Анализ базового технологического процесса и предложения по его модернизации

25

Содержание

Введение………………………………………………………………………........7

1. Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь

«Шестерня»…………………………………………………………………............8

2.  Конструкторско-технологическая характеристика детали……………..........9

    2.1. Назначение и описание детали………………………………………….....9

    2.2. Материал детали………………………………………………………......11

3. Кодирование детали………………………………………………………........12

4. Технический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции

детали………………………………………………………………………….......14

     4.1. Технический контроль чертежа……………………………………….....14

     4.2. Анализ технологичности конструкции детали………………………....14

5. Выбор заготовки и краткая характеристика способа ее изготовления……..19

    5.1. Сравнительный анализ способов получения заготовки………………...19

    5.2. Экономическое обоснование выбора заготовки…………………...........20

    5.3. Определение экономической эффективности…………………………...24

    5.4. Краткая характеристика процесса изготовления заготовки…………..24

6. Анализ базового технологического процесса и предложения по его

модернизации……………………………………………………………………..27

7. Калькуляция себестоимости обработки детали……………………………...39

Заключение………………………………………………………………………..41 

Список использованных источников……………………………………………42

Введение

         Технология машиностроения - отрасль науки, занимающаяся исследованием закономерностей технологических процессов изготовления машиностроительных изделий, с целью использования результатов изучения для обеспечения требуемого качества и количества изделий с наивысшими технологическим качеством. Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом — установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.

         Целью курсового проекта является систематизация знаний, накопленных в процессе изучения дисциплины «Технология машиностроения», проведения лабораторных работ и прохождения ознакомительной практики.

         Задачей курсового проекта является выбор заготовки и проектирование (модернизация)  технологического процесса обработки детали. Деталь «Шестерня» производится на ОАО «ЗГО», является составной частью узла входящего в механизмы передачи движения от двигателя через цепь на двухступенчатый редуктор бурильной установки УБШ-207 или узла машины погрузочной шахтной ППН1. В качестве исходных данных используются рабочий чертеж детали и базовый технологический процесс её изготовления. Заводской чертеж детали выполнен на формате А3. Заполняемость заводского чертежа удовлетворительная.

         1. Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь «Шестерня»

         Деталь «Шестерня» является составной частью узла входящего в механизмы передачи движения от двигателя на двухступенчатый редуктор бурильной установки УБШ-207 или узла машины погрузочной шахтной ППН1.

Рисунок 1 – Бурильная установка УБШ-207

         Установка бурильная УБШ-207 предназначена для бурения шпуров в горизонтальных горных выработках сечением 6...13 м3 в породах с коэффи­циентом крепости f=8...20 по шкале М.М.Протодьяконова в горнодобываю­щей промышленности и подземном строительстве на проходческих и очист­ных горных работах. Установка механизирует трудоемкие операции при бурении шпуров, час­тично автоматизирует процесс и позволяет регулировать режимы бурения в широком диапазоне. Установка имеет удобный пульт управления всеми механизмами и процессом бурения. Рабочая площадка, расположенная в задней части установки, обо­рудована виброзащитным устройством. Установка состоит из ходовой тележки, двух стреловидных гидравлически управляемых манипуляторов с цепными податчиками, маслостанцией с гид­росистемой и пультом управления. Во время работы в забое установка под­держивается двумя гидродомкратами. Работа маслонапорной станции, а также осевое перемещение перфораторов осуществляется пневмодвигателями ДАР-5Б. Установка бурильная УБШ-207 значительно улучшает условия труда и безо­пасности буровых работ по сравнению с бурением ручными перфораторами.

Технические характеристики:

- Производительность, м/ч - 33
- Зона бурения, м - 2,5х3,3
- Диаметр бурильных скважин, мм - 40...65
- Ход подачи бурильной головки, м - 2,5
- Усилие подачи, кгс - 0...700
- Число бурильных головок - 2
- Ходовая часть - колесно-рельсовая
- Колея - 600, 750, 900 мм
- Скорость передвижения, км/ч - 3,5
- Удельный расход воздуха, м3/мин - 65,0
- Давление сжатого воздуха,МПа - 0,5...0,7
- Габаритные размеры, м - 1,3х1,5х6,5
- Масса, т, не более - 6,0

Рисунок 2 – Машина погрузочная шахтная ППН1

       ППН1- предназначена для погрузки взорванной горной массы в вагонетки или другие транспортные средства при проходке горных выработок и строительстве подземных сооружений.

