Разработка технологического процесса изготовления «Зубчатого сменного колеса»

Курсовая Осн.маш (Автосохраненный).docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии автоматизированного производства
по дисциплине «Основы технологии машиностроения»
Разработка технологического процесса изготовления «Зубчатого сменного колеса»
Пояснительная записка
ОГУ 151000.62.5214.056
студент группы 12ТМО (б)
Министерство Образования Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
Задание на курсовой проект
Разработка технологического процесса изготовления детали выходной вал
Исходные данные: Чертеж детали «Зубчатое сменное колесо»
Объем выпуска 150 штук
Режим работы двухсменный
Разработать: 1. Технологический процесс
Схемы наладок (по указанию руководителя работы)
Сборочный чертеж приспособления
(по указанию руководителя работы)
Руководитель Белоновская И.Д.
Студент группы 12МАПП Улеев Д.Н.
Пояснительная записка содержит 16 страниц в том числе 4 таблицы один рисунок 9 формул.
В курсовой работе произведен анализ служебного назначения и технических требований детали «Зубчатое сменное колесо» разработан технологический процесс ее изготовления в условиях мелкосерийного производства. Произведено технико-экономическое обоснование заготовки выбрана структура оснащение и параметры операций.
Разработка технологического процесса изготовления детали 5
1 Анализ конструкции детали и требований к ее изготовлению ..5
2 Определение типа производства ..6
3 Отработка конструкции детали на технологичность .8
4 Определение вида исходной заготовки .. 9
5 Выбор и обоснование технологических баз . ..9
6 Выбор методов и количества необходимых переходов обработки поверхности детали .. 14
7 Формирование маршрута обработки . ..16
8 Выбор структуры операций и средств технологического оснащения операций ..22
9 Назначение режимов обработки .. .28
10 Нормирование времени .. 29
Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Его продукция — машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину применив высокопроизводительное оборудование технологическую оснастку средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемых машин а также экономика их эксплуатации. Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники экономичностью в эксплуатации а также тем в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. В период научно-технической революции и при высоких темпах технического прогресса важное значение имеет всемерное ускорение технологической подготовки производства новых объектов. Эта задача может быть решена путем разработки и широкого использования типовых технологических процессов применения гибких быстропереналаживаемых средств производства нормализованной и обратимой оснастки.
Разработка технологического процесса изготовления детали
1 Анализ конструкции детали и требований к её изготовлению
Деталь «Зубчатое сменное колесо» входит в конструкцию двухпарной гитары станка 16К20 .
На чертеже указаны два разных диаметральных размера на одной и той же поверхности 36 и 34 по конструктивным соображениям выбрали размер 34. В остальном указаны все необходимые размеры которых вполне достаточно для однозначного представления о конструкции детали но не везде указаны предельные отклонения. Также не дана масса детали сведения о материале детали. Но
Приведём служебное назначение детали. Колесо предназначено для настройки механизма подач на токарно-винторезном станке 16К20. Движение механизму подач передаётся от шпинделя через зубчатые колёса при нормальной подаче и шаге нарезаемой резьбы или вала через зубчатые колёса для получения увеличенной подачи и шага нарезаемой резьбы. Звено увеличения шага обеспечивает увеличение нарезаемого шага в 4 и 16 раз. Далее вращение вала передаётся на вал через реверсивный механизм с зубчатыми колёсами. С вала через гитару сменных колёс вращение передаётся на вал коробки подач.
Исполнительными поверхностями вала являются зубья. Основной базой колеса являются поверхность крепления колеса на вал 028
под подшипники 028. Колесо постоянно находится в зацеплении с другим колесом большим по диаметру.
Представим физические и химические свойства материала Сталь 40ХФА.
Таблица 1 - Химический состав %
Таблица 2 - Физические свойства
ав _ предел прочности при растяжении МПА
о сж;02 - предел текучести при сжатии МПа
тк - предел прочности при кручении МПа
оюг - предел прочности при изгибе МПа
НВ - прочность по Бриннелю
Дадим качественную оценку техническим требованиям задаваемым чертежом. На чертеже дана не полная информация о детали. Даны квалитеты точности не на все детали. Согласно техническим требованиям руководствуясь ГОСТом и здравым смыслом назначаем квалитеты.
Сведём данные и принятые допуски в таблицу 3.
Таблица 3 - Соответствие параметров точности и шероховатости
Установлено на чертеже
Принято в курсовой работе
2 Определение типа производства
Дабы указать тип производства найдём массу моего колеса т.к. масса на чертеже не указана. Разобьём деталь на цилиндры.цилиндра определяется по формуле:
где m - масса детали кг;
р - плотность материала кгм3; V - объём детали м3;
Объём же вычислим как алгебраическую сумму составных цилиндров колеса:
Vwx = V1 +V2-V3 -V4 (2)
где Vj - объёмы ступеней вала;
Рисунок 1 – Эскиз колеса
Учитывая что плотность данной стали Ст40 ХФА р = 781 гсм3 находим массу детали m = 113 кг. Исходя из того что размер партии п = 600 определяем тип производства - мелкосерийное.
Серийное производство является основным типом современного машиностроения и предприятия этого типа выпускают в настоящее время 75-80 % всей продукции машиностроения страны. По всем технологическим характеристикам серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.
Объем выпуска предприятий серийного типа колеблется от обработке. Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве а также при изготовлении валов с небольшим числом ступеней и незначительной разницей диаметров.
Персонал: Рабочие средней квалификации. Наряду с работниками высокой квалификации работниками на сложных универсальных станках и наладчиками используются рабочие-операторы работающие на настроенных станках.
Заготовки: Средней точности. В качестве исходных заготовок используется холодный и горячий прокат литье в землю и под давлением точное литье поковки и точные штамповки и прессовки. Требуемой точности достигают как методами автоматического получения размеров так и методами пробных ходов и промеров с частичными применением разметки.
Оборудование: Универсальное и специализированное частично специализированное. Широко используется станки с ЧПУ обрабатывающие центры находят применение гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ связанные с транспортирующими устройствами и управлением от ЭВМ. Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направлениям основных грузопотоков цеха по предметно-замкнутым участкам. Однако одновременно используются групповые поточные линии и переменно-поточные автоматизированные линии. Большое значение имеет универсально-сборная переналаживаемая технологическая оснастка позволяющая существенно повысить коэффициент оснащенности серийного производства.
Серийное производство является наиболее гибким и устойчивым наиболее поддается автоматизированию.
3 Отработка конструкции на технологичность
Цель такой отработки - выявление недостатков конструкции по сведениям содержащимся в чертежах и технических требованиях а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции. Основные задачи анализа технологичности конструкции обрабатываемой детали сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости возможности обработки детали высокопроизводительными методами.
Конструкция детали в целом стандартна и изготовляется из стандартных заготовок. Размеры и поверхности детали экономически и конструктивно обоснованы. Заготовки для детали получают рациональным способом с учётом заданного объёма выпуска и типа производства. Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых технологических процессов её изготовления. Форма центрового отверстия достаточно проста. Отверстие ступицы имеет шлицевый профиль что гарантирует надёжное закрепление колеса на валу. Формы и размеры канавок таковы что не мешают свободному выходу инструмента.
Таким образом деталь достаточно технологична допускает применение высокопроизводительных режимов обработки имеет хорошую базовую поверхность для последующей обработки не требует изменения конструкции.
4 Выбор вида исходной заготовки
4.1 Определение вида исходной заготовки
Вид исходной заготовки устанавливается на основании конструктивных форм и размеров материала детали объёма выпуска.
Деталь « Зубчатое колесо сменное » имеет конструкцию обычной шестерни с шлицевым профилем для крепления и изготавливается в условиях мелкосерийного производства. Наибольший диаметральный размер 01155 hi 1 толщина 18 мм масса детали 113 кг размер партии 600 шт.
Проведём выбор исходной заготовки путём качественного анализа.
Подобные колёса изготавливают из сталей достаточно мягких для «притирки» колёс. По чертежу указана сталь 40ХФА но предъявляемым требованиям также соответствуют стали 40Х 65Х 50ХФА ЗОХЗМФ.
Заготовка может быть получена методом обработки давлением. Для зубчатого колеса наиболее целесообразно использовать штамповку. В качестве альтернативного варианта - прокат.
Сущность процесса штамповки заключается в деформировании металла посредством давления. В результате всестороннего сжатия металла получается поковка наиболее приближенная к форме конечного изделия.
Производительность штамповки зависят от материала и от формы заготовки.
Другим вариантом получения исходной заготовки является прокат. Сущность процесса прокатки заключается в деформировании металла между вращающимися валиками зазор между которыми меньше толщины обжимаемой заготовки. В результате обжатия толщина заготовки уменьшается а длина и ширина увеличиваются.
Обычно относительное обжатие заготовки за один проход даже для горячего металла 70-80% поэтому окончательный профиль продукта получают многократными повторениями процесса обработки заготовки при постепенном уменьшении зазора между валиками. При пропуске заготовки площадь её поперечного сечения уменьшается а форма и размеры постепенно приближаются к требуемым.
