Курсовая: Разработка технологического процесса на изготовление изделия

Министерство образования Российской Федерации
              Красноярский Государственный Технический Университет              
                     Кафедра: Строительные и дорожные машины                     
     
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
          По дисциплине  технология машиностроения и производства СДМ.          
      лРазработка технологического процесса на изготовление изделия      
     
Пояснительная записка
         
Выполнил:...
  
ст-т гр. АТ 28-1
                                                                       Финк И.А.
                                                              Принял:....
                                                                  В. А. Байкалов
     
Красноярск 2003
  
ЗАДАНИЕ
    
1. Дан рабочий чертеж
вала.
 
2. Годовой выпуск данных деталей 500 шт/г.
  3. Для
данной детали необходимо выполнить: анализ служебного назначения детали, анализ
конструкции детали, выбор типа производства, выбор заготовки, маршрут
обработки, расчет припусков, расчет режимов резания и нормативов времени,
расчет научно Ц калькуляционного времени.                                         

Содержание
     
        Введение
4
1.       Анализ конструкции детали
5
2.       Технологический контроль чертежа   и анализ технологичности детали 
7
3.       Выбор типа производства
8
4.       Выбор заготовки
9
5.       Расчет припусков на обработку
11
6.       Расчет режимов резания
16
7.       Расчет норм времени
19
        Список используемых   источников
23
        Приложение
24
     
Введение
Эффективность производства, иго технологический процесс, качество выпускаемой
продукции во многом зависит от опережающего развития производства нового
оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемирного внедрения методов
технико-экономического анализа. Машиностроение является основой для внедрения
методов технико-экономического анализа.
Технологическое проектирование ля машиностроительных специальностей, вузов,
является важным этапом процесса формирования знаний инженера-машиностроителя.
Курсовой проект по технологии машиностроения, кроме того, представляет собой
подготовительную работу для дипломного проекта.
Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные
во время лекционных или практических занятий, учит пользоваться справочной
литературой,  ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами, умело сочетая
справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения
курса.
При выполнении проекта принятие решений по выбору вариантов технологических
процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовки производится
на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить
оптимальный вариант.
В данном курсовом проекте произведен расчет припусков на заданную
поверхность, расчет режимов резания, норм времени, а также составлен маршрут
обработки детали.
     
1.  Анализ конструкции детали
Данная деталь представляет собой вал, который используется, как
соединительный между двумя коленчатыми валами двухцилиндрового двигателя
снегохода.
Поверхности 1, 3 (рис. 1.1), запрессовываются в щеки коленчатых валов (рис
1.2) и кроме этого на эти же поверхности садятся подшипники качения. Поэтому
эти поверхности имеют высокие требования к радиальному биению, шероховатости
и низкие предельные отклонения.
Между подшипниками на поверхность 2 ставится резиновое кольцо, поэтому
требование к этой поверхности не такие высокие, как к поверхностям 2 и 3.
Единственное здесь необходимо выдержать заданную шероховатость.
Конструкция данного узла представлена на рисунке 1.2.
     
