Спроектировать участок механической обработки детали ВАЛ Исходные данные: Чертеж детали ВАЛ с техническими требованиями, маршрутный технологический процесс, программа выпуск 30 000

Деталь «Вал» предназначена для установки в редуктор. Цилиндрическая поверхность ∅85k6_(+0,003)^(+0,025) предназначены для установки подшипников качения, на которых будет вращаться деталь «Вал». Цилиндрическая поверхность ∅90h7_(-0,035) предназначена для установки зубчатого колеса, на которое передается момент посредством шпоночного паза 6N9_(-0.03). Шлицы D-6×6js7×67,8×80 и D-6×6js7×87,8×105 предназначены для передачи крутящего момента от выходного вала редуктора на ведущий вал механизма.
К наиболее ответственным поверхностям детали «Вал» относятся:
- цилиндрическая поверхность ∅85k6_(+0,003)^(+0,025) мм с параметром шероховатости Ra 0,8 и радиальным биением 0,012 и 0,025 (под подшипники качения и зубчатое колесо);
- цилиндрическая поверхность ∅90h7_(-0,035) мм с параметром шероховатости Ra 0,8 и радиальным биением 0,025 (под подшипники качения и зубчатое колесо);
- шлицы D-6×6js7×67,8×80±0,01 и D-6×6js7×87,8×105f7 с параметром шероховатости Ra1,6 (для боковых поверхностей шлицев), и Ra0,8 для наружных цилиндрических поверхностей;
- шпоночный паз 6N9_(-0.03) мм с параметром шероховатости Ra1,6 для передачи крутящего момента.
Отметим, что допуск радиального биения поверхностей друг относительно друга характеризуется их взаимным расположением для надежной работы изделий в целом. Несоблюдение данных допусков будет приводить к повышенным нагрузкам на подшипники и быстрому их износу.
К остальным поверхностям требования ниже, по 14 квалитету с параметром шероховатости Ra6,3.
Твердость детали «Вал» в интервале 260…285 HB (термообработка – улучшение).
Для обеспечения финишных операций (шлифования), в торцах детали «Вал» предусмотрены центровые отверстия В6,3 по ГОСТ 14034-84.
Материал изготовления детали «Вал» - сталь 45 ГОСТ 1050-2013. Сталь 45 – это конструкционная углеродистая качественная сталь. Предназначена для изготовления валов, валов-шестерен, коленчатых и распределительных валов, шестерен, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется повышенная прочность.
Свойства стали 45 представлены:
- в таблице 1.1 – химический состав;
- в таблице 1.2 – технологические свойства;
- в таблице 1.3 – механические свойства;
Таблица 1.1 Химический состав стали 45, %
C Si Mn Ni S P Cr Cu As Fe
0,42-0,50 до 0,17-0,37 0,5-0,8 до 0,25 до 0,04 до 0,035 до 0,25 до 0,25 до 0,08 ≈97

Таблица 1.2 Технологические свойства стали 45
Свариваемость: трудносвариваемая
Флокеночувствительность: малочувствительна
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

Таблица 1.3 Механические свойства стали 45
Термообработка Сечение, мм σ_в σ_T δ_5 ψ KCU Термообр.
- мм МПа МПа % % кДж / м^2 -
Нормализация 100-300
300-500
500-800 245 470 19
17
15 42
34
34 39
34
34 143-179
до 100
100-300 20
17 40
38 44
34
100-300
300-500
500-800 19
17
15 42
34
34 39
34
34
до 100
100-300 275 530 20
17 40
38 44
34 156-197
100-300
300-500
500-800 19
17
15 42
34
34 39
34
34
17 40 54

Исходя из физических свойств и назначения стали, можно сделать вывод, что сталь марки 45 подходит для изготовления детали «Вал».
Можно сделать вывод, что по совокупности показателей качества (квалитет точности поверхностей, шероховатость, допуск взаимного расположения, твердости) деталь «Вал» будет обеспечивать надежную работу узла.

2 Определение типа производства и расчет такта выпуска
Тип производства определим ориентировочно по годовому объему выпуска детали и массе детали.
Исходные данные:
- деталь – «Вал»;
- масса детали «Вал» - 25,0 кг;
- годовой объем выпуска – 30 000 шт.
Для определения типа производства будем использовать исходные данные и данные из таблицы 2.1.


Таблица 2.1 – Данные для определения типа производства
Вид (тип) производства Количество обрабатываемых в год одного наименования и типоразмера, шт.
Крупных (более 2 тонн) Средних (от 100 кг до 2 тонн) Легких (менее 100 кг)
Единичное До 5 До 10 До 100
Серийное 5-1 000 10-5 000 100-50 000
Массовое Свыше 1 000 Свыше 5 000 Свыше 50 000

Так как масса детали – 25 кг, а программа выпуска деталей в год – 30 000 шт., то тип производства – серийное.
Основным параметром поточной линии является такт работы, который может быть определен по формуле:
τ=60×Ф_Д/N,
где τ – такт работы, расчетное время выпуска обрабатываемой заготовки в минутах;
Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования в часах в год, который определяется по формуле:
Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования определяется по формуле:
Ф_(Д.О.)=Д_рд×t_см×n×K_1,
где, Д_рд – количество рабочих дней в расчетном периоде. Принимаем равным Д_рд=260 дней.
t_см – продолжительность смены, ч. Принимаем равной t_см=8 ч;
n – количество смен. Принимаем равным n=2.
K_1 – коэффициент, учитывающий простои оборудования, находящегося в ремонте. Принимается равным K_1=0,95.
Отсюда, подставляем данные в формулу и получаем:
Ф_(Д.О.)=260×8×2×0,95=3 952 ч.
N - программа выпуска деталей шт./год. Согласно заданию, принимаем N=30 000 шт./год.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
τ=60×(3 952)/(30 000)=7,9 мин.

3 Разработка маршрутного технологического процесса и нормирование операций
Маршрутный технологический процесс механической обработки детали «Вал» был принят согласно заданию. Выполним расчет режимов резания и нормирование на одну операцию.
Расчет режимов резания на точение черновое
Все формулы, значения и параметры взяты из [10].
Выбор режущего инструмента.
Материал режущей части инструмента – твердый сплав Т5К10.
Глубина резания принимаем:
t=2,5 мм.
Принимаем подачу на оборот S_о= 1,0 мм/об.
Скорость резания при наружном продольном точении определяется по формуле:
v=C_v/(T^m×t^x×S^y )×K_v,
где, С_v – табличный коэффициент;
Т – стойкость инструмента, мин;
К_v – корректирующий коэффициент на скорость резания.
Корректирующий коэффициент определяется по формуле:
К_v= К_MV× К_Пv× К_Иv,
где, К_MV,К_Пv,К_Иv – коэффициенты, зависящие от материала заготовки, состояния поверхности и материала инструмента.
K_Mv=K_Г×(750/σ_в )^(n_v ),