Технология машиностроения

Введение

 

Машиностроение обеспечивает новой техникой все отрасли экономики  и определяет её технический прогресс. В связи с этим развитие машиностроения имеет первостепенное значение для  развития экономики страны.

Для обеспечения конкурентоспособности  продукции машиностроительных предприятий  необходимо повышать качество и производительность машин без существенного повышения  их стоимости. Эту задачу невозможно решить только с помощью конструктивных новшеств, без серьёзной технологической  подготовки производства на основе новейших технологических решений, использующих новые материалы,технологическую оснастку,оборудование.

Применение новых технологий,сочетающих использование прогрессивных,высокоточных методов обработки с энергосбережением,экологичностью и безопасностью,высокопроизводительного технологического оборудования,оснащённого системами управления с элементами искусственного интеллекта,переналаживаемой автоматизированной технологической оснастки позволяетдостигать существенного повышения производительности труда и качества изготовляемых изделий.

Современные требования к  точности деталей машин и приборов,качеству их поверхностей,точности сборки столь высоки,что их достижение невозможно без применения научных достижений.

Сочетание гибкости с высокой  производительностью и качеством  достигается в современном производстве при помощи автоматизированных гибких производственных систем, а сокращение трудоёмкости и продолжительности  подготовки производства при помощи систем автоматизированного проектирования.

Внедрение новых технологий и современной техники в производство невозможно без высококвалифицированных  специалистов,обладающих передовыми знаниями и навыками, для приобретения которых и служит курсовое проектирование,как первая ступень применения полученных знаний на практике.

Предлагаемый курсовой проект посвящен разработке технологии изготовления детали типа«Вал».

1. Выбор типа  производства

 

1.1 Расчёт объёма  выпуска и размера партии деталей

 

Объем выпуска характеризует  примерное количество машин, сборочных  единиц, деталей,заготовок подлежащих выпуску в течение планируемого периода времени(год, квартал,месяц).

Годовой объем выпуска  деталей«Вал» можно определить по формуле:

 

NД =NСЕ∙n∙(1+ ), (1)

 

где NСЕ= 1000 – годовой объём выпуска СЕ «Вал эксцентриковый»,

n = 1 – количество деталей «Вал»в СЕ;

β = 0% –процент запасных деталей.

NД =1000∙1∙(1+ ) = 1000

ПринимаемNД = 1000 шт.

Такт выпуска деталей  можно определить по формуле:

 

τВ.Д. = , (2)

 

где FД= 2010 ч – действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах,

τВ.Д. = = 120,6 мин

Приближенно коэффициент  закрепления операций можно вычислить  по формуле:

КЗО = , (3)

 

где tШТ.СР.– среднее штучное время.

По заводскому технологическому процессу для операций механической обработки:

t ШТ.СР. = 10,8 мин

КЗО = = 11,2

Согласно рекомендациям  ГОСТ 3.1108 – 74, КЗО= 10…20 соответствует  среднесерийному типу производства.

В связи с этим определяем тип производства как среднесерийный,который характеризуется достаточно большим объёмом выпуска с широкой номенклатурой изделий, изготовляемых повторяющимися партиями, что вызывает необходимость применения оборудования с высокой степенью механизации и автоматизации,но обладающего гибкостью,применения специальной технологической оснастки.

Размер партии деталей  можно определить по формуле:

 

nД = , (4)

деталь вал конструкция  технологический

где tЗ= 21 день – срок,в течение которого должен храниться на складе запас деталей; Ф = 250 дней– число рабочих дней в году.

nД = = 84

Принимаем размер партии деталей  nД= 84 шт.

Число запусков деталей в  месяц:

 

iрасч= , (5)

iрасч= = 0,99

Принимаем число запусков изделий в месяцi = 1.

2. Описание служебного  назначения детали

 

Деталь«Вал эксцентриковый»предназначена для приема от привода вращательного движения и преобразование его в возвратно-поступательное движение детали«Шатун» далее движение передается на деталь «Поршень».

