Курсовая работа: Разработка оптимального технологического процесса производства детали "Вал"

В таблице обозначено:

Н/ц – нецилиндричность;

Н/р – несимметричность расположения оси паза;

Р/б – радиальное биение;

1.3 Анализ технологичности детали

Анализ технологичности конструкции вала будем производить по следующим группам критериев.

- технологичность заготовки,

- технологичность общей конфигурации детали,

- технологичность базирования и закрепления,

- технологичность обрабатываемых поверхностей;

1.3.1 Технологичность заготовки

Материал детали – сталь 40Х: углерода С=0,4%; кремния Si=0,17– 0,37%; хрома Cr=0,3 – 0,5%; марганца Mn=0,5 – 0,8%. Твердость в состоянии поставки до 217 HB, после закалки в масле и последующим отпуском 32…37 HRC. Предел прочности на растяжение, после закалки более 75 кгс/мм2, предел текучести более 52 кгс/мм2, ударная вязкость более 6 кгс*м/см2, твердость 230…285 НВ. Эти механические характеристики обеспечивают нормальную работу вала в редукторе. Материал не является дефицитным. Термообработка выполняется по типовому техпроцессу и не требует специальных условий. Сталь имеет удовлетворительную обрабатываемость резанием, коэффициент обрабатываемости Ко= 0,8 при обработке твердосплавным инструментом, Ко=0,6 при обработке инструментом из быстрорежущей стали.

Заготовку вала можно получить как из проката, так и обработкой давлением – штамповкой или высадкой. В обоих случаях форма заготовки и её элементов достаточно простая.

Свободные поверхности предусматривается обрабатывать по 14 квалитету точности. На заготовительных операциях такой точности не добиться, хотя при изготовлении детали из прутка можно получить заданную точность и шероховатость торцов при отрезке.

Таким образом, с точки зрения получения заготовки, деталь можно считать технологичной.

1.3.2 Технологичность общей конфигурации

Радиусы закруглений и фаски выполняются по ГОСТ 10948–64, форма и размеры канавок – по ГОСТ 8820–69, размеры шпоночного паза – по ГОСТ 8788-68. Такая унификация упростит обработку и контроль этих элементов вала.

Вал можно отнести к типу деталей «Валы», для которых разработан типовой ТП. Деталь не содержит каких-либо специфических особенностей формы, поэтому может быть обработана непосредственно по типовому ТП.

Форма детали позволяет вести обработку одновременно нескольких поверхностей. Одновременно несколько заготовок удается обработать только на многошпиндельном станке, что целесообразно для крупносерийного производства. В остальных случаях оборудование может быть простым, универсальным. Оснастку можно также применить универсальную. Все поверхности вала доступны для контроля и обработки.

Таким образом, с точки зрения общей компоновки детали, её можно считать технологичной.

1.3.3 Технологичность базирования и закрепления

Черновыми базами для установки заготовки на первой операции могут быть цилиндрические шейки и торцовые поверхности заготовки. В дальнейшем за базы могут быть приняты как цилиндрические поверхности, так и специально выполненные центровые отверстия по ГОСТ 14034-74.

Измерительные базы детали можно использовать в качестве технологических баз, что даст минимальную погрешность обработки. Точность и шероховатость этих баз обеспечит требуемую точность обработки.

1.3.4 Технологичность обрабатываемых поверхностей

1. Предполагается обработать все поверхности детали, т.к. заданные точность и шероховатость не позволяют получить их на заготовительных операциях. Правда, как было показано в п. 1.3.1., можно исключить из точности и шероховатости торцы детали при отрезке проката, но целесообразность этого может быть установлена только после детального анализа.

2. Всего обрабатывается 19 поверхностей: 6 цилиндрических; 7 торцовых; 2 поверхности шпоночного паза; 2 канавки, 2 центровых отверстия. Т.е., даже при полной обработке число обрабатываемых поверхностей относительно невелико. Протяженность обрабатываемых поверхностей относительно невелика и определяется условиями компоновки редуктора и работы вала.

3. Точность и шероховатость рабочих поверхностей определяются условиями работы вала. Уменьшение точности приведет к снижению точности установки вала в редукторе и надежности его работы. Увеличение шероховатости этих поверхностей приведет к снижению надежности сопряжений и интенсивному изнашиванию поверхностей.

