Разработка технологического процесса и организация участка по обработке детали 'Шестерня 50-1601331-А'

Разработка технологического процесса и организация участка по обработке детали 'Шестерня 50-1601331-А'

Введение

Машиностроение, как важнейшая отрасль, на ближайшие годы будет определять темпы перевооружения новой техникой все отрасли народного хозяйства и промышленности.

Основными задачами технологии машиностроения при изготовлении продукции являются:

а) повышение качества продукции при увеличении объема выпуска продукции, обеспечение конкурентоспособности;

б) снижение материало- и энергоемкости производства;

в) повышение производительности и снижение себестоимости продукции.

Пути решения этих задач:

а) расширение технологических возможностей станков и их точности (автоматизация станков, применение ЧПУ, создание ГПС, использование робототехнических комплексов, автоматических линий);

б) автоматизация контроля;

в) внедрение безотходных и малоотходных технологий для наиболее полного использования сырья, материалов, энергии и топлива (порошковая металлургия, обработка давлением, химический и электрофизический методы обработки);

г) повышение точности заготовок;

д) автоматизация и механизация рабочих мест (использование высокоэффективных приспособлений, транспортировка деталей конвейером);

е) разработка и использование новых материалов и конструкции режущих инструментов, позволяющих работать при высоких режимах резания и обеспечивающая быструю смену инструментов;

ж) рациональное нормирование технологических процессов;

з) совершенствование системы технологической подготовки производства;

и) эффективное использование оборудования, полная его загрузка.

Задачей курсового проектирования по разработке технологического процесса и организации участка по обработке детали «Шестерня 50-1601331-А» является усовершенствование базового технологического процесса на основе использования современного оборудования, высокопроизводительной оснастки с целью снижения себестоимости и улучшения организации труда.

1. Общий раздел

.1 Описание назначения и конструкции детали

Деталь «Шестерня промежуточная» 50-1601331А входит в корпус сцепления тракторов МТЗ, показанный на рисунке 1, с частотой вращения двигателя 2800 оборотов в минуту.

- вал привода ВОМ; 6 - шестерня привода ВОМ (ІІ ступень); 9 - шестерня привода ВОМ (І ступень); 23 - болт; 24 - шайба; 25 - шайба; 26 - кольцо; 27 - втулка упорная; 28 - кольцо; 29 - кольцо; 30 - шестерня промежуточная; 31 - ось шестерни; 32 - винт.

Рисунок 1 - Корпус сцепления

Деталь служит для передачи крутящего момента от ведущего вала 2 привода ВОМ к ведомой шестерни привода насоса гидросистемы навески. Деталь устанавливается в расточке корпуса сцепления на двух радиально-упорных подшипниках 22 на оси 31, установленной в корпусе сцепления.

Деталь относится к классу тел вращения типа «зубчатое колесо», образована наружными и внутренними поверхностями тел вращения, имеет зубчатый венец, соединённый со ступицей рёбрами жёсткости, в отверстии имеется проточка для стопорного кольца. Деталь испытывает нагрузки кручения, изгиба, износ зубьев, поэтому подвергается нитроцементации с последующей заколкой на твёрдость 40-50 HRC. Конструкция детали показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Шестерня промежуточная 50-1601331А

Отверстие А цилиндрической формы, диаметром 52К7, служит для установки радиально-упорных подшипников 22, выполнено по 7 квалитету с шероховатостью =1,25 микрометра. Оно является основной конструкторской базой.

Проточка К служит для установки распорного кольца, выполнена по 13 квалитету с шероховатостью =12,5 микрометра.

Две фаски Б в отверстии размерами 1,6*45 обеспечивают удобство сборки, облегчая установку детали на подшипники, а также позволяют применить подрезку торцев ступицы и венцов за одну установку. Шероховатость поверхностей =12,5 микрометра, тонность 14 квалитет.

Зубчатая поверхность В, точность 11-9-9-Вс ГОСТ 1643-81, служит для зацепления с ведомой шестерней привода насоса гидросистемы навески. Наружный диаметр зубчатого венца шестерни 120 миллиметров имеет точность 12 квалитет и шероховатость =12,5 микрометра. По боковым поверхностям зубьев шероховатость =2,5 микрометра. К зубчатому венцу предъявляются повышенные требования плавности и контакта зубьев по степени точности 9 и по кинематической точности 11 степени точности.

Торцы венца Д и Е служат для ограничения ширины венца В, от точности их расположения зависят показатели контакта зубьев венца: направление зубьев и пятно контакта. Шероховатость поверхностей торцов В =12,5 микрометра.

Так как шестерня входит в зацепление с другими зубчатыми колесами, то для плавного зацепления на ходу, по левому торцу В предусмотрено закругление зубьев Г.

Занижение по поверхности Л предусмотрены для предотвращения затирания с шестерней 9 привода ВОМ. Шероховатость поверхностей =12,5 микрометра, точность 13 квалитет.

Ступица имеет большую длину для обеспечения равномерной передачи крутящего момента, располагается несимметрично относительно зубчатого венца. Такое расположение обусловлено конструкторской необходимостью.

Карманы Ж и З, обуславливающие размеры рёбер жёсткости, предусмотрены для уменьшения массы шестерни.

Остальные размеры выполнены по 14 квалитету или не обрабатываются и являются конструктивными.

Деталь изготавливается из легированной стали 25ХГТ ГОСТ 4543-88. Так как зубья испытывают нагрузки истирания, то для уменьшения износа поверхности зубчатого венца они подвергаются нитроцементации с последующей закалкой на твердость 45-50 HRC. Химический состав и механические свойства стали приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Химический состав стали 25ХГТ ГОСТ 4543-88, в процентах

Таблица 2 - Механические свойства стали 25ХГТ

1.2 Определение типа производства

Тип производства определяется в соответствии с ГОСТ 3.1108-82 коэффициентом закрепления операций КЗО, который рассчитывается по формуле 1 [2, с.19]:

, (1.1)

где - суммарное число различных операций, выполняемых на участке в течении месяца;

- число рабочих мест на участке.

Число догрузочных операций, выполняемых на участке в течении месяца при двухсменной работе рассчитывается по формуле 1.2:

, (1.2)

где - нормативный коэффициент загрузки оборудования;

- коэффициент загрузки станка по проектируемой операции заданной детали.

Коэффициент загрузки станка по заданной операции рассчитывается по формуле 1.3:

, (1.3)

где  - расчетное количество станков для выполнения заданной операции;

 - принятое количество станков для выполнения заданной операции.

Расчетное количество станков, необходимое для выполнения операции, рассчитывается по формуле 1.4:

, (1.4)

где - норма штучного для массового или штучно-калькуляционного времени для других типов производства, мин;

N - годовая программа выпуска заданной детали, шт;

- эффективный годовой фонд времени работы оборудования который берется таким, как на заводе, откуда взята деталь на проектирование, ч.

Норма штучного или штучно-калькуляционного времени берется из базового технологического процесса или из нормировочной карты во время прохождения практики.

Количество рабочих мест можно условно принять по явочному числу рабочих, которое рассчитывается по формуле 1.5:

, (1.5)

где N- месячный выпуск заданной детали, шт.

K- коэффициент перевыполнения норм, принимается Кв=1,3;

- месячный фонд времени работы рабочего с учетом потерь на неявку на работу по различным причинам (отпуск, болезнь и т.д.), ч. Потери в среднем составляют 9 - 12%. В расчетах, приняв потери за 10%, годовой фонд времени рабочего составит 1860 часов. Отсюда =1860/12=155 часов.

K - коэффициент многостаночного обслуживания.

Подставив известные значения, формула примет вид:

, (1.6)

Количество станков обслуживаемых одним рабочим зависит от уровня автоматизации оборудования, степени концентрации операций, т.е. времени автоматической работы станка.

Расчёт:

Ориентировочно тип производства мелкосерийный.

Операция 005 Протяжная.

Станок модели 7534.

=0,822 минуты, К=1

=0.014

Принятое количество станков

; =0,014153

операций

0,69

Результаты расчётов на остальные операции приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчётные данные для определения типа производства

При 20<К3.о.<40 - производство мелкосерийное.

Расчёт количества деталей в партии

Такт производства определяется по формуле 1.7:

, мин (1.7)

где  - фонд времени в планируемый период, ч.

Количество деталей в партии определяется по формуле 1.8:

, (1.8)

где а - периодичность запуска в днях.

Определение расчётного числа смен на обработку всёй партии деталей на основных рабочих местах определяется по формуле 1.9:

, (1.9)

где  - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин;

- действительный фонд времени оборудования в одну смену, мин;

,8 - нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производстве.

Число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течении целого числа смен определяется по формуле 1.10:

, (1.10)

Принятое число деталей в партии =123 детали

2. Технологический раздел

.1 Анализ технологичности конструкции детали

Технологический анализ конструкции детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Основной его целью является выявление недостатков конструкции детали по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции. Анализ технологичности проводится по качественным и количественным критериям.

2.1.1 Качественная оценка на технологичность

Качественная оценка технологичности конструкции детали проводится путём описания технологических параметров детали.

Даная деталь «Шестерня промежуточная» 50-1601331А изготавливается из стали 25ХГТ ГОСТ 4345-88. Из данной марки стали изготавливают нагруженные зубчатые колёса и другие детали, твёрдость которых больше 59 HRC.

Материал детали имеет достаточную пластичность для обработки давлением, а её конструкция представлена простыми геометрическими формами, имеются плавные закругления, карманы для уменьшения веса, некоторые поверхности не обрабатываются, что позволит получить близкую по форме к готовой детали рациональным способом - штамповкой.

В данной детали самой точной поверхностью является внутреннее отверстие, выполненное по 7 квалитету точности и с шероховатостью 0,8 микрометра, а т.к. отверстие шестерни больше 30 миллиметров и имеет простую форму, то для повешения производительности и получения заданной точности, можно применить протягивание.

В данной детали в качестве конструкторской и измерительной баз приняты внутреннее отверстие и торцы венца, что в дальнейшем при обработке позволит выполнить на этих базах принцип совмещения, который позволит обеспечить точность расположения поверхностей, заданных чертежом и вести обработку большого числа поверхностей с одной установки.

Положительным следует считать наличие двух фасок в отверстии, что облегчает процесс сборки, а также позволит применить подрезку торцев ступицы и венцов за одну установку.

Шестерня имеет симметричное расположение венца относительно ступицы, что имеет важное значение при термообработке. При невыполнении этого условия отверстие может приобрести конусность, однако деталь изготавливается из стали 25 ХГТ ГОСТ 4345-88, которая имеет малую склонность при термообработке благодаря наличию Ti.

С точки зрения получения зубчатого венца данная шестерня является не технологичной, т.к. симметричное расположение венца относительно ступицы не позволит вести обработку нескольких заготовок одновременно. Для уменьшения трудоёмкости и повышения производительности на участке необходима установка станков-дублёров.

2.1.2 Количественная оценка технологичности конструкции детали

Количественная оценка технологичности конструкции детали проводится путем сравнения расчетных коэффициентов технологичности с допустимыми значениями.

В расчете коэффициентов технологичности учитываются только те поверхности, которые подлежат механической обработке.

1)       Коэффициент стандартизации K, рассчитывается по формуле 2.1:

, (2.1)

где Д - число стандартных размеров детали, подлежащих обработке;

Д - общее число размеров, подлежащих обработке.

Вывод: т.к. =60%, то деталь технологична.

)         Коэффициент использования материала K, рассчитывается по формуле 2.2:

, (22)

где g - масса детали, кг;

G - нома расхода материала, идущего на заготовку с учетом потерь, кг.

Считается нормальным, если средний коэффициент использования материала для изготовления зубчатых колёс составляет 0,26-0,56, т.к. большие потери металла за счёт впадин между зубьями и шлицов в отверстии.

Вывод: т.к. 0,260,460,56 ,то деталь технологична.

)         Коэффициент точности К, рассчитывается по формуле 2.3:

, (2.3)

где Т - средняя точность всех размеров поверхностей, подлежащих обработке, рассчитывается по формуле 2.4:

, (2.4)

где Т - квалитет точности размера.

n - количество размеров соответствующего квалитета точности.

Таблица 4 - Исходные данные для расчёта Т

С точки зрения механической обработки деталь считается технологичной, если Ктч=0,8-0,92.

Вывод: т.к. 0,80,910,92 ,то деталь технологична.

)         Коэффициент шероховатости К, рассчитывается по формуле 2.5:

, (2.5)

где Ш - средняя шероховатость поверхностей, подлежащих обработке, рассчитывается по формуле 2.6:

, (2.6)

где Rа - шероховатость поверхностей;

n- количество поверхностей соответствующей шероховатости.

Таблица 5 - Исходные данные для расчёта Ш

Деталь считается технологичной, если К0,32

Вывод: т.к. 0,100,56 ,то деталь технологична.

2.2 Анализ существующего варианта технологического процесса

По базовому варианту заготовка получается штамповкой на механо-ковочных прессах в четыре перехода. Маршрут механической обработки приведен ниже:

Транспортная

Протяжная 7Б34

Протягивание отверстия

Слесарная

Снятие заусенцев и притупление острых кромок

Токарная

Токарно-многорезцовый 1М713

Однократное точение поверхностей

Токарная

Токарно-винторезный 16К20

Однократное точение поверхности

Токарная

Токарно-винторезный 16К20

Точение канавки и фасок

Калибровка

Пресс гидравлический Р-35т

Калибровка отверстия

Контрольная

Зубофрезерная

Зубофрезерный 53В30П

Нарезание зубьев колеса

Зубозакругляющая

Зубозакругляющий 5Е580

Закругление торцев зубьев

Слесарная

Снятие заусенцев и притупление острых кромок

Зубошевинговальная

Зубошевинговальный ВСЕ-02В

Шевингование зубьев

Моечная

Промывка детали моющим раствором

Контрольная

Термообработка

Нитроцементация на глубину 0,7…1,2 мм

Зубообкатывающая

Зубообкатной БС-763А

Обкатывание зубьев колеса

Вертикально-хонинговальная

Вертикально-хонинговальный 3К833

Хонингование отверстия

Слесарная

Снятие заусенцев и притупление острых кромок

Моечная

Промывка детали моющим раствором

Контрольная

Транспортная

Заготовка штамповка по размерам схожа с деталью, однако КИМ низкий и для выбранного типа производства целесообразно повысить точность заготовки с целью использования станков с ЧПУ, при этом КИМ увеличится, уменьшится количество отходов, обеспечится стабильность размеров заготовки.

При анализе базового техпроцесса можно отметить следующие положительные стороны:

- последовательность обработки выбрана правильно, обеспечивается шероховатость, точность и технические требования. Технологическими базами являются отверстие и торцы венца, соблюдаются принципы постоянства и совмещения баз. В основном используются стандартные приспособления, режущий и измерительный инструмент. Применяются станки нормальной точности.

Отрицательными сторонами являются:

- наличие станков автоматов и полуавтоматов, которые для условий МСП целесообразно заменить на станки с ЧПУ. Они более технологичны в настройке и имеют больше технологических возможностей, что позволит сократить число операций и вести обработку с одной установки. Это повысит точность, высвободит оборудование, площади, сократит число рабочих, уменьшит количество приспособлений, следовательно, уменьшаться энергетические затраты. Оборудование расположено без соблюдения норм на расстояние между станками, что отрицательно сказывается на безопасности работ. На операциях используются резцы с напайными пластинами, что ведет к занижению режимов резания, увеличению времени на обработку и расхода материала.

2.3 Перечень организационно-технических мероприятий по совершенствованию существующего варианта технологического процесса

На основе анализа существующего варианта технологического процесса предлагается следующий перечень мероприятий по улучшению базового варианта технологического процесса:

)     Токарные операции объединить в операции с ЧПУ.

2)       Заменить горизонтально-протяжной станок модели 7Б34 на Вертикально-протяжной станок 7А623.

)         Применить резцы с МНП с покрытием нитрида титана, что позволит повысить режимы резания на 30-50%

)         Пересмотреть режимы резания в сторону увеличения, а нормы времени - в сторону уменьшения.