Технические характеристики:
- Производительность, м3/мин - 1,25*
- Привод - пневматический
- Колея, мм - 500, 600, 750, 900
- Давление сжатого воздуха, МПа - 0,4...0,7
- Мощность пневмомоторов, кВт - 22*
- Удельный расход воздуха, м3/мин - 19,5*
- Вместимость ковша м3, - 0,25
- Ширина захвата, мм - 2200
- Высота загрузки, мм -  1300
- Габаритные размеры, мм - 2270х1150х1500
- Высота транспортная, наибольшая - 2250 мм
- Масса, т - 3,8
* при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа

         Машина погрузочная шахтная ППН1 предназначена для погрузки взорванной горной массы любой крепости и абразивности в вагонетки, на конвейер или другие транспортные средства при проходке горизонтальных горных выработок на разрабатываемых подземных месторождениях полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений. Машина может грузить горную массу с крупностью кусков до 300 мм в выработках высотой не менее 2,3 м от головки рельса. Погрузка производится с рельсового пути, по которому перемещается машина. Основными узлами являются: ходовая часть, поворотная платформа, редуктор подъема, рабочий орган, корпус с установленным на нем пультом управления, механизм поворота и система орошения. Машина приводится в действие двумя пневмомоторами. Погрузочная машина ППН1 проста по конструкции, удобна в управлении и обслуживании, надежна в работе.

         2. Конструкторско-технологическая характеристика детали

         2.1. Назначение и описание детали

         На входной вал редуктора при помощи шлицевого соединения установлена шестерня и зафиксирована при помощи стопорной гайки.

         Деталь «Шестерня» относится к классу тел вращения с прямолинейной осью. В осевом направлении деталь ограничена плоскостями А и Ж, параллельными между собой и расположенными на расстоянии 32мм друг от друга. Торец А сопряжен с поверхностью фаски Б, которая в свою очередь сопрягается с торцем В.Торец В сопрягается с фаской Г, которая сопрягается с фасонной поверхностью Д.Коническая фаска Е сопрягается с торцем Ж,который в свою очередь сопрягается с фаской З.На торцах В и Ж выполнены специальные пазы,для уменьшения веса детали. Внутренняя поверхность: в детали выполнено цилиндрическое сквозное отверстие с пазом для шлицевого соединения, имеющее диаметр 42, выполненное с квалитетом Н9. Цилиндрическая поверхность «а» и поверхность шлицевых канавок «б» сопряжена с поверхностями А и Б. Эскиз детали с обозначениями поверхностей показан ниже на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эскиз детали «Шестерня»

         2.2. Материал детали, назначение, область применения

         Масса детали 2,5 кг, получают ее из Стали 40Х (ГОСТ 4543-71). Механические свойства хромистой стали и условия термической обработки приведены в таблице. Обозначения: σт - предел текучести; σв   - временное сопротивление разрыву; δ – относительное удлинение; Q – ударная вязкость.

   Таблица 1 – Механические свойства и условия термической обработки  стали (ГОСТ 4543-71).

         Твердость Стали 40Х по  Бринеллю НВ=241…285; поверхность зубьев калить ТВЧ h=1…2, твердость по Роквеллу HRC=40…50.

         Хромистые стали используются при изготовлении деталей требующих в эксплуатации достаточной прочности, для этого конструкционная сталь легируется, т.е проходит обработку – химическое улучшение. Никель и марганец помимо улучшения механических свойств металла, повышают его прокаливаемость, следовательно, тем больше упрочняется сталь в результате термической обработки. Химический состав стали приведен в таблице 2.

   Таблица 2 – Химический состав стали, %.

         3. Кодирование детали

         Руководствуясь чертежом детали, составляем технологический код детали (табл.3).

