Технологический процесс механической обработки шестерни

 

       УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

       «БЕЛОРУССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 
 

Факультет ХТиТ

Кафедра  МиТМ

Специальность  08

Специализация: Машины и аппараты химических производств 
 
 
 
 
 
 
 

       ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ 

       по  курсу: «Технология машиностроения»

         тема: «Технологический процесс механической обработки шестерни» 
 
 
 
 

       Исполнитель

       студент 3 курса группы 2     _______________       Грибко С.Ч.

       Руководитель

                                                       ________________    Сокоров И.О. 
 
 
 

Курсовой проект защищен с оценкой  _________

Руководитель __________                                                       Сокоров И.О. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2011

 

 

Содержание 

    Введение………………………………………………………………………..5

  1. Назначение и конструкция детали………………………………………...6
  2. Разработка маршрутного техпроцесса и операций…………………..…..7
  3. Определение типа производства и величины партии ..………………...13
  4. Анализ технологичности конструкции детали………………………….16
  5. Выбор метода получения заготовки с экономическим обоснованием...18
  6. Расчёт и назначение припусков на механическую обработку………….20
  7. Расчёт режимов резания и основного технологического времени….….22
  8. Техническое нормирование…………………………………………….....28
  9. Расчёт технико-экономических показателей………………………….....30

    Заключение………………………………………………………………….....36

    Список использованных источников………………………………………...37 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

 

 

       Реферат 

     Пояснительная записка 37 с, 31 рис., 13 табл., 8 источника. 

ШЕСТЕРНЯ, ТИП ПРОИЗВОДСТВА, ЗАГОТОВКА, ПРИПУСК, РЕЖИМ РЕЗАНИЯ, НОРМА ВРЕМЕНИ, ДЕТАЛЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС. 

       В данной пояснительной записке содержится анализ технологичности конструкции детали, разработка маршрутного технологического процесса, определение типа производства, расчет припусков, режимов резания, технических норм времени, технико-экономических показателей, а также технологическая документация.

     Графическая часть включает:

     - операционные эскизы – 1 листа А1;

     - чертежи детали – 1 листа А3;

     - чертежи заготовки – 1 листа А3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

       Введение 

       Изделия машиностроения используются во всех отраслях промышленности, транспорта, сельского хозяйства и других сферах деятельности и жизни человека. Одним из основных факторов успешного создания машин является совершенство технологий их изготовления.

       Конструирование и разработка технологии – это два взаимосвязанных, взаимно дополняющих друг друга процесса, обеспечивающих развитие и совершенствование техники.

       Технология  машиностроения представляет собой  область науки, изучающую закономерности, действующие в процессе изготовления машин на конечных этапах их производства, т.е. при механической обработке и сборке. Основной задачей технологии машиностроения является непрерывное совершенствование технологических методов и процессов с целью изготовления машин заданного качества в требуемом объеме производства при наибольшей производительности, наименьшей себестоимости, облегчении условий труда и обеспечении его безопасности.

       Технический прогресс в машиностроении характеризуется  не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. От ее уровня зависит производительность труда, экономичность расходования сырьевых и энергетических ресурсов, качество выпускаемой продукции, ее долговечность и надежность работы. Высокий уровень технологии производства в итоге приводит к удешевлению выпускаемой продукции при необходимом уровне качества и надежности.

       Технология  в значительной степени определяет состояние и развитие производства. От её уровня зависит производительность труда, экономичность расходования материальных и энергетических ресурсов, качество выпускаемой продукции и другие показатели. Для дальнейшего ускоренного развития машиностроительной промышленности как основы всего народного хозяйства страны требуется разработка новых технологических процессов, постоянное совершенствование традиционных и поиски более эффективных методов обработки и упрочнения деталей машин и сборки их в изделия.

       Данная  тема проекта включает в себя изучение технологического процесса механической обработки детали и его совершенствование на базе  современных прогрессивных методов обработки. Целью проектирования является не только закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных на предыдущих этапах изучения предмета, но, главным образом, приобретение практических навыков решения различных задач подготовки производства деталей машин  и разработки технологической документации. 
 
 
 
 

 

       1 Назначение и конструкция детали 

       Заданная  деталь – шестерня из материала сталь 12ХГТ, служит для передачи крутящего момента в силовой коробке, а также входит в состав различных редукторов, мультипликаторов и других передач. С целью повышения эксплуатационных характеристик, деталь подвергают термообработке до HRC 40‒45.

       Деталь  имеет небольшие габариты, поэтому  предусмотренная с целью повышения работоспособности термообработка не приведёт к ощутимым пространственным отклонениям.

       Конструкция детали не предусматривает центровых  отверстий, однако они совершенно необходимы в техпроцессе изготовления детали  в качестве вспомогательной чистовой установочной технологической базы. Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, предусматривает постоянство баз на различных операциях механической обработки. Конструкция детали проста, не требует применения специнструмента и спецприспособлений.  

       Материал  детали – сталь 12ХГТ. (ГОСТ 4543–71). Химический состав и механические свойства приведены в таблицах 1.1и 1.2. 

