Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский  государственный

инженерно-экономический  университет»

Кафедра управления качеством и машиноведения 
 

     Пояснительная записка

     к курсовой работе на тему:

«РАЗРАБОТКА технологиИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ червяка» 
 

     Выполнила: Шашкова Н.А.

     студентка 3 курса

      ФЭУМ

      Группа 182   
 

         Преподаватель:  канд.техн.наук, доц. В.А. Салтыков

      Оценка: _____________ Дата: ________________    

Подпись: _________________________________ 

Санкт-Петербург

2010 
 
 
 

Содержание 

1. Анализ  формы, размеров, материала, условий  работы детали.
2. Технологический маршрут обработки каждой поверхности
3. Расчет коэффициента закрепления операций К₃₀ и определение типа производства (по трем операциям обработки).
4. Выбор способа получения заготовки
5. Экономическое сравнение вариантов заготовки.
6. Чертеж поковки
7. Экономическое сравнение двух вариантов обработки одной поверхности по приведенным затратам.
8. Выбор оборудования
9. Оформление операционных и маршрутных карт

     10.Выбор системы технологической оснастки.

11.Определение операционных припусков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Анализ формы, размеров, материала, условий работы детали.

     Вал–  деталь, представляющая собой тело вращения.

     Функция этой детали состоит в передаче крутящего момента от полумуфты через шпонку и шпоночную канавку к зубчатому венцу ,передающему вращение зубчатому колесу. Степень точности зубчатого венца 8С относительно не велика. Вал в корпус редуктора устанавливается в подшипниках качения.

     Материал  детали – легированная конструкционная качественная сталь 40Х. Это сталь, обработанная давлением, которая дороже, чем литая, но обладает лучшими свойствами, особенно вязкостью (позволяющей материалу хорошо сопротивляться динамическим нагрузкам) и пластичностью (позволяющей сопротивляться переменным нагрузкам длительное время), также эта сталь важна для деталей, подвергаемых термообработке, от которых требуется повышенная прочность. Эти свойства крайне важны для вращающегося вала. Кроме того у материала, полученного обработкой давлением отсутствуют пористость и раковины, особенно недопустимые на поверхностях зубьев.

Химический  состав стали 40Х, %

Механические  свойства стали 40Х

     Основной  объем детали имеет твердость НВ 220-340. Это позволяет обрабатывать деталь лезвийным инструментом, а поверхность зубьев, обладающую высокой твердостью после термической обработки, необходимо шлифовать. Размеры детали – небольшие, что не требует при получении заготовки методами ковки или штамповки уникального оборудования. 
 

     II. Технологический маршрут обработки каждой поверхности вала входного в зависимости от точности размеров и шероховатости поверхностей (по табл. 1)

1. Цилиндрические поверхности Æ50, Rа 1,6 мкм (пов. 3 и 18) – точение предварительное + точение чистовое + шлифование однократное.
2. Наружный цилиндр (пов.17 и 1) Æ45к6, Ra 0,8мкм – точение предварительное + точение чистовое + шлифование однократное.
3. Торцевые плоскости (пов. 7 и 20), связанные размером 14 квалитета, Ra 1,6 мкм требуют однократного точения и шлифования.
4. Ветки червяка 8В  получают однократным фрезерованием.
5. Шпоночный паз (пов 9) получается  фрезерованием
6. Остальные поверхности связаны размерами 14 квалитета, Ra 6,3 они будут получены однократным обтачиванием.

III. Расчет коэффициента закрепления операций К₃₀ и определение типа производства (по трем операциям обработки).

Основное  время Т₀ (по формулам табл. 2)

1. Токарная операция. Обтачивание цилиндра D = 45 мм

 l=56 мм

Т₀₁ = 0,000075×Dl = 0,000075×45×56 = 0,189 мин

2. Шпоночнофрезерная  операция.