         В классификаторе ЕСКД установлена 14-значная структура технологического кода, составленного из двух частей: кода классификационных группировок основных признаков (постоянная часть кода – 1-6) и кода классификационных группировок признаков, определяющих вид детали (переменная часть кода – 7-14).

         Первые 3 знака – кодирование детали по размерным характеристикам:

1 - наибольший наружный диаметр 156 мм, код – В;

2 – длина детали 32 мм, код – 2;

3 – диаметр центрального отверстия 42 мм, код – 4.

         Группа материала Сталь 40Х – низколегированная конструкционная сталь, соответственно код 11 занимает 4, 5 позиции. 6 графа – вид детали по технологическому методу изготовления – деталь, термически обрабатываемая, код – 5. Вид исходной заготовки – по наиболее выгодному варианту, который в последующем будет обоснован теоретически и с использованием расчетов, принимаем: литье в оболочковые формы, код – 16, соответственно позициям 7, 8.

         Квалитет – кодируем двумя знаками:

9 – наивысший квалитет точности наружных размеров детали (не учитывается точность наибольших диаметров зубьев), код – 1;

10 – наивысший квалитет точности внутренних поверхностей (учитывается только точность центрального отверстия), код – 3.

         Параметр шероховатости кодируем одним знаком (позиция 11), по наименьшей шероховатости и с учетом наличия требований отклонения формы и расположения поверхностей (отклонения от радиального биения), код – 3/В.

         Степень точности на допуски формы и расположения поверхностей кодируется одним знаком (позиция 12), код - 4.

         Вид дополнительной обработки 13 кодируем одним знаком. В нашем случае термическая обработка HRC 32…40 без покрытия, значит код – 8.

         «Характеристика массы» кодируется одним знаком (позиция 14) и соответствует массе нашей детали – 2,5 кг, код – В.

         Технологический код детали представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Технологический код детали

         4. Технический контроль чертежа и анализ технологичности

конструкции детали

         4.1. Технический контроль чертежа

         Заводской чертеж детали выполнен на формате А3. В целях большей наглядности выполняем чертеж в масштабе 1:1, что вызывает необходимость использования формата А2. Заполняемость заводского чертежа удовлетворительная.

         Рабочий чертеж состоит из двух видов, это дает возможность полностью представить конфигурацию детали.

         На рабочем чертеже приведены квалитеты точности стандарта старого образца, заменим их на соответствующие квалитеты согласно современным требованиям ЕСКД:

С4 заменим на Н11;

         Руководствуясь базовым вариантом конструкции детали проводим оценку технологичности конструкции детали по шероховатости обрабатываемых поверхностей. По рекомендациям ЕСКД переводим параметр шероховатости из указанных на заводском чертеже параметров Rz в соответствующие современным требованиям параметры Ra.

         4.2. Анализ технологичности конструкции детали

         Анализ технологичности конструкции детали проводится на основе качественной и количественной характеристик.

         В качестве количественных показателей рассматриваются:

1) коэффициент использования материала;

2) коэффициент точности обработки;

3) коэффициент шероховатости поверхностей.

         Коэффициент использования материала определяется по формуле 1.

Ким= Мg / Мз ,                                                  (1)

где Мg , Мз – соответственно масса детали и заготовки.

Ким =2,5 / 7,2=0,35

         Коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости обрабатываемых поверхностей. Данные по детали сводятся в таблицы 4 и 5 по принципу: в 1 графе таблиц указываются квалитеты точности Тi и значения параметра шероховатости Шi обрабатываемых поверхностей ni для каждого квалитета и шероховатости; в третьей графе – произведение 1 и 2 граф. Подсчет средней точности и средней шероховатости проводится путем деления 3 графы на 2 соответствующих таблиц.

  Таблица 4 – Определение коэффициента точности

  Таблица 5 – Определение коэффициента шероховатости (базовый вариант)

         После корректировки шероховатости еще раз проводим оценку технологичности по шероховатости обрабатываемых поверхностей проектируемого варианта таблице 6.

Таблица 6 – Определение коэффициента шероховатости (проектный вариант)