Таблица 1.1 – Химический состав стали 12ХГТ по ГОСТ 4543-71, %

    С Cr Mn Ti Si
    0,11…0,13 1…1,3 0,8…1,1 0,03…0,09 0,17…0,37
 

Таблица 1.2 – Механические свойства стали 12ХГТ

    σт, МПа σв, МПа δ, % HRC
    880 980 9 32…38
 

       Термообработка  – закалка Т=8500С, охлаждающая среда – масло, отпуск – Т= 200 0С, охлаждающая среда – вода (масло). 

 

       2 Разработка маршрутного техпроцесса и разработка операций 

       Изготовление  изделий на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате производственного процесса, т.е. совокупности всех действий людей и орудий производства, необходимых для превращения сырья и полуфабрикатов в готовые изделия. Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс, содержащий целенаправленные действия по изменению и последующему определению размеров, формы, взаимного расположения, а так же состояние труда. Каждый технологический процесс состоит из операций.

       

       Определим тип производства для заданного  технологического процесса механической обработки вала-шестерни, пользуясь  исходными данными: годовая программа, программа выпуска 10000 деталей, режим двухсменной работы при сорокачасовой рабочей неделе. Технологический процесс  состоит из 14-ти операций механической обработки:

       005 – фрезерно-центровальная;

       010 – токарно-черновая;

       015 – токарно-черновая;

       020 – черновое сверление продольного  отверстия;

       025 – черновое сверление поперечного отверстия;

       030 – чистовое точение с образованием фасок

       035 – чистовое точение с образованием фасок;

       040 – растачивание и черновое развёртывание продольного отверстия;

       045 – чистовое развёртывание продольного  отверстия;

       050 – растачивание поперечного отверстия;

       055 – зубофрезерная;

       060 – шлифование внутреннего отверстия;

       065 – хонингование;

       070 – повторное шлифование отверстия

Принятую  в данном варианте технологического процесса общую последовательность считаем целесообразной, так как соблюдаются принципы последовательности формирования свойств обрабатываемой детали  (рисунок 2.1)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

       Рисунок 2.1  
 

       005 – фрезерно-центровальная операция. Фрезеруются одновременно 2 торца (рисунок 2.2).  

       Тфр = 0,006*l

       l1 = d1 = 155 мм;

       l4=d4=130 мм;

       Тфр1 = 0,006*155 = 0,93 мин

       Тфр2 =0,006*130 =0,78

       Тц1 = Тц2 = 0,00052*l*d = 0,026 мин

       где d – диаметр отверстий, 5 мм

              l – длина отверстий, 10 мм

        То1 = 0,93+0,78+0,026*2 = 1,762 мин 

       

 

       Рисунок 2.2  

       010–токарно-черновая операция (рисунок 2.3).

       То2 = 0,00017*l*d = 0,00017*90*155 = 2,3715 мин

 где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

      d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм  
 

         
 
 

       Рисунок 2.3  

       015 – токарно-черновая операция (рисунок 2.4).

       То3 = 0,00017*l*d = 0,00017*130*180 = 3,978 мин

         где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

        
 
 
 
 
 

       

 

       Рисунок 2.4  
 
 
 

       020 – черновое сверление продольного отверстия (рисунок 2.5).

           То4 = 0,00018*l*d = 0,00052*270*110 = 5,346 мин

 где  l – длина обрабатываемого участка детали, мм

      d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

        
 
 

         

       Рисунок 2.5 

       025 – черновое сверление поперечного отверстия (рисунок 2.6).

         То5 = 0,00052*l*d = 0,00052*15*130 = 1,014 мин

         где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

        
 

       

 

       Рисунок 2.6  

       030 – чистовое точение с образованием фасок (рисунок 2.7).

           То6 = 0,00017*l*d = 0,00017*90*155 = 2,3715 мин

       где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

         
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2.7 

 
 
 

                                                               

       035 – чистовое точение с образованием фасок (рисунок 2.8).

       То7 = 0,00017*l*d = 0,00017*130*180 = 3,978 мин  

       

 

Рисунок 2.8 

       040 – растачивание и черновое развёртывание продольного отверстия (рисунок 2.5).

       То8 = 0,00043*l*d+0,00018*l*d = 0,00043*110*270+0,00018*110*270 = 18,117 мин

       где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм  

       045 – чистовое развёртывание продольного отверстия (рисунок 2.5).

       То9 = 0,00086*l*d = 0,00086*110*270 = 25,542 мин

       где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

           050 – растачивание поперечного отверстия (рисунок 2.6).

       То10 = 0,00018*l*d = 0,00015*130*15 = 0,351 мин

       где l – длина обрабатываемого участка детали, мм

             d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

       055 ‒ фрезерование зубьев (рис.2.9).

       То11 = 0,0022*D*b = 0,0022*90*150 = 29,7 мин

            где b-ширина шестерни, мм

             D‒делительный диаметр шестерни, мм

             D = m×z = 2,5×60 = 150 мм,

             b = 90 мм  
 

       

 

Рисунок 2.9

        

            060 – шлифование внутреннего отверстия (Рис 2.5).

           То12 = 0,00015*l*d = 0,00015*110*270 = 4,455 мин

  где    l – длина обрабатываемого участка детали, мм

          d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм

          065 – хонингование зубьев (рисунок 2.13).

          То13 = 3÷5 = 4 мин

           070 − повторное шлифование отверстия(Рис.2.5).

           То14 = 0,00015*l*d = 0,00015*110*270 = 4,455 мин

где     l – длина обрабатываемого участка детали, мм

          d – диаметр обрабатываемого участка детали, мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3 Определение типа производства и величины партии

       

       

       а) Определяем тип производства: 

    Под типом производства в машиностроении понимают квалифицированную характеристику производства по широте номенклатуры, сменяемости деталей и объему выпуска. в зависимости от этого различают 3 типа производства: массовое, серийное и единичное. Серийное производство подразделяется в свою очередь на: мелко-, средне- и крупносерийное. Вид производства определяется характером основных выполняемых операций. Различают: кузнечное, литейное, механосборочное и другие виды производства. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций – Кзо, равный отношению выполненных и подлежащих выполнению в течении месяца операций к числу рабочих мест.

                                                             (3.1)

       где ∑ПO.I. – суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера;

       ∑РI. – явочное число рабочих участка.

       Условное  число однотипных операций, выполняемых  на одном станке в течении одного месяца:

                                                                  (3.2)

         где ηН – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка,          ηН = 0,8;

       ηЗ – коэффициент загрузки станка проектируемой операцией:

                                                  (3.3)

       где ТШ-К – штучно– калькуляционное время, необходимое на выполнение проектируемой операции, мин;

       NM – месячная программа выпуска детали, шт.

                                  

                                               Nм=                                                                          (3.4)

         

       FM – месячный фонд времени работы оборудования,

       

       КВ – коэффициент выполнения норм,  КВ = 1,3.

 

       

            Число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течении одного месяца:

                                                   (3.5)

                                         (3.6)

       явочное число рабочих для обслуживания одного станка

                                               (3.7)

       этот  показатель одинаковый для всех операций технологического процесса.

        . – месячный фонд времени рабочего, занятого в течении 22 рабочих дней в месяц:

       

 = 22·8 = 176 часов.

       Явочное число рабочих  участка при работе в одну смену:

                                               (3.8)

       Определяем  штучно-калькуляционное время  Тшт-к=φк*То

       Для каждой операции определяем  з , Поi и Тшт-к и заносим результаты в табл. 3.1: расчет штучно-калькуляционного времени, количества операций и коэффициента загрузки станка.

    Операция То, мин φк ТШ-К, мин ηЗ ПО.I. PI
    005 1,7620 1,51 2,66 0,084 9,51 0,77
    010 2,3715 1,36 3,23 0,102 7,83 0,77
    015 3,9780 1,36 5,41 0,171 4,68 0,77
    020 5,3460 1,36 7,27 0,230 3,48 0,77
    025 1,0140 1,3 1,32 0,048 19,16 0,77
    030 2,3715 1,36 3,23 0,102 7,83 0,77
    035 3,9780 1,36 5,41 0,171 4,68 0,77
    040 18,1170 1,36 24,64 0,780 1,03 0,77
    045 25,5420 1,36 34,74 1,099 0,73 0,77
    050 0,3510 1,3 0,46 0,015 54,98 0,77
    055 29,7000 1,51 44,85 1,419 0,56 0,77
    060 4,4550 1,55 6,91 0,219 3,66 0,77
    065 4,0000 2 8,00 0,25 3,16 0,77
    070 4,4550 1,55 6,91 0,219 3,66 0,77
    Суммарное значение 154,72 4,91 124,95 10,78

       Таблица 3.1 

       Определяем  коэффициент закрепления операций по [1] формула 3.4:

       Кзо = ∑Поi/∑Ряi = 124,95/10,78 = 11,6

       Таким образом, производство является среднесерийным. 
 

         
 

       б) Определяем размеры партии деталей: 

       Производственная  партия – предметы труда одного наименования, типа, размера, запускаемые в обработку в течении определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию – Тп.з.

       Исходные  данные для расчета: N = 10000 шт. ; Тшт.к = 154, 72 мин

       Периодичность запуска-выпуска изделий, а = 3 дня

       Число рабочих дней в году Ф = 254 дней

       Расчётное количество деталей в партии определяется по [1] с.14:

                               

                                       (3.9)

       Расчётное число смен на обработку партии деталей  на участке

                                                                  (3.10)

       Принятое  число смен  спр =4

       Принятое  число деталей в партии:

                               шт.                (3.11) 

 

            4 Анализ технологичности конструкции детали 

       а) качественная оценка технологичности конструкции: 

       Рассматриваемая деталь – шестерня — изготавливается  из стали 12ХГТ ГОСТ 4543-71. Данный материал характеризуется хорошей обрабатываемостью резанием. Поэтому можно сделать вывод, что материал детали соответствует предъявляемым требованиям и является приемлемым. 

       Деталь  изготавливается поковкой, поэтому  конфигурация наружного контура  и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Поковка даёт значительную экономию материала и обеспечивает низкую себестоимость изделий.