Технологический процесс механической обработки вала 4702. 3708211 с технико-экономическим обоснованием выбранного варианта технологического

    Министерство  образования Республики Беларусь  

    Белорусский национальный технический университет 

    Кафедра «Технология машиностроения» 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовой работе  

    по  дисциплине: «Технология машиностроения»  
 

    На  тему: «Технологический процесс механической обработки

    вала 4702. 3708211 с технико-экономическим обоснованием выбранного варианта технологического процесса» 
 
 
 

Выполнила: _______________

                          (подпись)                    

студентка      4   курса       группы 
 
 

Руководитель: _____________ Медведев А.И.

                               (подпись)                   
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2011 
Министерство образования Республики Беларусь  

    Белорусский национальный технический университет 

    Кафедра «Технология машиностроения» 
 
 
 
 
 
 
 

    Курсовой  проект 
 

    по  дисциплине: «Технология машиностроения»  

    Тема: «Технологический процесс механической обработки

    вала 4702. 3708211 с технико-экономическим обоснованием выбранного варианта технологического процесса» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:                                                                       студентка гр. 
 

Руководитель:                                                                   Медведев А.И. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2011

 

 

Форм Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Прим.
              
А4       Задание на проектирование 1  
А4        Пояснительная записка 53  
А4        Технологические процессы механической обработки 26  
         Итого: 80  
А1       Чертеж  детали 1  
А3       Чертеж  заготовки 1  
А1       Операционные  эскизы 1  
А1       Чертеж  приспособления 1  
        Итого: 4  
             
             
             
             
              
             
             
             
             
             
             
             
             
             
              
              
         

         
Изм Лист № документа Подпись Дата
Разраб.       Ведомость объема проекта Лит. Лист Листов
Пров. Медведев     У     1 1
        БНТУ  кафедра «Технология  машиностроения»
       
       
 

 

Содержание 
Введение 

    Техника современного производства и перспективы  ее развития, постоянно повышающие требования к качеству продукции, внедрение  в производство последних достижений науки и техники требуют, чтобы рабочий любой отрасли промышленности и любой профессии имел широкий научно-технический кругозор, хорошо знал основы техники, промышленной технологии и в совершенстве владел профессиональными навыками. Только такие рабочие могут активно участвовать в совершенствовании производства, добиваться повышение производительности труда

    Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависит от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов.

    Положения общества в мире в значительной мере определяются достигнутым уровнем производительности общественного труда. Современные условия характеризуются бурным развитием производства и все более широким  использованием высокопроизводительных машин во всех отраслях народного хозяйства.

    Это определяет приоритетное значение машиностроения, задачей которого является производство машин, облегчающих труд человека и  повышающих его производительность. Производство машин является сложным процессом, в ходе которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. Для обеспечения производства машин необходимо решить комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные ТП в действующих производственных системах – заводах, цехах, участках, обеспечивая при этом требуемое качество изделий на всех этапах ТП в течение всего срока выпуска изделий.

    В решении этих сложных и разнообразных  вопросов основная роль принадлежит технологам-машиностроителям. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной, синтезирующей технические проблемы изготовления машин заданного качества с решением целого ряда организационных и экономических задач, вытекающих из необходимости обеспечить выпуск изделий в определенной производственной программе, в заданные сроки и при наименьшей себестоимости. Так, при освоении нового изделия отрабатывают конструкцию изделия на технологичность, а затем разрабатывают ТП изготовления деталей и сборки изделия. При этом приходится решать и смежные технологические задачи, связанные с выбором и заказом исходных заготовок, термической обработки заготовок на разных этапах ТП, нанесением покрытий и др.

    Важной  задачей при освоении новых изделий  или при увеличении объемов выпуска  существующих изделий является реконструкция, техническое  перевооружение или модернизация производства. В решении задач по ускорению научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала

    страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы, существенное место занимает ускорение научно-технического прогресса на базе технического перевооружения производства, создания и выпуска высокопроизводительных машин и оборудования большой единичной мощности, внедрения новой техники и материалов, прогрессивной технологии и систем машин для комплексной механизации и автоматизации производства. В связи с этим  большое внимание уделяется разработке, освоению и внедрению новых высокоэффективных технологических процессов, новых материалов, в том числе и неметаллических, снижению металлоемкости изделий, экономии топливно-энергетических ресурсов, механизации и автоматизации производственных процессов, повышению надежности и долговечности изделий, соответствующих (или превосходящих) по своему техническому уровню и качеству лучшим отечественным и зарубежным аналогам.

    При решении данной задачи решающая роль также принадлежит технологам, осуществляющим технологическое проектирование производственных систем, в ходе которого определяют необходимое количество оборудования и решающих организационную структуру участков и линий, виды и количество средств межоперационного транспорта и других средств автоматизации и механизации производства. 

