Выбор технологического оборудования для изготовления детали «Ведомый вал» и его технико-экономическое обоснование

 

 

Глазовский инженерно-экономический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

Кафедра «Специальные инженерные науки»

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине: «Машины и оборудование»

на тему: «Выбор технологического оборудования

для изготовления детали «Ведомый вал» и его

технико-экономическое обоснование» (вариант 26)

 

 

 

 

Выполнил студент

4 курса, гр.8211в      __________________________          Л.В. Федотов

                                                     (подпись)

 

Проверил                  __________________________        А.В. Овсянников

                                                  (оценка, подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глазов, 2014

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ. ТИП  ПРОИЗВОДСТВА 4

1.1. Описание сборочной  единицы, детали 4

1.2. Материал детали и  его свойства 7

1.3. Определение типа  производства и размера партии 8

1.4. Классификация детали 9

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ЗАГОТОВКИ 9

2.1. Выбор вида и метода  получения заготовки 9

2.2. Назначение общих  припусков 10

2.3. Расчет массы заготовки 11

2.4. Расчет стоимости  заготовки 13

3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТА ОБРАБОТКИ, ВЫБОР    УНИВЕРСАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ                                                  14

4. ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ОСНАЩЕНИЯ 15

4.1. Подбор универсальных  станочных приспособлений 15

4.2. Подбор режущего инструмента 15

4.3. Подбор контрольно-измерительного  инструмента 16

5. РАСЧЁТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ  ПОКАЗАТЕЛЕЙ 16

5.1. Расчёт капитальных  вложений 17

5.2. Расчёт технологической  себестоимости выполнения операции 18

5.3. Расчёт приведённых  затрат 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (Чертеж детали) 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовой проект по дисциплине «Машины и оборудование» является заключительным этапом изучения блока таких инженерных дисциплин, как «Инженерная графика», «Материаловедение», «Основы конструирования и проектирования» и «Технология машиностроения».

Целью данного курсового проекта является выбор технологического оборудования для изготовления детали «ведомый вал» и его техническое и экономическое обоснование.

Достижению цели способствует комплексное обобщение знаний по вышеуказанным дисциплинам совместно со специальными экономическими. Результат определит профессиональный уровень подготовки инженера-экономиста и его способность эффективно решать задачи производства на предприятиях отрасли машиностроения.

Приступая к написанию курсового проекта, были поставлены задачи, рассмотрение которых приведёт к достижению поставленной цели:

- дать краткое описание детали  «крышка»;

- выбрать наиболее оптимальный  материал для изготовления;

- определить способ получения  заготовки и обосновать его  выбор;

- разработать маршрут обработки и подобрать соответствующее оборудование;

- выбрать аналогичные станки, имеющиеся  в реальном производстве и  дать оценку возможности их использования;

- разработать реальный маршрут  обработки поверхностей детали;

- произвести расчет технико-экономических показателей.

Данные задачи позволят применять общенаучные, общетехнические и специальные знания, дадут практические навыки по рациональному выбору средств оснащения производства, выявят степень подготовленности студента к самостоятельной работе в условиях современного производства, прогресса науки и техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ. ТИП ПРОИЗВОДСТВА

 

1. Описание сборочной единицы, детали

 

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Объектом курсового проектирования является планетарный редуктор.

Планетарными редукторами называют редукторы, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями. Центральные зубчатые колеса называются колеса, с которыми сцепляются сателлиты.  
Одно из центральных колес редуктора остается неподвижным. Передача, при которой остаются подвижными все зубчатые колеса и водило, называется дифференциальной. В дифференциале находятся два основных звена ведущие, а третье — ведомое.

По сравнению с простой зубчатой передачей некоторые виды планетарных редукторов обладают возможностью получать большие передаточные отношения при небольших габаритах передачи и небольшом числе зубчатых колес. Но при очень большом передаточном отношении ее КПД получается низким и работа планетарной передачи ухудшается. 
Нагрузки со стороны каждого центрального колеса воспринимаются сразу несколькими сателлитами. Из-за этого по сравнению с простой передачей, размеры зубчатых колес планетарного редуктора значительно меньше. 
Следовательно, главные достоинства планетарных редукторов — компактность, большие передаточные отношения и небольшая масса. С помощью дифференциальных передач в машинах получается разложение или сложение движения, что применяется в металлорежущих станках и автомобилях. По сравнению с обычными, планетарные передачи, сложнее в сборке и требуют повышенной точности изготовления. Планетарные передачи и редукторы нашли широкое применение в транспортном машиностроении, станкостроении, приборостроении.

Планетарный редуктор изображен на рис. 1.

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Изделие – объект курсового проектирования (а – редуктор в сборе, в – сборочный чертеж редуктора, в - спецификация)

 

Предметом курсового проектирования является вал ведомый. Он предназначен для передачи крутящего момента.

