доказательства экономической целесообразности предлагаемого способа получения заготовки проводят его технико-экономическое обоснование.

3.1 Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Выбранный метод получения заготовки должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления детали, т.е. затраты на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальными, с повышением точности выполнения заготовки и приближением ее формы к конфигурации готовой детали удельный вес механической обработки заметно снижается. Однако при малой программе выпуска не все методы могут оказаться рентабельными из-за того, что расходы на оснастку для заготовительных процессов экономически не окупаются.

На этапе выбора заготовки в качестве показателей предварительной оценки используют:

- коэффициент использования материала :

                                                    ,                                          (3.1)

, – масса детали и заготовки, кг.

При технически равнозначных методах выбирают тот, где значение коэффициента использования материала выше. Для повышения необходимо приближать форму заготовки к конфигурации готовой детали, повышать точность ее изготовления и улучшать качество поверхностного слоя.

- снижение материалоемкости :

                                           ,                                     (3.2)

где - соответственно масса заготовки при новом и базовом (сравниваемом) варианте; - годовая программа выпуска деталей, шт.

Значимость возрастает при значительном увеличении объема выпуска деталей при разработке нового технологического процесса.

Стоимость заготовки из проката рассчитывается по формуле:

                                  ,                                (3.3)

где – базовая стоимость материала заготовки, руб/кг (сталь низкоуглеродистая – 135 руб, низколегированная - 145 руб.; высоколегированная – 200 руб.; алюминиевый прокат – 450 руб.; бронза, латунь – 700 руб.);

S_отх – стоимость отходов, руб/кг (стальная стружка – 15-20 руб.; стружка цветных металлов – 120-200 руб.).

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы.

Стоимость заготовок, получаемых литьем и штамповкой, находят из выражения:

                      ,                           (3.4)

где – коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства. Коэффициенты выбираются по таблицам (Приложение, таблицы 7-28).

При сравнении двух вариантов получения заготовок предпочтение следует отдавать тому, который обеспечивает меньшую технологическую себестоимость детали. Если же сопоставляемые варианты по технологической себестоимости оказываются равноценными, то предпочтительным следует считать вариант с более высоким коэффициентом использования материала.

Годовой экономический эффект от внедрения лучшего варианта по сравнению с любым другим определяется по формуле:

                                      .                                      (3.5)

Производим расчет массы детали:

Масса детали: ,

где V
- объем детали (м³).

        r
- плотность 7,86 (для стали).

Объем детали: ,

где Н – это длина изделия (м).

Объем детали

1. Находим объем детали с радиусом 0,016 м и длиной 0,065м:

2. Находим объем детали с радиусом 0,0175 м и длиной 0,045м:

3. Находим объем детали с радиусом 0,021 м и длиной 0,045м:

4.Находим объем детали с радиусом 0,04 м и длиной 0,150м:

5.Находим объем детали с радиусом 0,021 м и длиной 0,045м:

6.Находим объем детали с радиусом 0,0175 м и длиной 0,020м:

Масса детали

1. Находим массу детали с объемом 0,00521 см³

2. Находим массу детали с объемом 0,00432 см³

3. Находим массу детали с объемом 0,00621 см³

4. Находим массу детали с объемом 0,07536 см³

5. Находим массу детали с объемом 0,00621 см³

6. Находим массу детали с объемом 0,00191см³

Общая масса детали: m_Д = 0,7794 кг
Производим расчет массы заготовки (штамповка):

Масса детали: ,

где   V
- объем детали (м³).

        r
- плотность 7,86 (для стали).

Объем детали: ,

где Н – это длина изделия (м).

Объем заготовки

1. Находим объем детали с радиусом 0,019 м и длиной 0,068м:

2. Находим объем детали с радиусом 0,0205 м и длиной 0,045м:

3. Находим объем детали с радиусом 0,024 м и длиной 0,045м:

4.Находим объем детали с радиусом 0,043 м и длиной 0,150м:

5.Находим объем детали с радиусом 0,024 м и длиной 0,045м:

6.Находим объем детали с радиусом 0,0205 м и длиной 0,023м:

Масса заготовки

1. Находим массу детали с объемом 0,007708 см³

2. Находим массу детали с объемом 0,005938 см³

3. Находим массу детали с объемом 0,008138 см³

4. Находим массу детали с объемом 0,08708 см³

5. Находим массу детали с объемом 0,008138 см³

6. Находим массу детали с объемом 0,005938см³

Общая масса детали: m_Д = 0,938 кг
Производим расчет массы заготовки (прокат):

Масса детали: ,

где   V
- объем детали (м³).

        r
- плотность 7,86 (для стали).

Объем детали: ,

где Н – это длина изделия (м).
Находим объем детали с радиусом 0,043 м и длиной 0,376 м:

Находим массу детали с объемом 0, 2183 см³

Коэффициент использования материала:

Прокат: =

Штамповка: =

Снижение материалоёмкости:

=

Стоимость заготовки из проката рассчитывается по формуле:

S_m - 200 руб (высоколегированная);

S_отх – 20 руб (стальная стружка);

К_т.з – 1,08



          Стоимость заготовок, получаемых штамповкой, находят из выражения:

К_т – 0,90 (3-й класс точности);

К_м – 1,18 (Сталь 20Х);

К_с – 0,77 (1 группа сложности);

К_п – 0,8

К_в – 1,29.

Годовой экономический эффект:

= (351,92-155,14) *300 = 59 034 руб.

Экономически эффективно использовать штамповку, при этом экономия составляет 59 034 руб.

4 Разработка маршрутного технологического процесса

4.1 Составление технологического маршрута обработки детали

Качество детали обеспечивают постепенным ужесточением параметров точности и выполнении остальных технических требований на этапах превращения заготовки в готовую деталь.

Ряд операций обработки (или технологических переходов), необходимых для получения каждой поверхности детали и расположенных в порядке повышения точности, образуют маршруты обработки отдельных поверхностей. Маршрут обработки назначают на основании технических требований чертежа детали и чертежа заготовки, начиная с выбора метода окончательной обработки, обеспечивающей заданные чертежом детали точность и состояние поверхностного слоя.

При установлении последовательности обработки (для изготовления деталей нормальной геометрической точности) нужно руководствоваться следующими соображениями:

1. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, принятые за чистовые (обработанные) технологические базы.

2. При невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов, например раковин включений, трещин, волосовин и т.п., и отсеивания брака).

3. Последовательность операций необходимо устанавливать в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать.

4. Операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение и не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, удаление заусенцев и т.п.) следует выполнять в конце ТП, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей.

5. В конец маршрута следует выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.

6. В том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовок или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости.

7. отделочные операции по обработке наиболее точных поверхностей следует выносить в конец ТП.

Ускоренное и правильное составление маршрута изготовления детали определенного класса (конфигурации) и уровня точности может быть успешно выполнено на базе типового маршрутного ТП.

4.2 Технология изготовления вала

В механизмах и машинах валы служат для передачи движения вращения. Обычно валы устанавливаются в корпусные детали на подшипниках качения и несут на себе детали передаточных устройств (шестерни, шкивы, муфты и т.п.).

Исполнительными поверхностями валов являются шпоночные пазы и шлицевые поверхности, сопрягающиеся с деталями передаточных механизмов, либо винтовые, зубчатые поверхности на самом валу, через которые и передается крутящий момент.

Основной технологической базой деталей типа «валы» является ось центровых отверстий в крайних торцах вала, которые обрабатываются при базировании заготовки вала по будущим подшипниковым шейкам.
Таблица 4.1