    1 Описание объекта производства и назначение в узле 

    Стартер 42.3708000 представляет собой электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением с электромагнитным реле и механизмом привода, предназначенным для запуска  двигателей автомобилей ГАЗ, УАЗ, двигателей УМЗ, двигателей д-160, д-180 и их модификаций, имеющих венец маховика с зубьями, выполненными с модулем 1,529, с питанием от аккумуляторной батареи 182 А*ч. Масса стартера 7,3 кг, мощностью стартера N=1,65 кВт.

    «Вал 4702.3708211» является составляющей сборочной единицы якоря стартера, передающего вращательный момент на привод шестерни, который в свою очередь входит в зацепление с маховиком двигателя автомобиля.

    Вал якоря стартера вращается в двух втулках 8 из спеченных материалов, пропитанных маслом. Втулка заднего конца вала запрессована в крышку 9, а втулка переднего конца вала – в картере сцепления. На переднем конце вала якоря находится привод стартера, включающий в себя муфту свободного хода 2 и шестерню 1 привода, которые при включении стартера перемещаются по шлицам вала. Крышки стартера отлиты из алюминиевого сплава.

1 – шестерня; 2 – муфта;

3 –  рычаг; 4, 9 – крышки;

5 –  реле; 6 – коллектор; 

7 –  щетки; 8 – втулка;

10 –  болт; 11 – корпус;

12 –  полюс; 13 – якорь; 

14 –  кольцо;

15, 16 –  обоймы;

17 –  плунжер; 18 – ролик

 
 
 

    Рисунок 1 – Стартер 42.3708000 

    Вал 7402.3708211 изготавливается из конструкционной  легированной стали марки 40ХГТР по ГОСТ 4543-71.

    Сталь 40ХГТР применяется после улучшения  или поверхностного упрочнения ТВЧ для изготовления ответственных деталей, работающих при средних нагрузках и скоростях. Сталь данной группы(хромомарганцевая) превосходит хромистую и марганцевистую стали по прокаливаемости. Однако сталь имеет пониженную вязкость, склонную к отпускной хрупкости и росту зерна при нагреве. Легирование титаном производится для получения мелкозернистой структуры. 

Таблица 1 – Химический состав стали 40ХГТР по ГОСТ 4543 – 71, (%)

С Cr Mn Ti B Si P S Cu Ni
0,38-0,44 1-1,30 0,80-1,1 0,03-0,09 0,001-0,005 0,17-0,37 0,0035 0,0035 0,30 0,30
 
 

Таблица 2 – Механические свойства стали 40ХГТР по ГОСТ 4543 – 71

Марка стали Механические  свойства
σт, Мпа σв, Мпа δ5, %  
Ψ5, % 		KCV, Дж/см2
40 ХГТР 784 981 11 45 78,4

 

     2 Анализ технологичности  конструкции детали 

    В целях определения наиболее эффективного способа изготовления детали необходимо производить анализ технологичности конструкции детали, который позволит уточнить конструкторские решения с технологической точки зрения.

    Таким образом, улучшение технологичности  конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для ее служебного назначения.

    Обработка конструкции на технологичность  представляет собой комплекс мероприятий  по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по устанавливаемым показателям, направленные на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени изготовления изделия при обеспечении необходимого его качества.

    При изучении чертежа данной детали видно, что все обрабатываемые поверхности доступны для механической обработки, что позволяет применить прогрессивные методы  обработки, высокопроизводительное оборудование, современный режущий инструмент, материалы, оснастку и измерительные средства.

    Данная  деталь изготавливается из калиброванного прутка. Деталь не очень  сложна по конфигурации. Поверхность заготовки открыта для механической обработки, что способствует простоте ее изготовления и контроля.  

    Количественный  анализ технологичности  изготовления детали 

    Основные  показатели:

  1. Трудоемкость изготовления детали

    Ти=4,59 мин

  1. Технологическая себестоимость

    Ст=52348 руб.

    Дополнительные  показатели:

  1. Коэффициент унификации конструктивных элементов

    где Qу.э и Qэ – соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт;

  1. Коэффициент применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей

    где Dо.с., Dм.о. – соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке, шт.;

  1. Коэффициент обработки поверхностей

    

 

    
  1. Коэффициент использования материала

    

    где q, Q – масса детали и заготовки соответственно, кг.

    

  1. Масса детали q=0,5 кг
  2. Максимальное значение квалитета обработки IT=14
  3. Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемой поверхности Ra=12,5 мкм

      На  основе анализа количественных показателей  технологичности детали можно сделать  вывод, что в целом технологичность  детали удовлетворительная. 

 

     3 Выбор типа и организационной формы производства 

    Тип производства по ГОСТ 3.1119-83 характеризуется  коэффициентом закрепления операций kз.о.=1 – массовое, 1< kз.о.<10 – крупносерийное, 10< kз.о.<20 – среднесерийное, 20<kз.о.<40 – мелкосерийное. В единичном производстве kз.о не регламентируется.