)         На участке установить станки с соблюдением норм на расстояние, т.е. произвести перепланировку.

)         Применить для транспортировки деталей подвесной цепной конвейер с адресованием, а для стружки - пластичный подпольный транспортер.

2.4 Выбор и экономическое обоснование выбора заготовки

По базовому варианту заготовка изготавливается по классу точности ІІ ГОСТ 7505-74, что соответствует точности Т4, Т5 ГОСТ 7505-89. целесообразно повысить точность заготовки с целью использования в дальнейшем станков с ЧПУ. Для этого предлагается изготовить заготовку по классу точности Т4, а базовые поверхности по классу точности Т3.

Определяем характеристики поковки по классам точности Т3 и Т4 ГОСТ 7505-89.

Рисунок 3 - Эскиз заготовки

2.4.1 Определение группы стали

Материал сталь 25 ХГТ ГОСТ 4543-71

Углерода - 0,25%

Хрома до 1%

Титана до 1%

Группа стали М2

2.4.2 Определение степени сложности

, (2.7)

где С - масса поковки, кг;

С - масса геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки, кг.

Описанная фигура вокруг заготовки - цилиндр.

С==

Так как С=0,44, 0,320,440,63, то следовательно степень сложности С2.

2.4.3 Определение конфигурации поверхности разъёма

Поверхность разъёма - плоская поверхность.

2.4.4 Определение исходного индекса

Исходный индекс: 7 по классу точности Т3

по классу точности Т4

2.4.5 Определение дополнительных припусков и напусков

Смещение по поверхности разъёма штампа

мм

Изогнутость и отклонение от плоскостности и прямолинейности

Для диаметра 120 миллиметров.

=0,3 по классу точности Т3

=0,4 по классу точности Т4

Минимальная величина радиусов закруглений равна 2,0 миллиметра

Допуск на радиусы: R

Таблица 6 - Припуски, допуски и размеры заготовки, в миллиметрах

2.4.6 Расчёт массы новой заготовки

Массу новой заготовки рассчитываем исходя из полученных припусков для получения новой заготовки.

, (2.8)

где h - высота «кольца» припуска, мм;

D - наибольший диаметр «кольца» припуска, мм;

d - наименьший диаметр «кольца» припуска, мм.

=4939,22мм

, (2.9)

где  - масса припуска, кг;

V - объём «кольца» припуска, м;

 - плотность материала,

 .

кг

Результаты расчётов на остальные припуски приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Расчётные данные для определения массы новой заготовки, в килограммах

Из расчётов следует, что масса новой заготовки равна:

Q=1.650-0.4001+0.2701=1.520 кг

2.4.7 Экономическое сравнение базовой и новой заготовок

Экономическое сравнение проводим исходя из стоимости заготовок

, (2.10)

где  - стоимость заготовки, руб;

С - стоимость 1 кг заготовок, руб;

,,,, - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок;

Q - масса заготовки, кг;

q - масса готовой детали, кг;

S - стоимость 1 кг отходов, руб.

Определяем экономический эффект

, (2.11)

 руб

Так как при повышении точности заготовки, с целью использования в дальнейшем станков с ЧПУ , имеется значительный экономический эффект, то целесообразнее использовать новый вариант получения заготовки.

2.5 Установление и экономическое обоснование выбранного варианта технологического процесса

На основании анализа базового варианта технологического процесса и перечня мероприятий по улучшению технологического процесса предлагается следующий вариант технологического процесса:

Заготовка - штамповка, класс точности для основных поверхностей Т3, для остальных - Т4.

Таблица 8 - Маршрут обработки детали

2.5.1 Технико-экономическое сравнение вариантов технологического процесса

Замену оборудования, объединение операций необходимо подтвердить экономическим сравнением вариантов технологического процесса. Так как в настоящий момент нет стабильных цен на оборудование, инструмент, цены договорные, то в целях освоения методики проведения расчётов принимаются цены на 01.01.91 года, когда один рубль соответствовал одному доллару. Себестоимость обработки на настоящее время, после расчёта в рублях на 01.01.91 года, полученный результат умножается на эквивалент, коэффициент инфляции, равный 2200 рублей. Расчет себестоимости обработки детали ведется лишь по отличающимся в базовом и предлагаемом вариантах технологических процессов операциям.

Расчет стоимости механической обработки по первому варианту

Операция 005 Протяжная, станок модели 7Б34;

Балансовая цена Ц=32000 руб.

Мощность N=18,5 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 22

Штучное время ТШТ=0,822 мин.

Разряд работы 3

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

а) приведенные затраты на операцию могут быть определены в виде удельных величин на 1 станко-час работы оборудования по формуле 2.12:

,          (2.12)

где - основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп/ч;

- часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/ч;

- нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений; ;

и- удельные часовые капитальные вложения в станок и здание соответственно, коп/ч.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями рассчитывается по формуле 2.13

,          (2.13)

где - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, равную 9%, начисления на социальное страхование - 40% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм на 30%;

- часовая тарифная ставка сдельщика-станочника соответствующего разряда, коп/ч;

- коэффициент, учитывающий зарплату наладчика; ;

- коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании; .

 коп/ч

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места рассчитываются по формуле 2.14:

,    (2.14)

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, коп/ч;

- коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка, =3,6

коп/ч.

Капитальные вложения в станок и здание рассчитывается по формулам 2.15 и 2.16 соответственно

,       (2.15)

,          (2.16)

где - действительный годовой фонд времени работы станка; ч;

- нормативный коэффициент загрузки станка; ;

- производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2.

Производственная площадь рассчитывается по формуле 2.17:

,  (2.17)

где - площадь станка, м2;

- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь на проходы, проезды и т.д.

м2, =1,5

м2

коп/ч.

коп/ч.

коп/ч.

б) технологическая себестоимость операции рассчитывается по формуле 2.18:

,      (2.18)

где - штучное (штучно-калькуляционнное) время на операцию, мин;

- коэффициент выполнения норм; .

коп/ч.

Операция 010 Токарная многорезцовая, станок модели 1А730;

Балансовая цена Ц=9500 руб.

Мощность N=14 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 17

Штучное время ТШТ=2,806 мин.

Разряд работы 4

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

=2,8

коп/ч.

По формуле 2.17 определяем F

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.12 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Операция 015 Токарная, станок модели 16К20;

Балансовая цена Ц=7500 руб.

Мощность N=10 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 19,5

Штучное время ТШТ=1,573 мин.

Разряд работы 4

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

=2,8

коп/ч.

По формуле 2.17 определяем F

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.12 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Операция 017 Токарная, станок модели 16К20;

Балансовая цена Ц=7500 руб.

Мощность N=10 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 19,5

Штучное время ТШТ=1,369 мин.

Разряд работы 4

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

=2,8

коп/ч.

По формуле 2.17 определяем F

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Суммарная себестоимость операций по предлагаемому варианту

 коп/ч.

Расчет стоимости механической обработки по второму варианту

Операция 005 Вертикально-протяжная, станок модели 7А623;

Балансовая цена Ц=30500 руб.

Мощность N=15 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 22

Штучное время ТШТ=0,67 мин.

Разряд работы 3

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

=3,6

коп/ч.

По формуле 2.17 определяем F

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Операция 015 Токарная, станок модели 16К20РФ3;

Балансовая цена Ц=23600 руб.

Мощность N=10 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 16

Штучное время ТШТ=2,45 мин.

Разряд работы 3

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

Для станков с ЧПУ рассчитывается по формуле 2.19:

,     (2.19)

где - балансовая стоимость станка, руб, рассчитывается по формуле 2.20:

 (2.20)

- мощность двигателя, кВт;

- ремонтная сложность частей станка;

- затраты на возмещение износа металлорежущего инструмента за 1 час; .

=3,48

коп/ч.

По формуле 2.17 определяем F

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Операция 020 Токарная, станок модели 16К20РФ3;

Балансовая цена Ц=23600 руб.

Мощность N=10 кВт.

Габариты станка

Категория ремонтной сложности 20

Штучное время ТШТ=2,3 мин.

Разряд работы 3

Количество обслуживаемых станков М=1

Число рабочих 1

По формуле 2.13 определяем

коп/ч.

