Описание изделия
Зубчатое колесо или шестерня - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое - колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями. Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается - ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая мощность - останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.
Исходные данные к проекту:
- изготавливаемая деталь - зубчатое колесо;
- годовая программа выпуска - 700 шт.;
- материал детали - СЧ 20.
В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления цилиндрического прямозубого зубчатого колеса.
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.
Таблица 1
Химический состав в % материала СЧ20
ГОСТ 1412 <https://www.ukrtop.info/gost/gost_start.php?gost_number=1412> - 85
| C | Si | Mn | S | P |
| 3.3 - 3.5 | 1.4 - 2.4 | 0.7 - 1 | до 0.15 | до 0.2 |
Литейно-технологические свойства материала СЧ20.
| Линейная усадка: | 1.2 % |
Механические свойства при Т=20oС материала СЧ20.
| Сортамент | Размер | Напр. | в | T | 5 | | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Отливки, ГОСТ 1412-85 |
| Твердость СЧ20, ГОСТ 1412-85 | HB 10 -1 = 143 - 255 МПа |
1.2 Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичности является одним из важных этапов в разработке технологического процесса, от которого зависят его основные технико-экономические показатели: металлоемкость, трудоемкость, себестоимость.
С точки зрения механической обработки зубчатые колеса вообще не технологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.
В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.
Данное зубчатое колесо применяется в трансмиссиях, коробках перемены передач, редукторах сельскохозяйственных машин и др.
Зубчатое колесо имеет отверстие, канавку, шпоночный паз, а так же шлицы на внешней поверхности.
Количественная оценка технологичности конструкции детали:
. Коэффициент использования материала
Ким = Мд / Мз = 1,76 / 2,97= 0,59
где Мд - масса детали по чертежу, кг;
Мз - масса материала, расходуемого на изготовление детали, кг.
. Коэффициент точности обработки детали
= Тн / То = 4 / 12 = 0,33
где Тн - число размеров не обоснованной степени точности обработки;
То - общее число размеров, подлежащих обработке.
. Коэффициент шероховатости поверхностей детали
Кш = Шн / Шо = 6 / 9 = 0, 66
где Шн - число поверхностей детали, не обоснованной шероховатости, шт;
Шо - общее число поверхностей детали, подлежащих обработке, шт.
. Трудоемкость изготовления детали
Тд = ∑Tшт =12,985
где Тшт - штучное время i-той операции, мин;
n - количество технологических операций.
. Технологическая себестоимость детали
Сд = См + Сз + Соб
где См - стоимость исходного материала, руб.;
Сз - стоимость получения заготовки, руб.;
Соб - стоимость обработки детали, руб.
м = [QS-(Q-q)Sотх/1000]kинф = (2,97*32-(2,97-1,76)*6,3) = 87,42 руб.
где Q- масса заготовки, кг; S-цена 1 кг материала заготовки (около 32 р. по ценам 2013 г.), p.; q - масса готовой детали, кг; Som.x - цена 1 т отходов (около 7400 р. по ценам 2013 г.), р.; Кинф - инфляционный коэффициент, необходимый для приведения уровня цен к современным условиям.
Исходя из этого можно сделать вывод что деталь достаточно технологична для ее изготовления, но можно внести изменения в исходный чертеж для упрощения и экономической выгоды при ее изготовлении.
1.3 Определение типа производства
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К з.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.
На данном этапе проектирования нормирование переходов и операций выполняем приближенно.
Основное время:
. Токарная черновая:
Первый установ:
Расточить отверстие:
То = 49*((200*2,5)^(-1))*1 = 0,98 мин.
Подрезать торец:
То = 110*((200*2)^(-1)) *1 = 0,27 мин.
Точить поверхность:
То = 45*((200*2)^(-1)) *1 = 0,11 мин.
Точить поверхность:
То = 90*((200*2)^(-1)) *1 = 0,22 мин.
Точить поверхность:
То = 70*((200*2)^(-1)) *2 = 0,34 мин.
Подрезать торец:
То = 20*((200*2)^(-1)) *1 = 0,05 мин.
Второй установ:
Точить поверхность:
То = 108*((200*1.5)^(-1)) *2 = 0,72 мин.
Подрезать торец:
То = 108*((200*2)^(-1)) *1 = 0,27 мин.
Точить поверхность:
То = 75*((200*2)^(-1)) *1 = 0,19 мин.
Точить поверхность:
То = 90*((200*2)^(-1)) *1 = 0,22 мин.
Точить поверхность:
То = 70*((200*2)^(-1)) *1 = 0,17 мин.
Подрезать торец:
То = 20*((200*2)^(-1)) *1 = 0,05 мин.
. Токарная чистовая:
Первый установ:
Снять фаску:
То = 108*((200*2)^(-1)) *1 = 0,27 мин.
Точить поверхность:
То = 105*((200*2)^(-1)) *1 = 0,26 мин.
Точить поверхность:
То = 80*((200*2)^(-1)) *1 = 0,2 мин.
Точить поверхность:
То = 90*((200*2)^(-1)) *1 = 0,22 мин.
Точить поверхность:
То = 70*((200*2)^(-1)) *1 = 0,17 мин.
Точить поверхность:
То = 60*((200*2)^(-1)) *1 = 0,15 мин.
Снять фаску:
То = 30*((200*2)^(-1)) *1 = 0,07 мин.
Второй установ:
Точить поверхность:
То = 108*((200*1,5)^(-1)) *1 = 0,36 мин.
Снять фаску:
То = 108*((200*1,5)^(-1)) *1 = 0,36 мин.
Точить поверхность:
То = 92*((200*2)^(-1)) *1 = 0,24 мин.
Точить поверхность:
То = 51*((200*2)^(-1)) *1 = 0,13 мин.
Точить поверхность:
То = 90*((200*2)^(-1)) *1 = 0,23 мин.
Точить поверхность:
То = 35*((200*2)^(-1)) *1 = 0,08 мин.
Точить поверхность:
То = 30*((200*2)^(-1)) *1 = 0,07 мин.
Снять фаску:
То = 20*((200*2)^(-1)) *1 = 0,05 мин.
. Зубофрезерная:
Фрезеровать зубья начерно:
То= 1,5 мин.
Фрезеровать зубья начисто:
То= 1,5 мин.
. Шевинговальная:
Шевинговать зубья:
То= 1,5 мин.
. Протяжка:
Протянуть шпоночный паз:
То= 0,25 мин.
. Шлифовальная:
Шлифовать поверхности:
То= 0,4 мин.
Штучно-калькуляционное время
Тш.к.= То + Тв + Тобсл + Тотд + Тп.з./N = 11,6 + 23,7 + 0 + 1,765 + 340 / 700 = 37,6 мин.
где То - основное время - время, непосредственно затрачиваемое на изменение формы и размеров изделия.
То = 11,6 мин.
Тв - вспомогательное время - время, на выполнение приемов, помогающих произвести на станке изменение формы и размеров изделия.
Тв = 23,7 мин.
Тобсл - время обслуживания рабочего места.
Тобсл = 0 мин.
Тотд - время на отдых и личные надобности.
Тотд = 0,05*(То+Тв) = 0,05 * (11,6 + 23,7) = 1,765 мин.
Тп.з. - норма подготовительно-заключительного времени на партию деталей в N штук.
Тп.з. = 340 мин.
N =700 шт.
. Расчетное количество станков
= (N * Тш.к) / (60 * Fд * hз.к.) = (700 * 38,6) / (60 * 4029 * 0,8) = 0,014
где N = 700 - годовая программа, шт.; Тш.к - штучно-калькуляционное время, мин; Fд = 4029 - действительный годовой фонд времени, часах; hз.к. - нормативный коэффициент загрузки оборудования (для серийного производства - 0,8).