Расчет режимов резания и нормирование

       СОДЕРЖАНИЕ: 

       ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….3

  1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

       1.1 Чертеж детали………………………………………………………….. 5

       1.2 Служебное назначение детали…………………………………………6

       1.3 Физико-механические характеристики  и химический состав материала…………………………………………………………………………….7

       1.4 Анализ качества поверхности  детали………………………………….8

       II. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛИ.

       2.1 Получение заготовки…………………………………………………..10

       2.2 Базирование детали…………………………………………………….19

       2.3 Способы обработки поверхности……………………………………..23

       2.4 Назначение оборудования и режущего  инструмента………………..26

       2.5 Назначение оборудования и режущего  инструмента………………..29

       III. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И НОРМИРОВАНИЕ

       3.1 Расчет режима резания для  фрезерной операции……………………30

       3.2 Расчет режима резания для  токарной операции……………………..31

       3.3 Нормирование технологических операций…………………………..33

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….35

       СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………...36 
 
 
 
 
 
 

       Введение 

       Машиностроение  является важнейшей отраслью промышленности. Ее продукция – машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности, а так же темпы перевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

       Состояние машиностроения во многом определяет развитие и других отраслей народного  хозяйства. В различных областях науки и техники применяются  машины и механизмы с деталями типа червяк. Данные детали, исходя из высоких требований к технико-экономическим  и эксплуатационным показателям  машин и механизмов, должны обладать высокой надёжностью, ремонтопригодностью, технологичностью, минимальными габаритами, удобством в эксплуатации. Во многом эти показатели обеспечиваются в  процессе проектирования и изготовления валов.

       Основными задачами технологии машиностроения являются проектирование всего комплекса  технологических средств, обеспечивающих выпуск продукции заданного качества в заданном количестве и в установленные  сроки, а так же снижение себестоимости  выпускаемой продукции, повышение  качества, уменьшение времени, затрачиваемого на производство изделия, повышение  коэффициента использования материала, автоматизация технологических  процессов.

       Решением  основных задач технологии машиностроения является: применение автоматических систем, систем адаптивного управления, ГПС, внедрение в производство новейшего  технологического оборудования, применение ЭВМ, новейшего режущего, мерительного инструмента и оснастки.

       Технологическая подготовка производства является определяющим этапом в цикле производства машин  и механизмов. Один из этапов технологической подготовки производства, состоит в разработке техпроцесса изготовления деталей машин.

       Курсовой  проект посвящается разработке техпроцесса  изготовления червяка. Подобные детали изготавливаются в больших объемах  и применяются в различных  машинах и механизмах автомобилей, станках, редукторах и т.д.

       Главные задачи, которые необходимо решить при проектировании новых технологических  процессов – повышение точности и качества обработки, стабильности и долговечности деталей и  максимальное снижение себестоимости  обработки путем совершенствования  технологических процессов. В курсовом проекте эти задачи будут решаться путем анализа проектного технологического процесса, выявления его основных недостатков и методов их решения.

       Целью курсового проекта является закрепление  знаний, полученных на лекциях, практических занятиях и приобрести навыки выполнения основных этапов разработки техпроцесса  и самостоятельного поиска наиболее оптимальных технических решений, основанных на последних достижениях  науки и техники. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1. АНАЛИЗ  ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Служебное  назначение детали

       Данная  деталь называется «вал-шестерня» и  служит для установки сопрягаемых  деталей и передачи вращающего момента. Вал устанавливается в корпусе  редуктора с помощью двух подшипников Æ30 мм и Æ40 мм. Вращение передается через шпонку.

       Вал-шестерня имеет внутреннее проходное отверстие, в котором перемещается ведущий  вал. Назначение  вала-шестерни - нормализованная, улучшаемая и подвергаемая поверхностной  термообработке деталь, от которой  требуется повышенная прочность. Изготовляют  вал-шестерню  преимущественно из поковок.