По формуле 2.14 определяем

По формулам 2.19 и 2.20 рассчитываем :

=3,48

коп/ч.

м2,

м2

По формулам 2.15 и 2.16 определяем ,

коп/ч.

коп/ч.

По формуле 2.12 определяем

коп/ч.

По формуле 2.18 определяем

коп/ч.

Суммарная себестоимость операций по предлагаемому варианту

 коп/ч.

Экономический годовой эффект определяется по формуле 2.21:

,          (2.21)

руб.

Экономический годовой эффект на настоящее время определяется по формуле 2.22:

, (2.22)

руб.

2.6 Определение операционных припусков, размеров с допусками

В пояснительной записке приводится расчет припусков на две поверхности:

а) внутренняя цилиндрическая поверхность диаметр 52К7 - аналитический расчет;

б) наружная цилиндрическая поверхность диаметр 120h12 - табличный расчет.

2.6.1 Аналитический расчёт припусков на отверстие диаметром 52K7

Исходные данные

Переходы обработки:

протягивание, станок вертикально-протяжной 7А623

хонингование, станок вертикально-хонинговальный 3К833

Заготовка штамповка, класс точности Т3,Т4.

Для отверстия обрабатываемого протягиванием минимальный припуск  рассчитывается по формуле 2.23:

, (2.23)

где RZI-1 - высота микронеровностей с предшествующего перехода, [1, с.65, т. 4.6];- глубина дефектного слоя с предшествующего перехода, [1, с.65, т. 4.6];

 - суммарное значение пространственных отклонений;

 - погрешность установки.

Для отверстия обрабатываемого хонингованием минимальный припуск  рассчитывается по формуле 2.24:

, (2.24)

Находим элементы припуска и заносим их в таблицу 9.

Таблица 9 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия диаметром 52K7

Погрешность установки равна максимальному зазору между протяжкой и заготовкой.

,

Пространственное отклонение при протягивании равно допуску на размер отверстия:

,

Для вычисления значения промежуточных пространственных отклонений на последующие операции обработки ,воспользуемся формулой 2.25 [2, c.73]

,    (2.25)

где: Ку - коэффициент уточнения формы [1, c.73].

Подставив полученные значения в формулы 4.6 и 4.7, имеем:

Значения расчетных размеров рассчитываются по формуле 2.26:

, (2.26)

За исходный размер берется максимальный размер отверстия:

Dхон.=DНОМ+es хон= 52 + 0,009 = 52,009прот. = 52,009-0,071 = 51,938заг.= 51,938-0,78 = 51,158

Максимальный предельный размер получается путем округления соответствующего расчетного в соответствии с точностью допуска.

Минимальный предельный размер рассчитываются по формуле 2.27:

D min i =Dmax i - ITDi (2.27)ЗАГ. = 51,2 - 1,0 = 50,2.прот. = 51,938 - 0,074 = 51,866max.хон. = 52,009 - 0,030 = 51,979

Предельные размеры припусков рассчитываются по формулам 2.28 и 2.29:

i = Dmin i -Dmin i-1 (2.28)

i = Dmax i- Dmax i-1 (2.29)

  = 52,009 - 51,94 = 0,069

 прот = 51,94 - 51,2 = 0,740

 = 51,979 - 51,866 = 0,113

 прот = 51,866 - 50,2 = 1,666

Общий номинальный припуск

= 809+300+30=1139

= 52 - 1,1 = 50,9

Рисунок 4 - Схема припусков

2.6.2 Табличный расчёт припусков на поверхность диаметром 120h12

Находим элементы припуска и заносим их в таблицу 10.

Таблица 10 - Расчет припусков по технологическим переходам на обработку поверхности диаметром 120h12

2.7 Выбор оборудования

Выбор оборудования для каждой технологической операции производится на основании годовой программы выпуска деталей, типа производства, размеров детали и её конструкции, требований точности, шероховатости, поверхностей и экономичности обработки, требований наиболее полного использования станков по мощности, простоте обслуживания станка в проектируемом производстве, стоимости станка и применения станков отечественного производства.

Выбранное оборудование сводится в таблицу 11.

Таблица 11 - Выбор оборудования

2.8 Выбор станочных приспособлений

Выбор типа приспособления зависит от типа производства. В крупносерийном производстве на ряду с универсальными приспособлениями применяются и специальные. Для удобства пользования, повышения производительности, обеспечения надёжности закрепления и точности установки применяются приспособления с пневматическими и гидравлическими приводами. Применение специальных приспособлений исключает разметку, выверку детали, что снижает себестоимость сборки и повышает производительность

Выбранные станочные приспособления сведены в таблицу 12.

Таблица 12 - Выбор станочных приспособлений

2.9 Выбор режущего инструмента

В зависимости от типа производства, материала заготовки, его физико-механических свойств точности обработки, методов обработки поверхностей, конструкции размеров заготовки, шероховатости поверхностей, детали, себестоимости обработки, повышение производительности за счёт режимов резания, выбираем следующий режущий инструмент.

Выбранный режущий инструмент сведён в таблицу 13.

Таблица 13 - Выбор режущего инструмента

2.10 Выбор средств контроля

В зависимости от типа производства, точности контролируемых размеров, конструкции детали выбираем средства контроля и заносим их в таблицу 2.8

В соответствии с ГОСТ 8.051-81 погрешность средств контроля не должна превышать 25% для грубых и 35% для точных поверхностей от допуска на контролируемый размер. При приёме деталей до 7 квалитета включительно достигается среди принятых деталей наличие с отклонениями, выходящие за допустимую погрешность измерения до 5%, до 4% для 8 и 9 квалитета, до З% 10 квалитета и грубее.

Выбранные средства контроля сведены в таблицу 14.

Таблица 14 - Выбор средств контроля

.11 Расчет режимов резания

.11.1 Расчёт режимов резания на операцию 005 Токарная с ЧПУ

Рисунок 5 - Эскиз детали для расчета режимов резания.

Исходные данные:

Наименование детали - Шестерня

Материал - Сталь 25ХГТ

Точность обработки поверхностей: 12 квалитет,

Шероховатость поверхностей: Ra12,5 микрометров,

Заготовка - штамповка класс точности Т3,

Станок 16К20РФ3.

Токарная обработка поверхностей показана на рисунке

Содержание перехода:

Подрезать правые торцы венца и ступицы, точить наружную поверхность и фаску, выдерживая размеры 1-6.

Выбор глубины резания t = 1 мм

Выбор инструмента

На станке 16К20РФ3 используют резцы с сечением державки Н×В = 25×25мм.

В соответствии с рекомендациями приложения 1 обработку производим пластинами из твердого сплава Т15К6.

По приложению 6 выбираем для точения и растачивания - твердосплавную пластину треугольной формы; способ крепления пластины - клин - прихватом.

Для однократного точения (форма передней поверхности резца плоская с фаской):

α=8° - задний угол;

γ=12° - передний угол;

ρ = 0,02 - радиус округления режущей кромки, мм;

rв = 0,6 - радиус вершины резца, мм.

Нормативный период стойкости принимаем Т=30 мин (приложение 13).

Выбор подачи

При однократном точении подачу выбирают по карте 4 (с.40)

Выбранные значения подач корректируют с учетом поправочных коэффициентов, которые выбирают по карте 5 (с.42-45) для измененных условий.

Окончательно значения подачи определяют по формуле 2.30:

 = ×××××××; (2.30)

 = 0,49 мм/об

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от инструментального материала;

 = 1,10 - коэффициент, зависящий от способа крепления;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от сечения державки резца;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от прочности режущей части;

 = 0,90 - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала;

 = 0,85 - коэффициент, зависящий от состояния поверхности заготовки;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от геометрических параметров резца;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от жёсткости станка.

 =0,49×1,00×1,10×1,00×1,00×0,90×0,85×1,00×1,00=0,38 мм/об

Принимаем подачу по станку  = 0,35 мм/об.

Выбор скорости резания

При однократном точении скорость выбирают по карте 21 (с.73)

Выбранные значения скорости корректируют с учетом поправочных коэффициентов, которые выбирают по карте 23 (с.82-85) для измененных условий.