В данном случае с учётом мелкосерийного производства целесообразно использовать горячую штамповку в открытом штампе.
Уточним правильность выбора исходной заготовки. Определим коэффициент использования материала. Массы проката и поковки рассчитываются по ступеням с учётом предварительного определения припусков.
Рисунок 1 - Эскизы штамповки и проката
Поковка имеет массу 1389 кг. Прокат имеет массу 265 кг. Посчитаем коэффициент использования металла Ким которая рассчитывается по формуле:
где q - масса детали кг;
Q - масса заготовки кг.
Получим Кимпоковки = 081 и Кимпроката = 042. Очевидно что коэффициент использования металла у поковки выше.
Результаты решения по всем остальным поверхностям сведем в таблицу 5.
Таблица 5 - Методы обработки поверхности
Параметр шероховатости Ra мкм
наружная поверхность вращения 085
наружная поверхность вращения 050
торцовая поверхность 15
торцовая поверхность 18
внутренняя поверхность вращения 028 I-
торцовая поверхность 7
7 Маршрут изготовления детали «Зубчатое сменное колесо»
После определения технологических баз выбора методов и числа переходов обработки каждой поверхности необходимо наметить общую последовательность обработки детали и сформировать технологические операции. При этом определяют поверхности для которых используются одинаковые методы и виды обработки технологические базы и оборудование (например токарная обработка наружной цилиндрической поверхности вала и сверление центрального отверстия вала могут быть проведены на токарном станке).
На этапе разработки операции окончательно определяется последовательность и содержание переходов. Содержание операции зависит от конфигурации заготовки требований предъявляемых к детали методов обработки и выбранных технологических баз возможности обработки заготовки с разных сторон с одной установки т.д.
В содержании операции указывается: метод и вид (черновая чистовая) обработки вид обрабатываемой поверхности. Под технологическим оснащением операции понимается станок применяемый для обработки заготовки установочное приспособление для установки и закрепления заготовки на станке оснастка для крепления инструмента.
Выбор оборудования и средств технологического оснащения во многом зависит от типа производства. Для крупносерийного и массового производства характерно применение специального и специализированного оборудования и технологической оснастки а также оборудования с высоким уровнем автоматизации. В условиях серийного производства применяются специализированные и универсальные станки и технологическое оснащение а также станки с ЧПУ. Мелкосерийное и единичное производство характеризуется применением только универсального оборудования.
Для токарной операции 035 с ЧПУ выбираем станок модели 16К20ФЗ. Его технические характеристики:
- Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки мм.:
-Наибольшая длина обрабатываемой заготовки мм1000
-Частота вращения шпинделя мин-135-1600
-Число автоматически переключаемых скоростей9
-Скорость быстрых перемещений суппорта мммин.: продольного4800 поперечного2400
-Скорость подачи мммин.:
Продолжение таблицы 7
Точить поверхность 01155hl 1 предварительно.
Резец 2101-0757 ГОСТ 20872-80
Подрезать торец 01155hl 1028Н7 предварительно
Резец 2102-0021 Т14К8 ГОСТ 18877-73
Резец 2142-0141 Т14К8 ГОСТ 9795-84
Точить выточку 085050 окончательно.
Протянуть шлицевое отверстие 028Н7 х 34Н7 х 7 х 34
Горизонтально- протяжной 7512
Протяжка 2174- 021 ГОСТ 25972-83
Подрезать торцы 01155hl 1028Н7 и 05О028Н7 предварительно под шлифование торец ©1155hl 1050 окончательно.
Токарный с ЧПУ 16К20ФЗ
Точить фаски окончательно.
Резец 2102-0021 Т14К8ГОСТ 18877-73
Фрезеровать 64 зуба предварительно под шлифование.
Зубофре- зерный 53А20В
Фреза 2510-4068 ГОСТ 9324-80
Шлифовать поверхность 01155hl 1 и торец 01155hl 1050
Круг ПП 300x20x51 15А
СМ2 10К ГОСТ 2424-83
Шлифовать отверстие 028Н7окончательно.
Внутри- шлифовальный ЗА227АФ2
Круг ПП 25x20x8 25А СМ-5-К ГОСТ 2424-83
Шлифовать торец 01155hl 1028Н7 окончательно.
Круг ПП 63x20x35 25А СМ-5-К ГОСТ 2424-83
Шлифовать торец 05О028Н7
8 Расчёт припусков и операционных размеров
Для создания технологического процесса гарантирующего требуемое качество при минимальном расходе материала рассчитаем припуски и операционные размеры и сведём их в таблицу 8.