Для обеспечения служебного назначения деталь «Вал»имеет высокоточную поверхность диаметром 45k6на которую  устанавливается деталь «Шатун».На поверхности диаметрами30k6,20k6 устанавливаются  шариковые подшипники наружные канавки  диаметром 622мм, в которые устанавливаются  клиновые ремни.Для обеспечения служебного назначения деталь «Вал»имеютcя высокоточные поверхности диаметром30k6,20k6предназначенные для установки подшипников,также на детали«Вал» имеется канавка для установки стопорного кольца, шпоночный паз предназначенный для установки детали «Маховик»

Габаритные размеры детали«Вал»: диаметр– 45 мм; ширина– 181 мм, масса 1,193килограмм.Деталь имеет наружные поверхности симметричные относительно оси вращения,а также торцы,удобные для установки детали на станок.Деталь «Вал»изготавливается из стали 40Х13 ГОСТ5632-72

Материал заменитель30х13

Свойствaматериала представлены в таблице

 

Таблица 1 –Свойства стали40Х13

	Значение	Единицы измерения
Коэффициент KVMet	0,9
Коэффициент Хmаt	0,1
Модуль упругости норм.	214000	Мпа
Модуль упругости нор. при сдвиге	86000	Мпа
Относительное сужение	59	%
Относительное удлинение  после разрыва	35	%
Плотность	7650	кг/куб.м
Предельная прочность  при растяжении	1840	Мпа
Предел текучести	500	Мпа
Свариваемость	Не свар.
Кремний	0…0,8	%
Марганец	0…0,8	%
Сера	0…0,025	%
Углерод	0,36…0,45	%
Фосфор	0,03	%
Хром	12…14	%
Температура ковки	1100…800	С0

3. Анализ соответствия  технических условий и норм  точности назначению детали

 

Проведем анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали. Качественная оценка касается правильности формулировки технических условий, формы задания  допустимых отклонений,достаточности норм точности и технических условий.

Поверхности диаметрами30к6, 20к6 с шероховатостьюRа =1,25 мкм и радиальным биением 0,006 мм является базовыми поверхностями,предназначены для установки подшипников и служащие для ориентирования детали в изделии«Насос».

Наружная цилиндрическая поверхность диаметром 40к6с шероховатостьюRа =1,25 мкм и радиальным биением 0,006 мм предназначена для установки детали «Шатун»

Торцевые поверхности  с шероховатостьюRа =2,5 мкм и торцевым биением 0,006 мм предназначены для установки детали без перекоса.относительно цилиндрических поверхностей к которым они прилегают

Шпоночный паз шириной8-0,35 мм и глубиной4-0,2мм предназначен для  плотной установки шпонки.

Канавка диаметром 37,5предназначена  для установки стопорного кольца

Остальные поверхности являются свободными и предназначены для  соединения основных и вспомогательных  баз.

Материал:углеродистая сталь 40Х13 термообработанная и обладающая высокой твердостью,износостойкостью и коррозионной стойкостью- соответствует конструктивным и прочностным характеристикам детали;

Деталь подвергается термической  обработке -улучшению для обеспечения твердости28..32 HRСэ, при дальнейшей обработке некоторые поверхности заготовки подвергаются закалки токами высокой частоты,данное условие необходимо для обеспечения твердости50..55 HRСэ;

Остальные ТТ по ОСТ 3-3189-75.Отраслевой стандарт предусматривает ряд технических требований,предъявляемых к механической обработке и обеспечивающих требуемое качество.

4. Анализ технологичности  конструкции детали

 

Под термином технологичность  понимают такое проектирование,которое при соблюдении всех эксплуатационных качеств, обеспечивает минимальную трудоспособность изготовления материалоемкость,себестоимость,а также возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме и использование современных методов обработки и сборки.

Конструкция детали, считается  технологичной,если она позволяет в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий ее качество и удовлетворяющий служебному назначению.Такой технологический процесс, при соблюдении всех эксплуатационных качеств, обеспечивает минимальную трудоемкость изготовления,материалоемкость,себестоимость,а также возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме и использование современных методов обработки.

Технологичность– важнейшая техническая основа, обеспечивающая использование конструкторских и технологических резервов, для выполнения задач по повышению технико-экономических показателей изготовления и качества изделий.

Технологичность конструкции  деталей обуславливается:

рациональным выбором  исходной заготовки и материала;

технологичностью формы  детали;

рациональной простановкой размеров;

назначением оптимальной  точности размеров.

Эскиз детали с обозначением поверхностей требующих механической обработки показан на рисунке 1.

