Проектирование технологического процесса по изготовлению шлицевого вала

Таблица 3 - Оценка показателей технологичности конструкции детали

Номер пункта	Наименование показателя	Степень соответствия данному  показателю
1	Методы получения заготовок, обеспечивающие получение поверхностей, не требующих дальнейшей обработки  или требующих обработки с  малым припуском	Используется
2	Использование основных конструкторских  баз как измерительных и технологических	да
3	Позволяет ли простановка  размеров на чертеже детали производить  обработку по принципу автоматического  получения размеров	да
4	Позволяет ли конструкция  детали применение совершенных и  производительных методов обработки	да
5	Обеспечена ли обработка  на проход, условия для врезания и выхода режущего инструмента	да

 

Анализ технологичности  конструкции показал, что:

1. Изделие относится к средней точности;
2. По коэффициенту количественной оценки технологичности, конструкция изделия относится к технологичным.

1.5. Определение типа производства

 

 

Годовая программа выпуска 1500 штук.

Тип производства характеризует  коэффициент закрепления операции . При определении типа производства, можно определить по следующей зависимости:

; 

Для определения коэффициента закрепления операций К_з.о. необходимо найти среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям Т_шт.к.

; 

где Т_шт. – среднее штучное время на каждой операции;

n – количество операций.

; 

где: Т_о. – основное технологическое время.

; 

где  L – рабочий ход инструмента;

b₁+b₂ – недовод инструмента;

S – подача;

n – частота оборотов шпинделя.

; 

; 

Время на личные надобности

 мин.

Определим штучное  время на каждой операции и сведём их в таблицу 1.

Рассчитаем  среднее штучно-калькуляционное  время:

.

Определим тип производства:

;

где – действительный годовой фонд времени работы оборудования, в часах;

 – годовой объём выпуска  деталей, в штуках;

– среднее штучно-калькуляционное  время по основным операциям, в минутах.

Действительный годовой  фонд времени работы единицы оборудования устанавливается с учетом минимально необходимых затрат времени на ремонт оборудования и определяется как:

, 

где – номинальный годовой фонд работы оборудования, в часах;

К – коэффициент, учитывающий потери номинального фонда времени на ремонт, в %. Этот коэффициент принимается равным: для металлорежущих станков до 30 категории сложности – 3.0%, свыше 30 категории сложности – 6%.

Номинальный годовой фонд работы оборудования определяется по формуле:

; 

где – число дней в году;

– число выходных и праздничных  дней в году;

m – число рабочих смен.

 при двухсменной работе.

.

Годовой объём выпуска  .

.

Согласно ГОСТ 14.004 – 83 при:

К_з.о ≤ 1 – массовое производство;

1 < К_з.о ≤ 10 – крупносерийное производство;

10 < К_з.о ≤ 20 – серийное производство;

20 < К_з.о  ≤ 40 – мелкосерийное производство;

К_з.о  для единичного производства не регламентируется.

Так как К_з.о = 34,04, следовательно имеем тип данного производства мелкосерийный.

При серийном типе производства определяем величину партии деталей, одновременно запускаемых в производство:

; 

где  f – периодичность запуска партии деталей, дней: ;

число рабочих дней в году.

.

Размер запускаемой партии деталей должен быть скорректирован с учётом удобства планирования и  организации производства (его целесообразно  принимать не менее сменной выработки). Корректировка размера партии деталей состоит в определении расчётного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

; 

где  476 – действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;

0.8 – нормативный коэффициент загрузки станка в серийном производстве.

.

Расчётное число смен округляется  до принятого целого числа  .

Затем по формуле (1.8) определяется число деталей в партии, необходимых  для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа  смен:

.

2 Анализ технологического процесса механической обработки, принятого за аналог

2.1 Вид исходной заготовки, метод ее получения, размеры и масса, расчет коэффициента использования материала (КИМ). Рассмотрение альтернативных вариантов

 

 

Одним из важнейших этапов проектирования технологии изготовления детали является выбор исходной заготовки. Цель этого этапа курсового проектирования – выбор оптимального метода получения исходной заготовки, позволяющего в данных производственных условиях свести к минимуму технические и экономические затраты, позволяющие снизить себестоимость изготовления детали и, соответственно, повысить её конкурентоспособность.

Рационально подобранный  метод получения заготовки в  значительной мере предопределяет технологический  процесс изготовления детали, сводя  к минимуму число обрабатываемых поверхностей детали, величину снимаемых  припусков, количество переходов и  операций механической обработки.

Вид исходной заготовки (прокат, литьё, штамповка) устанавливаются  на основе конструктивных форм и размеров, материала детали, объёма выпуска. При  выборе исходной заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению  формы и размеров её к параметрам готовой детали. Устанавливают наиболее подходящий технологический процесс  изготовления заготовки. Выбирают тот  метод изготовления, который полностью  обеспечивает точность и качество заготовки. При выборе метода изготовления заготовки  следует учитывать возможность  одновременного изготовления нескольких заготовок.

Заготовку для детали «Шлицевой вал» на базовом предприятии получают из проката. Применяемая сталь для заготовки – сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Сталь 40х – это высококачественная конструкционная легированная сталь. Сталь 40х является трудносвариваемым металлом. Следует отметить, что изделия из этой стали обладают повышенной прочностью. Химический состав, механические и технологические свойства стали приведены в табл. 4 и 5, 6.

Таблица 4 - Химический состав в % стали 40Х 

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,8-1,1	до 0,3

Таблица 5 - Физические свойства стали 40Х      

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
Модуль нормальной упругости,E, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132
Модуль упругости  при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50
Плотность, r, кг/см3	7820	7800	7770	7740	7700	7670	7630	7590	7610	7560	7510	7470	7430
Коэф-т тепло-проводности l,Вт/(м·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	26.7	28	28.8
Уд.электросопротивление (R 10 9 Ом·м)	210	285	346	425	528	642	780	936	1100	1140	1170	1200	1230
Коэффициент линейного  расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664

 

Таблица 6 - Технологические  свойства         

Температура ковки	Начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость	трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость  резанием	В горячекатаном  состоянии при НВ 163-168, σв = 610 МПа Kνтв.спл. = 0.20, Kν б.ст. = 0.95.
Склонность к  отпускной способности	склонна
Флокеночувствительность	чувствительна

 

 

Метод получения заготовки из проката является рациональным, так как деталь не имеет больших перепадов диаметра. Получение заготовки штамповкой, а тем более литьем будет нецелесообразным. Это объясняется большими затратами на изготовление штампов или литников.

Метод получения заготовки для данной детали будет определяться несколькими факторами: назначением детали, конструкцией, материалом,  техническими требованиями, масштабом, серийностью выпуска, экономичностью изготовления.

Рассмотрим два метода  получения вала - это штамповка  и из проката и сравним эти  способы по экономическим показателям (себестоимости заготовки).

1. Заготовка из сортового проката диаметром 55 мм.

Определим себестоимость  заготовки:

,

где  - технологическая себестоимость операций правки;

М - затраты на материал.

- приведенные затраты на рабочем  месте, коп/ч.     на отрезных станках, работающих дисковыми фрезами (стр. 30 [5]).

- штучное или штучно-калькуляционное   время выполнения заготовительной  операции, т.е. резки. Из операционной  карты техпроцесса   =20 мин +(механическая обработка 10мин) = 30

,

где Q – масса заготовки, Q=3.8 кг;

S – цена одного кг материала заготовки. S =45 руб. (данные взяты с интернета);

q – масса готовой детали, q=1.8 кг;

 – цена одной тонны отходов. (данные взяты с интеренета);

           Коэффициент использования материала: