Реферат: Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого

--PAGE_BREAK--Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:
Ст=Сзаг. М + Cмех. (М-m) – Сотх. (M-m), руб.
где М – масса заготовки, кг;
m – масса детали, кг;
Сзаг – стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;
Cмех. – стоимость механической обработки, руб./кг;
Сотх – стоимость одного килограмма отходов, руб./кг.
Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы и штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:

Сзаг=Сот. hT. hC. hB. hM. hП, руб./кг,
где Сот – базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;
hT – коэффициент, учитывающий точность заготовки;
hC – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;
hB – коэффициент, учитывающий массу заготовки;
hM – коэффициент, учитывающий материал заготовки;
hП – коэффициент, учитывающий группу серийности.
Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле следующие [1]:
hT =1,03 – 2-ый класс точности;
hC =0,7 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,93 – так как масса заготовки находится в пределах 3…10,0 кг;
hM =1,21 – так как сталь углеродистая;
hП =0,77 – 2-ая группа серийности;
Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет Сот = 0,29 руб.
Сзаг. = 0,29. 1,03. 0,7. 0,93. 1,21. 0,77 =0,181 руб./кг
Определяем стоимость механической обработки по формуле:
Смех. = Сс + Ем. Ск, руб./кг;
где Сс = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];
Ск = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];
Ем = 0,1 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].
Смех. = 0,495 + 0,1. 1,085 = 0,6035 руб./кг
Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх. = 0,0144 руб./кг.
Определим общую стоимость заготовки, получаемую по методу литья:
Ст = 0,181. 9,47 + 0,6035. (9,47–6,29) – 0,0144. (9,47–6,29) = 3,587 руб.
Для заготовки, получаемой методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:
Сзаг=Сшт. hT. hC. hB. hM. hП, руб./кг,
где
hT =1 – 2-ой класс точности;
hC =0,75 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,87 – так как масса заготовки находится в пределах 4…10 кг;
hM =1 – так как сталь углеродистая;
hП =1;
Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет Сшт = 0,315 руб./кг
Сзаг. = 0,315. 1. 0,75. 0,87. 1. 1 = 0,21 руб./кг
Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:
Ст = 0,21. 8,44 + 0,6035. (8,44–6,29) –0,0144. (8,44–6,29) = 3,039 руб.
Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой.
Ожидаемая годовая экономия:
Эгод. = (СТ2 – СТ1). N, руб.;
где N – годовая программа выпуска деталей, шт.;
Эгод. = (3,587 – 3,039). 1100 = 60,280 руб.
Вывод: на основании сопоставления технологических себестоимостей по рассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годовая экономия составит 60,280 рублей.

4. Разработка технологического маршрута изготовления детали
4.1 Разработка технологического маршрута обработки поверхностей
№ пов.
JT
Ra, мкм
Переходы
1
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
2
h7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
3
h8
2,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
4
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
5
h7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
6
h8
2,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
7
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
8
k6
0,63
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
Шлифование чистовое (JT 6; Ra 0,63)
9
n7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 7; Ra 1,25)
10
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
11
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
12
k6
0,63
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
Шлифование чистовое (JT 6; Ra 0,63)
13
n7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 7; Ra 1,25)
14, 16
N9
3,2
Фрезерование черновое (JТ 8; Rа 2,5)
Закалка (JТ 9; Ra 3,2)
15, 17
h14/2
6,3
Фрезерование черновое (JТ 12; Rа 3,2)
Закалка (JТ 14; Ra 6,3)
4.2 Разработка технологических схем базирования
На токарной черновой операции 010 используем явную опорную базу – торец 1, и скрытую и двойную направляющую базу – ось детали 18. На токарной чистовой операции 015 используем явную опорную базу – торец 1, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18. На шпоночно-фрезерной операции 050 используем явную опорную базу – торец 3, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18. На шлифовальной операции 70 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 20. На шлифовальной черновой операции 030 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия 20, и скрытую и двойную направляющую базу – ось детали 18. На шлифовальной чистовой операции 035 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия 20, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18.

5. Размерный анализ в осевом направлении
5.1. Размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит:
[A] = Sxi×Ai, (5.1)
где [A] – номинальное значение замыкающего звена;
Ai — номинальные значения составляющих звеньев;
i – порядковый номер звена;
n – число составляющих звеньев;
xi – передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные звенья равны: xi= 1 (увеличивающие звенья); xi= -1(уменьшающие звенья).
Составим уравнения замыкающих операционных припусков:
5.2 Расчёт припусков
Определим минимальные значения операционных припусков по формуле:
Zimin=(Rz+ h)i-1+СФ – черновая операция(5.3)
Zimin=(Rz+ h+Δ)i-1 — чистовая операция(5.4)
где Rzi-1, hi-1 – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся по прил. 4 [2]);
Δ i-1 – величина отклонения от перпендикулярности на предыдущей обработке;
СФ – смещение формы, возникающие при заготовительной операции.
[Z105]min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;
[Z705]min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;
[Z410]min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z510]min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z610]min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z210]min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z310]min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z615]min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z515]min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z215]min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z315]min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z530]min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм;
[Z230]min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм.
Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя ормулы: <shape id="_x0000_i1080" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«93293.files/image093.wmz» o:><img width=«176» height=«45» src=«dopb313456.zip» v:shapes="_x0000_i1080">             при n £ 4; (5.5)
<shape id="_x0000_i1081" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«93293.files/image095.wmz» o:><img width=«337» height=«51» src=«dopb313457.zip» v:shapes="_x0000_i1081"> при n > 4; (5.6)
где: xi– коэффициент влияния составного звена на замыкающие звено;
n – число звеньев в уравнении припуска;
 – коэффициент соотношения между законом распределения величины Аi и законом нормального распределения:

Таблица 5.1. Значения коэффициента l2
Квалитет точности
Значение коэффициента l2
Закон распределения
IT 5…6
1/3
Равновесный
IT 7…8
1/6
Симпсона
IT 9…12 и грубее
1/9
Гаусса
ω [Z105]min = 3,2 + 1,2 = 4,4 мм;
ω [Z705]min = 5 + 3,2 + 1,2+0,3 = 9,7 мм;
ω [Z410]min = <shape id="_x0000_i1082" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«93293.files/image097.wmz» o:><img width=«205» height=«38» src=«dopb313458.zip» v:shapes="_x0000_i1082"> = 5,68 мм;
ω [Z510]min = <shape id="_x0000_i1083" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«93293.files/image099.wmz» o:><img width=«197» height=«38» src=«dopb313459.zip» v:shapes="_x0000_i1083"> = 6,86 мм;
ω [Z610]min = <shape id="_x0000_i1084" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«93293.files/image101.wmz» o:><img width=«204» height=«40» src=«dopb313460.zip» v:shapes="_x0000_i1084"> = 6,86 мм;
ω [Z210]min = 0,3 + 0,25 + 1,2 = 1,75 мм;
ω [Z310]min = <shape id="_x0000_i1085" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«93293.files/image103.wmz» o:><img width=«215» height=«40» src=«dopb313461.zip» v:shapes="_x0000_i1085">= 4,7 мм;
ω [Z615]min = 0,3 + 0,27 = 0,57 мм;
ω [Z515]min = 0,3 + 0,28 = 0,58 мм;
ω [Z215]min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;
ω [Z315]min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;
ω [Z530]min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм;
ω [Z230]min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм.
Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:
<shape id="_x0000_i1086" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«93293.files/image105.wmz» o:><img width=«103» height=«20» src=«dopb313462.zip» v:shapes="_x0000_i1086"> (5.7)
[Z105]max = 1,3 + 4,4 = 5,7 мм;
[Z705]max = 1,3 + 9,7 = 11 мм;
[Z410]max = 1,35 + 5,68 =7,03 мм;
[Z510]max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;
[Z610]max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;
[Z210]max = 1,35 + 1,75 = 3,1 мм;
[Z310]max = 1,35 + 4,7 = 6,05 мм;
[Z615]max= 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z515]max = 0,21 + 0,58 = 0,79 мм;
[Z215]max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z315]max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z530]max= 0,085+0,55 = 0,635 мм;
[Z230]max = 0,085+0,55 = 0,635 мм.
Определим средние значения операционных припусков по формуле:
<shape id="_x0000_i1087" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«93293.files/image107.wmz» o:><img width=«142» height=«25» src=«dopb313463.zip» v:shapes="_x0000_i1087"> (5.8)
[Z105]ср = 05 · (1,3 + 5,7) = 3,5 мм;
[Z705]ср = 05 · (1,3 + 11) = 6,15 мм;
[Z410]ср = 05 · (1,35 + 7,03) = 4,19 мм;
[Z510]ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;
[Z610]ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;
[Z210]ср = 05 · (1,35 + 3,1) = 2,23 мм;
[Z310]ср = 05 · (1,35 + 6,05) = 3,7 мм;
[Z615]ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z515]ср = 05 · (0,21 + 0,79) = 0,45 мм;
[Z215]ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z315]ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z530]ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм;
[Z230]ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм

5.3 Расчёт операционных размеров
Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений.
Найдем средние значения размеров, известных заранее:
[М05] = 275 ± 1,3 мм; [М05]ср = 275 мм;
[З15] = 115 ± 0,87 мм; [315]ср = 115 мм;
[Ж30] = 45 ± 0,62 мм; [Ж30] ср = 45 мм;
[К15]= 60 ± 0,74 мм; [К15]ср = 60 мм;
[Л30]= 110 ± 0,87 мм; [Л30]ср = 110 мм;
Э05 = 6,41 ± 0,3 мм; Э05ср = 6,41 мм;
Я05 = 6,41 ± 0,3 мм; Я05ср = 6,41 мм;
[Н] = 145 ± 1,0 мм; [Н] ср = 145 мм.
Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размеров, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.
1)              [Л30] = – П30 — Э 05 + [М05]; П30= – [Л30] – Э05 +[М05];
П30= 275 – 6,41 – 110 = 158,59 мм;
2)              [Н] = [М05] – О10; О10 = [М05] — [Н];
[О10] = 275 – 145 = 130 мм;
3)              [Ж30] = – Т30 – Я05 + [М05]; Т30 = [М05]– Я05 – [Ж30];
Т30= 275 – 6,41 – 45 = 223,59 мм;
4)              [З15] = – С15 + [М05]; С15 = [М05] — [З15];
С15= 275 – 115 = 160 мм;
5)              [К15] = – Р15 + [М05]; Р15 = [М05] – [К15];
Р15= 275 – 60 = 215 мм;
6)              [Z230] = – Т30 – Я05 + Т15; Т15 = [Z230] + Т30 + Я05;
Т15 = 223,59 + 6,41 + 0,36 = 230,36 мм;
7)              [Z530] = П15 – Э05 – П30; П15 = [Z530] + Э05 + П30;
П15 = 0,36 + 6,41 + 158,59 = 165,36 мм;
8)              [Z215] = – Т15 + Т10; Т10 = [Z215] + Т15;
Т10 = 0,495 + 230,36 = 230,855 мм;
9)              [Z315] = – С15 + С10; С10 = [Z315] + С15;
С10 = 0,495+ 160 = 160,495 мм;
10)         [Z615] = Р10 — Р15; Р10 = [Z615] + Р15;
Р10 = 0,495 + 215 = 215,495 мм;
11)         [Z515] = П10 – П15; П10= [Z515] + П15;
П10 = 0,5 + 165,36 = 165,86 мм;
12)         [Z210] = – Т10 + [М05] – Ж05; Ж05 = [М05] – Т10 – [Z210];
Ж05 = 275 – 230,855 – 2,23 = 41,915 мм;
13)         [Z105] = – Ж05+ Ж00; Ж00 = [Z105] + Ж05;
Ж00 = 3,5 + 41,915 = 45,415 мм;
14)         [Z705] = М00 – Ж00+ Ж05 – [М05]; М00 = [Z705] + Ж00 – Ж05 + [М05];
М00 = 6,15 + 45,415 – 41,915 + 275 = 284,65 мм;
15)         [Z310] = – С10 + [М05]– Ж05 + Ж00+З00; З00 = [М05] — [Z310] – С10 – Ж05 + Ж00;
З00 = 275 – 3,7 – 160,495 – 41,915 + 45,415 = 114,305 мм;
16)         [Z610] = – К00 + М00 — Ж00 +Ж05-Р10; К00 = М00 — Ж00 +Ж05-Р10 – [Z610];
К00 = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 215,495 – 4,78 = 60,875 мм;
17)         [Z510] = – Л00 + М00 – Ж00+Ж05-П10; Л00= М00 – Ж00+Ж05-П10 – [Z510];
Л00 = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 165,86 – 4,78 = 110,51 мм;
18)         [Z410] = И00 + З00 – Ж00+Ж05-О10; И00 = Ж00 — Ж05 + О10 – З00 + [Z410];
И00 = 45,415 – 41,915 + 130 + 4,19 -114,305 = 23,385 мм;
Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в осевом направлении:

Таблица 5.2. Значения операционных размеров в осевом направлении
Символьное обозначение
Минимальный
размер, мм
Amin =Aср – TA/2
Максимальный размер, мм
Amax =Aср +TA/2
Средний
размер, мм
Окончательная запись
в требуемой форме, мм
Ж00
45,105
45,725
45,415
45,415 ± 0,31
З00
113,87
114,74
114,305
114,305 ± 0,435
И00
23,125
23,645
23,385
23,385 ± 0,26
К00
60,505
61,245
60,875
60,875 ± 0,37
Л00
110,075
110,945
110,51
110,51 ± 0,435
М00
284
285,3
284,65
284,65 ± 0,65
Ж05
41,79
42,04
41,915
41,915 ± 0,125
М05
274,74
275,26
275
275 ± 0,26
О10
129,8
130,2
130
130 ± 0,2
П10
165,66
166,06
165,86
165,86 ± 0,2
Р10
215,265
215,725
215,495
215,495 ± 0,23
С10
160,295
160,695
160,495
160,495 ± 0,2
Т10
230,625
231,085
230,855
230,855 ± 0,23
П15
165,302
165,418
165,36
165,36 ± 0,058
Р15
214,942
215,058
215
215 ± 0,058
С15
159,95
160,05
160
160 ± 0,05
Т15
230,302
230,418
230,36
230,36 ± 0,058
П30
158,5585
158,6215
158,59
158,59 ± 0,0315
Т30
223,554
223,626
223,59
223,59 ± 0,036
    продолжение
--PAGE_BREAK--