Таблица 8 - Припуски и операционные размеры детали
Dhom номинальный размер мм
Предельный размер поверхности заготовки
наружная поверхность в
Получистовое точение
наружная поверхность вращения 01155
Предварительное шлифование
Продолжение таблицы 8
наружная поверхность вращения 50
Окончательное шлифование
наружная поверхность вращения 28
Черновое растачивание
Получистовое растачивание
Чистовое растачивание
9 Назначение режимов обработки
Опираясь на предыдущие выкладки назначим режим резания для каждого перехода и сведём их в таблицу 9.
Определим режимы резания для первого перехода операции 05 - подрезать торец 05О028Н7:
глубина резания t = 11 мм
По картам из справочника определили S от = 055 ммоб. Окончательно подачу определяем:
S0= Sот ·Кsu · KSn · К5ф · KSJ. · Ksm (8) Тогда:
S0 = 055 -1 1 09 1- 085 1-1 1 = 0421 ммоб 3) табличная скорость Ут=115 ммин
где Kv- общий поправочный коэффициент
Таблица 9 - Назначение режимов обработки
Наименование и содержание перехода
Глубина резания t мм
Подрезать торцы 05О028Н7 01155hl 1050.
Точить поверхность 01155hll предварительно.
Расточить сквозное отверстие 028Н7 предварительно.
Точить выточки 085050 окончательно.
Точить поверхность 01155 hi 1 предварительно.
Подрезать торцы 01155hl 1028Н7 и 05О028Н7 предварительно
под шлифование торец 01155hl 1050 окончательно.
Шлифовать поверхность 01155hl 1 и торец 01155hl 1050 окончательно.
Шлифовать отверстие 028Н7 окончательно.
Шлифовать торец 05О028Н7 окончательно.
10 Нормирование технологического процесса
Для каждой операции рассчитаем необходимое время и сведём результаты в таблицу 10.
Таблица 10 - Сводная таблица норм времени
0(02 8Н7 01155hl 1050.
Точить поверхность 01155hll ' предварительно.
Подрезать торцы 01155hl 1028Н7 и
О028Н7 предварительно под
шлифование торец 01155hl 1050 окончательно.
Шлифовать отверстие 028Н7 и торец 01155hl 1028Н7 окончательно.
В курсовой работе разработан технологический процесс изготовления детали «Зубчатое сменное колесо» в условиях серийного производства.
Конструкция детали достаточно технологична для изготовления валов в условиях серийного производства. В качестве заготовки рассматривался прокат.
Разработанный технологический процесс включает 5 операций. В результате применения высокопроизводительного оборудования с числовым программным управлением (16К30Ф305) специализированных фрезерных и кругло шлифовальных станков а также современного металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами штучное время сократилось в сравнении с базовым вариантом и составило 376 мин.
Список использованных источников
Обработка металлов резанием: Справочник технолога А.А. Панов В.В. Аникин Н.Г. Бойм и др.; Под. общ. ред. А.А. Панова.- М.: Машиностроение 1988. - 736 с.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического формирования работ на металлорежущих станках. Часть1 П. -М.: Машиностроение 1974. - 456 с.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть2 П.-М.: Машиностроение 1974. - 431 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3. –
М.: Машиностроение 1980.
Технология пищевого машиностроенияГ.А. Прейс А.И. Безыкорнов. – Киев: Вища школа. Головное изд-во 1987. – 287с.
Добрынев. И.С. Кусовое проектирование по предмету«Технология машиностроение». – М.: Машиностроение 1985. – 185с.
Размерный анализ технологических процессов. В.В. Матвеев М.М.Тверской Ф.И. Бойковидр. – М.: Машиностроение 1982. – 264с.
Я – профессионал: Серия научно-методических документов содействующих профессиональному самоопределению студентов в учебном процессе. Белоновская И.Д. Выпуск2. Научно-методические рекомендации и методические указания к курсовому проектированию по технологии машиностроения- Оренбург: ГОУ ОГУ 2004.- - 107 c.

Наладочное приспособление _ ОГУ 151000.62.52 14.dwg

Чертеж.dwg

Выдерживая размеры 2 и 3
Круг ПП 63х20х35 25А
Выдерживая размеры 1 и 2
Наименование и содержание
ОГУ 151000.62.52 14 М351

Поковка _ ОГУ 151000.62 52 14 .dwg

Патрон мембранный спецификация _ ОГУ 151000.62.5214..dwg