Окончательно значения скорости определяют по формуле 2.31:

V = ××××××××, (2.31)

= 203 м/мин

Определение поправочных коэффициентов:

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от инструментального материала;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от группы обрабатываемости материала;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от вида обработки;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от жёсткости станка;

 = 0,80 - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от геометрических параметров резца;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от периода стойкости режущей части резца;

 = 1,00 - коэффициент, зависящий от наличия охлаждения.

V =203×1,0×1,0×1,0×1,0×0,8×1,0×1,0×1,0=162,4 м/мин

Частоту вращения главного шпинделя определяем по формуле 2.32:

, (2.32)

где v - скорректированная скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

=430 об/мин

По паспорту станка  = 430 об/мин

Фактическая скорость резания определяется по формуле 2.33:

 (2.33)

=162 м/мин

Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения

Мощность резания определяют по карте 21 (с.74): N=7,5 кВт.

Расчет мощности, необходимой для резания, производят по формуле 2.34:

 (2.34)

где KN - коэффициент, зависящий от твердости обрабатываемого материала, KN=1,05(с.84, карта 25)

 6,2 кВт

Определение минутной подачи производится по формуле 2.35:

 (2.35)

150,5 мм/мин

Основное время на операцию определяется по формуле 2.36:

, (2.36)

где Lрх - длина рабочего хода режущего инструмента, мм;

n - число технологических участков обработки.

мин

Время цикла автоматической работы станка определяется по формуле 2.37:

,       (2.37)

где - машинно-вспомогательное время, мин.

Машинно-вспомогательное время рассчитывается по формуле 2.38:

,        (2.38)

где Lxx - длина холостого хода режущего инструмента, мм;

Sуск - скорость ускоренного перемещения режущего инструмента, мм/мин.

мин

мин.

2.11.2 Расчёт режимов резания на операцию 035 Зубофрезерная

Рисунок 6 - Эскиз детали для расчета режимов резания.

Исходные данные:

Наименование детали - Шестерня

Материал - Сталь 25ХГТ

Точность обработки поверхностей: 12 квалитет,

Шероховатость поверхностей: Ra 6,3 микрометров,

Заготовка - штамповка класс точности Т3,

Станок 53В30П.

Зубофрезерная обработка поверхностей показана на рисунке

Содержание перехода:

Фрезеровать зубья Z=24, m=4,5мм, выдерживая размер 1 и параметры таблицы.

Выбор глубины резания

t = 9,9 мм

Выбор инструмента

Фреза червячная диаметром 100 мм,

Число заходов k = 1,

Класс точности - А.

Выбор подачи

По карте 2 (с.26) для станков второй группы, для зубчатого колеса Z=24, m=4,5мм, табличная подача  мм/об.

Выбранные значения подач корректируют с учетом поправочных коэффициентов, которые выбирают по карте 2 (с.26) для измененных условий.

Окончательно значения подачи определяют по формуле 2.39:

 *, (2.39)

 - коэффициент, зависящий от механической характеристики стали,

 = 1,0 - коэффициент, зависящий от угла наклона зуба.

2,6*0,9*1,0=2,34 мм/об

По паспорту станка принимаем 2,0 мм/об

Выбор скорости резания

Скорость выбирается по карте 4 (с.28)

м/мин

Выбранные значения скорости корректируют с учетом поправочных коэффициентов, которые выбирают по карте 4 (с.28) для измененных условий.

Окончательно значения скорости определяют по формуле 2.40:

, (2.40)

 - коэффициент, зависящий от механической характеристики стали,

 - коэффициент, зависящий от количества осевых перемещений,

 - коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев,

 - коэффициент, зависящий от количества проходов.

V=32*0,9*1,0*1,0*1,0=28,8 м/мин

Определение числа оборотов фрезы

=об/мин

По паспорту станка принимаем n = 80 об/мин

Определение фактической скорости резания

 об/мин

Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения

Мощность резания определяют по карте 4 (с.28): N=1,2 кВт.

Выбранные значения мощности корректируют с учетом поправочных коэффициентов, которые выбирают по карте 4 (с.28) для измененных условий.

Окончательно значения мощности определяют по формуле 2.41:

, (2.41)

=1,0 - коэффициент, зависящий от механической характеристики стали,

=1,0 - коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев.

N = 1,2*1,0*1,0 = 1,2 кВт

Мощность резания с учётом КПД станка составит:

=1,2*0,5=0,6 кВт

Определение основного времени

Основное время определяется по формуле 2.42:

, (2.42)

где l - длина обработки, мм

l1 - длина подвода и перебега, мм

z - число зубьев

 мин

Режимы резания на остальные операции сводим в таблицу 15

Таблица 15 - Режимы резания на остальные операции

2.12 Расчет технически обоснованных норм времени

.12.1 Расчет норм времени на операцию 015 Токарная с ЧПУ

Норма времени на выполнение операции на станке с ЧПУ определяется по формуле 2.43 [5, с.5]

,       (2.43)

где Тца - время цикла автоматической работы станка по программе, мин;

Тв - вспомогательное время, мин;

Кв -поправочный коэффициент на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей;

атех, аорг, аотл - время на техническое и организационное обслуживание рабочего места, на отдых и личные потребности при одностаночном обслуживании, % от оперативного времени;

Тпз - подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в партии, шт.

Вспомогательное время определяется по формуле 2.44:

,     (2.44)

где ТУЗС- время на установку и снятие детали вручную или подъемником, мин;

ТУПР- вспомогательное время, связанное с операцией (не вошедшее в управляющую программу), мин;

ТИЗМ - вспомогательное неперекрываемое время на измерения, мин.

Расчет вспомогательного времени:

а) установка и снятие детали вручную - 0,22 мин [к.9, с.63];

б) время, связанное с операцией [к.14 с. 79]:

)установить взаимное расположение детали и инструмента по координатам X, Y, Z - 0,32 мин;

)проверить приход инструмента в заданную точку после обработки - 0,15 мин;

) установить и снять щиток от забрызгивания эмульсией - 0,03 мин.

в) вспомогательное время на измерения [к.15 с. 80]:

Измеряемый размер:

Диаметр 120 мм - 0,10 мин

Угол 30 - 0,09 мин

Длина 13 мм - 0,05 мин

Длина 35 мм - 0,09 мин

=0,22+0,32+0,15+0,03+0,1+0,09+0,05+0,09=1,05 мин.

Время на техническое и организационное обслуживание рабочего места, на отдых и личные потребности при одностаночном обслуживании составляет 8% от оперативного времени [к.16, с.90].

Расчет подготовительно-заключительного времени [к.21, с.96]:

а) организация подготовки к работе:

) получить чертеж, наряд - 4,0 мин;

) получить вспомогательный инструмент - 9,0 мин;

) инструктаж мастера - 2,0 мин;

) ознакомиться с чертежом, технологической документацией - 2,0 мин.

б) наладка станка, приспособлений, инструмента, программных устройств:

) установить исходные режимы работы станка - 0,2 мин;

) установить инструмент - 0,8*2 мин;

) составить программу обработки на рабочем месте - 7*1,5 мин;

) настроить устройство для подачи СОЖ - 0,3 мин.

в) пробная обработка [к.28, с.105]:

) пробная обработка детали - 3,87 мин

=4+9+2+2+0,2+1,6+7,5+0,3+3,87=30,47 мин.

Норма времени на операцию

мин.

2.12.2 Расчет норм времени на операцию 035 Зубофрезерная

Норма времени на выполнение операции на зубофрезерном станке определяется по формуле 2.45:

, (2.45)

Расчет вспомогательного времени:

а) установка и снятие детали на оправке креплением гайкой и при поджатии хоботом - 0,35 мин [к.63, с.153];

б) время связанное с операцией - 0,07 мин

в) вспомогательное время на измерения перекрываемое, поэтому не учитывается.

= 0,35+0,07 = 0,42 мин

Время на обслуживание рабочего места, на отдых и личные потребности при одностаночном обслуживании составляет:

=4,5 % от оперативного времени ;

=4 % от оперативного времени [к.64, с.154].

