Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Разработка технологического процесса

Введение

Один из главных условий технологического процесса в настоящее время является постоянное обновление выпускаемой продукции, а одним из главных требований к современному производству, освоение новой продукции при минимальных потерях и затратах, кроме этого должны быть решены вопросы комплексной автоматизации производства и экономии трудовых ресурсов. Развитие современного производства имеет тенденцию мирового использования автоматизированных производственных систем и создания на их базе автоматизированных заводов. При современных темпах развития науки и техники главное требование и высокопроизводительного и высокоэффективного производства важно получить продукцию в минимальный срок с минимальными затратами.

В данном курсовом проекте производится разработка технологического процесса изготовления детали класса шестерня высшей передачи промежуточного вала с целью повышения точности обработки, а также качества.

Цель курсового проекта – повышение точности обработки, качества обрабатываемой детали и повышения производительности.

1 Общий раздел

Описание конструкции и служебного назначения детали

Деталь шестерня высшей передачи промежуточного вала.

При описании изделия сборочной единицы детали необходимо знать назначение, условие работы, краткую эксплуатационную характеристику, каким факторам подвергается деталь в эксплуатации.

Необходимо дать подробное описание детали, ее эксплуатационные назначения, конструктивные особенности.

Шестерня высшей передачи промежуточного вала применяется в раздаточной коробке. Она служит для увеличения тяговой силы на ведущих колесах и повышения проходимости автомобиля. Кроме того она выполняет функцию демультипликатора, что позволяет увеличить диапазон передаточных чисел коробки передач и эффективно использовать автомобили в различных дорожных условиях.

Шестерня расположена на промежуточном валу между нижним и верхним валом, что обеспечивает вращающий момент основного ведущего вала к ведомому.

Шестерня имеет конструктивные особенности :

Наружная зубчатая поверхность служит для сцепления и внутренняя шлицевая поверхность служит для сцепления с валом.

Технологический контроль чертежа

1.2.1 Качественная оценка технологичности детали

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми и материальными затратами. На трудоемкость изготовления детали оказывает особое влияние ее конструкция и технологические требования на изготовление.

Деталь изготовлена из стали 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71;

Размеры поверхности детали имеют соответственно оптимальные степени точности и шероховатости; показатели базовой поверхности детали обеспечивают точность обработки и контроля.

Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.

1.2.2 Количественная оценка технологичности детали

Количественную оценку технологичности конструкции детали производят по следующим коэффициентам:

- коэффициент унификации конструкторских элементов детали

[ 1 ] ( 1.1 )

где Q_уэ – число унифицированных элементов;

Q_э – число конструкторских элементов

при К_у > 0,6 – деталь технологична

- коэффициент точности обработки

, [ 1 ] ( 1.2 )

где А_ср – средний квалитет

, ( 1.3 )

где А – квалитет точности обработки (от 1 до 16)

ni – число размеров соответствующих квалитету

при К_то £0,5 – изделие нетехнологично

- коэффициент шероховатости поверхности детали

, [ 1 ] ( 1.4 )

где Б_ср – средний класс шероховатости

, ( 1.5 )

Б – класс шероховатости,

ni – число поверхностей соответствующего класса шероховатости

при К_ш£ 0,16 – изделие нетехнологично

- коэффициент использования материалов

, [ 1 ] ( 1.6 )

где Gд – масса детали

Gз – масса заготовки

Таблица 1

№ пов	Наименование поверхности	Идентичные поверхности		Квалитет точности	Класс шероховатости
№ пов	Наименование поверхности	№ поверхн.	Итого	Квалитет точности	Класс шероховатости
1	торец	8	2	11	5
2	фаска наружная	6	2	12	1
3	внутренняя цилиндр. пов-ть	-	-	12	1
4	наружная цил. пов-ть	-	-	12	4
5	фаска внутренняя	-	-	12	3
6	фаска наружная	2	-	12	1
7	торец	-	-	12	3
8	торец	1	-	11	5

[ 1 ] ( 1.3 )

Деталь технологична, так как К_то > 0,5

[ 1 ] ( 1.5 )

К_ш=0,35

К_ш> 0,16 Деталь технологична

[ 1 ] ( 1.1 )

Деталь технологична, т.к. К_у > 0,6

[ 1 ] (1.6 )

Деталь технологичная по всем показателям

Специальный раздел

2.1 Тип производства и его характеристика

Таблица 2

Тип производства	Число обработанных деталей в год
Тип производства	Тяжелые m>100	Средние m=10…100кг	Легкие до m=10 кг
Единичное	До 5	До 10	До 100
Мелкосерийное	5 … 100	10 … 200	100 … 500
Среднесерийное	10 … 300	200 … 500	500 … 5000
Крупносерийное	300 … 1000	500 … 5000	5000 … 50т
Массовое	Более 1000	Более 5000	Более 50 т

По таблице определяем, что тип производства шестерни 120 – массовое.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного периода времени.

Массовое производство имеет очень высокий уровень механизации и автоматизации, низкий уровень трудоемкости и низкую себестоимость.

2.2 Выбор способа получения заготовки и ее конструирование

Заготовку для изготовления шестерни 4320-2402120 можно получать различными способами. Рассмотрим два из них.

КОВКА. [ 2 ]

Ковкой получают поковки с массой от десятков граммов до сотен тонн. Мелкие поковки с массой менее 50кг и средние m=50-400кг в единичном и мелкосерийном производствах выполняют ковкой. Основные операции ковки – осадка, протяжка, пробивка, прошивка, гибка, скручивание, отрубка и кузнечная сварка. Поковки изготавливаемые на молотах и прессах имеют квалитет точности 15 … 17, шероховатость R_а 50…12,5, ковочные уклоны 5...10°.

ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА. [ 2 ]

Объемная штамповка – придание заготовке заданной формы и размеров с помощью заполнения рабочего объема штампа.

Наиболее эффективна при крупносерийном и массовом изготовлении поковок. По сравнению с ковкой, штамповка позволяет получать с большей производительностью и меньшим расходом металла и с лучшим качеством поверхности. Припуски и допуски на штампованные поковки в 2-4 раза меньше, чем на кованные.

Квалитет точности 15, шероховатость R_а 50, 12,5, штамповочные уклоны 5...10°.

Для изготовления заготовки шестерни целесообразно использовать способ объемной штамповки в закрытых штампах. Потому как он более всего подходит под тип производства, поковка приближена по размерам и форме к готовой детали.

Используемое оборудование: молоты, закрытые штампы.

Технологический процесс изготовление поковки состоит из операций: разделки, прокатки, нагрева, штамповки, обрезки заусенца, термообработки, очистки, правки, калибровки.

2.3 Выбор технологических баз

Таблица 3

Наименование операции

Схема базирования

Теоретическая реализация схемы базирования

Обоснование выбора баз

005 Токарная

1. Базы обладают протяженностью.

2. Заготовка занимает в приспособлении положение под собственным весом.

3. Базы обеспечивают возможность обработки с одной установки максим. кол-ва поверхности.

4. После 1-ой операции базы заменяются.

010 токарная

1. Так как на последующих операциях будут обрабатываться наруж-ные цилиндр. поверхность , наружные торцы, нарезание зубьев, ше- вингование, сверление, зенкирование, развертывание, то эти базы являются постоянными.

2.4 Анализ базового технологического процесса

Заготовка класса – диск. Способ получения заготовки – объемная штамповка (поковка II группы).

Технологический процесс изготовления детали и получения заготовки выполнен по требованиям ЕСКД.

Таблица 4

Наименование детали	Шестерня высшей передачи раздаточной коробки
Материал детали	Сталь 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71
Масса детали и масса заготовки	5,2 кг и 8,5 кг.
Наибольшие габаритные размеры	Æ 147,9мм L= 68мм
Количество операций:	20
Станочных	11
Слесарных	0
Контрольных	6
Термических	1
Моечных	2
Черновые и чистовые базы	Наружная цилиндрическая необработанная поверхность и торец диска
Соблюдение принципа постоянства баз	Постоянство соблюдается
Назначение термической операции	Улучшение механических свойств детали

ДОСТОИНСТВА.

В данном технологическом процессе порядок механической обработки оптимальный.

НЕДОСТАТКИ.

Отсутствие межпозиционного транспорта.

ИЗМЕНЕНИЯ.

Заменить горизонтально-протяжную операцию на прошивку и убрать токарную операцию 015. Возможно сокращение штучного времени.

2.5 Разработка технологического маршрута изготовления детали

Маршрут технологической обработки начинается с обработки

черновых и чистовых баз. Затем ведется обработка остальных поверхностей. Маршрут обработки обеспечивает экономическую точность, соответствует цели последовательной, качественной обработки детали со сниженной трудоемкостью.