     
Рисунок 1.1
                              
     
Рисунок 1.2
     2. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности детали.
Данная деталь, вал, достаточно проста в изготовлении, так как не имеет ни
переходов, ни шпоночных пазов.
Общая шероховатость поверхности выбрана корректно, так как единственные
поверхности,  на которые она поставлена Ц это торцы вала, но и они
сопрягаются с внутренней поверхностью коленчатого вала.
Поверхности 1 и 3 являются посадочными, поэтому имеют высокие требования к
шероховатости и 6-й квалитет допуска на размер, что соответствует данным табл.
3.1 /1, 150/. Единственное, что не проставлено на чертеже Ц это поле допуска
размера . Из
таблицы 1.37 /7, с. 127/ выбираем поле допуска подходящее под данные отклонения
Ц k6. Допуски на радиальное биение проставлены правильно, т. к. не противоречат
табл. 27 /2, стр. 352/.
Размер 38 выбран, верно так как размер подшипника Ц 16, а расстояние до него
по чертежу 18, в целом размер получится 34, но еще необходимо учесть запас
поэтому размер ставится 38.
В целом деталь является технологичной, обработка большинства поверхностей
обрабатывается на универсальных станках.
                      3.    Выбор типа производства.                      
Годовой выпуск деталей 500 шт. тогда для данной детали тип производства Ц
мелкосерийное.
Определим оптимальное количество деталей в партии для загрузки оборудования
на основных операциях в течении целого числа смен:
          ,          
где
n Ц количество деталей в партии, шт.,
N Ц годовая программа выпуска, шт.,
f Ц периодичность запуска в днях,
F Ц число рабочих дней в гаду.
По рекомендациям /1, стр. 23/ периодичность загрузки изделий выбираем равной
f=12, число рабочих дней в году 254 тогда
          ,          
Количество деталей в партии принимаем равным 24 шт.
                          4.    Выбор заготовки                          
Материал для данной детали выбираем исходя из условий работы и заданной
твердости HRC 35.40 по таблице 15 /2, стр. 113/выбираем сталь 40Х ГОСТ 5443-
71 которая наиболее подходит по условия работы , обеспечивает заданную
твердость, а также она наиболее распространена, а значит дешевле чем другие
стали также подходящие по условиям твердости и эксплуатации.
Заготовки для деталей на предприятиях машиностроения получают несколькими
способами: литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением, прессованием,
сваркой.
Заготовки полученные литьем, ковкой, штамповкой, обычно, применяются в
массовом производстве, так как для их получения необходимы различные
приспособления (стержни, формы, штампы, печи), поэтому применение их в
мелкосерийном производстве экономически неправильно.
Сварные заготовки применяются, обычно, в том случае если деталь имеет сложную
форму, но так как данная деталь имеет относительно простую форму то данный
метод тоже не подходит.
Заготовки полученные волочением или прессованием, получаются дешевле, чем
заготовки предложенные выше, но данными методами обычно получают
калиброванные прутки, что значительно дороже, чем горячекатаный прокат.
Который наиболее подходит ля заготовки данной детали и типа производства.
Диаметр проката выбираем по таблице 4 /4, стр. 584/, который получается равным
33 мм. Допуск на диаметр проката выбираем по таблице 62/5, стр. 162/ таким
образом диаметр проката получается равным 
                                   , а прокат:                                   
           .
Длина заготовки по таблице 4/4, стр. 584/ выдираем 120 мм.
Находим коэффициент использования материала, который вычисляется по формуле:
          ,          
где KM Ц коэффициент использования материала;
     тд Ц масса детали, кг;
     тз Ц масса заготовки, кг.
Масса детали исходя из чертежа 0,58 кг. Массу проката находим по таблице
33/2, стр. 132/ 0,85 кг.
Тогда коэффициент использования материала равен:
          ,          
              5. Расчет припусков на механическую обработку              
рассчитаем припуски на обработку и промежуточные размеры на поверхность
Ø30k6 вала.
Заготовка Ц прокат масса заготовки 0,58 кг.
Таблица 5.1. Расчет припусков и предельных размеров по технологическим
переходам на обработку поверхности Ø30k6 вала.
     
Технологические   преходы обработки по поверхности Ø30k6
Элементы   пипуска, мкм
Расчетный   припуск 2zmin, мкм
Расчетный   минимальный размер, мм
Допуск   на изготовление Td, мкм
Принятые округленные размеры,   мм
Полученные предельные   припуски
Rz
Т
ρ
dmin
dmax
2zmax
2zmin
Заготовка
150
250
1820
Ц
32,30
900
32,30
33,20
Обтачивание:
Черновое
50
50
109
22220
30,818
400
30,818
31,218
2400
1500
Чистовое 
30
30
73
2209
30,4
120
30,4
30,152
700
420
Шлифование:
Обдирочное
10
20
36
2133
30,134
30
30,134
30,164
360
270
Чистовое
5
15
Ц
266
30,002
13
30,002
30,015
150
130
3210
2320
Технологический маршрут обработки поверхности Ø30k6 состоит из
обтачивания предварительного и окончательного и шлифования предварительного и
окончательного. Обтачивание и шлифование производится в центрах.
Записываем технологический маршрут обработки в расчетную таблицу 5.1. В
таблицу так же записываем соответствующие заготовке и каждому
технологическому переходу значения элементов припуска. Так как а данном
случае обработка производится в центрах, погрешность установки в радиальном
направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В
этом случае эта величина исключается из основной формулы для рассвета
минимальных припусков, и соответствующую графу можно не включать в расчетную
таблицу.
Суммарное отклонение
          ;          
ρсм=1,0 мм; ρсм=Δкl=0,00172≈0,07мм
ρц=.
Допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-
центровальной операции, определяется по ГОСТ 7505-74 для проката повышенной
точности для группы стали М1, степени сложности С2:
                           δз=3,0 мм;                           
ρц=мм;
         мм.         
Остаточные пространственные отклонения:
После предварительного обтачивания ρ1=0,061820=109 мкм;
После окончательного обтачивания ρ2=0,041820=73 мкм;
После предварительного шлифования ρ3=0,021820=36 мкм;
Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:
          .          
Минимальный припуск:
Под предварительное обтачивание
        мкм;        
Под окончательное обтачивание
        мкм;        
Под предварительное шлифование
        мкм;        
Под окончательное шлифование
        мкм;        
Графа лрасчетный размер (dр), заполняется начиная с конечного (в
данном случае чертежного) размера последовательным прбавленим расчетного
минимального припуска каждого технологического перехода.
Таким образом, имея расчетный (чертежный) размер после последнего перехода (в
данном случае чистового шлифования 30,015)для остальных переходов получаем:
                    