Расчет подготовительно-заключительного времени [к.64, с.154]:

а) на наладку станка, инструмента и приспособлений - 24 мин;

б) на дополнительные приёмы:

) вывернуть оправку для детали на станке по индикатору - 3,0 мин;

в) на пробную обработку:

) на обработку детали - 2,0 мин,

) на получение инструмента, приспособления до начала работы и после окончания - 7,0 мин.

= 24+3+2+7 =36 мин

Норма времени на операцию

 мин

Нормы времени на остальные операции сводим в таблицу 16

Таблица 16 - Нормы времени на остальные операции

2.13 Определение потребного количества оборудования и коэффициента его загрузки, уточнение типа производства

Потребное количество оборудования на каждую операцию mр определяется по формуле 2.4 (раздел 2) и округляем до большего ближайшего целого значения mп

а) Операция 005 Протяжная

;

Коэффициент загрузки оборудования на каждую операцию определяется по формуле 1.3 (раздел 1);

;

На зубофрезерной операции коэффициент загрузки оборудования равен 0,067, для того, чтобы уровнять загрузку оборудования и исключить простой оборудования на участке принимаем 3 зубофрезерных станка.

Результаты расчётов на остальные операции заносим в таблицу 17.

Средний коэффициент загрузки оборудования определяется по формуле 2.46:

 (2.46)

Построение графика загрузки оборудования

Рисунок 7 - График загрузки оборудования

Уточнение типа производства проводится аналогично разделу 2.

Расчёт:

Ориентировочно тип производства мелкосерийный.

Операция 005 Протяжная.

Станок модели 7А623.

=0,67 минуты, К=1

=0.0115

Принятое количество станков

; =0,011

операций

0,687

Результаты расчётов на остальные операции приведены в таблице 17.

Таблица 17 - Расчётные данные для определения типа производства

При 20<К3.о.<40 - производство мелкосерийное.

Расчёт количества деталей в партии

Такт производства определяется по формуле 2.47:

, мин (2.47)

где  - фонд времени в планируемый период, ч.

Количество деталей в партии определяется по формуле 2.48:

, (2.48)

где а - периодичность запуска в днях.

Определение расчётного числа смен на обработку всёй партии деталей на основных рабочих местах определяется по формуле 2.49:

, (2.49)

где  - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин;

- действительный фонд времени оборудования в одну смену, мин;

,8 - нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производстве.

Число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течении целого числа смен определяется по формуле 2.50:

, (2.50)

2.14 Разработка альбома технологических карт

В технологической документации представлена разработка маршрутной, операционной карт, карты эскизов, карты контроля с эскизом.

Карты оформлены на бланках стандартного образца:

а) маршрутная карта - форма 1, 16 ГОСТ 3.1118-82;

б) операционная карта - форма 3, 2а ГОСТ 3.1404-86;

в) карта контроля - форма 2, 2а ГОСТ 3.1502-85;

г) карта эскизов - форма 7, 7а ГОСТ 3.1105-84.

При оформлении текста и эскизов технологической документации использованы следующие стандарты: ГОСТ 3.1104-82, ГОСТ 3.1702-79, ГОСТ 3.1404-86, ГОСТ 3.1406-86, ГОСТ 3.1120-83, ГОСТ 3.1107 83, ГОСТ 3.1504-82.

Комплект технологической документации представлен в приложении А к пояснительной записке.

3. Конструкторский раздел

.1 Описание конструкции, принципа работы и расчет станочного приспособления

Зубофрезерное приспособление 7530-5604 состоит из корпуса 1, который устанавливается на столе зубофрезерного станка по пальцу 4 и крепится при помощи болтов 11. В корпус 1 устанавливается оправка 3, которая фиксируется при помощи опоры 2 болтами 10. В отверстие оправки 3 устанавливается тяга 5, которая соединяется со штоком гидроцилиндра зубофрезерного станка. Заготовка в приспособлении базируется по отверстию на оправке 3 и торцем на опоре 2.

Под действием тяговой силы  встроенного гидроцилиндра, которая образуется при подаче масла под давлением в штоковую полость, тяга 5 перемещается вниз, воздействуя на быстросменную шайбу 22, которая в свою очередь прижимает деталь к опоре 2. При подаче масла под давлением в бесштоковую полость тяга 5 перемещается вверх, освобождая быстросменную шайбу 22, происходит разжим заготовки.

Рисунок 8 - Схема действия сил

Обрабатываемая деталь устанавливается в зубофрезерном приспособлении. шестерня станочный деталь заготовка

По формуле 3.1 определяем силу зажима заготовки.

 (3.1)

где К - коэффициент запаса;

Pz - сила резания, Н;

D, D1, D2 - диаметры обрабатываемой поверхности и поверхностей по которым базируется деталь, мм;

f - коэффициент трения скольжения;

Сила резания определяется по формуле 3.2:

 (3.2)

Коэффициент запаса определяется по формуле 3.3

,         (3.3)

где - гарантированный коэффициент запаса; ;

- коэффициент, учитывающий наличие неровностей на черных заготовках; ;

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента; ;

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; ;

- коэффициент, характеризующий зажимное устройство с точки зрения постоянства развиваемой им силы; ;

- коэффициент, характеризующий устройство, приводимое в действие мускульной силой; ;

-коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку;

Так как = , то диаметр гидроцилиндра определяем по формуле 3.4

     (3.4)

где Рном - номинальное давление гидроцилиндра; Рном=10 МПа;

η - кпд пневмоцилиндра; η=0,9.

мм

Принимаем стандартный диаметр цилиндра Dст. = 60 мм.

3.2 Описание конструкции и расчет режущего инструмента

Фреза червячная представляет собой червяк со стружечными канавками, наклоненными под углом к оси фрезы. Данная фреза предназначена для нарезания зубчатого колеса с числом зубьев Z=24 и модулем m=4.5мм, класса точности А, в заготовке из стали 25ХГТ ГОСТ 4345-88.

Производим расчёт фрезы: профильный угол по нормали при  для фрез с номинальным углом .

Модуль нормальный мм

Шаг нормальный (между соседними профилями), мм:

Толщина зуба по нормали, мм:

где  - припуск под шевингование.

Расчётная высота головки зуба, мм:

Полная высота зуба, мм:

Диаметр наружной окружности  выбираем по ГОСТ 9324-80

мм

Число зубьев фрезы , число заходов

Углы резания

Падение затылка К=4 мм

Диаметр начальной окружности фрезы, мм

Угол подъёма витка на начальной окружности

Направление витков - правое.

Стружечные канавки - прямые.

Угол установки фрезы при ,

Радиус закругления у ножки зуба, мм:

Осевой шаг зубьев, мм:

Толщина зуба исходной рейки, мм:

Длина фрезы, мм

Расчёт усика фрезы

Радиус кривизны эвольвенты в точке начала активного участка, мм

Расстояние от головки зуба фрезы до точки начала утолщения, мм

Размеры усика, проставляемые на чертеже, мм

принимаем n=0.2

Радиус закругления головки зуба с учётом обеспечения радиального зазора между шевером и впадиной колеса, мм

Расчёт фланка

Величина фаски, мм: f=0.7

Угол фланка

Диаметр начала фланка, мм:

Т.к. колесо прямозубое и , то

Угол давления на диаметре  эвольвенты от рейки фланка

Расстояние от начала фланка по делительной прямой фрезы, мм

Чертёжный размер фланка, мм

Угол давления на головке зуба шестерни. Полученного от основной рейки

Толщина головки зуба колеса, полученного от основной рейки, мм

Толщина зуба на диаметре dф, мм:

Угол давления на головке зуба колеса, полученного от рейки фланка

Толщина головки зуба колеса, полученного от рейки фланка, мм

Срез головки зуба на одну сторону

 - условие выполняется.

3.3 Описание и расчет средства контроля

Калибрами называют бесшкальные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей. Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый размер в пределах допуска.

Данная пробка - предельный калибр, предназначена для контроля внутреннего диаметра Ø52К7().

По ГОСТ 25347-89 определяем предельные отклонения проверяемой калибром детали, рассчитываем предельные размеры:

ES = +9 D=52.009

EI = -21 D=51.979

По ГОСТ 2485-89 находим отклонения и допуски калибра - cкобы:

Z = 4 мкм = 0,004мм.

