Разработка технологического процесса детали типа "вал-червяк"

     - коэффициент серийности [1, стр.16], где

     - такт выпуска изделия,

     - средняя трудоемкость по  операциям. По существующему базовому  техпроцессу завода  мин.

                     [1, стр.17], где

     - действительный годовой фонд  времени оборудования,

     шт., - годовая программа выпуска.

                        [1, стр.17], где

     - номинальный фонд работы  оборудования при двухсменном  режиме, час.

     % - коэффициент, учитывающий потери  номинального времени на ремонт  оборудования.

     - рабочих дней в году.

      час – продолжительность  рабочей смены.

     - количество рабочих смен в день.

                  час

    

    При производство принимается среднесерийное.

     Определим оптимальное количество детали в  партии для одновременного запуска  на изготовление:

      ,   [1, стр.12], где

      - рекомендуемый запас деталей  на цеховом складе (для крупных  деталей 2-3 дня, для средних-4-6, для мелких- 7-10 дней);

       дет.

     Так как партия детали представляет их количество, которое изготавливается на рабочем месте с однократной затратой подготовительно-заключительного времени, то ее размер оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и организацию производства.

     На  основании расчетов принимаем производство среднесерийным, оптимальное количество деталей в партии для запуска – 30 штук.  

7. Выбор заготовки 

    На  выбор метода получения заготовки  оказывают влияние следующие  факторы:  материал детали, ее назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, форма  поверхностей и размеры детали, программой выпуска.

    Рассмотрим  два варианта получения заготовки – прокат и горячую штамповку.

           Метод штамповки обычно применяют в серийном и массовом производстве. В этих условиях штамп длительное время находится в эксплуатации и затраты на его изготовление окупаются. Форма и размеры штамповки максимально приближены к размерам и форме детали, что снижает расход материала на изделие, сокращает трудоемкость последующей мехобработки и расход режущего инструмента, а также повышает механические свойства изделия. Но по мере усложнения конструкции заготовки, уменьшению припусков, повышение точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки.

    Т.к. материал детали сталь 40Х, то способом получения заготовки может быть горячая штамповка или прутки из проката.

    7.1. Расчет первого варианта получения заготовки - горячей штамповки.

    Определяем  массу заготовки

     , где 

     - Объем ступеней цилиндра,

     =7,85 г/см³- плотность стали

      кг

    Расчет  общей стоимости изготовления детали

    С_дет=С_заг+С_осн+С_обр-С_отх ,   где

    С_заг- затраты на материал и изготовление заготовки

    С_осн- затраты на оснастку на одну заготовку

    С_обр- затраты на механическую обработку заготовки

    С_отх- стоимость отходов при механической обработке

    С_обр= ( М_заг-М_дет)∙0,55= (4,3-3,2)∙0,55= 0,6 ден. ед.

    М_заг- масса заготовки, кг

    М_дет- масса детали, кг

    0,55- стоимость механической обработки  1 кг металла, ед

    С_отх= ( М_заг-М_дет)∙С_отх∙10= (4,3-3,2)∙99∙10^-3∙10=1,1 ден.ед.

    С_отх- заготовительная цена одной тонны стружки

    С_отх=99∙10^-3 ден.ед за 1 кг стружки

    С_осн=С_{осн.опт}∙10/n=2∙10³∙10/1500=13,33 ден.ед

    С_{осн.опт.}=2∙10³ ден.ед стоимость среднего штампа

    n=1500 шт. количество деталей в партии

    С_заг= М_заг∙С_сп∙10= 4,3∙410∙10^-3∙10= 17,63 ден. ед.

    С_сп- оптовая стоимость заготовки

    С_сп- 410∙10^-3 ден.ед за 1 тонну

    С_дет=17,63+13,33+0,6-1,1=30,46 ден. ед.

    7.2.  Расчет второго варианта получения заготовки -из проката

    Для получения необходимой детали выбираем заготовку –прокат, диаметром 65 мм, длиной 285 мм.

      Определяем массу заготовки

      подставим размеры в формулу  в сантиметрах.

      кг

      Расчет общей стоимости изготовления  детали

    С_дет=С_заг+С_обр-С_отх

    С_обр= ( М_заг-М_дет)∙0,55= (7,4-3,2)∙0,55= 2,31 ден. ед.

    С_отх= ( М_заг-М_дет)∙С_отх∙10= (7,4-3,2)∙99∙10^-3∙10=4,16 ден.ед.

    С_заг= М_заг∙С_сп∙10= 7,4∙410∙10^-3∙10= 30,34 ден. ед.

    С_дет=С_заг+С_обр-С_отх=30,34+2,31-4,16=28,49 ден. ед.

    На  основании условий работы детали, конструктивных особенностей редуктора, технических требований на изготовление нет необходимости упрощать конструкцию  детали и заменять материал.

       Деталь изготавливается из конструкционной низколегированной стали 40Х ГОСТ4543-71, которая обладает достаточно высокими прочностными свойствами, хорошо обрабатывается режущими инструментами, принимает закалку в широком диапазоне твердости при охлаждении в воде или масле.

      

Таблица 2 - Химический состав стали 40Х в % 

 

    Таблица 3 - Механические свойства и условия термической обработки

    Сталь 40Х применяется для изготовления осей, вал-шестерней, коленчатых валов, оправок, реек, шпинделей, червяков, плунжеров, кулачковых муфт и других деталей повышенной прочности.

    Из  экономических расчетов делаем вывод, что наиболее экономически целесообразным является заготовка из прутка. 

    8. Выбор технологических  баз и размерный анализ 

    База - это поверхность или сочетание  поверхностей, ось, точка, принадлежащие  заготовке или изделию и используемые для базирования. В зависимости  от числа идеальных опорных точек, с которыми база находится в контакте, различают установочную базу, контактирующую с тремя опорными точками, направляющую базу, контактирующую с двумя опорными точками и упорную базу, контактирующую с одной опорной точкой.

    Конструкторская база - это база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

    Технологической базой, используемой при обработке  заготовок на станках, называется поверхность, линия или точка заготовки, относительно которых ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на данном установе.

    Измерительной базой называется поверхность, линия  или точка, от которых производится отсчет выполняемых размеров при  обработке или измерении заготовки, а также при проверке взаимного  расположения поверхностей детали или элементов изделия.

    Если  конфигурация заготовки не дает возможности  выбрать технологическую базу, позволяющую  удобно, устойчиво и надежно ориентировать  и закрепить заготовку в приспособлении или на станке, то прибегают к  созданию искусственных технологических баз. Характерным примером служат центровые отверстия, не требующиеся для готового вала и необходимые исключительно из технологических соображений.

    Совмещение  установочной, измерительной и сборочной  баз при постоянстве выбранной  базы в значительной степени облегчает решение сложных технологических задач, возникающих при обработке любых деталей.

    В качестве заготовки используется прокат. При изготовлении червяка обработка  поверхностей 1,21 происходит закрепление  детали за необработанную поверхность 9. Затем сверлятся центровые отверстия 22,26. Последующая обработка поверхностей 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, 17,18,19 проводится при установке заготовки в центра 22,26. Нарезание винтовой канавки червяка производится при установке заготовки в центра 22,26 и зажим за поверхность 3 или 17. При изготовлении шпоночного паза 20 зажим заготовки производится за поверхности 3,14 с упором в поверхность 7. Обработка поверхности 24,25 и нарезание резьбы поверхностей 23,27 производится при зажиме за поверхность 9 с упором заготовки в торцы 7,11. 

      

    

    Рис.1 – размерный анализ детали 

    9. Выбор технологического  маршрута 

    Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции. Разрабатываемый тех-нологический процесс должен обеспечивать повышение производительности труда и качества детали, сокращение материальных  и трудовых затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду. Технологический процесс обработки деталей подобного типа включает в себя несколько этапов: обработка наружных поверхностей при установке на необработанные и предварительно обработанные поверхности, получение базовых поверхностей, используемых в дальнейшем на других операциях.