Совершенствование технологического процесса детали «колесо зубчатое» С52.20.00.06 на основе применения станков с ЧПУ

Подп. и дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Машиностроение  – отрасль промышленности, тесно  связанная с изготовлением деталей, узлов машин и оборудования различного назначения, от использования которых  в значительной степени зависит  интенсивность развития всего народнохозяйственного  комплекса. При этом по сравнению  с другими способами получения  детали машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность, а также наибольшую гибкость производства, быстрый переход от изготовления одних деталей к изготовлению других.

В свое время  машиностроение пережило несколько  этапов своего развития. Первые этапы  характеризовались накоплением  опыта производства машин, опубликовывались статьи по обработке заготовок и  появлялись нормативные материалы. Появлялись теоретические труды  в области машиностроения, разрабатываются  методы анализа точности и управления качеством продукции с помощью  математической статистики и теории вероятности.

Эффективность металлообработки – это комплексный  показатель, учитывающий среди прочих условий роль режущего инструмента, его влияние на производительность труда, его экономность, надежность, металлоемкость. Несмотря на кажущуюся  незначительность и дешевизну по сравнению с современным металлорежущим станком, режущий инструмент во многом определяет возможности современного машиностроительного производства, особенно автоматизированного.

В данном дипломном проекте дается оценка существующим технологическим процессам  и пути их улучшения, анализ точности обработки и качества обработки  поверхностей.

Дипломный проект включает в себя организационную часть, где описывается объект производства и дается обоснование причин на разработку проекта. В проекте изложены формы сборки и технологической обработки объекта проектирования. После анализа и улучшений рассчитывается технологические показатели участка.

Основой проекта является детально разработанная  технологическая часть и сборка. Решение всех остальных частей проекта  производится на основе данных и требований технологического процесса.

Изменение технологического процесса позволяет  не только улучшить форму организации  производства, но и в некоторых  случаях получить ощутимый эффект от внедрения новых методов получения заготовки и обработки деталей.

 

1 Технологический раздел

1.1 Назначение и конструкция детали

 

Деталь «колесо зубчатое»  С52.20.00.06 входит в сборочную единицу «Лебёдка сельскохозяйственная ЛС-100А». Лебёдка сельскохозяйственная ЛС-100А предназначена для перемещения грузов в горизонтальной плоскости, а также выполнения вспашки почвы и окучивания растений на дачных участках и огородах.

Деталь  «колесо зубчатое» используется с целью передачи крутящего момента вала на выходе. Отверстие Æ60^+0,03 и шероховатостью Ra3,2 служит для установки на вал и передачи крутящего момента, две фаски 1×45⁰ обеспечивают удобство сборки. Для облегчения зубчатого колеса просверлены 8 отверстий Æ12,5. Зубчатая поверхность, выполненная с точностью B-C ГОСТ 13755-81, служит для зацепления с вал-шестерней. Наружный диаметр зубчатого венца колеса 130мм, точность – 9 квалитет, шероховатость Ra = 6,3мкм.

Учитывая  назначение детали, её изготавливают  из конструкционной легированной стали 40Х ГОСТ 4543-71, для уменьшения износа подвергается закалке на твердость 28..32 HRC. Механические свойства и химический состав указаны в таблицах 1 и 2.

 

Таблица 1- Механические свойства стали 40Х                                          в процентах

σВ	σИЗ	σСЖ	тКР	σ-1	т-1	[σИЗ]	[тКР]	НВ
490	655	1100	390	140	110	115	85	212-248

 

Таблица 2- Химический состав стали 40Х

С	Si	Mn	Cr	P	S	Ni	Cu
				не более
0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,5 – 0,8	0,8 – 1,1	0,035	0,035	0,3	0,3

 

1.2 Анализ технологичности конструкции  детали 

 

Технологический анализ детали обеспечивает улучшение  технико-экономических показателей  разрабатываемого технологического процесса и является одним из важнейших  этапов технологической разработки.

Основная  задача при анализе технологичности  детали сводится к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности  обработки детали высокопроизводительными  методами. Это позволяет снизить  себестоимость ее изготовления.

Деталь –  вал изготавливается из материала марки сталь 40Х. Для этой детали есть возможность применения высокопроизводительных режимов обработки на станке с ЧПУ. К размерам и шероховатости поверхностей не предъявляются особые требования, что не ведет к увеличению трудоемкости и перерасходу средств. Наиболее рациональной заготовкой является штамповка. Из этого можно сделать вывод, что деталь является технологичной.

Для проведения количественного анализа конструкции  детали сведём в таблицу 3 параметры, её характеризующие.

