ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ

Катедра: „Технология на машиностроенето и металорежещи машини“

Факултет: Стопански           Специалност: Индустриален мениджмънт

КУРСОВА РАБОТА

по

Производствени технологии 1

Проектиране на технологичен процес за

механично обработване на детайл „Вал-зъбно

колело”, означение по чертеж МТФ2056-03 при

годишна производителна програма от 1100/2021

бр./год. в условията на дребносерийно

производство

Разработил:                                                           Проверил:

                                                                               доц. Данаилов

1

Съдържание на обяснителната записка

1.

Анализ на входните данни – да се провери дали детайлът, който се
проектира е съставен от стандартизирани елементи и форми (призма,
цилиндър,   зъбен   профил,   червячна   предавка)   или   от   специфични
форми.

2.

Избор на вида на заготовката и на метода за нейното получаване – за
количеството, което имаме да произведем избираме минимални разходи
на енергия, материал и др.

3.

Разработване на маршрутен технологичен процес (МТП)



Избор на вариант за проектиране на МТП



Първоначално   определяне   на   вида   на   металорежещата   машина
(струг, фреза, шлифовъчна и др.) за изпълнение на всяка операция



Избор на схема за установяване на заготовката за операциите на
МТП



Избор на вида на технологичната екипировка

4.

 Проектиране на операционен технологичен процес



Определяне   на   типоразмера   на   металорежещата   машина
(задължително избор и на ММ с ЦПУ)



Уточняване   на   комплекта   базови   повърхнини   и   на
технологичната   екипировка,   съгласно   избраната   схема   на
базиране



Определяне на вида и последователността на изпълнение на
технологичните преходи за всяка операция (при задължително
определяне на рационална структура на технологичния процес)



Определяне на прибавките за механично обработване



Определяне   на   оптималните   размери   на   заготовката   и   на
междинните размери и оценка на точността на проектирания
технологичен процес



Избор на режещи и измервателни инструменти

2



Определяне на режимите на рязане за избраните инструменти



Съставяне на управляваща програма за ММ с ЦПУ

5.  

Нормиране на времето за изпълнение на операциите

6.

 Оформяне на технологичната документация – обяснителна записка,
технологична карта и елементарна управляваща програма за ММ с
ЦПУ (технологични схеми и фигури)

3

Задание и изпълнение

I.

Анализ на входните данни

Дадените   изгледи,   разрези   и   сечения   са   достатъчни   за
изясняване   на   конфигурацията   на   детайла.   Предвидена   е
термообработка   220   до   240  HB,   за   навивките   ТВЧ   50-52
HRC.

I.1. Анализ на технологичността на конструкцията на детайла – 

конструкцията   на   детайлите   е   зададена   технологично,
повърхнините не затрудняват механичното им обработване.

Рационалност на конструцията:

-

Повърхнините на вала позволяват обработване със стандартни

проходни стругарски ножове с установъчни ъгли kr = 45°÷ 60° и
подрезни ножове с kr ≥ 90°; Стабилността на вала е достатъчна
за   обработване   с   висока   точност   на   повърхнината   на   зъбния
венец, тъй като за точност от клас IT = 6 ÷ 9, отношението на
дължината на вала към диаметъра на зъбния венец L/d = 170 / 20
≈ 8.5, при допустимо L/d = 10 ÷ 12

-

Цилиндрите на вала имат малка разлика между диаметрите си,

следователно   е   възможно   детайлът   да   се   обработва   на
многоножова машина. Двустранното разположение на стъпалата
с равномерно намаляващи диаметри, не затруднява процеса на
обработване. 

-

Валът  има  рационална  форма  (по-малки  са диаметрите към

двете   чела)   следователно   има   лесен   достъп   на   ножовете   от
машината за обработване.

4

-

Зъбният профил е с прави зъби, което е предпоставка за лесно

изработване.

Рационалност на заготовката.

-

Заготовката на вала има висока технологичност и позволява

прилагане   на   разнообразни   методи   за   изработване   (леене   и
горещо щамповане).

-

Изработване чрез леене. Заготовката е с проста форма и не

изисква   допълнителни   или   нестандартизирани   етапи   при
обработване.

-

Изработване с горещото щамповане. Детайлът е със среден

габарит, затова е подходящ да се изработва с горещо щамповане.

I.2. Анализ   точността   на   формата   и   взаимното   разположение   на

повърхнините   –   за   детайл   вал-зъбно   колело   точността   на
формата   и   взаимното   разположение   на   повърхнините   се
осигуряват от предназначените за тях допуски. 