Маршрутный технологический процесс

№ операции	Название и содержание операций	Технологические базы	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная	Фрезерование торцов и зацентровка вала	6Т104
010	Токарная обработка черновая	Точить вал по контуру с одной и с другой стороны, позиции 1,23,4,5,6,7	1Б10В
015	Термическая обработка	Улучшение нормализации
020	Токарная обработка чистовая	Точить вал по контуру с одной с другой стороны, позиции 1,23,4,5,6,7	1Б10В
025	Шлифование предварительное	Шлифование точных шеек вала, позиции 2,6	3У10В
030	Зубофрезерная операция	Фрезерование зубьев, позиции 4	5122 Б
035	Шевинговальная операция	Шевингование зубьев, позиция 4	5В830
040	Термическая обработка	Цементация
045	Круглошлифовальная операция	Шлифование точных шеек вала , позиции 2,6	3У10В
050	Зубошлифовальная операция	Шлифование зубьев , позиция 4	5В830
055	Промывка, сушка	Исходная деталь
060	Контроль	Исходная деталь

5 Расчет припусков и межоперационных размеров

Расчет и назначение припусков является трудоемкой технической и важной экономической задачей. Завышенные припуски увеличивают расход металла, объем металлообработки и себестоимость изготовления детали. Заниженные припуски не обеспечивают достижение нужного качества обработки и могут привести к браку.

В машиностроении применяют опытно-статистический и расчетно-аналитический методы установления припусков на обработку.

Расчет припусков аналитическим методом ведется на те поверхности, к которым предъявляются более жесткие требования. На остальные поверхности припуск назначается табличным методом.

5.1 Расчетно-аналитический метод определения припуска

В основе расчетно-аналитического метода назначения припусков лежит определение минимально необходимого припуска на переход, который должен перекрывать следующие погрешности:

                                     ,                          (5.1)

где    - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

- суммарное отклонение расположения поверхности и в некоторых случаях отклонение формы поверхности на предшествующем переходе, мкм;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.

Порядок расчета минимальных припусков и предельных размеров обрабатываемых поверхностейследующий:

1.                 Пользуясь рабочим чертежом детали и намеченным маршрутом обработки отдельных поверхностей, записать в расчетную карту обрабатываемые поверхности и их конечные размеры и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения от заготовки до окончательной обработки.

2.                 Рассчитать ρ. Руководствуясь значениями экономической точности, назначить допуски d на межоперационные размеры.

3.                 Определить расчетные величины минимальных припусков на обработку z_min; по всем технологическим переходам.

4.                 Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер», наименьший (наибольший для отверстий, пазов) предельный размер поверхности по чертежу.

5.                 Для перехода предшествующего конечному, определить расчетный размер путем прибавления к расчетному размеру (вычитания из расчетного размера) следующего за ним смежного перехода расчетного припуска z_min.

6.                 Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода путем прибавления к расчетному размеру (вычитания из расчетного размера) следующего за ним смежного перехода расчетного припуска z_min.

7.                 Записать наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров. Округление производится до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

8.                 Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

9.     Записать предельные значения припусков z_max как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и z_min – как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

10. Определить общие припуски z_0max и z_0min суммируя промежуточные припуски на обработку.

Результаты расчетов обычно представляются в виде таблицы, а так же иллюстрируются схемой расположения припусков.

Исходные данные для расчета припусков:
Элементы припуска:

R_z: заготовка – 150 мкм; черновое точение h13 – 50 мкм; чистовое точение h11 – 30 мкм; предварительно шлифование h9 – 10 мкм; окончательное шлифование n6 – 5 мкм.

Т: заготовка – 200 мкм; черновое точение h13 – 50 мкм; чистовое точение h11 – 30 мкм; предварительно шлифование h9 – 20 мкм; окончательное шлифование n6 – 15 мкм.

Допуск: заготовка – 1; черновое точение h13 – 0,39 мм; чистовое точение h11 – 0,16 мм; предварительно шлифование h9 – 0,062 мм; окончательное шлифование n6 – 0,033 мм.

