Баценков / Баценков

СОДЕРЖАНИЕ
	Введение		4
1	Назначение и конструкция детали		5
1.1	Назначение и конструкция детали		5
1.2	Анализ технических требований и технологичности кон-
	струкции детали		5
1.3	Технологичность конструкции		6
2	Определение типа производства		8
3	Выбор вида заготовки		8
4	Маршрутная технология принятого	технологического
	процесса		9
5	Расчѐт припусков на обработку		11
6	Расчѐт режимов резания и норм времени		17
6.1	Расчѐт режимов резания аналитическим методом		17
6.2	Расчѐт режимов резания по нормативам		20
6.3	Расчѐт норм времени		24
7	Уточнение типа производства		28
	Заключение
	Список литературы
	Приложение

			КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.
Изм Лист	№ Докум.	Подп. Дата
Разраб.	Баценков		Технологический про-	Лит. Лист			Листов
Пров.	Свиридов				3		36
			цесс изготовления
Н.контр.				МГМПТК		гр.41
			Вала-шестерни
Утв.

Введение

Развитие сегодняшнего производства характеризуется серийным выпуском продукции. При котором происходит быстрое смена одного выпускаемого вида изделия на другое, как требует сегодняшняя рыночная ситуация. Массовое производство на своем пути уступает серийному, в связи с этим сегодняшнему производству требуются быстропереналаживаемые, гибкие производственные системы. Основой таких систем являются многооперационные станки с автоматическими устройствами для заготовок и автоматической сменой инструмента.

Особое место в развитии промышленного применения получили станки с числовым программным управлениям ЧПУ, которые позволяют выпускать продукцию с высокой производительностью и имеют минимальное время требующие на переналадку.

Так если сравнить станки с ЧПУ характерные для серийного производства со станками с цикловым управление характерных для массового производства, то можно отметить, что те и другие станки обладают высокой производительностью, но для современного производства наиболее приемлемы первые. Поскольку время на переналадку на станке с ЧПУ может составлять от нескольких часов до смены, а на станках с ЦПУ от одной смены до нескольких дней, что в свою очередь будет существенно оказывать влияние на себестоимость изделия при серийном выпуске.

Системы ЧПУ с программоносителем в виде магнитной ленты на больших бобинах уступают системам с перфолентой, а они, в свою очередь системам со встроенной памятью на жестком диске или микросхемах. Постепенно изменяется структура систем ЧПУ: на смену жѐсткой блочной приходит гибкая, легко перепрограммируемая структура, имеющая в основе мини или микро ЭВМ, построенную на элементах с большой степенью интеграции.

Переход к использованию ЧПУ коренным образом повлиял на конструкцию самих станков. Изменился принцип построения кинематических схем и компоновок станков с ЧПУ. Длинные, разветвленные связи уступили место элементарно простым, с автономными приводами по каждой из координат перемещения. Более полно и эффективно стали использоваться агрегатизация и унификация, создались предпосылки для создания многооперационных станков для комплексной автоматизации на основе станков с ЧПУ и централизованного управления от ЭВМ.

Будущие производства невозможно представить без станков с ЧПУ собранных в одну сеть и управляемых от еденного компьютера, переход выпуска продукции с одного вида на другой происходит одним нажатием кнопки.

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	4
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

1 Назначение и конструкция детали

1.1 Назначение и конструкция детали и узла

Данный вал-шестерня является деталью редуктора, предназначенного для передачи крутящего момента на шнековый вал и питающие валки пресса. Редуктор входит в состав пресса, предназначенного для работы на массах нормальной формовочной влажности с давлением прессования до 3,2 МПа, подготовленных массоприготовительными машинами, равномерно увлажненных обязательно очищенных от посторонних включений, особенно металлических.

Данный пресс по сравнению с прессами других моделей является наиболее энергоемким, имеет ряд контрольно-измерительных приборов и оснащен системой автоматического контроля и управления его работой. Применение двухвальной глиномешалки и более совершенных формующих органов позволяет улучшать качество выпускаемой продукции (кирпича).

