Технология изготовления вала

Содержание

Приложение

 

Введение

 

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от внедрения методов технико-экономического анализа.

Данный курсовой проект соответствует стадии технического проекта и предлагает изучение чертежей общего вида изделия и чертежей отдельных деталей. После их анализа рассчитываем тип производства, выбираем заготовку, разрабатываем и обусловливаем технологический маршрут изготовления детали.

При выполнении проекта принятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

 

1. Анализ конструкции детали.

 

В данном курсовом проекте производится разработка документации на технологический процесс изготовления детали – вала (рис.1.1)..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1 Вал.

Данная деталь служит для передачи крутящего момента.

Вал ступенчатый, состоит  из 6 ступеней. Ступени 1 и 5 служат для посадки подшипников. Ступень 3 служит для посадки зубчатого колеса. Качество и точность обработки ступеней 1, 3, 5 имеет важное значение для служебного назначения детали (точность поверхностей, их шероховатость и другие требования указаны на чертеже общего вида). Ступень 3 содержит шпоночный паз для посадки зубчатого колеса на вал. Данный вал сделан из материала Сталь 40Х по ГОСТ 4543-71.

Химический состав материала  приведен в табл.1.1.

 

Таблица 1.1.

С	Si	Mn	S	P	Ni	Cr	Cu
			Не  более
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,35	0,35	0,30	0,80-1,10	0.30

 

 

Механические свойства Стали 40X приведены в табл. 1.2.

 

      Таблица 1.2.

σт, МПа	σв, МПа	δ,%	Ψ,%	σH, Дж/ см2	В улучшенном состояни, НВ	После закалки НRC
785	980	10	45	59	280…300	45…50

 

 

 

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 имеет хорошие механические свойства для обработки резанием, поддается температурной обработке, достаточно недорогостоящий материал. Сталь 40Х применяется для изготовления деталей, работающих при вибрациях и ударных нагрузках, деталей при повышенных требованиях к износостойкости. Например, зубчатые колеса и рейки, червяки, валы, шпиндели, цилиндрические направляющие, ролики, пальцы, зубчатые муфты, кулачки.  В данном случае применение этого материала целесообразно.

 

Таблица 1.3.

№ пов.	Квалитет	Шероховатость	Вид обработки
1,5,3	6	0,8	Черновое,  чистовое точение,      однократное шлифование
6,2,4	12	6,3	Однократное обтачивание
13	9	3,2	Фрезерование шпоночного паза
14,15	14	6,3	Фрезерование лыски
9,10	6	1,6	Черновое,  чистовое точение,      однократное шлифование
11,12	8	2,5	Сверление центрового отверстия
8,7	14	6,3	Подрезка торца

 

 

 

Анализ на технологичность

 

В данном случае деталь –  ступенчатый вал. Он предполагает возможность  обработки проходными резцами, а также многоинструментальной обработки. Конфигурация вала достаточно технологична для обработки резанием на токарном станке.

Диаметральные размеры от середины к концам вала убывают.

Все поверхности детали легкодоступны для инструмента.

Технологической базой  при точении является черновая поверхность  заготовки, а затем уже обработанная поверхность – на фрезерных операциях, ось детали – на токарных и шлифовальных операциях.

 

 

 

 

Заготовку для изготовления данной детали можно получить одним  из следующих способов: штамповкой, отливкой или отрезать от прокатного прутка. В данном случае наиболее рациональным и экономичным является последний из указанных выше способов, т. к. деталь является телом вращения и отрезная операция гораздо ниже по стоимости, чем отливка или штамповка. Отливка в данном случае вообще нежелательна, т.к. для стали 40Х это будет дорого. А штамповку применять в единичном производстве нецелесообразно.

Жесткость вала допускает  получение высокой точности обработки, т.к. отношение длины к диаметру l/d = 397/63= 6,3 не превышает 10.

В качестве количественных показателей технологичности рассмотрим коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости поверхностей.

 

Таблица 2.1.

Ti	ni
6	5	30
8	2	16
9	1	9
12	3	36
14	4	56

- средняя трудоемкость операции;

- коэффициент точности обработки.

 

 

 

Таблица 2.2.

Rai	ni
0,8	3	2,4
1,6	2	3,2
2,5	2	5
3,2	1	3,2
6,3	7	44,1

 

- коэффициент шероховатости.

 

Таким образом  К_т4>0,8 – деталь нетехнологична

                            К_Ш<0,32 – деталь технологична

Следовательно, по коэффициенту точности деталь нетехнологична, а по коэффициенту шероховатости деталь технологична

 

3. Определение  типа производства

 

3.1. Определение типа производства по основной программе.

 

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операции К_з.о , который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течении месяца к числу рабочих мест.

 

–суммарное число различных операций

– явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции

К_з.о для массового производства в пределах от 1 до 10; для серийного от 10 до 30; мелкосерийного от 30 до 40; для единичного К_з.о >40.

 

Исходные данные:

Годовая программа выпуска по основной программе

N₁ =500 шт.

Количество  деталей  на  изделие  m = 1 шт.

Запасные части 

Режим  работы  предприятия  2  смены  в  сутки.

Годовая  программа   N = N₁×m  шт.

Действительный  годовой  фонд  времени  работы  оборудования

F_д = 4029 ч.

Определяем количество станков по формуле:

где N – годовая программа выпуска, шт.,

       T_ШК – штучное или штучно-калькуляционное время, мин.,

       F_д=4029 – действительный годовой фонд времени, при 2-х сменной работе, ч.,

       η_з.н.=0,8 – нормативный коэффициент загрузки.

Для определения числа рабочих мест, производили округление m_p до ближайшего целого числа, т.е. до 1.

Далее по каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места

 

Определяем количество операций, выполняемых на рабочем месте:   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные данные заносим  в таблицу.

Таблица 3.1

Операция	ТШТ	mр	Р	з.ф.		П
Токарная	1,1	0,0015	1	0,0015		56
Фрезерная	0,8	0,0011	1	0,0011		727
Сверлильная	0,72	0,00099	1	0,00099		808
Шлифовальная	1,1	0,0015	1		0,0015	533

 

 

Так как коэффициент  закрепления операции К_з.о=531, то можно сделать заключение, что производство будет единичным.

 

3.2. Определение типа производства по перспективной программе.

 

Годовая программа изделий N₂=250000 шт

Количество деталей на изделии  m=1 шт

Запасные части 

Режим работы предприятия 2 смены в  сутки

Годовая программа  шт

 

            

 

                                               

 

 

Все расчеты сведем в  таблицу.

Таблица 3.2

Операция	ТШТ	mр	Р	nз.ф.	П
Токарная	2,2	3,48	1	3,48	0,2
Фрезерная	0,68	1,07	1	1,07	0,65
Сверлильная	0,61	0,96	1	0,96	0,73
Шлифовальная	0,81	1,28	1	1,28	0,55
			4		2,13

 

 

Так как коэффициент  закрепления операции К_з.о=53, то можно сделать заключение, что производство будет массов0ым.

 

4.Выбор и обоснование метода получения заготовки

 

                     Для основной программы.

Правильное решение  вопроса выбора заготовок, если есть возможность применения различных  способов можно получить только в  результате технико-экономических  расчетов: путем сопоставления вариантов себестоимости готовой детали.

В нашем случае, рассмотрим изготовление вала из горячекатонного и калиброванного проката.

 

1. Заготовка – стальной горячекатаный прокат.

Себестоимость заготовки  из проката

, где

М– затраты на материал заготовки

– технологическая себестоимость  операций правки, калибровки прутков, разрезки их на штучные заготовки.