Рассчитываем:

1) r_см = 0,7 мкм;

2) r_кор = Dk * l = 1,5 * 185 = 277,5 мкм

3) r_{зацепления} =

Рассчитываем припуск
Z_min
, мкм:

2 Z min₂ = 2 (150+200+16517) = 2 * 16867 мкм;

2 Z min₃ = 2 (50+50+991) = 2 * 1091 мкм;

2 Z min₄ = 2 (30+30+661) = 2 * 721 мкм;

2 Z min₅ = 2 (10+20+330) = 2 * 360 мкм.

Расчетный размер
dp
, мм:

dp   = d + 2Zmin, мм

dp₄   = 32 + 2*360 = 32,72 мм;

dp₃   = 32 + 2*721 = 33,442 мм;

dp₂   = 32 + 2*1091 = 34,182 мм;

dp₁   = 32 + 2*16867 = 65,734 мм.
            Таблица 5.1

Расчет припусков

Тех. переходы	Элементы припуска, мкм			Расчетный припуск, Zmin, мкм	Расчетный размер dp, мм	Допуск, мм	Предельные размеры, мм		Предельные значения припусков, мкм
	R_z	T	r				Предельные размеры, мм		Предельные значения припусков, мкм
	R_z	T	r				d_max	d_min	2 Z_max	2Z_min
Заготовка	150	200	16517	-	65,734	1	66,73	65,73	-	-
Черновое точение	50	50	991	2*16867	34,182	-0,39	33,79	34,18	32940	31550
Чистовое точение	30	30	661	2*1091	33,442	-0,16	33,28	33,44	510	740
Предварит. шлифование	10	20	330	2*721	32,720	-0,062	32,658	32,72	622	720
Окончат. шлифование	5	15	-	2*360	32,00	+0,033	32,033	32,000	625	720
S									34697	33730

2 Z_0max – 2 Z_0min = dз - d_д

34697-33730 = 1000-33

967 = 967

Рис. 5.1 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности

6 Выбор оборудования

Выбор оборудования для проектируемого технологического процесса производится после того, как определен маршрут обработки заготовки. На выбор типа оборудования оказывает существенное влияние принятый тип производства и структура технологического маршрута обработки.

Для обработки заготовки в условиях единичного и мелкосерийного производства применяют универсальное оборудование [Косилова т.1].

6.1 Выбор режущего и мерительного инструмента

Выбор режущего инструмента, его конструкции и размеров определяется видом технологической операции (точение, фрезерование, развертывание), размерами обрабатываемой поверхности, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и величиной шероховатости поверхности. Основную массу режущих инструментов составляют конструкции нормализованного и стандартизованного инструмента, для подбора которого существуют многочисленные справочники и каталоги. Лишь в крупносерийном и массовом производстве применяются специальные и комбинированные режущие инструменты, проектируемые в индивидуальном порядке.

Первой задачей, решаемой технологом при подборе режущего инструмента, является назначение материала режущей части в строгом соответствии с материалом обрабатываемой детали и его свойствами (главным образом, твердостью) [Косилова, Панов].

В технологические карты применяемый режущий инструмент записывается напротив текста того перехода, где инструмент используется. Указывается его наименование, материал, размер и ГОСТ.

Фреза торцовая Ø80 z = 8 ВК8 ГОСТ 9473-80.

Токарные проходные резцы из твердого сплава ГОСТ 18879-73

Шлифовальные круги ГОСТ17123-79 тип круга 1А1-I

6.2 Выбор средств измерения

Выбор измерительных средств зависит от масштаба производства. В единичном и мелкосерийном производствах применяют универсальные средства контроля (штангенциркули, микрометры, микрометрические нутромеры и т.п.). [Косилова].

В качестве проектируемого измерительного инструмента могут быть выбраны предельные резьбовые калибры, шлицевые калибры, могут быть спроектированы простейшие контрольные приборы и приспособления (для контроля межцентрового расстояния, отклонения в симметричности шпоночного паза оси, отклонения от перпендикулярности плоскости торца оси отверстия).

Измерение размеров фасок осуществляем при помощи шаблона фасонного простого профиля.

Для определения шероховатости применяют образцы шероховатости поверхности.

В технологическую карту механической обработки записывается условное обозначение инструмента, калибруемый размер (диапазон размеров) и ГОСТ.

Штангенциркуль ШЦ-1 0-125 ГОСТ 166-73.

7 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания является одним из основных этапов проектирования технологического процесса. Режимы резания определяются глубиной резания – t мм, подачей – s мм/об и скоростью резания – v м/мин, которые оказывают значительное влияние на точность и качество обрабатываемой поверхности, производительность и технологическую себестоимость обработки.