На наружнюю цилиндрическую поверхность  Ø35 назначена шероховатость Ra 1,25, на внутреннюю поверхность Ø20 назначена шероховатость Ra 1,25 (Приложение 1)

 

 

 

1.2. Материал детали и  его свойства

 

Для изготовления детали вал ведомый выбран материал Сталь 45. Сталь 45 гост выделяется среди подобных изделий рядом следующих характеристик: назначением и функциональностью, химическим составом элементов, возможными заменителями, поставщиками, максимальной температурой работоспособности, литейным и техническим набором характеристик. В основных свойствах выделяют ее основные заменители: стали 40Х, 50 и 50Г2. По своим характеристикам они являются наиболее близкими с похожим набором функций. Сталь 45 гост особо применима для валов, как коленчатых, так и распределительных, шпинделей, бандажей, цилиндров, различных видов и форм кулачков и т.д. Другими словами, для всех приборов и устройств, которые должны обладать максимальной прочностью, надежностью и износоустойчивостью. По своему химическому составу данная сталь содержит: медь, марганец, мышьяк, никель, фосфор, хром и др. Касаемо своих механических свойств сталь 45 гост выдерживает многие перепады температур, различные климатические изменения и воздействия. Она спокойно проходит температурные испытания от 200 до 600°. Скорость изменения формы стандартного образца будет достигать 0,009 1/с (6 мм диаметр и 30 мм длина).

По своей способности справляться с различными воздействиями выделяют: сталь 45 гост горячекатаную, калиброванную, серебрянку, кованую, со специальным отжимом и методом обработки. Другая вариативная форма стали – лист. Он может быть холодно- и горячекатаным. Температура ковки на момент начала и конца может достигать 1250 и 700° соответственно. Сталь 45 считается одним из самых трудносвариваемых материалов, зато она не обладает отпускной способностью. Данные свойства особенны важно для сложных форм и конфигураций. Процесс сварки может происходить двумя способами: КТС и РДС. Критические точки работы с разными химическими элементами могут варьироваться от 350 до 730°. Ударная вязкость конечного изделия сталь 45 зависит от диаметра и толщины листа. Безусловно, более прочным окажется лист с наибольшей толщиной. Хотя благодаря методам обработки и производства стали, буквально любое изделие выдержит даже самые резкие воздействия и крупногабаритные конструкции. К сожалению, предел выносливости есть у любого материала, однако у стали он наиболее максимален благодаря физическим свойствам самого исходного материала.

В таблице №1 приведены химические свойства Стали 45

Таблица №1

Химический состав Стали 45 

  

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

 

 

 

1.3. Определение типа производства и размера партии

 

Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. Различают единичный, серийный и массовый типы производства. Основным признаком деления является специализация рабочих мест, уровень которой определяется коэффициентом закрепления операций Кзо, т.е. средним числом операций, выполняемых на одном рабочем месте.

Масса детали (Мдет) равна 2,8 кг и годовой объем выпуска составляет 150 шт., поэтому тип производства – мелкосерийный [1, с.19]

Коэффициент закрепления операций Кзо составляет от 20 до 40.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные специальными приспособлениями, специализированные станки, предназначенные для выполнения типовых операций. Главным видом оборудования являются станки с ЧПУ. Технологическая оснастка также применяется как универсальная, так и специальная. С увеличением серийности производства применяют все большей специальной оснастки, операции выполняются в одну установку с ограниченным числом переходов.

Для серийного производства рассчитывается оптимальное количество деталей в партии для одновременного запуска на изготовление:

n = N · C / F, [1, с.19]

где N – годовая программа изготовления деталей, шт., C – рекомендуемый запас деталей на цеховом складе (применяют в зависимости от размера деталей), F – число рабочих дней в году (в среднем 252).

n =150 · 6 / 252 ≈ 4 дет.

Таким образом, количество деталей в партии должно составлять в среднем 4 шт. Партия представляет количество, которое изготавливается на рабочем месте с однократной затратой подготовительно-заключительного времени, то ее размер оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и организацию производства. С одной стороны, увеличение размера партии повышает производительность труда, снижает себестоимость деталей и улучшает использование оборудования (снижает время простоев при переналадке станка). С другой, увеличение размера партии ведет к росту объемов незавершенного производства, к увеличению площади складских помещений.

 

 

1.4. Классификация детали

 

Не смотря на все многообразие машиностроительных деталей производственный опыт, позволяет достаточно точно классифицировать их массу на несколько основных классов, для каждого из которых существует вполне определенный типовой технологический процесс. Поэтому одним из первых этапов проектирования является отнесение оригинальной детали к одному из классов.