Технологический процесс изготовления детали

Введение
Целью выполнения проекта является закрепление знаний, полученных из освоенной дисциплины и использование их при разработке технологического процесса.
Технология машиностроения — область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска
Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом — установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.
Основной тенденцией развития современного машиностроительного производства является его автоматизация в целях значительного повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.
Автоматизация механической обработки осуществляется путем широкого применения оборудования с ЧПУ.
При разработке технологических процессов обработки деталей необходимо решать следующие задачи:
– повышение технологичности деталей;
– повышение точности и качества заготовок;
– совершенствование методов получения заготовок, снижающих их
стоимость и расход металла;
– повышение степени концентрации операций;
– совершенствование конструкций технологических машин;
– разработка новых типов и конструкций режущего инструмента;
– разработка автоматизированных приспособлений;
– развитие агрегатных и модульных систем;
– применение автоматизированных загрузочных и транспортных устройств; промышленных роботов, систем управления. 
1 Анализ служебного назначения и технических требований, предъявляемых к детали

Деталь «Вал-шестерня быстроходная» изготавливается из материала сталь 45 ГОСТ 1050-2013. Деталь представляет собой тело вращение, 3Д модель представлена на рисунке 1.1. Изучаемая деталь предназначена для передачи крутящего момента, входит в состав сборочной единицы редуктор. Вал шестерня устанавливается в корпусе редуктора в подшипниковые гнезда. Концевая часть валы коническая, для передачи крутящего момента выполнен со шпоночным пазом. Для базирования детали в подшипниках в конструкции детали две ступени выполненные по 6 классу точности.


Рисунок 1.1 - 3Д модель детали

К техническим требованиям относят представленные на рабочем чертеже сведения:
- твердость детали 215…230 НВ;
- допуск цилиндричности 0,09 мкм;
- допуск соосности 0,025 мкм;

В качестве материала для изготовления детали вал используется конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-74. Данный материал иметь очень широкое применение и используется для изготовления осей, волов, вал-шестерен, плунжеров, штоков, болтов, полуосей.

Таблица 1.1 - Химический состав стали
C(%) Si(%) Mn(%) S(%) P(%) Ni(%) Cr(%)
не более
0,37-0,45 0,17…0,37 0,50…0,80 0,035 0,035 до 0,25 до 0,25

Таблица 1.2 - Механические свойства стали

σТ, МПа σВ, МПа δ5,% ψ,% αн, Дж/см2 НВ (не более)
не менее горячекатаной отожженной
360 610 16 40 50 241 197



 
2 Определение типа производства

Предварительно тип производства определяем по таблице в зависимости от массы и годового объема выпуска детали.
Масса детали m=2,09 кг, годовой объем выпуска детали N=4000 шт. в год.
Таблица 2.1 - Данные для предварительного определения типа производства
Число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год
Производство Тяжелых (массой более 100 кг) Средних (массой более 10 до 100 кг) Легких (массой до 10 кг)
Единичное До 5 До 10 До 100
Мелкосерийное 5-100 10-200 100-500
Среднесерийное 100-300 200-500 500-5000
Крупносерийное 300-1000 500-5000 5000-50000
Массовое Более 1000 Более 5000 Более 50000

Таким образом, тип производства выбираем среднесерийное. В среднесерийном производстве технологический процесс преиму¬щественно дифференцирован, т.е. расчленен на предельные операции, которые закреплены за определенными станками.
В среднесерийном производстве широко применяются специализи¬рованные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент, измерительный инструмент в виде предельных калибров, шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обрабатываемых деталей.
Такт запуска деталей предметно-замкнутым участком цеха, мин/шт.:

где Fд – действительный фонд времени работы оборудования в течении планируемого периода, Fд = 1860 ч (для односменной работы);
t=(60*1860)/4000=27,9 мин.
В серийном производстве такт выпуска значительно превышает величину штучного времени выполнения отдельных операций обработки заготовок. Поэтому заготовки здесь запускают в обработку партиями, а сборку ведут сериями однотипных изделий.
Количество деталей в партии запуска :
n=N*a/F
n=4000*12/254=189 шт
где а - периодичность выпуска в днях, рекомендуемое значение, а- 4,6,12;24, принимаем, а=12
F=254 - число рабочих дней, в году.

 
3 Анализ технологичности конструкции детали

Чертеж детали содержит необходимые виды, дающие полное предоставление о детали. По своей конструкции деталь имеет большинство поверхностей открытых и доступных для обработки.
Изучая чертеж можно отметить следующее:
- шероховатость на левом торце Ra 1.6 мкм, необоснованно завышена, заменим на Ra 6.3;
- шероховатость на диаметре вершин зубьев для 8 степени точности находится в пределах Ra3.2…6,3, на чертеже Ra =0,3 (завышена), заменим на Ra3,2;
- шероховатость на рабочей поверхности зубьев отсутствует, должна быть Ra1,6…3.2, устанавливаем 1,6;
- размеры ступеней под подшипники 21,75 мм, данный размер не технологичен, такая точность не нужна, заменим на 22 мм; соответственно заменим размер 51,75 на 52 мм; 248,5 на 248 мм;
- отклонение от цилиндричности для поверхности ø42 необоснованно.

Таблица 3.1 – Качественный анализ технологичности детали
Требование технологичности Оценка технологичности
Простота конструкции Технологично,
.
Наличие поверхностей удобных для базирования и закрепления заготовки Технологично, поверхности вала являются удобными базами для проведения токарной и фрезерной обработки.
Доступность всех поверхностей для обработки на станках и их измерения Технологично, расположение ступеней не вызывает затруднений при механической обработке, нет труднодоступных поверхностей
Хорошая обрабатываемость материала резанием Технологично
Отсутствие глухих отверстий малого диаметра Технологично, есть центровочные отверстия выполнение которых соответствует ГОСТ
Деталь должна иметь экономически достижимую с точки зрения механической обработки точность и шероховатость Технологично, все технологические требования можно обеспечить экономичными методами обработки