1.2.А      Детайлът се състои от стандартизирани и унифицирани
елементи   (зъбен   венец   и   лагерини   шийки)   и   е   конструиран   с
малки   разлики   в   диаметрите   на   стъпалата.   Базовите   му
повърхнини   са   лагерните   шийки   със   стандартизирана
цилиндрична форма. Изпълнителните повърхнини са шийката за
сглобяване   на   зъбното   колело   и   шпонковият   канал   към   нея.
Шпонковият канал 2 е с  посочени размер и допуск на размери,
форма   (симетричност),   както   и   изисквания   за   грапавост   и
разположение на стените му.

Шпонковият канал 2 е закрит и с

ненапълно уточнени размери b x h = – x 6 mm за този ø20 мм на
повърхнина 1. Не е целесъобразна замяната на закрития канал с

5

открит канал, тъй като се предполага, че ако върху повърхнина 1
се  поставя  ръкохватка  за  ръчно  завъртване  на  вала,  шпонката
може   да   изпадне   при   неподходяща   позиция   на   вала.
Цилиндрично стъпало 6, към зъбния блок е с посочена дължина 2
мм   и   има   изисквания   за   биене   и   грапавост.  Свободните
повърхнини са с проста геометрична форма-цилиндрична.

Детайлът   позволява   прилагане   на   стандартни   типови
технологични процеси на обработване, в това число използване
на стандартна заготовка – цилиндричен прокат.

1.2.Б    Точността на диаметралните размери

Базовите шийки и точността на изпълнителната повърхнина са
зададени правилно. Повърхнината на зъбния венец е зададена по
стандарта за зъбно колело. Диаметралните размери на свободните
повърхнини са зададени правилно с неозначени допуски. Те се
приемат   с   ниска   точност,   от   13   до   17   клас.   За   да   се   намали
разходът на изработване и да се увеличи технологичността, ще се
избере 14 клас на точност за тези повърхнини.

1.2.В    Точност на осовите размери.

         Размерите на лагерните шийки са избрани по размерите на

лагерите,   затова   се   осигурява   неусложнено   сглобяване.   На
чертежа   липсват   допуските   на   осовите   размери   шийката   за
зъбното колело. 

1.2.Г    Точност на формата на повърхнините.

6

В чертежа на детайла не са означени изисквания за точността на
формата   на   всички   повърхнини,   но   са   нанесени   граничените
отклонения и видове отклонения на формата на повърхнините,
следователно   степена   на   точност   на   форма   се   определя   от
таблица.   Налага   се   получисто   и   еднократно   обстъргване.
Граничното   радиално   биене   спрямо   лагерните   шийки   е
технилогично тъй като отговаря на VI степен на точност, което
се осигурява с фино шлифоване или фино обстъргване.

1.2.Д   Грапавост на повърхнините

          За   повърхнините,   където   са   посочени   размери,   допуски   и

изисквания за грапавост може да се каже, че те са адекватни за
предназначението   на   повърхнината.   Важните,   функционални
повърхнини са лагерните шийки, на които се монтира лагер с
определена   стегнатост

както   и   прилежащите   им   челни

повърхнини, по които се осъществява лагеруването и базирането
на вала в корпуса на редуктора . Тези повърхнини трябва да имат
точност на размера с горно и долно отклонение. Изискване за
гладкост 0.63, което се достига чрез методът шлифоване. Друга
отговорна повърхнина на детайла е тази на зъбния венец, който
предава въртящ момент на зъбно колело от следващ вал, както и
повърхнината с шпонковия канал, върху която се базира конусно
зъбно колело. 
Основни конструкторски бази са оста на детайла и лявата челна
повърхнина,   от   които   се   задават   диаметралните   размери   и
размерите по дължина на отделните стъпални повърхнини.
Неотговорни са повърхнините, които са съединителни, както и
прилежащите им челни повърхнини от зъбното колело. Всички

7

повърхнини   на   детайла   са   нормализирани   (стандартни)
цилиндрични   повърхнини,   в   това   число   и   зъбния   венец   и
шпонковия канал, които също са стандартизирани; Повърхнините
имат   частично   зададени   степени   на   точност   (с   известни
пропуски), както и изисквания за грапавост Ra 2,5 на повърхнини
4 и 7 и на работния профил на зъбите с изискване за Ra 0,63

1.2.Е   Механичен състав и физико-механични свойства на 

  материала.

-

Зъбното колело е закалено с Т.В.Ч до 50 - 55 HRC

-

Другите участъци са с твърдост 220-240 HB.

I.3. Данни за зъбен профил – изяснени в допълнителна таблица

върху   чертежа   -   модул,   брой   зъби,   степен   на   точност,
диаметри – делителен, външен, вътрешен.