Т₀₂ = 0,0064lhB^0,286 = 0,0064×30×3×8^0,286 = 1,0425 мин

Штучно-калькуляционное  время на операции

Т_шк = Т₀×j_к; j_к – п о табл. 3

     Оба варианта дают значения К₃₀ > 20, соответствующие по табл. 4. мелкосерийному производству.

Размер партии запуска 

где N – годовой объем выпуска деталей

а – периодичность  запуска деталей в производство, дней. По таблице 5 для среднесерийного  производства.

а = 10 дней

F = 240 – количество рабочих дней в году, тогда

, т.е. валы будут запускаться в производство партиями по 146 шт. через 5 дней. 

     IV. Выбор способа получения заготовки. 

     В качестве вариантов заготовки рассмотрим I вариант – штамповка на ПШМ класса точности Т4; II вариант – штамповка на ПШМ класса точности Т5. Окончательно будет выбран вариант, при котором приведенные затраты на производство детали будут меньше.

     Таким образом, штамповка будет производиться  на ПШМ поперек оси заготовки, т.к. большинство валов имеют длину, в несколько раз превышающую  диаметр, что не позволяет производить штамповку вдоль оси, т.к. не соблюдается условие устойчивости и заготовка подвержена продольному изгибу.

     Затем необходимо по ГОСТ 7505-89 определить размеры  и массу заготовок по двум отобранным вариантам: штампованная поковка класса точности Т4 (I вариант) и то же класса точности Т5 (II вариант). Для входа в таблицы ГОСТ необходимо предварительно оценить массу поковки - М_п = 1,25 М_д (М_д – масса детали). В данном случае Мп = 1,25 * 4,56 = 5,7 кг.

     Затем по табл.1 ГОСТ имеем 2 варианта – Т4 и Т5. По пункту 2 группа стали М2.

По пункту 3 и приложению 2 определяем параметр , где М_ф – масса описанной фигуры. Описанной фигурой является цилиндр, длина которого

L_ц = L_д + 5 мм, Д_ц = Д_д + 5 мм, где L_д – длина, Д_д – диаметр детали. В нашем случае L_ц = 213 мм, Д_ц = 43 мм.

Размеры описанной фигуры увеличены на 5 мм за счет прибавки ориентировочной величины припусков величиной в 2,5 мм с двух сторон.

Здесь 7,86 - плотность стали.

Следовательно степень сложности – С3.

     По  пункту 4 табл. 1 ГОСТ разъем плоский П – по плоскости, проходящей через ось поковки.

     Далее для входа в таблицу припусков  необходимо по табл. 2 ГОСТ определить индексы для двух вариантов поковок (Т4 и Т5). М_п = 5,7. Индексы 15 для Т4 и 17 для Т5.

       ГОСТ требует назначать припуски  и предельные отклонения на  размеры от черновых баз.  Радиальными базами будут крайние цилиндры. За осевую базу выбран торец (пов. 18). Поэтому все осевые размеры нужно пересчитать от пов. 18.

     Основные  припуски определяются по табл. 3 ГОСТ в зависимости от индекса, номинального размера и параметра шероховатости Rа. При этом припуски на диаметры берутся как на толщину, т.к. диаметры образуются двумя штампами – верхним и нижним (см.п. 1.10.2 ГОСТ).

     Дополнительные  припуски на смещение штампов берутся для диаметров и длин по табл. 4: 0,5 для Т4 и 0,6 для Т5

     Дополнительные  припуски на отклонение от плоскости берутся в зависимости от протяженности торцев, т.е. от диаметров и прибавляются к припускам на длины: 0,3- для  Т4 и 0,4 -для Т5.

     Дополнительные  припуски на непрямолинейность образующих цилиндров берутся в зависимости от длин цилиндров и добавляются к припускам на сторону диаметров: 0,3- для  Т4 и 0,4 -для Т5.

     После внесения величины припусков в таблицы  размеров поковки, можно приступить к расчету номинальных размеров поковки.