                    
                    
                    
Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значение допусков на каждый
технологический переход и заготовку, в графе лНаименьший предельный размер
определим их значения для каждого технологического перехода. Наибольшие
предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к наименьшему предельному
размеру:
                    dmax4=30,002+0,013=30,015 мм;                    
                     dmax3=30,134+0,03=30,164 мм;                     
                      dmax2=30,40+0,12=30,52 мм;                      
                     dmax2=30,818+0,40=31,218 мм;                     
                       dmaxз=32,3+0,9=33,2 мм;                       
Предельные значения припусков 
определяем как разность как разность наибольших предельных размеров и  
Ц как разность наименьших предельных размеров предыдущего и выполняемого
переходов:
         мкм         
         мкм         
         мкм         
         мкм         
                    
                    
                    
                    
Общие припуски z0min, z0max 
определяем суммируя промежуточные припуски и записывая их значения внизу
соответствующих граф.
На основании данных расчета строим схему графического расположения полей
допусков по обработке отверстия Ø30k6(рис.5.1)
Номинальный припуск определяется в данном случае с учетом несимметричного
расположения поля допуска заготовки:
                    
нижнее отклонение размера заготовки находим по ГОСТ 7505Ц74, Нз=700 мкм:
                    
                    
На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем
по ГОСТ 7505-74 и записываем их в таблицу 5.2.
Чертеж заготовки (прокат) вала показам в приложении.
Таблица 5.2. припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала по ГОСТ
7505-74 (размеры в мм).
     