Вал-шестерня изготавливается из стали 40ХН. Химические и механические свойства данной стали представлены в таблицах 3.1 и 3.2 соответственно.

Режимы термообработки стали 40ХН представлены в таблице 3.3.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 40ХН, %

	C			Mn		Si		Cr		Ni		P			S		Cu
													не более
	0,36-0,44		0,50-0,80			0,17-0,37		0,45-0,75		1,00-1,40	0,025			0,025			0,30
	Таблица 1.2				– Механические свойства стали 40ХН
	T				B			5				aÍ				HB
		МПа						%				Дж/см 2
	800			1000				11		45		70			235–277

1.2 Анализ технических требований.

Данный вал-шестерня устанавливается в редуктор и имеет две шейки под подшипники. Точность диаметров шеек под подшипники составляет 6-ой квалитет 150k6. Допуск радиального биения шеек под подшипники составляет 0,05мм. Допуск круглости и допуск профиля продольного сечения составляют 0,012мм. Шероховатость поверхности шеек Ra 2,5 .

Точность диаметров шеек под зубчатое колесо и звездочку составляет 6-ой квалитет ( 152k6 0,003,0028, 70k6 0,0210,002 ). Допуск радиального биения шеек составляет 0,08мм. Шероховатость поверхности Ra 2,5 .

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	5
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

Степень точности зубчатого венца составляет 7-В (степень кинематической точности – 7, степень плавности –7, степень точности по полноте контакта –7, вид сопряжения – В).

Поле допуска ширины шпоночных пазов – N9 (20N9(-0,052), 40N9(-0,062)). Позиционный допуск составляет 0,2 мм.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Деталь представляет собой ступенчатый вал. Точность изготовления основных поверхностей находится в пределах 6-8-го квалитетов. Отношение длины (815 мм) к диаметру (средний размер равен 150 мм) составляет 5,4. Вал можно считать достаточно жестким, что не вызывает трудностей в получении заданной точности. Диаметральные размеры шеек вала уменьшаются к концам. Конфигурация вала, размеры поперечных канавок позволяют производить обработку на токарных станках различного типа. Обеспечение точности и шероховатости диаметральных поверхностей не вызывает трудностей. На большинстве операций вал может быть обработан при базировании на центровые отверстия, что обеспечивает минимальные значения торцевого и радиального биений поверхностей вала.

Нетехнологичными элементами можно считать резьбовые отверстия в торцах М20. В конструкции вала предусмотрен зубчатый венец. Операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами, поэтому при разработки технологического процесса изготовления вала-шестерни должны учитываться вопросы повышения производительности зубообработки.

Количественную оценку технологичности конструкции детали производим в соответствии с ГОСТ 14.202–73.

Коэффициент использования материала определяется по формуле

		K ИМ	М Д		,					(1.1)
			М З
где М Д – масса детали;
	М З – масса заготовки.
		КИМ		137			0,75 .
			183
	Коэффициент точности обработки определяется по формуле
		KТ .Ч .	1			1		,		(1.2)
						Т ср
где Т ср – средний квалитет точности обработки детали.
		T	IТi ni						,	(1.3)
			ni
		ср
где ITi – номер квалитета точности i-ой поверхности;
											Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.									6
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

	ni – количество размеров детали, обрабатываемых по Ti																							-му квалитету.
	Для расчета Tср составим таблицу 1.3.
	Таблица 1.3 – Точность обработки детали
	Квалитет точности		6			9								11				13					14		15			17
	IT
	Количество разме-		4			2								3				3					12		1			3
	ров
	T	6 4 9 2 11 3 13 3 14 12 15 1 17 3																				11,04 .
	ср			4 2 3 3										12 1 3
			КТ .Ч .			1				1					0,91 .
								11,04
	Коэффициент шерховатости поверхностей определяется по формуле
				K Ш						1					,												(1.4)
											Шср
где Шср – средняя шероховатость поверхностей.
			Шср				Rai								ni	,											(1.5)
											ni
где Rai – значение шероховатости i-ой поверхности;
	ni – количество поверхностей, имеющих шероховатость Rai .
	Для расчета Шср		составим таблицу 1.4.
	Таблица 1.4 – Шероховатость поверхностей детали
	Шероховатость Ra		0,8							2,5						5							10				20
	Количество поверхно-		1							5						6							13				1
	стей n
	Шср		0,8 1 2,5 5 5 6 10 13 20 1																7,43.
					1 5 6 13 1