Таблица 5

№ опер.	Код, наименование операции	Оборудование (модели)	Приспособления (специальные)
1	2	3	4
005	4214 Вертикально-сверлильная	2С150	Присп. Спец. Втулка Оправка
010	4182 Вертикально-протяжная	МП-7634	План-шайба Планка Захват Патрон спец.
015	2127 Прошивка	Пресс гидравлический	Спец. приспособление
020	4110 Токарная	1734	Спец.патрон Спец.оправка Кулачки
025	0265 Контроль	Стол контрольный
030	4153 Зубофрезерная	ЕЗ-106	Спец.присп. Втулка Оправка-шток Прижим Корона Собачка Кольцо
035	4156 Зубозакругляющая	Специальный зубофасочный АФ-2	Приспособления при станке
040	4157 Зубошевинговальная	Специальный зубошевинговальный	Спец.приспоб. Оправка Спец.патрон
045	0125 Промывка	Моечная машина	-
050	0270 Контроль зубчатых колес	Контрольный стол	Измерительный инструмент

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4
055	5130 Термообработка		-
060	4132 Внутришлифовальная	SI -6/1 ASA	Спец.патрон Мембрана Кулачки Сепаратор Планшайба
065	4133 Плоскошлифовальная	3Е-756	План-шайба Присп. Для оправки Оправка
070	4182 Вертикально-протяжная	МП-7623	Планшайба Патрон спец. Патрон вспом.
075	0125 Промывка		-
080	0109 Зачистка	Наждачное точило	-
085	0270 Контроль зубчатых колес	Контрольный стол	-
090	4161 Зубообкатывающая	Зубоконтрольный
100	0181 Маркирование	Контрольный стол	-

2.6 Разбивка операций на технологические переходы и рабочие ходы

Содержание операций и эскизов сводим в таблицу.

Таблица 6

№ опер.

Наименование, код операции. Содержание переходов

Эскизы

005

4214 Вертикально-сверлильная

1. зенкеровать и цековать отверстие

Продолжение таблицы 6

1	2	3
010	4182 Вертикально-протяжная 1. протянуть шлицевое отверстие предварительно 2. протянуть шлицевое отверстие окончательно
015	2127 Прошивка Снять заусенцы в шлицевом отверстии
020	4110 Токарная 1. подрезать торцы венца и ступицы одновременно, предварительно 2. точить цилиндрическую поверхность предварительно 3. точить торцы венца и ступицы окончательно 4. точить цилиндрическую поверхность окончательно 5. снять фаски

Продолжение таблицы 6

030	4153 Зубофрезерная 1. фрезеровать 26 зубьев
035	4153 Зубозакругляющая 1.снять фаски с двух сторон зуба одновременно со снятием заусенцев
040	4157 зубошевинговальная Шевинговать зубья
060	4132 Внутришлифовальная 1. шлифовать отверстие 2. шлифовать торец
065	4133 Плоскошлифовальная 1. шлифовать торец

070

4182 Вертикально-протяжная

1. протянуть шлицевое отверстие

Расчет припусков и допусков на поверхности.

Рассчитанные припуски и допуски сводим в таблицу.

Таблица 7

№

Размер

Операция

Элементы

При-пуск

Размер

Номин.

до-пуск

Пред. размеры

Пред. припуски

R_z,h

D_S

e_i

max

min

max

min

Æ147,9-_0,16

Заготовка

Точение черновое,

Точение чистовое,

Шлифова-ние

1250

200

500

100

3,010

0,516

0,145

151,574

148,564

148,028

147,884

1,85

0,72

0,46

0,16

151,574

148,564

148,028

147,884

149,824

147,844

147,568

147,868

3,010

0,516

0,145

1,98

0,276

-0,3

Æ68±0,1

Заготовка

Точение черновое,

Точение чистовое

1250

200

500

1,752

0,294

70,046

68,294

68,0

1,25

0,6

0,2

70,144

68,894

68,2

68,894

67,694

67,8

1,25

0,694

1,2

-0,106

[ 5 т2 ] ( 2.1 )

По формуле 2.1 рассчитываем припуски на поверхности:

2.7 Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструментов на операции

Данные по выбору режущего, измерительного и вспомогательного инструмента сводим в таблицу.