       Для увеличения работоспособности вала-шестерни необходимо увеличить диаметр по шлицам и месту посадки обоих  подшипников.

       К валам-шестерням (и другим цементуемым  особо ответственные высоконагруженным  деталям),  предъявляются требования высокой прочности, пластичности и  вязкости сердцевины и высокой поверхностной  твердости, т.к данная деталь работает  под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.

      Деталь  вал-шестерня, является ведомым валом  тихоходной ступени двухступенчатого цилиндрического редуктора и  предназначена для передачи крутящего  момента. Вал-шестерня установлен в  однорядных радиально-упорных роликоподшипниках  в корпусе редуктора.

      Вал-шестерня работает в условиях действия радиальной знакопеременной сосредоточенной  нагрузки, осевой нагрузки и крутящего  момента. Зубья зубчатого венца  испытывают действие изгибающего усилия, контактного давления и сил трения. Под действием последних происходит нагрев и изнашивание зубьев. 
 
 

      1.3 Физико-механические характеристики  и химический состав материала.

       Материал  детали – сталь 40Х ГОСТ 4543-71: 0,36…0,44% С;  0,5…0,8% Mn;  0,8…1,10% Cr;. Твёрдость в состоянии поставки до 217 НВ, после закалки - 45 HRC. Прочность sв в состоянии поставки до 795 МПа, после закалки - 880¼1080 МПа. Эти механические характеристики обеспечивают нормальную работу вала-шестерни в редукторе. Материал не является дефицитным. Термообработка выполняется по типовому техпроцессу и не требует специальных условий. Сталь имеет удовлетворительную обрабатываемость резанием, коэффициент обрабатываемости  Ко=0,8 при   обработке твёрдосплавным инструментом и Ко=0,7 при обработке инструментом из быстрорежущей стали. 

Таблица 1.3.1 – Механические свойства стали 40Х

Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм σт σв δ5 ψ HB
Мпа %
Не  менее Не более
Поковка: нормализация До 100 345 590 18 45 174-217
 

Твердость после закалки и отпуска составит HRC 52…62. 

Таблица 1.3.2 – Химический состав, %

C Si Mn Cr Ni Cu S P
Не  более
0,36-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 0,8-1,1 0,30 0,30 0,035 0,035
 
 
 

1.4 Анализ качества  поверхности детали 

      Точность - это соответствие детали требованиям  чертежа по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и степени  их шероховатости.

      Шероховатость поверхности - это совокупность микронеровностей с относительно малым шагом.

      Сравним точность и шероховатость поверхностей, заданных конструктором ,с ГОСТом. Результаты сравнения сведем в таблицу. 

      Таблица 1.4.1- Сравнение точности и шероховатости:

№ поверхности По чертежу По ГОСТу Соответствие
 
IТ		 Rа IТ Rа
 
1 		14 12,5 14 25-12,5 Соответствует
2 14 12,5 14 25-12,5 Соответствует
3 6 1.6 6 1,6-0,1 Соответствует
4 14 1,6 14 25-12,5 Не соответствует
5 7 12,5 7 3,2-1,6 Не соответствует
6 14 1,25 6 12,5-6,3 Не соответствует
7 14 12,5 14 25-12,5 Соответствует
8

9

 7

14

 12,5

12,5

 7

7

 3,2-1,6

25-12,5

 Не соответствует

Соответствует

10 7 степень

точности

 2,5 7 степень

точности

 6.3-3,2 Не соответствует
 

      Несоответствие шероховатости, проставленной па чертеже, ГОСТу в данном случае можно объяснить ошибкой конструктора при назначении квалитета точности и шероховатости или особенностью конструкции детали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      II. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛИ.

      2.1 Получение заготовки

       Заготовками для изготовления деталей являются:

       1) Отливки (чугунные, стальные, цветных  металлов);

       2) Поковки;

       3) Штамповки;

       4) Прессованные изделия и профили;

       5) Прокатный материал (круглый, квадратный, прямоугольный, шестигранный, периодического  или другого профиля);

       6) Трубы

       Заготовками могут быть также детали, полученные вырезкой из листового материала, и  детали, полученные холодным штампованием, в тех случаях, когда они нуждаются  в окончательной доделке на станках.