KШ 1 0,135 . 7,43

В целом деталь можно считать достаточно технологичной. Достижение требуемой точности не вызывает трудностей. На большинстве операций соблюдается принцип постоянства и единства баз.

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	7
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

2 Определение типа производства

Ввиду отсутствия данных, необходимых для определения коэффициента закрепления операций на начальной стадии проектирования тип производства определяем ориентировочно исходя из массы детали и производственной программы.

При массе детали mд=137 кг и количестве деталей обрабатываемых в год N 5000 штук принимаем тип производства — серийное. После расчета норм времени на операции произведем уточнение типа производства.

Для серийного производства определяем величину партии деталей по формуле

	n	N a	;	(2.1)
		Ф

где N – годовой объем выпуска деталей в штуках;

a – количество дней запаса деталей на складе (принимаем a 5); Ô – количество рабочих дней в году.

n	5000 5		100шт.
	250

После расчетов норм времени на операции произведем уточнение типа производства.

3 Выбор метода получения заготовки

По базовому техпроцессу заготовка получается свободной ковкой. Стоимость заготовки в этом случаи определяется по формуле

SЗАГ .	(	Ci	Q KT KC K B KM	K П ) (Q q)	SОТХ .	,
					1000
	1000

где Ci – базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.;

SЗАГ . – стоимость заготовки, руб.; Q – масса заготовки, кг.;

KT – коэффициент, зависящий от класса точности;

KC – коэффициент, зависящий от грузоподъѐмности; K В – коэффициент, зависящий от массы;

K м – коэффициент, зависящий от марки материала;

K П – коэффициент, зависящий от объѐма производства; q – масса детали;

SОТХ . – цена одной тонны отходов, руб.

S		(	2124000	206 1 0,77 0,7 1,13 1,0) (206 137)	129000	257594
	ЗАГ .
		1000		1000

(3.1)

руб.

Впроектируемом техпроцессе принимаем метод получения заготовки

–штамповку на кривошипном прессе.

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	8
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

Стоимость заготовки в этом случаи составит

	SЗАГ .	(	2124000	183 1 0,77 0,7 1,13 1,0) (183 137)	129000		230807 руб.
			1000			1000

Сравним стоимость механической обработки заготовок по первому и второму вариантам. Экономическую эффективность определяем по формуле

ЭЗАГ . (SЗАГ 1 SЗАГ 2 ) N ,

(3.2)

где SЗАГ 2 и S ЗАГ .1 – стоимость заготовки получаемой штамповкой и из проката

соответственно;

N – годовой объѐм выпуска деталей.

ЭЗАГ . (257594 230807) 5000 133935000 руб.

В качестве заготовки принимаем поковку, получаемую штамповкой на кривошипном прессе. Этот метод получения заготовки отличается более высокой точностью и производительностью, чем свободная ковка. При ковке в штампах уменьшаются припуски на механическую обработку и допуски на размеры поковки. Кроме того, появляется возможность получить в детали нужное расположение волокон и тем повысить еѐ прочностные свойства. На прессах можно получать детали весом до 200 кг типа плоских поковок (штампуемых в торец), шестерѐн, крестовин с круглой ступицей, ступенчатых валов, коленчатых валов, валов-шестерѐн и т.д. Штамповка на кривошипном прессе в 2-3 раза производительнее, припуски и допуски на 20-30% ниже по сравнению со штамповкой на молотах, расход металла снижается на 10-15%.