4. Форма детали позволяет обрабатывать поверхность на проход. Обработка поверхностей в упор затруднений не вызывает.

5. Поверхности различного назначения разделены, что облегчает обработку.

6. Для выхода резца и шлифовального круга при обработке поверхностей 10 и 7 предусмотрены канавки 15 и 16.

Таким образом, с точки зрения обрабатываемых поверхностей деталь следует считать технологичной.

Поскольку деталь «Вал» отвечает требованиям технологичности по всем 4 группам критериев, можно сделать вывод о её достаточно высокой технологичности.

1.4 Формулировка задач курсовой работы

В результате анализа исходных данных можно сформулировать следующие задачи курсовой работы, решить которые необходимо для достижения цели работы, сформулированной во введении – обеспечить заданный выпуск деталей «Вал» заданного качества с наименьшими затратами путем разработки ТП его механической обработки:

1) определить тип производства и выбрать стратегию разработки ТП;

2) выбрать оптимальный метод получения заготовки, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку;

3) разработать технологический маршрут, выбрать схемы базирования заготовки и составить план обработки;

4) выбрать средства технологического оснащения (СТО) ТП - оборудование, приспособления, режущие инструменты, средства контроля;

5)разработать технологические операции – определить их содержание, рассчитать режимы резания и нормы времени. Решению этих задач и посвящены следующие разделы работы.

2. Выбор стратегии разработки ТП.

Задача раздела – в зависимости от типа производства выбрать оптимальную стратегию разработки ТП – принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), способствующих обеспечению заданного выпуска деталей заданного качества с наименьшими затратами.

Тип производства – крупносерийное – определен заданием. Согласно рекомендациям принимаем следующую стратегию разработки ТП:

1) В области организации ТП:

Вид стратегии – последовательная, в отдельных случаях циклическая; линейная, в отдельных случаях разветвленная; жесткая, в отдельных случаях адаптивная.

Фома организации ТП – переменно – поточная.

Повторяемость изделий – периодическая партиями.

2) В области выбора и проектирования заготовки:

Метод получения заготовки – прокат или штамповка.

Выбор методов обработки – по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат КУД.

Припуск на обработку незначительный.

Метод определения припусков – укрупненный по таблицам, в отдельных случаях расчет по переходам.

3) В области разработки технологического маршрута:

Степень унификации ТП – разработка ТП – маршрутный ТП, в отдельных случаях – маршрутно-оперативный ТП.

Принцип формирования маршрута – экстенсивная, в отдельных случаях интенсивная концентрация операций.

Обеспечение точности – работа на настроенном оборудовании, с частичным применением активного контроля.

Базирование – с соблюдением принципа постоянства баз и по возможности – принципа совмещения баз.

4) В области выбора средств технологического оснащения (СТО).

Оборудование – универсальное(одношпиндеольные полуавтоматы, револьверные группы станков, многошпиндельный станок и т.д.) в том числе с ЧПУ, используется с периодической переналадкой.

Приспособления – универсальные, стандартные, универсально-сборные, в отдельных случаях специальные.

Режущие инструменты – стандартные, в отдельных случаях специальные и специализированные инструменты и оснастка.

Средства контроля – универсальные, в отдельных случаях модернизированные.

5) В области проектирования технологических операций:

Содержание операций – по возможности одновременная обработка нескольких поверхностей, исходя из возможностей оборудования.

Загрузка оборудования – периодическая смена деталей на станках.

Коэффициент закрепления операций Кзо=1…10.

Расстановка оборудования – типам и размерам станков, местами по последовательно по этапам обработки заготовки.

Настройка станков – по измерительным инструментам и приборам, либо работа без предварительной настройки, по промерам.

6) В области нормирования ТП:

Определение режимов резания – по общемашиностроительным нормативам, в отдельных случаях – по эмпирическим формулам.

Нормирование – укрупненное по опытно-статическим нормам, в отдельных случаях – детальное пооперационное.

Квалификация рабочих – не очень высокая.

Технологическая документация – маршрутно-операционные карты.