       Метод выполнения заготовок для деталей  машин определяется назначением  и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом  и серийностью выпуска, а также  экономичностью изготовления.

       В массовом и серийном производствах  для изготовления деталей могут  применяться заготовки:

  • отливки стальные, чугунные и из цветных сплавов;
  • поковки и штамповки;
  • заготовки из проката.

       В зависимости от серийности производства, заготовки для блоков шестерен изготавливают  штамповкой, ковкой, или литьем.

       Способ  получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. На выбор  формы, размеров и способа получения  заготовки большое значение имеет  конструкция, и материал детали. Вид  заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность  ее обработки.

       При выборе вида заготовки необходимо учитывать  эксплуатационные

условия работы детали, ее размеры и форму, тип и вид производства.

       Горячая объемная штамповка. Это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляется с помощью специального инструмента - штампа.

       Штамповка в открытых штампах. Этим видом штамповки получают поковки всех типов. Характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями.

       Штамповка в закрытых штампах. Характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остаётся закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой. Преимущество: уменьшение расхода металла. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную макроструктуру. Металл деформируются в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

       Холодная  штамповка. Холодное выдавливание — заготовку помещают в плоскость, из которой металл выдавливают в отверстия, имеющиеся в рабочем инструменте. Различаю прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание.

       Холодная  высадка - штампуют от прутка или проволоки. Пруток подаётся до упора, поперечным движением ножа отрезается заготовка требуемой длины и последовательно переносится с помощью специального механизма в позиции штамповки, на которых из заготовки получают деталь.

       Холодная  штамповка в открытых штампах. Заключается в придании заготовке формы детали путем заполнения полости штампа металлом заготовки.

       Холодная  листовая штамповка. В качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полоску, ленту, свернутую в рулон. Изготовляют самые разнообразные пространственные детали.

       Ковка. Это процесс горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки.

       В единичном и мелкосерийном производстве ковка экономически целесообразнее, чем штамповка, но менее производительнее.

       Литье. Заготовки - отливки из литой стали обычно грубо воспроизводят форму детали с припусками на поверхностях, подлежащих последующей механической обработке.

       Поверхности, не подлежащие механической обработке, формируются непосредственно в  отливке. Существует несколько способов получения литых заготовок. Это  литье под давлением, литье в  кокиль, в металлические формы, центробежное литье, литье в песчаные формы  и так далее. 

 

       Для изготовления детали «Вал-шестерня»  заготовкой может служить поковка, полученная методом горячей объемной штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП) и прокат.

       Определяем  параметры заготовки: массу, характеристики точности.

       Масса штамповки ориентировочно равна

    ,                                                (2.1.1)

 где - масса детали ( =2,4 кг);

- расчетный коэффициент, зависящий  от формы детали (принимаем  =2,0).

       По  ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски» определяем параметры заготовки: класс  точности Т4, степень сложности С1, группу стали М2.

       Масса заготовки из проката рассчитывается по формуле

   ,                                         (2.1.2)

  где - плотность материала заготовки, кг/см3.

       Форма заготовки из сортового проката  для детали – тела вращения представляет цилиндр, с диаметром

                                              (2.1.3)

и длиной

                                                 (2.1.4)

 

 

По ГОСТ 2690-75 выбираем обычную точность проката  с допуском мм.

    Расчет себестоимости 2-х вариантов получения заготовки.

    Вариант горячей  штамповки

  Расчет  стоимости заготовки – штамповки  по формуле:

   ,                            (2.1.5)

    где - базовая стоимость 1 кг заготовки (руб/кг) ;

    - коэффициент, зависящий от класса точности паковки ;

    - коэффициент, зависящий от степени сложности паковки;

    - коэффициент, учитывающий массу заготовки;

    - коэффициент, зависящий от материала ;

    - коэффициент, учитывающий серийность производства .