I.4. Избор на заготовка - За детайл вал-зъбно колело прокат с

кръгово сечение, претърпял процес на нормализация

Заключение въз основа на фигура 1 и дадената в нея 
технологична информация             

Фигура 1

8

- Вид и предназначение на детайла – Вал-зъбно колело е широко

използван в машиностроенето, предназначен да предава въртящ
момент през зъбно зацепване от една към друга предавка. Част
от  редуктор, върху която са монтирани и други зъбни колела,
посредством тях се осъществява предаване на въртящ момент.
Самите валове са базирани (лагерувани) в корпуса на редуктора
и фиксирани със специални лагерни капачки. 

- Основни елементи на детайла – основни конструкторски бази

са   оста   и   двете   чела   на   вала,   от   които   се   задават
диаметралните и осовите размери на отделните повърхнини,
зъбен венец, лагерни шийки, стъпала и др.

- Конструкторски базови повърхнини – основни, установъчни,

изходни ; 

От анализа на чертежа на детайла тип „вал-зъбно колело“, може
да се направи обобщен извод, че основните конструкторски бази -
оста и двете чела на вала, позволяват при този тип детайли да се
изработят изкуствени повърхнини от типа на центровите отвори,
които да се използват като технологични бази. При установяване
между двата центъра на струга, от върховете, които лежат на една
линия, се определя базова линия в пространството, която съвпада
с оста на детайла, тоест на заготовката. 
Отклоненията от технологичност при зададения детайл са: 
– Отговорните   повърхнини   са   4   и   9   с   ø30,   които   имат

необходимите изисквания. Повърхнини 5 и 8 са прилежащите
им челни повърхнини, като за повърхнина 8 има необходимите

9

изисквания   за   биене   и   грапавост,   но   за   повърхнина   5   няма
биене и отклонения от цилиндричност и перпендикулярност.

– Не са посочени осови размери за дължините на отделни стъпала
1, 3, 4, 5, 7, 8, 9; 
– Няма посочен диаметър за цилиндрично стъпало 6 към зъбния
блок; 
В   случая,   за   вала   от   фиг.1,   оценката   за   технологичност   е
„допустима“. Налага се внасяне на корекции в чертежа, в смисъла
на изложените забележки.

II.

Определяне типа на производство

Типът   на   производство   може   ориентировъчно   да   се   определи,
като се използва обема на серията детайли за година N, бр/г и
масата на детайла m, kg и по таблици или номограма. Ако се
приеме, че зададеният детайл е от стомана, то неговата сложна
форма   може   условно   да   се   разложи   на   елементарни   части   с
цилиндрични форми с диаметри Di и дължини Li . Тогава масата
на детайла може да се определи чрез сумиране на обемите на
отделните   участъци   и   плътността   на   стоманата   -   γ   =   0,00785
kg/cm3   .   Нещата   могат   да   се   опростят   допълнително   като   се
приеме, че детайла ще се изработва от изходна заготовка прокат с
цилиндрична форма. Ако се приеме за дължина на заготовката от
прокат Lзаг ≈ 178 мм = 17,8 см, и диаметър Dзаг, ≈ 48 мм = 4,8
см, след заместване, за масата на заготовката се получава: 

M= 

.Dз

2

4

  L.γ = 

.4,8

2

4

17,8. 0,00785 ≈ 2,53 kg.

10

При маса на заготовката М = 2,5 ÷ 5,0 кг и обем на партидата 500
÷ 35 000 бр., типът на производство е  

средно серийно

  (прил.

табл.1). 

Маса на 

детайла

Единично

Дребно 

серийно

Средно 

серийно

Едро 

серийно

Масово

 < 1 кг

< 10 

10 ÷ 2000 1500 ÷ 100 000

≤ 200 

000

≥ 200 

000

1,0 – 2,5 

< 10

10 ÷ 1000 1000 ÷   50 000

≤ 100 

000

≥ 100 

000

2,5 – 5,0

< 10

10 ÷   500   500 ÷   35 000

≤   75 

000

≥   75 

000

5,0 – 10

< 10

10 ÷   300   300 ÷   25 000

≤   50 

000 

≥   50 

000

> 10 кг

< 10

10 ÷   200   200 ÷   10 000

≤   25 

000

≥   25 

000

Таблица 1

Заключение:

Серийното   производство   се   характеризира   с   ограничена

номенклатура на изделията, които се изработват периодически в
повтарящи се серии, със сравнително голям обем на изделията в
тях.   При   серийно   производство   се   използват   универсални   и
специализирани   машини   и   машини   с   ЦПУ,   снабдени   както   с
универсални или универсално-сглобяеми приспособления, така и
със   специални   приспособления,   които   позволяват   да   се   намали
трудоемкостта и себестойността на изработваните изделия. 