В порядке возрастания влияния на стойкость инструментов составляющие режимов резания располагаются следующим образом: t→ S→ V поэтому для одноинструментальной схемы обработки вначале устанавливают глубину резания, а затем подачу и скорость резания.

При обработке поверхности на предварительно-настроенном станке глубина резания равна припуску на заданный размер этой поверхности по выполняемому технологическому переходу.

Подача должна быть установлена максимально допустимой. При черновой обработке она ограничивается прочностью и жесткостью элементов технологической системы станка, а при чистовой и отделочной - точностью размеров и шероховатостью обрабатываемой поверхности. Определенная расчетом или по нормативам подача должна соответствовать паспортным данным станка.

Скорость резания зависит от выбранной глубины резания, подачи, качества и марки обрабатываемого материала, геометрических параметров режущей части инструмента и ряда других факторов.

Глубина резания t, мм.

При обработке цилиндрических поверхностей глубина резания определяется по формуле:

                                                  ,                                          (7.1)

где D
– диаметр заготовки до обработки;

         d – диаметр заготовки после обработки за один рабочий ход инструмента.

При фрезеровании, строгании, шлифовании поверхностей:

                                                  ,                                                   (7.2)

где    H – размер до обработки;

         h – размер после одного прохода инструмента.

Глубину резания при предварительной обработке назначают максимально возможной и равной припуску на обработку или большей его частью.

При чистовой обработке t назначают в зависимости от требования к точности и шероховатости поверхности.

Подача

Минутная подача определяется по формуле:

                                                    ,                                              (7.3)

где    S – подача на оборот инструмента;

         n – частота вращения заготовки или инструмента.

При работе многолезвийными инструментами появляется подача на зуб:

                                                    ,                                             (7.4)

где    z
– число режущих зубьев инструмента.

Подачу при предварительной обработке назначают максимально возможной исходя из прочности и жесткости технологической системы, мощности привода подач, прочности режущего инструмента.

При чистовой обработке назначают, в зависимости от требования к точности и шероховатости поверхности:

Скорость резания :

, (7.5)

где , ( - характеристика обрабатываемого материала; Т – стойкость инструмента, мин; m, x, y – показатели степеней, которые характеризуют влияние параметров T, t, S).

– коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал;

– составляющая поверхности заготовки;

– материал режущей части.

При отделочной обработке и обработке закаленной стали, берем из справочной литературы.

Частота вращения заготовки или инструмента :

. (7.6)

По паспортным данным станка окончательно выбирают частоту вращения, близкую к рассчитанной, и определяют фактическую скорость резания :

. (7.7)

Рассчитываем режимы:

Глубина резания:

Черновое точение: t = 0,5 (36,24 – 32,41) = 1,9 мм

Чистовое точение: t = 0,3 (32,41 – 32,26) = 0,37 мм

Шлифование предварительное: t =32,26 - 32,130 = 0,130 мм

Шлифование окончательное: t = 32,130 – 32,000 = 0,130 мм

Подача (минутная) табличные значения:

Черновое точение: S = 0,4 мм/мин

Чистовое точение: S =0,165 мм/мин

Шлифование предварительное: S = 0,3 мм/мин

Шлифование окончательное: S = 0,2 мм/мин

Скорость резания
V

м/мин:

Черновое точение: V = 350/90^0,15*1,9^0,35*0,4^0,2 = 350/11*1,25*0,83 = 30м /мин *0,75 = 22,5 м/ мин

Чистовое точение: V = 420/ 90*0,37^0,2*0,165 = 420/90*0,81*0,165=34,94 м/мин *0,75 = 26,205 м/мин

Скорость шлифования:

Шлифование предварительное: V = 12 м/мин

Шлифование окончательное: V = 15 м/мин

Частота вращения заготовки или инструмента:

Черновое точение: n_p = 1000*22,5/3,14*32,41 = 22500/101,7674 = 221,09 мин^-1

Чистовое точение: n_p = 1000*26,205/3,14*32,26 =26205/101,2964 = 58,69 мин^-1

Шлифование предварительное: n_p =1000*12/3,14*32,130 = 12000/100,8882 = 118,94 мин^-1