4 Маршрутная технология принятого технологического процесса

Принятый вариант техпроцесса представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Маршрутный технологический процесс изготовления валашестерни

	№	Наименование и краткое содержание	Модель стан-	Режущий ин-	Технологи-
		операции	ка	струмент	ческие базы
	00	Заготовительная	КГШП
		(штамповка)
		Фрезерно-центровальная		Фреза торцо-
		1. Фрезерование торцов		вая Ø250;	Поверхности
		( l 815 1,4 )		Т15К6
					заготовки
	005		МР-79	Сверло цен-
		2. Сверление центровых отверстий			Ø158, Ø160;
				тровочное
					торец.
				Ø10; Р6М5

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	9
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

			Токарная с ЧПУ				Резец проход-
			1.	Черновое точение пов. Ø150,			ной	Центровые
	010		Ø152, Ø165, Ø250,8			16К20Т1	25 25 140	отверстия,
							Т15К6	торец.
			Токарная с ЧПУ				Резец проход-
			1.	Черновое точение пов. Ø70,			ной	Центровые
	015		Ø100, Ø150, Ø165			16К20Т1	25 25 140	отверстия,
							Т15К6	торец.
			Токарная с ЧПУ				Резец проход-
			1.	Чистовое точение пов. Ø150,			ной	Центровые
	020		Ø152, Ø250,8 и фасок.			16К20Т1	25 25 140	отверстия,
							Т15К6	торец.
			Токарная с ЧПУ				Резец проход-
			1.	Чистовое точение пов. Ø70, Ø150			ной	Центровые
	025		и фасок.			16К20Т1	25 25 140	отверстия,
							Т15К6	торец.
			Радиально-сверлильная
			1.	Сверлить отв.Ø17,35+0,53.			Сверла Ø17,35;	Цилиндри-
			2.	Рассверлить отв. Ø21+0,4.
	030		3.	Зенковать конус выдерживая р-		2М55	Ø21; Ø7 зен-	ческая по-
							ковка; метчик	верхность,
			ры: 6 0,1;Ø28+0,4; 60 .
							М20.	торец
			4.	Нарезать резьбу М20-7Н.
			5.	Сверлить отв.Ø7.
			Радиально-сверлильная
			1.	Сверлить отв.Ø17,35+0,53.			Сверла Ø17,35;	Цилиндри-
	035		2.	Рассверлить отв. Ø21+0,4.		2М55		ческая по-
			3.	Зенковать конус выдерживая р-			Ø21; зенковка;	верхность,
							метчик М20.
			ры: 6 0,1;Ø28+0,4; 60 .					торец
			4.	Нарезать резьбу М20-7Н.
			Вертикально-фрезерная					Наружная
	040		1.	Фрезеровать паз b 40N9( 0,062)		6Р13	Фреза шпо-	цилиндриче-
			выдержав размеры: 5-0,3; 140+1,6;				ночная Ø40.	ская поверх-
			13+0,3.					ность.
			Вертикально-фрезерная					Наружная
	045		1.	Фрезеровать паз b 20N9( 0,052)		6Р13	Фреза шпо-	цилиндриче-
							ночная Ø20.	ская поверх-
			выдержав размеры: 15 0,2; 7,5+0,2.
								ность.
				Зубофрезерная
			1. Фрезеровать зубья m=10, z=22 с				Фреза червяч-	Центровые
	050			припуском 2a 0,6 мм,		5К328А
							ная модульная.	отверстия
				W 109,31 0,167 .
				0,267
	055			Термическая
				Зубошлифовальная			Круг шилфо-	Центровые
	060		1. Шлифовать зубья m 10 , z 22			ZSTZ–10
				выдержав W 108,71 0,167 .			вальный	отверстия
					0,267
									Лист
					КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.					10
Из Лист		№ Докум. Подп Дата