При избор на специално оборудване (машини), скъпоструващи

приспособления и режещи инструменти, трябва да се пресметнат
разходите и сроковете на възвращаемост, а също така и очаквания

11

икономически   ефект   от   тяхното   прилагане.   Технологичните
процеси в серийното производство са предимно диференцирани,
т.е.   разчленени   на   отделни,   самостоятелни   операции,   които   се
изпълняват на отделни машини.

III.

Избор на вида на заготовката и метода за получаването й

1.Видове заготовки и методи за тяхното получаване
1.А. Заготовки от прътов и листов валцован материал и тръби

Прътов   валцован   материал   се   използва   за   детайли,   на   които
конструкцията им е близка до напреченото сечение на прътове, 
примерно: гладки валове, стъпални валове (в условие на масово 
производство   се   получават   от   кръгъл   периодичен   профилен
материал), дискове и зъбни колела с малки размери. Тръбите се
използват   за   заготовка.   Предимства:   по-голям   процемт   на
използване   на   материала   и   по-ниска   себестойност.   Листов
валцован материал се използва когато диаметърът е по-голям и не
може   да   се   намери   походяща   тръба.  В   машиностроенето
основните видове заготовки за детайли са отливки от стомана,
чугун и цветни метали и сплави, щамповани заготовки и прокат с
разнообразни форми. 

1.Б. Свободно коване.

Малки   и   средни   изковки   се   използват   в   условията   на

дребносерийното производство, а големи - при всички типове на
произвоство.   Предимство:   може   да   се   изработват   голямо-
габаритни заготовки. Недостатъци: не може да се изработват
заготовките, които имат сложна форма, тъй като остава висок
процент отпадък.

1.В. Щамповане

12

Прилага се за зъбни колела, фланци, лостове, корпусни детайли 
с   проста   форма,   стъпални   валове,   дискове   в   условията   на
едросерийно и масово производство. Предимствата на щамповане в
закрити щампи, спрямо щамповане в открити щампи е, че разходът
на метал се съкращава с 20-40%, има по-голяма точност, по- малка
грапавост, необходимата мощност е 40% по-малка и не необходимо
изрязване   на   израстъка.   Недостатъците   му   са:   точността   на
височинните размери е по-малка, някои детайли не позволяват да се
прилага методът щамповане.
Щамповане на хоризонтално-ковашки преси е за валове с фланци,
втулки,   пръстени,   дискове   и   др.   Предимства:   висока
производителност,   не   е   необходима   отделна   операция   за
отрязване   на   изходната   заготовка   от   пръта.   Недостатъци:
необходим е прътов материал с повишена точност.

1.Г. Отливки.

Обикновените отливки са в пясъчни форми чрез ръчно формоване
и машинно формоване. Специалните отливки са леене в черукови
форми,   леене   под   налягане,   центробежно   налягане,   леене   чрез
стопяеми модели, леене с противоналягане. Предимство: може да
се изработват заготовки със сложни форми, методът е подходящ за
масово производство.

2. Избиране на вида и формата на заготовката.

Основавайки се на типа на производство, формата на детайла и 
размерите му, най-подходящият 

метод за получаване на 

заготовката е чрез горещ валцован прътов материал с 
обикновена точност.

13

Заключение:

Методът   за   получаване   на   заготовките   трябва   да   бъде   най-
икономичният   спрямо   зададения   обем   на   серията   детайли   и
типът на производство. Върху избора на формата, размерите и
метода за получаване на заготовката оказват голямо влияние на
конструкцията и материала на детайла. От своя страна видът на
заготовката   оказва   значително   влияние   на   характера   на
технологичния   процес,   трудоемкостта   и   икономичността   при
обработване.   Най-често   като   заготовки   за   осово-симетрични
детайли   се   използват   топло-   или   студено   изтеглен   стоманен
прокат, или горещо обемно щамповани заготовки. Желателно е
да се сравняват два или повече варианти на заготовки, получени
при   различни   методи.   Избора   на   заготовка   се   оценява   по
минималните   приведени   разходи   за   изработване   на   детайла.
Определените   размери   на   заготовката   се   закръгляват   до
стандартни размери – за прокат, или до размери, определени от
технологичните   възможности   на   съответното   оборудване   –   за
щамповани заготовки, както и от икономически целесъобразната
точност   на   заготовките   (нормална   или   повишена   точност).
Отклоненията   (допуски)   на   размерите   на   заготовките   се
назначават в зависимост от метода за тяхното получаване.
При избора на вида на заготовката е необходимо да се отчитат
както формата, размерите и експлоатационните условия за работа
на детайла, така и икономичността на неговото производство.
Затова   изборът   на   вид   на   заготовка   трябва   да   бъде   технико-
икономически   обоснован   в   направления:   металоемкост,
трудоемкост и себестойност в условията на определеният тип на
производство. В условията на средно-серийно производство, при

14