    За  базовую можно принять  = 11,2 руб/кг;

    Коэффициент принимаем равным 0,95;

    Коэффициент принимаем равным 0,77;

Коэффициент принимаем равным 0,89;

Коэффициент принимаем равным 1,18;

Коэффициент принимаем равным 1,0.

,

Стоимость механической обработки заготовки:

    ,                                         (2.1.6)

    где - удельные затраты на съем 1 кг материала (руб/кг) ;

    ,                                            (2.1.7)

    где - текущие затраты ;

- капитальные затраты ;

- нормативный коэффициент капиталовложений ;

    = 0,1…0,2;

    = 5,64;

    = 17.

  Стоимость отходов материала заготовки:

,                                          (2.1.8)

 ,

       Стоимость изготовления детали из заготовки полученной горячей штамповкой:

                              (2.1.9)

    Вариант заготовки  из проката

    Определяем  стоимость заготовки из проката  по формуле:

   ,                                       (2.1.10)

    где - стоимость 1 кг материала (руб/кг);

        - стоимость отрезки заготовки из проката;

        = 12 руб/кг.

  Затраты на отрезку рассчитывают как:

   ,                                         (2.1.11)

    где - приведенные затраты на рабочем месте (руб/час);

       - штучное, штучно-калькуляционное  время на отрезку;

       = 30,2 руб/час.

  Штучно-калькуляционное  время на отрезку рассчитывают как:

               ,                                                (2.1.12)

    где - основное технологическое время (мин);

      - коэффициент, учитывающий тип производства и вид оборудования [1].

    Для расчетов на этапе выбора заготовки  можно принять  = 1,5, а основное технологическое время для отрезных станков:

             ,                                          (2.1.13)

Стоимость механической обработки составит:

           ,                                       (2.1.14)

    где - масса детали (кг) ;

    - удельные затраты на съем  1 кг материала (руб/кг);

    = 2,4кг.

  Величина  удельных затрат принимается такой же, что и для обработки заготовки-штамповки.

  Стоимость отходов материала заготовки  из проката:

             ,                                   (2.1.15)

  Стоимость 1кг отходов та же самая, что и для поковки.

  

  Стоимость получения детали из сортового проката:

                            (2.1.16)

    Сравнение вариантов  исходных заготовок

  Оптимальной будет являться заготовка, полученная горячей штамповкой.

  Расчет  коэффициента используемого материала  заготовки:

    Для проката

                                       (2.1.17)

    Для штамповки 

                                       (2.1.18)

  Оптимальным выбором исходной заготовки является штамповка, т.к. её стоимость изготовления ниже, чем у проката, а коэффициент  используемого материала выше.

  Расчет  годового экономического эффекта определяется по формуле

                                        (2.1.19)

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2.2 Базирование детали 

       Базирование - придание заготовке или изделию  требуемого положения относительно выбранной системы координат.

       База - поверхность или выполняющее  ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке  или изделию и используемая для  базирования.

       Все многообразие поверхностей деталей  сводится к четырем видам:

       1) исполнительные поверхности - поверхности,  при помощи которых деталь  выполняет свое служебное назначение;

       2) основные базы - поверхности, при  помощи которых определяется  положение данной детали в  изделии;

       3) вспомогательные базы - поверхности,  при помощи которых определяется  положение присоединяемых деталей  относительно данной;

       4) свободные поверхности - поверхности,  не соприкасаемых с поверхностями  других деталей.

       Назначение  баз - это достаточно сложная задача. От её правильности зависит:

  • точность выполнения размеров;
  • правильность       взаимного       расположения       обрабатываемых поверхностей;
  • степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и измерительных инструментов;
  • производительность обработки.

       Технологической базой, используемой при обработке  заготовок на станках, называется поверхность, линия или точка заготовки, относительно которых ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на данном станке.

Расчет режимов резания и нормирование