Таблица 8

№ и наименование операции	Режущий инструмент	Измерительный инструмент	Вспомогательный инструмент
1	2	3	4
005 Вертикально-сверлильная	Зенкер-циковка	Штангенциркуль ЩЦ-I-125-0.1 ГОСТ 166	Оправка Втулка
010 Вертикально-протяжная	Протяжка	Пластины Пробка Калибр шлицевый	Спец. патрон
015 Прошивка	Прошивка	Пластины Пробка Калибр шлицевый	Боек
020 Токарная	Резцы 3 шт. Пластины (тв.сплава)	Скоба специальная Шаблон Плита Оправка специальная Индикаторная стойка	Державки
030 Зубофрезерная	Фреза червячная	Контрольный образец Контрольное приспособ.	Оправка Державка
035 Зубозакругляющая	Фреза червячная
040 Зубошевинговальная	Шевер	Контрольное приспособ. Эталон	При станке
050 Контроль	Внешний осмотр	Эталон специальный Щуп специальный Пробка ПР 16,3 НЕ 16,1 Образцы шероховатости	-
060 Внутришлифовальная	Шлиф.круг 1-50х50х16 24А25 С2К 40 м/сек ГОСТ 2424-83	Нутромер индикаторный Кольцо ПР 189,68 Пробка Скоба Плита	Оправка Алмазодержатель
065 Плоско-шлифовальная	Шлиф.сегмент 5С100х40х150 24А 25СТ1-М1 Б ГОСТ 2464-82	-	Шаблон Плита Оправка Инд. стойка

Продолжение таблицы 8

070 Вертикально-протяжная

Протяжка

Пластины

Калибр шлицевый

Патрон рабочий

Патрон вспомог.

Втулка

Переходник

100 Контроль

Внешний осмотр

Эталон специальный

Щуп специальный

Пробка ПР 16,3 НЕ 16,1

Образцы шероховатости

2.8 Выбор смазочно-охлаждающих жидкостей на операции

Данные по выбору СОЖ сводим в таблицу.

Таблица 9

№ операции

СОЖ и СОТС

Состав и назначение СОТС

005,010

Токарная

«МГД-11»

ТУ-10РФ561-90

«МГД-11»

Представляет собой 40-50% водную эмульсию частично омыленного гудрона от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапетонов растительных масел и технического жира. Предназначено для обеспечения всех процессов резания.

Состав:

Содержание влаги – 50-60%

Кислотное число – 5-15Мг КОН/г

РН 1%-го водного раствора = 8-9

025 Зубофрезерная

МР-4

030

Зубозакругляющая

Без охлаждения

035

Зубошевинговальная

МР-4

040 Агрегатная

«МГД-11»

ТУ-10РФ561-90

070

Внутришлифовальная

«МГД-11»

ТУ-10РФ561-90

МР-4 – масляная СОЖ

Раствор в индустриальных маслах 20-50%

2.9 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания рассчитываем на три разнохарактерные операции. Результаты аналитического расчета результатов режимов резания сводим в таблицу.

Режимы резания на токарную обработку рассчитываются по эмпирическим формулам.

L = ∆ + y + l₃ [5 т2] ( 2.2 )

где L – длина рабочего хода (мм)

∆ - величина врезания (1÷2)

у – величина перебега

l₃ – длина заготовки

V = C_в/T^м∙t^x∙s^y∙к_в [5 т2] ( 2.3 )

где V – скорость резания (м/мин)

Т – период стойкости инструмента (мин)

t – глубина резания (мм)

s – подача (мм/об) по таблицам справочника

С_в, m, x, y – табличные показатели для расчета скорости

К_в – поправочный коэффициент на скорость

n = 1000V / pD∙К [ 5 т2] ( 2.4 )

где n – частота вращения шпинделя (об./мин)

V – скорость резания (м/мин)

D – диаметр заготовки (мм)

N = P_z ∙ V / 61200 [ 5 т2] ( 2.5 )

где N – мощность резания (кВт)

P_z – тангенсальная сила (Н)

Т_маш= L / ns [ 5 т2] ( 2.6 )

где Т_маш – основное время обработки

Производим расчет режимов резания по формулам для операции

005 Вертикально-сверлильной:

Глубина резания D-D₀/2 в мм

t = 57-54,9/2 = 1,05 мм

По формуле 2.2 находим длину рабочего хода

L= 71+2+2=75 мм

Подача мм/об.

s = 1,1мм/об.

По формуле 2.3 находим скорость резания

V = 16,3х54,9^0,3/60^0,31,1^0,51^0,20,9 = 16,7 м/мин

По формуле 2.4 находим частоту вращения шпинделя

n = 1000х16.7 / 3,14 х 54,9 х 0,85 = 82,3 об/мин

По формуле 2.5 находим мощность резания

N = 3674 х 82,3/ 9750 = 3,1 кВт

По формуле 2.6 находим основное время обработки

Т_маш = 75/ 1,1 х 16,7 = 3,6 мин

Данные найденные по формулам сводим в таблицу

Таблица 10

005 Вертикально-сверлильная

T мм

L мм

S мм/об

V м/мин

n об/мин

N кВт

Т_маш

мин

значение

1,05

1,1

16,7

82,3

3,1

3,6