3. Выбор и проектирование заготовки

Задача раздела – выбрать методы получения заготовки и обработки поверхностей вала, обеспечивающие минимум суммарных затрат на получение заготовки и ее обработку, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку.

3.1 Выбор метода получения заготовки

Для детали типа «Валы» средней сложности из стали для крупносерийного производства целесообразно применить в качестве заготовки прокат или горячую штамповку. Для окончательного выбора метода получения заготовки выполним сравнительный экономический анализ. Расчет ведем согласно методике (1):

Для проката:

Sзаг = М + ΣСо.з. = 7,24+0,21=7,45

где М – затраты на материал заготовки, ΣСо.з. – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, нарезки их на штучные заготовки:

 = 250*5/6000 = 0,21

где Спз = 250 коп/ч–приведенные затраты на рабочем месте коп./ч;( по данным приведенным в таблицах: резка заготовок диаметром до 140 мм на ножницах сортовых модели 1838-1629; резка на отрезных станках, работающих дисковыми пилами,-121; правка на автоматах – 200-250 коп/ч.

Тшт(ш-к) = 5 мин. – штучное или штучно-калькуляторное время выполнения заготовительной операции (правки, калибрования, резки и др.);

Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружки. При этом надо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате некратности длины заготовок этой стандартной длине:

М = QS – (Q-q) * Sотх / 1000 = 52,7*0,15-(52,7-29)*28/1000 = 7,24

Где Q = 52.7 – масса заготовки,кг; S = 0,150 – цена 1кг.материала заготовки, руб.;q = 29 – масса готовой детали, кг.; Sотх = 28 – цена 1 т отходов,руб.

Q = Мдет / Км = 29/0,55 = 52,7 кг.

Где: М – масса готовой детали;

Км – коэффициент использования материала.

Для штамповки или литья:

Sзаг = (С*Q*Кт*Кв*Кс*Км*Кп/1000) – (Q-q)*Sотх/1000 =

= (150*52,7*0,78*1,2*1*1*1,13/1000) – (52,7-29)*28/1000 = 7,7

Исходя из данных расчетов, можно сделать вывод, что получение заготовки методом проката более выгодно, чем получение заготовки штамповкой.

1) Вычерчиваем контур детали. На этом же эскизе вычерчиваем контуры заготовки из проката (в масштабе).

2) Определяем ориентировочно припуск на обработку 2Z

3.2 Выбор методов обработки поверхностей

Методы обработки и их последовательность назначаем в соответствии с рекомендациями [6], при этом учитываем, что:

1) кроме указанных переходов необходимо, согласно требованиям чертежа вала, ввести термообработку (ТО) – закалку с отпуском;

2) вал – деталь нежесткая, поэтому в процессе термообработки возможно его коробление и снижение точности на 1 квалитет;

3) обработку вала до ТО экономически целесообразно производить методами лезвийной обработки, а после ТО – методами абразивной обработки.

Выбор методов начинаем с самой точной поверхности. Такими поверхностями являются шейки под подшипники, поверхности 7 и11.

Определяем, что для поверхностей 7 и 11 (6 квалитет точности, шероховатость Ra=0,63 мкм) могут быть применены следующие варианты последовательности методов обработки

Таблица 3.1.

№ вар.	Номера операций по порядку						ΣKу
	1	2	3	4	5	6
1	Т(12)	ТП(10)	ТЧ(8)	ТТ(6)	ТО(7)	ШЧ(6)	8,9
2	Т(12)	ТП(10)	ТЧ(8)	ТО(9)	ШЧ(7)	ШЧ(6)	12,8
3	Т(12)	ТП(10)	ТЧ(8)	ТО(9)	ШП(8)	ШЧ(6)	11,6
4	Т(12)	ТП(10)	ТО(11)	ШП(9)	ШЧ(7)	ШЧ(6)	13,1
5	Т(12)	ТП(10)	ТО(11)	ШП(9)	ШП(8)	ШЧ(6)	12,7
6	Т(12)	ТО(13)	Ш(11)	ШП(9)	ШЧ(7)	ШЧ(6)	13,5
7	Т(12)	ТО(13)	Ш(11)	ШП(9)	ШП(8)	ШЧ(6)	12,3

Страницы: 1, 2, 3, 4