 

Таблица 3 – Параметры, характеризующие  конструкцию детали

Наименование поверхности	Количество поверхно- стей, шт.	Количество унифициро- ванных поверхностей, шт.	Квалитет точности,  IT	Параметр шероховатости, Ra, мкм
Торцовая поверхность 29-0.2	1	-	12	1,25
Торцовая поверхность 29-0.2	1	-	12	3,2
Торцовая поверхность 7-0,2	2	-	13	6,3
Зубчатая поверхность	1	1	9	3,2
Цилиндрическая поверхность Æ130-0,3	1	1	9	3,2
Цилиндрическая поверхность Æ112+0,8	2	-	14	6,3
Цилиндрическая поверхность Æ62+0,7	1	1	14	6,3
Цилиндрическая поверхность Æ60+0,03	2	2	7	1,25
Отверстие Æ12,5	8	-	12	12,5
Фаска 0,2 х 450	8	8	14	6,3
Фаска 0,5 х 450	4	4	14	3,2
Фаска 1 х 450	2	2	14	3,2
Радиус R1	2	2	12	6,3
Итого	35	21

 

Количественная  оценка

Коэффициент унификации конструктивных элементов  детали определяется по формуле                                            

 

                                       ,                                                   (1)

где - число унифицированных конструктивных элементов детали, шт;

     - общее число конструктивных элементов детали, шт.

 

Коэффициент использования материала определяется по формуле

 

                                    

,                    (2)

где м_д - масса детали, кг;

      м_з - масса заготовки, кг.

 

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

                                 

                                    

,                 (3)

где - средний квалитет точности.

                    (4)

 

Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле

                                   

                                           ,         (5)

         где - средняя шероховатость поверхности.

                (6)

 

Каждый коэффициент  сравнивается с нормативным по ГОСТ 14209-85 и делается вывод о технологичности детали.

 

К_ш = 0,84 > 0,18

К_у.э = 0,6 ≥ 0,6

К_и.м = 0,34 < 0,75

К_т.ч = 0,92 > 0,8

 

Таким образом, определив показатели оценки уровня качества можно сделать вывод, что  деталь зубчатое колесо С52.20.00.06  технологична по всем критериям, кроме коэффициента использования материала.

 

1.3 Определение типа производства

 

Тип производства определяется предварительно исходя из массы детали 

м_д = 1,446 кг, и годовой программы выпуска деталей  В = 5 000 шт. Исходя из данных показателей выбираем среднесерийное производство.

От правильности выбора типа производства зависят в  дальнейшем все основные разделы  разработанного технологического процесса. При среднесерий-ном производстве техпроцесс разрабатывается и оснащается подробно, что позволяет обеспечить высокую точность и наименьшую себестоимость. Среднесерийное производство предусматривает широкое применение станков с ЧПУ и средств автоматизации производственных процессов.

Коэффициент закрепления операции при среднесерийном производстве равен  Кз.о. = 10…20.

Все ниже перечисленные  расчеты ведем на основе среднесерийного  производства.

Количество  деталей в партии для одновременного запуска определим по формуле

 

                                 

                                   (7)

где а –  периодичность запуска в днях, которая равна 5 дням.

 

1.4 Анализ базового технологического  процесса

Базовый технологический процесс разрабатывается  для производственных условий предприятия поэтому применяется технологическое оборудование в основном энергоёмкое и недостаточный уровень автоматизации и механизации технологического процесса.

Базовый технологический процесс представлен  в таблице 4

 

Таблица 4- Маршрутный техпроцесс

1	2	3	4
Номер опер.	Вид операции	Содержание операции	Оборудование
005	Токарная с ЧПУ	1 установ Точить поверхность Ø131-0,5 Точить поверхность Ø112+0,8 , выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Точить поверхность Ø68-0,7, выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Сверлить отверстие Ø56 Расточить поверхность Ø58 Точить фаску 2 х 450 Расточить поверхность Ø62+0,7, 2 установ Подрезать торец 30-0,2 Точить поверхность Ø131-0,5 Точить поверхность Ø112+0,8 , выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Точить поверхность Ø68-0,7, выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450	16К20Ф3С32
1	2	3	4
010	Токарная с ЧПУ	1установ Подрезать торец 29,3-0,2 Точить поверхность Ø130-0,1 Точить фаску 1 х 450 Расточить поверхность Ø60+0,03 2установ Точить поверхность Ø130-0,1 Точить фаску 1 х 450	16К20Ф3
015	Плоскошлифовальная	Шлифовать поверхность, выдержав размер  29-0,2	3Б772
020	Сверлильная	Сверлить 8 отверстий Ø12,5 +0,18	2Р135Ф2
025	Зубофрезерная	Фрезеровать зубья колеса Z=63	53А80Н
030	Контрольная	Стол ОТК