		Шлифовальная
		1. Шлифовать пов. Ø152k6.		Шлифоваль-
	065	2. Шлифовать пов. Ø152d11 в раз-	3М173	ный круг	Центровые
		мер≈10.		ПВК600	отверстия
		3. Шлифовать пов. Ø150k6.		80 305
		Шлифовальная		Шлифоваль-
				ный круг	Центровые
	070	1. Шлифовать пов. Ø150k6.	3М173
				ПВК600	отверстия
		2. Шлифовать пов. Ø70k6.
				80 305
	075	Контрольная

5 Расчѐт припусков на обработку

Рассчитаем припуски по технологическим переходам на обработку диаметральных размеров Ø150k6( 0,0280,003), Ø70k6( 0,0210,002 ). Заготовка представляет собой поковку:

–группа материала М2

–класс точности Т3

–степень сложности С1

–исходный индекс 18

Технологический маршрут обработки поверхности Ø150k6( 00,,028003)

состоит из чернового точения, чистового точения и шлифования. Определяем значения RZ – глубины дефектного слоя и T – высоты мик-

ронеровностей соответствующих технологических переходов. Для заготовки RZ =300 мкм; T 300 мкм.

Для чернового растачивания RZ =50 мкм; T 50 мкм.

Для чистового растачивания RZ =30 мкм; T 30 мкм. Для шлифования RZ =5 мкм; T 15 мкм.

Определяем суммарное значение пространственных отклонений

ЗАГ . СМ2 КОР2		Ц2 ,		(5.1)
где СМ – погрешность смещения, мкм;
КОР – погрешность коробления , мкм;
Ц – погрешность зацентровки, мкм.
По ГОСТ 7505-89 СМ =1,4 мм;
КОР К l ,				(5.2)
где К – удельная кривизна заготовки на 1 мм длины, мкм.

			Лист
		КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.	11
Из Лист	№ Докум. Подп Дата

Таблица 5.1 – Расчѐт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ø150k6( 00,,028003)

Технологиче-

Элементы

Рас-

Расчѐт

Предельные

Предельные

припуска,

чѐтный

До-

ские переходы

мкм

при-

чѐт-

пуск

размеры, мм

припуски, мкм

обработки по-

ный

пуск

IT ,

верхности

размер

RZ

2Zmin ,

мкм

dmin

dmax

2Zminпр

2Z maxпр

0,028

T

Ø150k6( 0,003)

мкм

d P , мм

Заготовка

300

300

2880

–

157,779

5000

158

163

–

–

Точение чер-

50

50

173

2 3480

150,819

1000

151

152

7000

11000

новое

Точение чи-

30

30

115

2 273

150,273

160

150,28

150,44

720

1560

стовое

Шлифование

5

15

–

2 135

150,003

25

150,003

150,028

277

412

Итого

7997

12972

КОР 1,0 220 220 мкм.

З

2

Ц

0,252 .

(5.3)

2

5 2

2

Ц

0,25

2,51 мм.

2

ЗАГ . 1,42

0,222 2,512 2,88 мм .

Остаточные пространственные отклонения определяются по формуле

ОСТ.

y ЗАГ . ,

(5.4)

где y – коэффициент уточнения формы, определяется по [1] стр. 73.

После чернового точения 1

0,06 ЗАГ . 0,06 2880 173мкм.

После чистового точения 2

0,04 ЗАГ . 0,04 2880 115мкм .

Определяем минимальные значения припусков по формуле

2Zmin 2(RZi 1

Ti 1

i 1 ) .

(5.5)

Минимальный припуск под черновое точение

2Zmin

2(300 300 2880) 2 3480 мкм;

Минимальный припуск под чистовое растачивание

2Zmin 2(50 50 173) 2 273 мкм;

Минимальный припуск под шлифование

2Zmin 2(5 15 115) 2 135 мкм.

Определим расчѐтные размеры d P , начиная с чертѐжного размера,

пу-

тѐм последовательного прибавления расчетного минимального припуска 2Zmin

каждого технологического перехода:

Лист

КП.ПТП.40.15.012.00.00.ПЗ.

12

Из Лист

№ Докум.

Подп Дата