Технологический процесс механической обработки детали с экономически обоснованием техпроцесса

Содержание

Введение 4

1. Назначение и условия работы детали в узле 5

2. Анализ технологичности конструкции 8

3. Выбор типа и организационной формы производства 10

4. Выбор способа получения  заготовки с экономическим обоснованием 14

5. Анализ существующего технологического процесса 16

6. Проектирование технологического процесса механической обработки 26

7. Назначение припусков на обработку 28

8. Назначение режимов резания 29

9. Определение нормы времени для операций 30

10. Определение необходимого количества оборудования и построение графиков загрузки 32

11. Проектирование приспособления 35

12. Технико-экономические расчеты 36

Заключение 38

Список использованной литературы 39

 

Введение

Машиностроение является ведущей отраслью промышленности в  нашей стране. Промышленность состоит  из целого ряда отраслей, тесно взаимосвязанных  между собой.

Продукция предприятий машиностроения играет решающую роль в реализации достижений научно-технического прогресса  во всех областях хозяйства. Машиностроение, как системообразующая отрасль  отечественной экономики, определяющая уровень производственного и  кадрового потенциалов страны, обороноспособности государства, а также устойчивого  функционирования всех отраслей промышленности, является главным плацдармом подъема  экономики страны и придания ей инновационного характера.

Поэтому одной из главных  задач машиностроения на сегодняшний  день является модернизации оборудования, технологий и повышение качества обработки заготовки.

Целью курсового проекта  является приобретение навыков по техническому и технико-экономическому совершенствованию действующих техпроцессов, созданию конструкций прогрессивной оснастки (режущих, вспомогательных инструментов и приспособлений).

Задачами курсового проекта  являются:

-изучить и проанализировать техпроцесс механической обработки детали болт 2103-2023302-Б;

- предложить усовершенствование  техпроцесса; 

-изучить вопросы  конструирования и изготовления  технологической 
оснастки, наладки станков, работы устройств по механизации и автоматизации обработки;

-изучить методы  упрочняющей технологии, научной  организации труда и экономики производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Назначение и условия работы детали в узле

Болт представляет собой  цилиндрический стержень с шестигранной головкой на одном конце и винтовой резьбой на другом. Обычно болты  применяют для скрепления (соединения) деталей не очень большой толщины  и при необходимости частого  соединения и разъединения.

«Болт 2103-2023302-Б» входит в  состав Гидросистемы ГСП трактора МТЗ-2103 и служит для соединения трубопровода с дренажным отверстием насоса (рисунок 1, 2).

Рисунок 1 – Гидросистема ГСП МТЗ-2103

 

Рисунок 2 – Болт зажимной  (24)

 

Болт сделан из материала  стали марки 45 ГОСТ 1050-88.

Химический состав и механические свойства используемой стали приведены  в таблицах 1 и 2.

 

 

 

 

Характеристика материала  сталь 45:

Марка:	45
Заменитель:	40Х, 50, 50Г2
Классификация:	Сталь конструкционная углеродистая качественная
Применение:	вал-шестерни, коленчатые и распределительные  валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной  термообработке детали, от которых  требуется повышенная прочность.

 

Таблица 1 - Химический состав в % материала сталь 45

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0,42-0,5	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

 

Температура критических  точек материала сталь 45:

Ac1=730, Ac3(Acm)=755, Ar3(Arcm)=690,  Ar1=780, Mn=350

 

Таблица 2 - Механические свойства при Т=20^oС материала сталь 45

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист горячекатан.	80		590		18			Состояние поставки
Полоса горячекатан.	6-25		600		16	40		Состояние поставки
Поковки	100-300		470	245	19	42	390	Нормализация
Поковки	300-500		470	245	17	35	340	Нормализация
Поковки	500-800		470	245	15	30	340	Нормализация
Твердость материала 45 горячекатанного  отожженного								HB=170
Твердость материала 45 калиброванного нагартованного								HB=207

 

Обозначения:

sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

y - Относительное сужение, [ % ]

KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м2]

HB - Твердость по Бринеллю

 

Технологические свойства материала 45:

Свариваемость:	трудносвариваемая.
Флокеночувствительность:	малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

 

 

Заготовка подвергается закалке (28…35 HRC).

Закалка заключается в  нагреве изделия выше критической  температуры с последующим быстрым  охлаждением, как правило, в жидкости (воде или масле).

Для сталей различают закалку  с полиморфным превращением. Материал, подвергшийся закалке, приобретает  большую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с  полиморфным превращением применяют  отпуск. При отпуске имеет место  некоторое снижение твердости и  прочности материала.

 

2. Анализ технологичности конструкции

Технологический анализ конструкции  обеспечивает улучшение технико-экономических  показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический  анализ – один из важнейших этапов технологической разработки.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности  конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки  детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности  конструкции позволяет снизить  себестоимость ее изготовления, повысить производительность труда и сократить  время на изготовление изделия при  обеспечении необходимого его качества.