Таблицы размеров поковки

Т4

Т5

     V. Экономическое сравнение вариантов заготовки.

     Выше  было решено получать заготовку штамповкой на ПШМ.

     Сначала по размерам заготовок по вариантам  Т4 и Т5, взятых из таблиц, определяются массы заготовок, например, по формуле (если материал поковки – сталь). Здесь d_i – диаметр цилиндров, составляющих поковку, l_i – длина соответствующего цилиндра.

     Необходимо  также знать N шт/год – годовой выпуск деталей, рыночную цену 1т металла, диаметр Д и длину L описанной фигуры.

     Используя вышеназванные параметры по программе  effect определяются приведенные затраты на изготовление детали. Из приведенной ниже распечатки следует, что приведенные затраты меньше при варианте Т4, который и выбирается. 

Фамилия     № группы

Цена рыночная 1 т металла    1500 руб/т

Годовая программа выпуска штамповок  7000 шт/г

Виды деформирующего оборудования  ПШМ   ПШМ

Класс точности        4       5

Степень сложности поковок                 2                             2

Масса поковки     8   8

Оптовая цена 1 т  поковки    3.9   3.8 тыс.руб

Оптовая цена дополнительной   3.9   3.9 тыс.руб

механической  обработки 1 т поковки

Удельные капитальные вложения   124.2   124.2 тыс.руб

на производство годовой программы поковок

Полная себестоимость изготовления  216.9   216.9 тыс.руб

поковок на годовую  программу

Полная себестоимость дополнительной  0.0   0.0 тыс.руб

механической  обработки поковок

Приведенные годовые затраты   341.1   341.1 тыс.руб 

     Теперь  можно начать разработку технических  требований (для выбранного варианта Т4), помещенных на чертеже поковки.

1. Класс точности – Т4
2. Группа стали – М2
3. Степень сложности – С3
4. Разъем плоский - П
5. Исходный индекс – 15

     Следующий шестой пункт технических требований определяется по табл. 18 и пункту 5.24 ГОСТ. Т.к. штамповка производится на ПШМ, то:

6. Штамповочные уклоны, наружные 7°±1°45΄

     Следующий пункт определяется по табл. 10 ГОСТ (для П, Т4, М_п = 3,76 кг).

     7. Допускаемая величина  остаточного облоя 0,9 мм

     Далее по пункту 5.10 ГОСТ устанавливаем

     8. Допускаемая величина  высоты заусенца  по контуру обрезки  облоя 3 мм.

     Минимальная величина радиусов закруглений наружных углов поковок 2,5 мм

     Радиусы закруглений внутренних углов –  5 мм

     Допуски на эти радиусы 1,0 и 2,0

     9. Радиусы закруглений:

а) внешних углов  4⁺¹ мм

б) внутренних углов  8⁺³ мм.

     По  пункту 5.7. ГОСТ определяем

     10. Допускаемая величина  смещения по поверхности  разъема штампа  0,7 мм.

     11. Допускаемые отклонения  от прямолинейности  1,0 мм.

     12. Остальные технические  требования по  ГОСТ 8479-70.

     В этом стандарте определены категории  прочности поковок, правила маркировки, хранения, транспортировки поковок, а также методы преодоления дефектов поковок. Ссылка на этот ГОСТ позволяет  не описывать детально эти вопросы  в технических требованиях на чертеже поковки. 

     Масса падающих частей и  выбор молота.