Рисунок1 - Характеристика поверхностей детали «Вал»

 

Таблица2 – Характеристика поверхностей детали «Вал»

Название поверхности	Количество поверхностей		Количество унифицированных  поверхностей		Квалитет точности	Параметры шероховатости
Торец 1 Фаска 2 Поверхность 3	1 1 1		- 1 1		14 14 6	10 10 1,25
Шпон. паз4 Торец 5 Поверхность 6 Торец 7 Поверхность 8 Поверхность 9 Канавка 10 Поверхность 11 Фаска 12 Поверхность 13 Фаска 14 Торец 15 Торец 16 Лыска 17 Торец 18 Торец 19 Торец 20 Паз 21 Фаска 22 Отверстие 23		1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2		1 1 - - - 1 1 - 1 1 1 - 1 1 - 1 - 1 2 2	9 14 14 14 14 6 14 14 14 6 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14	2,5 2,5 10 10 10 1,25 10 10 10 1,25 10 10 2,5 10 10 2,5 10 10 10 10

 

Qэ= 25 Оуэ=17

Для определения степени  технологичности определяем следующие  показатели:

Коэффициент использования  материала

 

і0,7,(6)

 

где mд– масса детали,кг;

mз– масса заготовки,кг.

>0,7 – деталь технологична

Коэффициент унификации конструктивных элементов

 

, (7)

 

где Nу– число унифицированных элементов;

N0 –общее количество обрабатываемых  поверхностей.

>0,6– деталь технологична

Коэффициент точности

 

(8)

где Аср- средний квалитет точности

 

,(9)

 

где ni- количество поверхностей одного и тогоже квалитета;

N0– общее количество  поверхностей.

>0,8– деталь технологична.

Коэффициент шероховатости

 

(10)

 

где Бср-среднее арифметическое значение шероховатости обрабатываемых поверхностей по параметруRa

 

, (11)

 

где ni- количество поверхностей одного и тогоже квалитета;

N0– общее количество  поверхностей.

<0,32– деталь технологична

Таким образом, проанализировав  все имеющиеся коэффициенты,можно говорить,что деталь«Вал» является технологичной по всем рассчитанным коэффициентам.

5. Выбор исходной  заготовки

 

5.1 Определение  вида и метода получения исходной  заготовки

 

Правильный выбор исходной заготовки непосредственно влияет на построение технологического процесса изготовления детали, способствует снижению материалоёмкости,затрат на изготовление,а следовательно,снижение себестоимости изготовления детали.

Эксплуатационные параметры  детали «Вал»и вид материала позволяют изготавливать заготовку из проката по ГОСТ2590-74 и щтамповкой получаемую на кривошипном горячештамповочный пресс и закрепленный открытый штамп с предварительным нагревом заготовки в газопламенной печи.

Материал,из которого изготовлена деталь – 40Х13 ГОСТ5632-72, данный материал имеет хорошие штамповочные свойства, обладает достаточной прочностью и относительно низкой стоимостью.Сравним два метода получения заготовки –горячекатаный прокат по ГОСТ2590-74 и штамповкой получаемую на кривошипном горячештамповочный пресс и закрепленный открытый штамп с предварительным нагревом заготовки в газопламенной печи. Оба рассматриваемых вида могут быть применены в среднесерийном производстве,поэтому необходимо выбрать наиболее рациональный вид заготовки методом технико-экономического сравнения. Для этого нужно определить размеры и массу указанных выше заготовок.

 

5.2 Определение  общих припусков на обработку  и размеров заготовки

 

Определение вида и метода получения заготовки 

На рисунке1.4 а обозначим поверхности для штамповочной заготовки, на которые назначим припуски, поверхности вращения2,4,6,8,11,13 и торцы1,3,5,7,9,10,12,14. На рисунке1.4 б обозначены поверхности для горячекатаного проката поверхность1, торцы 2,3.

 

Рисунок 2 -Эскиз заготовки  детали «Вал»:а) поковка; б)прокат

 

Для заготовки получаемой способом штамповки припуски назначаем  по ГОСТ 7505-74[1] и(табл.20-21, стр.138-140,табл.23 стр.146, [2])

Определяем группу материала, из которого изготавливается штамповка:

Материал сталь углеродистой стали 40Х13 ГОСТ5632-72 относиться к группе стали– М2 (табл.1 стр.8 [2])

Конфигурация поверхностей разъема штампа П – плоская;

Исходный индекс – 8 (табл.2 стр.9 [2]);

Степень сложности штамповки  – С2 (приложение 2 стр. 30 [2]);

Степень сложности определяется путём соотношения массы штамповки  к массе геометрической фигуры, в  которую она вписывается.