Оценка технологичности  конструкции может быть двух видов:

1. качественной;
2. количественной.

Качественная оценка характеризует  технологичность конструкции обобщенно  на основании опыта исполнителя  и допускается на всех стадиях  проектирования как предварительная.

Оценка количественным способом заключается в расчете основных и дополнительных показателей. К  основным относят:

1. трудоемкость изготовления детали Тш=22,72 мин
2. технологическая себестоимость детали Ст=2418 руб

 

Дополнительные показатели:

1) коэффициент унификации конструктивных элементов:

Ку.э= Q у.э / Q э ,

где Qу.э и Qэ - соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.

Ку.э = 2/11=0,18

2) коэффициент применимости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

Кп.ст= Dо.с / Dм.о ,

где    Dо.с    ,    Dм.о    -    соответственно    число    поверхностей    детали, (обрабатываемых стандартным    инструментом,    и    всех,    подвергаемых механической обработке поверхностей), шт.

Кп.ст= 7/15=0,47

3) коэффициент обработки поверхностей:

Кп.о= 1 - Dм.о / Dэ .

где Dэ - общее число поверхностей детали, шт.

Кп.о= 1-15/15=0

4) коэффициент использования материала:

Ки.м = q/ Q , где q, Q - масса детали и заготовки соответственно, кг.

Ки.м = 0,06/3,38 = 0,018

5) максимальное значение квалитета обработки IТ - 13;

6) максимальное значение  параметра шероховатости обрабатываемых  поверхностей Rа – 1,6 мкм;

В процессе проверки уровня технологичности видно, что данная деталь по дополнительным показателям  является технологичной.

 

3. Выбор типа и организационной формы производства

Тип производства по ГОСТ 3.1119-83 характеризуется коэффициентом  закрепления операций. При К_з.о. = 1 тип производства – массовое; при 1 < К_з.о. < 10 – крупносерийное; при 10  <  К_з.о. < 20 – среднесерийное; при 20  <  К_з.о. < 40 – мелкосерийное производство. В единичном производстве К_з.о. не регламентируется.

В соответствии с ГОСТ 3.1119-83, ГОСТ 14.004-83 и РД 50-174-80 коэффициент  закрепления операций для всех разновидностей производства определяется по формуле:

,

где ∑П_оi – суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера; ∑P_oi – явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену; i – номер операции обработки детали; n -  число операций обработки данной детали.

При разработке проекта определяется условное число однотипных операций, выполняемых на одном станке в  течение одного месяца при работе в одну смену:

,

где h_н – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями, принимаемый для крупно-, средне- и мелкосерийного производства соответственно равным  0,75; 0,8; 0,9;

h_з – коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операции:

 

,

Т_{шт-к. i} – штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

N_М – месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену, шт.;

N_M = N_г/2*12,

где N_г – годовой объем выпуска заданной детали, шт.

N_M = 144000/2*12 = 6000 шт.,

F_М – месячный эффективный фонд времени работы оборудования в одну смену, ч;

F_М = 4055/24 = 169 ч.,

где 4055 ч. – годовой фонд времени при работе в 2 смены.

k_в – коэффициент выполнения норм, принимается равным 1,3.

Подставляя в формулу  значения F_М, k_в, получим:

 

Получим зависимость для  определения числа однотипных операций, выполняемых на одном станке в  течение месяца:

Необходимое число рабочих для  обслуживания в течение одной  смены одного станка, загруженного по плановому нормативному коэффициенту:

,

где Ф – месячный фонд времени рабочего, занятого в течение 22 рабочих дней в месяц, ч: Ф = 22 × 8 = 176 ч.

Получим зависимость для  определения необходимого числа  рабочих для обслуживания одного станка:

h_н

 

Результаты расчетов по операциям  приведем в таблице 3.

 

Таблица 3 - Расчет коэффициента закрепления операций

№ опер.	Модель станка	Наименование  операции	Трудоем-	ηз	Пoi	Pi	Кз.о.
			кость Тшт-к, мин.
005	16К20Ф3	Токарно-винторезная	13,7	6,236	0,144	0,864	0,167
010	16К20	Токарно-винторезная	2,4	1,092	0,824	0,864	0,954
015	6Р81Г	Горизонтально-фрезерная	0,92	0,419	2,149	0,864	2,488
025	2М112	Сверлильная	1,23	0,560	1,608	0,864	1,861
030	2Н118	Вертикально-сверлильная	0,28	0,127	7,062	0,864	8,173
055	16К20	Токарно-винторезная	2,87	1,306	0,689	0,864	0,979
060	2Н118	Вертикально-сверлильная	1,2	0,546	1,648	0,864	1,907
065	2Н118	Вертикально-сверлильная	0,12	0,055	16,478	0,864	19,071
Итого:			22,72	-	30,601	6,912	35,418