Lп (длина поковки) = 277,7 мм

     Сталь 40Х – минимальная температура окончания штамповки = 750 градусов .максимальная температура начала ковки и штамповки – 1250 градусов

Предел текучести  стали 40Х при t=750 градусов = 95 мПа

Площадь проекции поковки в плане Fп = 4613,83 мм^2

Средняя ширина поковки 

B ср = Fп/Lп = 13413,5/277,7= 48,3 мм

Приведенный диаметр  d пр = 130,9 мм

Высота мостика  облоя расчетная = 1,6 мм

Ширина мостика  облоя b = 8 мм

Gm = 1683 кг

Исходя из этого  параметра, выбираем молот:

     VII. Экономическое сравнение двух вариантов обработки одной поверхности по приведенным затратам.

     Если  на конце вала имеется шпоночная  канавка, то можно сравнить два метода ее обработки:

     I вариант – обработка концевой фрезой;

     II вариант – обработка дисковой фрезой.

     Размеры шпоночной канавки – на чертеже. 

     I вариант – фрезерование концевой фрезой.

     Режимы  резания 

Диаметр фрезы D =8 мм, равен ширине паза (см. чертеж детали).

Число зубьев фрезы Z = 5.

Глубина резания t = 5,3 мм (см. чертеж детали).

Подача  на зуб фрезы S_z = 0,02 мм/зуб

Скорость  резания n = 40 м/мин

Число оборотов двигателя в минуту об/мин. Принимаем по станку 1000 об/мин.

Минутная  подача фрезы S_м = мм/мин

Длина рабочего хода фрезы (l_паза + l_вп) складывается из рабочей длины паза, равной 20 мм (см. чертеж детали) и закругления радиусом 5 мм.

     Основное  время мин.

     Нормы времени [2]

     При установке детали в самоцентрирующих тисках (для обеспечения точности глубины паза) вспомогательное время на установку и снятие детали [стр. 43 поз. 23] t_ву = 0,17 мин.

     На  стр. 108 поз. 2 время вспомогательное  на проход t_вп = 0,14 мин. Это время затрачивается на подведения детали к фрезе, включение подачи, отведение детали от фрезы (стр. 254, II).

     В данном случае приемов, связанных с  переходом и не вошедших в комплекс t_вп нет. Если на детали имеется две шпоночные канавки, расположенные на противоположных сторонах вала, то к t_вп нужно добавить время по поз. 17 стр. 109.

     Оперативное время Т_оп = Т_о + St_в = 0,34 + 0,14 + 0,17 = 0,65 мин.

     Время на обслуживание рабочего места а_обс = 3% от Т_оп

     Время на отдых и личные надобности а_олн = 4% от Т_оп

     Штучное время:

       мин.

     Компоненты  подготовительно-заключительного времени на партию деталей (стр. 110).

     А = 10 мин (поз.1) – на наладку станка, инструмента и приспособлений.

     Б = 0 на дополнительные приемы, которые в данном случае не нужны.

     В = 7 мин (поз. 24) – на получение инструмента  и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки партии деталей.

     Подготовительно-заключительное время на партию деталей Т_пз = А + Б + В = 10 + 0 + 7 = 17 мин.

     Штучно-калькуляционное  время

     Т_шк = Т_шт + = 0,8 мин. 

     II вариант – фрезерование дисковой фрезой.

     Режимы  резания [1]

     Предел  прочности можно определить по справочнику  или приближенно s_в » 0,36×НВ = 85 кг/мм².

     При средней жесткости станка и его  мощности от 5 до 10 кВт S_z = 0,08 мм – подача на зуб фрезы (стр. 303)

     В = 8 мм, t = 5,3 мм

     На  стр. 307 выбирается фреза диаметром  D_ф = 110 мм, имеющая число зубьев Z = 8.

     На  стр. 377 определяются режимы резания при S_z до 0,04 мм.

     Скорость  резания V = 574 м/мин.

     Скорость  вращения фрезы  416 об/мин.

     Подача  минутная S_м = 515 мм/мин.

     Величина  врезания и перебега (стр. 377) l_вп = 20 мм.

     Основное  время мин.

     Т_оп = Т_о + St_в =0,1+ 0,14=0,41 мин

     Т_пз =  20 мин.  

     Т_шк = Т_шт + = 0,57 мин