Y = 3 мкм = 0,003 мм.

H = 5 мкм = 0,005 мм.

Определяем предельные размеры проходного калибра:

ПРMAX = DMIN + Z + ;

ПРMAX =51,979 + 0,004 +  = 51,9855 мм

ПРMIN = DMIN + Z - ;

ПРMIN = 51.979 + 0.004 -  = 51,9805 мм

ПР = DMIN +Y;

ПР = 51.979 - 0.003 = 51.976 мм

Определяем исполнительные размеры проходного калибра:

ПР = ПРMAX ;

ПР = 51,9855

Определяем предельные размеры непроходного калибра:

НЕMAX = DMAX + ;

НЕMAX =52,009 +  = 52,0115 мм

НЕMIN = DMAX - ;

НЕMIN = 52.009 -  = 52,0065 мм

Определяем исполнительные размеры непроходного калибра:

НЕ = НЕMAX ;

НЕ = 52,0115

Строим схему расположения полей допусков - рисунок 8.

Рисунок 9 - Схема расположения полей допусков

4. Организационный раздел

.1 Описание организации труда на спроектированном участке с разработкой рациональной планировки участка

На спроектированном участке применяют коллективную форму организации труда, основывающуюся на создании производственных бригад, объединяющих рабочих различных профессий, совместно выполняющих единое производственное задание, и несущих коллективную ответственность за результаты труда.

Принимаю на участке комплексную сменную форму бригады, что должно обеспечить резкое уменьшение подготовительно - заключительного времени, повышение ответственности за качество продукции. В состав такой бригады включены работники различных профессий и специальностей, способные заменить друг друга в процессе труда и работающие на данном участке в одну смену. При включении рабочего в бригаду учтено соответствие его разряда среднему разряду работ по действующим нормам выработки и тарифно-квалификационным справочникам.

Каждый член бригады умеет выполнять операции, входящие в обязанности других членов бригады, что обеспечивает устранение монотонности и снижает утомляемость, стимулирует повышение квалификации.

Результаты работы бригады распределяются с учетом индивидуальных особенностей каждого рабочего, исключая обезличку в процессе совместного коллективного труда.

В мелкосерийном производстве механический цех разбивается на участки или пролеты. Металлорежущие станки участка располагают последовательно, по порядку технологических операций. Должны быть предусмотрены кратчайшие пути движения детали в процессе обработки, последовательность перехода детали от станка к станку по технологическому процессу. Допустимы зигзагообразные движения детали в пределах пролета. Последовательное расположение станков на планировке производится по номерам для каждой операции детали. Для этого используются таблицы загрузки, где указана загрузка каждой операции.

Сетка колонн на участке - 12000×18000 мм. Оборудование размещено перпендикулярно проезду. Станки установлены на бетонных фундаментах, выверены и надежно закреплены. К станкам подведены - электрическая энергия, СОЖ, масло, сжатый воздух. Для работающих обеспечены удобные рабочие места, не стесняющие их действий во время выполнения работы. На рабочих местах предусмотрены площадки, на которых расположены стеллажи, тара, столы.

Заготовки складируют у входа в начале участка (по ходу ТП), детали - в конце участка. Для складирования применяют контейнеры.

Эргономические требования при выполнении работ соответствуют ГОСТ 12.2.033-78. Расстановка оборудования на участке отражается по технологической планировке мест и выполняется согласно «Норм технологического проектирования». Ширина проезда 4000 мм, ширина прохода 2000мм.

На спроектированном участке проводится технический контроль деталей, основными задачами которого являются: проверка качества выпускаемой продукции, разработка, выбор и внедрение прогрессивных методов и средств технического контроля, повышение организационно-технических мероприятий по предупреждению брака (механизация и автоматизация контроля).

Технологию контроля составляют следующие характерные операции:

а) проверка самим рабочим качества детали при обработке и снятии ее со станка, которая является обязанностью каждого рабочего. К этому виду относится также проверка наладчиком работы станка и правильности установки на нем инструмента. Рабочие и наладчики должны быть обеспечены полным комплектом измерительных инструментов. Для обеспечения качества продукции большое значение имеет расширение самоконтроля рабочих;

б) предупредительный контроль - периодический обход рабочих мест или станков и выборочная проверка качества деталей по техническим требованиям непосредственно у станка. Предупредительный контроль осуществляется производственными мастерами, наладчиками, контрольными мастерами и специально выделенными для этой цели контролерами и лаборантами;

в) промежуточный контроль - контрольная операция, назначаемая на определенной промежуточной стадии незаконченного производственного цикла с целью изъятия из дальнейшей обработки невыгодного полуфабриката;

г) окончательному контролю (сплошному или выборочному) подвергается каждое изделие, каждая деталь, входящая в состав изделия, изготовляемые на заводе. Для выполнения окончательного контроля выделяется определенное рабочее место, а также комплект инструмента и специальных измерительных средств. Окончательный контроль осуществляется контролером ОТК. Он включает:

) внешний осмотр деталей или сборочных узлов;

) проверку их механических качеств (испытания твердости, прочности или действия механизмов);

) проверку размеров деталей и зазоров в собранных узлах и механизмах в пределах допусков, заданных в стандартах и рабочих чертежах и записанных в технологических картах.

Рациональный технологический процесс контроля не должен дублировать проверок, осуществляемых различными звеньями производственного процесса.

Технический контроль, производимый работниками ОТК, должен сосредотачиваться на основных параметрах детали или изделия и по таким элементам, которые требуют сложных измерений. Для обеспечения этой задачи при каждом механическом и механосборочном цехе должны быть предусмотрены хорошо оснащенные контрольно-измерительные лаборатории.

На спроектированном участке предусмотрена рациональная организация инструментального хозяйства.

Складирование запасов инструментов и технологической оснастки осуществляется на центральном инструментальном складе (ЦИС), центральном абразивном складе (ЦАС). В цехе осуществляется выдача инструмента с доставкой на рабочие места, организована централизованная заточка и переточка режущего инструмента, проводится систематический контроль за правильностью эксплуатации инструмента и оснастки

Активное инструментальное обслуживание базируется на непосредственной связи рабочих мест с ИРК и на предварительной подаче инструмента в инструментальный шкаф наладчика. На поломанный или повышенный износ инструмента рабочий или наладчик обязательно заполняет карту убыли.

На участке предусмотрен активный способ доставки технологической оснастки на рабочие места наладчиков. Эту функцию наряду с ремонтом оснастки, контролем за ее эксплуатацией и комплектацией осуществляет мастерская по ремонту технологической оснастки. Организован контроль за эксплуатацией оснастки, который осуществляется последовательным обходом рабочих мест согласно графику.

4.2 Разработка мероприятий по охране труда, противопожарной защите и защите окружающей среды

К работе на участке допускается персонал, изучивший оборудование, правила эксплуатации и прошедший инструктаж по технике безопасности. При эксплуатации станка соблюдаются общесоюзные нормы, заводские правила и инструкции по технике безопасности.

Инструкция по технике безопасности находится непосредственно на рабочем месте.

Подъем тяжестей массой более 16 кг производится только с помощью грузоподъемных механизмов. На всех рабочих местах предусмотрено устранение нагромождений, рабочий свободно перемещается от станка к станку. Помосты на рабочих местах исправные, не скользкие. Рабочие места содержатся в чистоте в течение всего рабочего дня. На спроектированном участке предусмотрены места для складирования заготовок и деталей. Запрещено во время работы переходить в не установленных местах, заходить за ограждения, находиться между работающими агрегатами, опираться на работающее оборудование.

На каждом рабочем месте около стола на полу имеется деревянный трап на всю длину рабочей зоны и по ширине не менее 0,6 м от выступающих частей станка. Рабочие места оборудованы средствами безопасности: защитные щитки, экраны, кожухи, подставки, средства контроля и сигнализации.

Работающий на участке персонал обучен оказывать помощь пострадавшим, имеется номер телефона медпункта, а также администрации участка. В случае невыполнения обслуживающим персоналом требований по технике безопасности мастер участка, начальник участка и другие, административные лица, обнаружившие нарушение, принимают все меры вплоть до остановки оборудования и отстранения рабочего от работы.