    Определим тип производства по коэффициенту закрепления  операций.

    Коэффициент закрепления операций для всех разновидностей серийного производства определяем по формуле

    

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

          – явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену.

    

    где ηн – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями;

          Fм – месячный фонд работы оборудования в одну смену;

          kв – коэффициент выполнения норм;

          Тшт – штучное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

          Nм – месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену.

    Необходимо  определить коэффициент загрузки станка проектируемой операции:

    

 

      

    

    Аналогично  рассчитаем для остальных операций.

    Количество  операций, выполняемых в течение  месяца на участке, определяется суммированием  числа операций, выполняемых на каждом станке.

    Определим необходимое число рабочих для  обслуживания одного станка по формуле

    

    Р010=0,94*0,27=0,25 

Аналогично  рассчитаем для остальных операций.

№ операции Тшт, мин. ηн, % Пoi, шт Pi, чел
010 0,29 0,27 2,91 0,26
015 0,26 0,25 3,24 0,23
020 0,27 0,26 3,12 0,24
025 0,37 0,35 2,28 0,33
035 0,54 0,51 1,56 0,48
040 0,54 0,51 1,56 0,48
045 0,6 0,57 1,41 0,53
050 0,6 0,57 1,41 0,53
055 0,1 0,09 8,44 0,09
060 0,42 0,40 2,01 0,37
075 0,2 0,19 4,22 0,18
080 0,2 0,19 4,22 0,18
105 0,1 0,09 8,44 0,09
110 0,1 0,09 8,44 0,09
      ∑53,25 ∑4,09
 
 

    ∑П=53,25 ∑Р=4,09 

     , производство среднесерийное

    Решение о целесообразности организации  поточной формы производства обычно принимается на основании сравнения  заданного суточного запуска  изделий и расчетной суточной производительности поточной линии  при двухсменном режиме работы и ее загрузке на 65...75%.

    Заданный  суточный выпуск изделий определим  по формуле

    

    где Nг – годовой объем выпуска изделий, шт;

          253 – количество рабочих дней  в году,

     шт, принимаем 1186 шт.

    Суточная производительность поточной линии определим по формуле

    

    где Fc – суточный фонд времени работы оборудования (при двусменном режиме работы оборудования – 960 мин);

          Тср – средняя станкоемкость  основных операций, станко-мин.

    Средняя станкоемкость основных операций определим по формуле

    

     мин

    

    Nc<Qc, значит принимаем групповую форму производства.

    При групповой форме производства запуск изделий осуществляется партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.

    Определим размер партии детали. Для этого  рассчитываем предельно допустимые параметры партии n1 и n2.

    

 
 

    где Fэ.м. – эффективный месячный фонд времени, мин;

         nо – число операций механической обработки по технологическому процессу;

         kм.о. – коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени.

    

      

    nmin=2000 шт. 

    Определяем  периодичность повторений партий деталей

    Ip=22 nmin/Nм=22*2000/12500=3,52  

    Принимаем Iн =4 дня.

    Рассчитаем  размер партии согласно условию

    n=Iн*Nм/22=4*12500/22=2273 шт

    nmin

n<nmax

    2000 2273<3221

    Условие выполняется.

 

     4 Выбор способа получения заготовки с  
технико-экономическим обоснованием  

    Заготовку для изготовления детали «Вал 7402.3708211» возможно изготовить разными способами, такими как: сортовой прокат, холодный или горячий поперечно-клиновой прокат. На заводе ОАО «БАТЭ» заготовкой для данной детали является пруток, изготовленный методом сортового проката.

    На  основе анализа конструкции детали и возможных способов получения  заготовок с учетом полученного типа производства и имеющегося на предприятии оборудования я предлагаю для получения заготовки использовать способ горячего поперечно-клинового проката, который позволит получить заготовку максимально приближенную по форме к готовой детали, что позволит в дальнейшем упростить технологию механической обработки детали.

    Технико-экономическое  обоснование метода получения заготовки.

    Произвожу расчет стоимости получения заготовки  различными способами и сравнение  их эффективности. 

    Технико-экономическое  обоснование метода получения заготовки 

    Исходные  данные:

  • масса детали – 0,5 кг
  • материал детали – сталь 40ХГТР ГОСТ 4543 – 71
  • цена 1 т материала заготовки – 7 500 000 рублей.
  • стоимость 1 т отходов – 440 000 рублей.
 

       Вариант 1 – поперечно-клиновой прокат

    Определяю себестоимость заготовки по формуле 

                          Sзаг. =М + Σ Со.з.,   

                                                        

    где М – затраты на материал заготовки, руб;

           ΣСо.з. – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков и разрезки их на штучные заготовки, руб.