Шлифование окончательное: n_p = 1000*15/3,14*32,000 = 15000/100,48 = 149,28 мин^-1

Фактическая скорость резания:

Черновое точение: V_ф = 3,14*32,41*230/1000 = 23407/1000 = 23,41 м/мин

Чистовое точение: V_ф =3,14*32,26*260/1000 = 26337/1000 = 26,337 м/мин

Мощность резания:

_,при условии N_p< N_станка

Токарный станок 1Б10В N_станка = 2,8 кВт

Сила резания:

P_z = 10C_pt^xS^yVⁿ,

10C_p =10*300

x =1.0

y = 0.75

n = -0.15

Длина резания t = 1,5

P_z = 10*300*1,5¹*0,4^0,75*150^-0,15 = 1057,5

N_p< N_станка

2,6 < 2,8

8 Расчеты по техническому нормированию

Норма времени - это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации (ГОСТ 3.1109-82). В машиностроении норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию. В условиях серийного и массового производства технические нормы устанавливаются расчетно-аналитическим путем.

Норма штучного времени на операцию слагается из следующих составляющих:

                                      ,                                   (8.1)

где    – основное техническое время;

         – вспомогательное время;

         – время технического обслуживания рабочего места;

         – время организационного обслуживания;

         – время регламентированных перерывов в работе.

                                            ,                                   (8.2)

где    - оперативное время, ;

α - число % от основного времени, выражающее время на техническое обслуживание рабочего места, ;

- число % от оперативного времени, выражающее время на организационное обслуживание рабочего места, ;

- число % от оперативного времени, выражающее время на физиологические потребности, =2…5%.

Норма времени рассчитывается в следующей последовательности:

1.                 на основании рассчитанных режимов работы оборудования по каждому переходу вычисляется основное (машинное) время.

2.                 по содержанию каждого перехода устанавливается комплекс приемов вспомогательных работ и определяется вспомогательное время t_в с учетом перекрытия отдельных элементов.

3.                 устанавливается в процентах от оперативного (t_оп= t_о+ t_в) время технического обслуживания t_од и время перерывов t_пер.

4.                 определяется норма штучного времени t_шт.

Основное время t
_о рассчитывается, вспомогательное t
_в выбирается по нормативам, а время на обслуживание и отдых берется в процентах от оперативного.

Основное техническое время определяется по формуле:

                                               ,                                             (8.3)

где – длина рабочего хода инструмента,

                                                                              (8.4)

где – длина обрабатываемой поверхности;

         – длина хода на врезание инструмента;

         – длина хода на сход или выход инструмента;

         – длина хода на снятие пробной стружки, когда точность обработки обеспечивается пробными ходами и промерами;

– число рабочих ходов инструмента.

Рассчитываем техническое нормирование:

Оперативное время:

t_оп = t_о+t_в

L = 65+2+2+0 = 69 мм

Черновое точение: t_о = 69/88 = 0,76 мин

Чистовое точение: t_о = 69/42 = 1,53 мин

Предварительное шлифование: t_о = 69/35 = 2 мин

Окончательное шлифование: t_о = 69/29 = 2,4 мин
Точение: t_в = 1,05+2,5 = 3,55 мин

Шлифование: t_в = 0,32+0,41 = 0,73 мин
Черновое точение: t_оп = 0,76+3,55 = 4,31мин

Чистовое точение: t_оп = 1,53 + 3,55 = 5,08 мин

Предварительное шлифование: t_оп = 2+0,73 = 2,73 мин

Окончательное шлифование: t_оп = 2,4 + 0,73 = 3,13 мин

Норма штучного времени на операцию слагается из следующего:

Черновое точение = 0,76+3,55+0,22+0,25+0,07= 4,85 мин

Чистовое точение: = 1,53+3,55+0,23+0,26+0,08=5,65 мин

Шлифование предварительное: = 2+0,73+0,16+ 0,19+

                                                             + 0,055   = 3,14 мин

Шлифование окончательное: = 2,4+0,73+0,19+0,22+

                                                          +0,06 = 3,6 мин
Общее время: t_шт = 4,85+5,65+3,14+3,6 = 17,24 мин

9 Расчеты технологической себестоимости детали

Проектирование технологических процессов является не только технической задачей. Все элементы технологического процесса: припуски, оборудование, технологическая оснастка, режимы резания - определяют экономическую эффективность производства. Являясь многовариантной задачей технологическое проектирование предполагает большое число равнозначных технических решений: для получения заданного качества обработки можно предлагать разные методы обработки, станки, инструменты. Окончательное решение в пользу того или иного технического варианта может быть сделано только на основе оценки его экономической эффективности. Выбор варианта получения заготовки, обоснование выбора той или иной модели станка, целесообразность применения более или менее сложного приспособления и т.п. Наконец, необходимо уметь определять главный показатель эффективности разработанной технологии изготовления детали - технологическую себестоимость процесса изготовления.

9.1 Расчет технологической себестоимости выполнения операции технологического процесса

В основе технико-экономических расчетов лежит оценка трудозатрат на выполнение одной или нескольких технологических операций, а иногда и всего технологического процесса. Эти трудозатраты и определяют так называемую технологическую себестоимость.

Технологическая себестоимость операции складывается из следующих элементов:

                                          ,                                   (9.1)

где    - затраты на основные материалы; - затраты на заработную плату основных рабочих и - расходы на эксплуатацию оборудования.

Основная заработная плата производственных рабочих за выполнение одной операции:

                                          , руб,                                           (9.2)

где l_ч - часовая тарифная ставка станочника соответствующего разряда (4 разряд – 24,3; 5 разряд – 31,38); d_ст – количество единиц оборудования, обслуживаемого одним станочником, шт.

                                     , руб/мин                                 (9.3)

где    - стоимость машино-минуты работы оборудования с коэффициентом сложности 1, руб/мин.

- коэффициент сложности оборудования (=2,2 – автоматы; =1,3 – полуавтоматы многорезцовые; =1,4 – сверлильные станки; =1,5 – протяжные станки).

Рассчитываем технологическую себестоимость:

С_{исх.заг.} = 155,14 руб

С_{з 005} =

С_{з 010} =

С_{з 020} =

С_{з 025} =

С_{з 030} =

С_{з 035} =

С_{з 045} =

С_{з 050} =

Общая стоимость заготовки: 14.33 руб.
, руб./мин.

С_мм =26,340 (2 смены)

t_шт = 17,24 мин

К_о = 1,5

С_экс = 26,340*17,24*1,5 = 997 руб/мин

С_т =155,14+14,33+997 = 1166,47 руб.

Заключение

Основная задача курсового проекта – снижение затрат и как результат рентабельное единичное производство детали.

Были рассчитаны и рассмотрены все параметры влияющие на окончательный результат т.е. на расчет себестоимости детали.

В частности это изначальный технологический процесс детали, определение типа производства, расчет припусков, расчет режима резания и одна из главных задач, это выбор режущего и мерительного инструмента.

Как вывод можно отметить, что изготовление и производство детали «Червяк» мы будем проводить способом штамповка т.к. в нашем случае это наиболее выгодный и приемлемый для нас вариант.

Библиографический список

1. Справочник технолога- машиностроиетля. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986.-656с.,ил.

2. Справочник технолога- машиностроиетля. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986.-656с.,ил.

3. Технология машиностроения: В 2 т. Т.1. основы технологии машиностроения: Учебник для вузов/ В. М. Бурцев, А. С. Васильев, А. М. Дальский и др.; Под ред. А. М. Дальского.-2-е изд., стереотип.-М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001.- 564с., ил.

4. Технология машиностроения: В 2 т. Т.2. основы технологии машиностроения: Учебник для вузов/ В. М. Бурцев, А. С. Васильев, А. М. Дальский и др.; Под ред. А. М. Дальского.-2-е изд., стереотип.-М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001.- 564с., ил.

Bukvasha