Поверхности
Размер
Припуск
Допуск
Табличный
Расчетный
5
104
2.7
Ц
+0,18
-1,0
4
104
13,3
Ц
+0,18
-1,0
1, 2, 3
30
Ц
21,4
+0,2
-0,7
                        6. Расчет режимов резания                        
                       Определение глубины резания                       
Глубина резания t при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности
оборудования, жесткости системы СПИД принимается равной припуску на
обработку, при большой величине припуска необходимый слой металла снимается
за два прохода, причем за первый проход снимается 60% металла. При чистовом
точении припуск снимается за два прохода и более. Для цилиндрических
поверхностей глубину резания принимают равной половине припуска.
При шлифовании поверхности глубина резания ровна половине припуска на обработку.
Все значения глубин резания приведены в маршрутной карте (приложение)
                       Определение величины подачи                       
Подача s Ц при черновом точении принимаетс максимально допустимой по мощности
оборудование, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины.
Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в таблице 11 /4,
стр. 266/.
Подачи при чистовом точении выбираем в зависимости от требований параметров
шероховатости, обрабатываемой поверхности и радиуса при величине резца по
таблице 14 /7, стр. 268/.
          При шлифовании подачу назначаем по таблице 55 /7, стр. 301/.          
Все подачи приведены в маршрутной карте (приложение 1).
                       Определение скорости резания                       
Скорости резания рассчитываем по эмпирическим формулам, установленным для
каждого вида обработки.
Скорости резания v, м/мин при наружном продольном и поперечном точении
рассчитываю по формуле:
          ,          
где Сv Ц коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и
условий обработки.
Т Ц период стойкости резца, мин;
x, y, m Ц показатели степеней;
Kv Ц общий поправочный коэффициент.
Коэффициент Kv является произведением коэффициентов, учитывающий
влияние материала заготовки Kмv, который выбирается по
таблице 1Ц4 /7, стр. 261-263/, состояние поверхности Knv,
по таблице 5 /7, стр. 265/,
Материала инструмента Kuv таблица 6 /7, стр. 263/.
Коэффициент Kмv рассчитывается по формуле:
          ,          
где Кг Ц коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;
nv Ц показатель степени.
Коэффициент Kг и показатель степени nv выбираем по таблице 5 /7, стр.
263/ равен 1.
Коэффициент Кuv по таблице 6 /7, стр. 263/ равен 1, для твердого
сплава инструмента Т15К6.
Тогда Кv равен:
          ,          
Подачу s берем равную 0,2 мм/об. по таблице 12 /7, стр. 267/, для резца с
размером прямоугольного сечения оправки 16 мм, и при глубине резания 2 мм.
Коэффициент Сv и показатели степени x, y, m равен соответственно 420;
0,15; 0,2; 0,2, по таблице 17 /7, стр. 269/, при обработки конструкционной
стали с σв=750 мПа, для подачи s до 0,3 мм/об.
Тогда скорость резания ровна:
        м/мин       
Аналогично рассчитываем скорости резания и для других поверхностей,
результаты расчетов в маршрутной карте (приложение1).
Режимы резания для шлифования берем из таблицы 55 /7, стр. 301/.
Все данные приведены в маршрутной карте (приложение 1).
Число оборотов детали определим по формуле:
                      
число оборотов для чернового точения Ø30, число оборотов будет равным:
        об/мин       
для остальных операций число оборотов находим аналогично все данные заносим
маршрутную карту (приложение 1).
                          7. Расчет норм времени                          
штучно-калькуляционное время находим по формуле:
          ,          
где Тш-к Ц штучно-калькуляционное время, мин;
Тп-з Ц подготовительно-заключительное время, мин;
n Ц количество деталей партии, мин;
Штучное время, для всех операций, кроме шлифовальных находим по формуле:
          ,          
где     То Ц основное время, мин;
Ту.с Ц время на установку и снятие детали, мин;
Тз.о Ц время на закрепление и открепление детали, мин;
Ту.п Ц время на приемы управления, мин;
Ти.з Ц время на измерение детали, мин;
Тоб.от Ц общее время на обслуживание и отдых, мин;
к Ц коэффициент.
Основное время при точении находим по формуле:
          ,          
где L Ц длина хода резца, мм
Длина хода резца, для поверхности Ø30 ровна L=l+l1, где l
1 Ц длина врезания, которая ровна l1=
мм, и тогда длина хода резца ровна  
мм.
Тогда основное время равно:
        мин,        
Время на установку и закрепление детали в приспособлении с креплением гайкой
с быстросъемной шайбой, при массе детали до 1 кг ровно 0,15, по таблице 5.5
/1, стр. 199/
Время на управление складывается из времени на времени включения станка
рычагом (0,02), времени на то, чтобы подвести и отвести резец к детали при
обработке (0,05) и времени на перемещение каретки суппорта в продольном
направлении до 200 м (0,06), в итоге время на управление получилось равным
0,13 мин. Все эти данные взяты из таблиц 5.8, 5.9, 5.10.
Тогда вспомогательное время равно
                    Тв=(0,15+0,13)1,85=0,518 мин,                    
где 1,85 коэффициент для мелкосерийного производства.
Общее время на обслуживание и отдых равно:
             Тоб.от=ТопПоб.от/100             
где Топ=То+Тв Ц оперативное время, мин.
Поб.от Ц затраты времени на отдых в % к оперативному времени.
Значение Поб.от найдем по таблице 6,1 /1, стр. 214/, и оно равно 6%,
тогда общее время равно
                    Тоб.от=(0,78+0,518)6/100=0,08                    
Таким образом, шучное время ровно:
         мин.        
Для остальных поверхностей, время рассчитывается аналогичным образом и
заносятся в маршрутную карту, в конце операции находим штучно-калькуляционное
время.