В цехе механической обработки на участке изготовления детали шестерня 50-1601331-А имеются протяжной, токарные, зубофрезерные, зубозакругляющие, зубошевинговальные, зубообкатные, вертикально-хонинговальные, моечные машины. Вследствие этого могут иметь место опасные (ОПФ) и вредные производственные факторы (ВПФ).

При обработке резанием шестерни используется большое количество СОЖ и масла. При этом возникает масляный туман, который состоит в основном из капелек размером до 4мкм.

В качестве средств коллективной защиты от воздействия ОПФ и ВПФ на проектируемом участке механообработки можно применить оградительные и предохранительные устройства, опознавательную окраску и специальные знаки безопасности, специальные средства (системы освещения и вентиляции производственных помещений).

Кроме этого необходимо применять и средства индивидуальной защиты от влияния ОПФ и ВПФ: средства защиты органов дыхания, специальная одежда и обувь, средства защиты рук, головы, глаз, органов слуха, защитные дерматологические средства.

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственном помещении помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки, аэрозолей СОЖ), предусмотрена приточная общеобменная система вентиляции в сочетании с естественной вентиляцией (аэрация).

Для борьбы с нежелательными вибрациями предусмотрены следующие мероприятия: применить в фундаментах станков акустические разрывы, заполненные пористым материалом, и акустический шов, расположенный в нижней части фундамента.

В качестве мер по защите от поражения электрическим током на участке предусмотрено применение: зануления находящегося на участке оборудования (в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81); изоляции токопроводящих частей электроустановок, согласно ГОСТ 12.0.075-75; ограждений, предназначенных для временной недоступности к токопроводящим частям. В основу безопасности технологического процесса положены ГОСТ 12.3.002-75 и ГОСТ 12.3.025-80, предусматривающие конструкции станков с ограждением для предупреждения травм от движущихся частей станка согласно ГОСТ 12.2.003-74. Участок в составе цеха оборудован всеми необходимыми санаторно-бытовыми гигиеническими и вспомогательными помещениями согласно ГОСТ 12.4.026-76.

Эффективным условием обеспечения хорошей зрительной деятельности является подбор цвета стен, потолков, оборудования. С целью привлечения внимания все органы управления и опасные зоны оборудования окрашены в желтый или красный цвета. Стены помещения и оборудование окрашены в зеленый цвет.

Органы управления станками - кнопочные пульты определенной эргономичной формы и окраски. На панелях управления кнопка "Пуск" утоплена в панель (в целях избежания непроизвольного ее нажатия), кнопка "Стоп" выступает и имеет красный цвет. Наружные поверхности технологического оборудования окрашены в светло-зеленый цвет, внутренние поверхности оградительных устройств - в красный цвет.

Весь спроектированный участок выполнен в соответствии с требованиями противопожарных норм проектирования зданий и сооружений.

Пожарный инвентарь и оборудование, огнетушители, ящики с песком, пожарные краны находятся в доступных местах, на видном месте. Шкафчики внутренних пожарных кранов закрыты и опломбированы. В цеху предусмотрено два эвакуационных выхода. На участке создана добровольная пожарная дружина, проводится систематический инструктаж по пожарной безопасности.

По взрывопожарной опасности здание, в котором располагаются участки механической обработки, относится к категории Д (помещения, в которых находятся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии). Здание построено из естественных и искусственных каменных материалов и имеет незащищенные стальные конструкции. По СНИП 2.01.02-85 степень огнестойкости такого здания - 2-ая (огнестойкость несущих стен не менее 2ч, перегородок не менее 15мин).

Основными причинами возникновения пожара на участке являются: неисправность электрооборудования, самовозгорание промасленной ветоши, курение не в отведенных местах.

Мероприятия по пожарной профилактике делятся на организационные, технические, режимные и эксплуатационные.

К организационным относятся:

а) организация правильной эксплуатации оборудования;

б) содержание здания в необходимых условиях;

в) плановое проведение противопожарного инструктажа;

г) организация пожарных дружин и пожарно-технических комиссий.

К техническим относится соблюдение противопожарных норм и правил при установке оборудования, проектировании помещений, освещения, вентиляции, отопления. В частности, промасленная ветошь собирается в специальную тару и организованно вывозится с участка.

Режимные мероприятия направлены на запрещение отдельных действий, таких как курение вне установленных мест.

К эксплуатационным мероприятиям относятся профилактические осмотры, ремонты и испытания машин и агрегатов.

В цехе имеется два эвакуационных выхода, которые обеспечивают безопасный и быстрый выход людей наружу кратчайшим путем в случае возникновения пожара. Ширина эвакуационных выходов не менее 1м.

В качестве первичных средств пожаротушения используются огнетушители ОХП-10 и ОУ-5, которые располагаются по одному на каждые 600-800м2 участка. Кроме того, на проектируемом участке предусмотрено место для противопожарного инвентаря, где находится ящик с песком, ведра, топор, лопаты и огнетушители. При возгорании на участке необходимо обеспечить остановку оборудования, по телефону 01 вызвать пожарную охрану и приступить к пожаротушению подручными средствами.

На спроектированном участке внедрен ряд мероприятий по охране окружающей среды. Для оценки производственного микроклимата на участке производятся замеры температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Для определения влажности воздуха применяют психрометры и гигрометры. Для измерения скорости движения воздуха применяют крыльчатый анемометр. Уровень шума замеряют шумомером, анализ его проводят спектршумоанализатором.

Для защиты окружающей среды от вредных выбросов предусмотрены на участке устройства отсасывающие пыль с подключением их к заводской системе вентиляции и пылеулавливания. Кроме этого, все технологические жидкости, используемые на участке по мере их использования, подвергаются отдельному хранению, утилизации и сбору их в заводские системы с очисткой выбросов до установленных норм. С целью защиты окружающей среды предусмотрено на участке сокращенное потребление различных видов энергии, технологических материалов и жидкостей за счет их рационального использования.

С точки зрения загрязнения окружающей среды данный технологический процесс удовлетворяет нормативам по выбросам в атмосферу, загрязнению сточных вод. Также при обработке не возникает существенных вибраций и тепловых изучений, что удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормам и не создает неблагоприятных моментов при обработке.

В качестве предложений по усовершенствованию технологического процесса обработки детали с точки зрения охраны окружающей среды предлагаю: установить дополнительные воздухоочистительные фильтры, маслоотделители, организовать многоступенчатую очистку сточных вод (аэраторы локальные).

5. Выводы

В курсовом проекте представлены мероприятия по совершенствованию технологического процесса:

а) замена оборудования более эффективным;

б) уменьшение припусков заготовки;

в) применение высокопроизводительного режущего инструмента с МНП;

г) пересмотр режимов резания в сторону их увеличения, а норм времени в сторону их уменьшения;

д) расположение оборудования в соответствии с нормами расположения оборудования и т.д.

В результате проведенных мероприятий получили:

а) годовой экономический эффект по стоимости заготовок - 233860 руб.;

б) годовой экономический эффект по замене оборудования - 179080 руб.

Список литературы

1. Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.1. - М.: Машиностроение, 1980. - 728 с.

. Горбацевич А. Ф., Шкред В.А., Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроит. спец. вузов, - 6-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Высш. Школа, 1983. - 256 с.

. Добрыднев И. С., Курсовое проектирование по предмету технология машиностроения: Учебное пособие для техникумов, - М., Машиностроение, 1985. - 184 с.

. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением, Часть I, - М.: Экономика, 1990 - 480 с.

. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках, Часть I, - М.: Машиностроение, 1974 - 410 с.

. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением, Часть II, - М.: Экономика, 1990 - 206 с.

. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования станочных работ, Часть II,- М.: Машиностроение,1974 - 420с.

. Справочник технолога-машиностроителя В2т. Т2/Под ред. Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К., Изд 4-е, перераб. - М.: Машиностроение, 1986 - 496с.

. Нефедов Н. А., Осипов П. П., Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: учебное пособие для техникумов,5-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1989 - 448с.