Подготовка к проектированию технологического процесса механической обработки детали

Содержание

• Введение
• 1. Подготовка к проектированию технологического процесса механиче-ской обработки детали
  • 1. 1. Служебное назначение и конструкция детали
  • 1. 2. Анализ технологичности конструкции детали
  • 1. 3. Определение типа и организационной формы производства
  • 1. 4. Выбор метода получения исходной заготовки
• 2. Проектирование технологических операций механической обработки
  • 2. 1. Выбор технологических баз и обоснование выбора технологического процесса
  • 2. 2. Выбор оборудования и технологической оснастки
  • 2. 2. Расчет и назначение операционных припусков на механическую обработку
  • 2. 3. Расчет режимов резания
  • 2. 4. Нормирование операций технологического процесса
• 3. Проектирование контрольно-измерительного приспособления

Технологический процесс в машиностроении характеризуется непре-рывным совершенствованием конструкции и технологии изготовления ма-шин. Задача машиностроения состоит в том, чтобы основной прирост про-дукции получать за счет увеличения производительности труда.

Труд многих людей, вкладываемый в изготовление машины, окажется рационально израсходованным только в том случае, если он будет направлен четкой, глубоко и правильно разработанной технологией. Поэтому на техно-лога, участвующего в разработке технологического процесса изготовления машины, ложится большая ответственность за построение технологического процесса, являющегося в конечном счете результатом расходования ресурсов человеческого труда.

Разработка технологического процесса не должна сводиться к формаль-ному установлению последовательности соединения отдельных деталей и уз-лов, последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудо-вания и режимов обработки. Эта работа требует творческого подхода. Только на основе такого подхода можно обеспечить согласованность всех этапов по-строения машины и достигнуть требуемого качества с наименьшими затра-тами труда

Основная задача курсового проекта заключается в том, чтобы просле-дить и проанализировать механизм усовершенствования технологического процесса, организации производства детали. Курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, нормативными документами и расценками, умело сочетая спра-вочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изуче-ния курса.

1. Подготовка к проектированию технологического процесса меха-нической обработки детали

1.1. Служебное назначение и конструкция детали

Деталь относится к классу втулок и конструктивно является односто-ронним двухступеначатым телом вращения с диаметрами ступеней  36 и 50f9. Со стороны ступени  50 выполнено глухое ступенчатое отверстие с закрытой выточкой. В отверстии также выполнен сквозной шпоночный паз с выходом в выточку. В ступенях перпендикулярно основной оси детали вы-полнены три резьбовых отверстия М6−7g с выходом в осевое отверстие.

Материал детали сталь 40Х13. Это жаропрочная коррозионно-стойкая легированная сталь мартенситного класса, применяемая для изготов-ления пружин, карбюраторных игл, клапанных пластин компрессоров и дру-гих деталей, работающих при температуре до 400−450 °С, а также деталей, работающие в коррозионных средах. Хорошая полируемость стали в сочета-нии с коррозионной стойкостью создают для этого материала высокие деко-ративные свойства, поэтому сталь 40Х13 широко применяется для изготов-ления предметов домашнего обихода. Те же свойства в сочетании с высокой прочностью и упругостью делают сталь 40Х13 материалом первого выбора при изготовлении холодного оружия.

Заменителем стали 40Х13 является сталь 30Х13.

Видами поставки стали являются: сортовой прокат, в том числе фасон-ный: ГОСТ 5949–75, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69. Калибро-ванный пруток ГОСТ 7417–75, ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14 955–77, ГОСТ 18 907–73. Лист тонкий ГОСТ 5582–75. Проволока ГОСТ 18 143–72. Полоса ГОСТ 4405–75, ГОСТ 103–76, ГОСТ 18 968–73. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133–71. 9]

Химический состав стали 40Х13 дан в табл. 1, а ее физические свойства в табл. 2.

Таблица 1

Химический состав стали 40Х13 [9]

Химический элемент %

Кремний (Si), не более 0.8

Марганец (Mn), не более 0.8

Медь (Cu), не более 0.30

Никель (Ni), не более 0.6

Сера (S), не более 0.025

Титан (Ti), не более 0.2

Углерод © 0.36−0.45

Фосфор (P), не более 0.030

Хром (Cr) 12.0−14.0

Таблица 2.

Механические и физические свойства стали 40Х13 [9]

Механические свойства Физические свойства

в,

Мпа s,

% НВ , г/см3 , Вт/мс

590−810 10 143−229 7,65 25

где  плотность;

теплопроводность;

в временное сопротивление разрыву;

s относительное удлинение;

НВ твердость по Бринеллю.

1.2. Анализ технологичности конструкции детали

Конструкция детали считается технологичной, если она полностью удовлетворяет требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства.

Анализ конструкции и технических требований для изготовления детали Втулка показали, что: конструкция детали состоит из унифицированных конструктивных элементов;

деталь может изготавливаться из стандартных (прокат) заготовок;

размеры и поверхности детали имеют точность и шероховатость, со-ответствующие их функциональному назначению. Высшая точность обработки 7 квалитет применяется для изготовления отверстия  20Н7. Шероховатость этой поверхности Ra 1.25.

следует отметить, что шероховатость поверхности  50f9 Ra 0.63 не соответствует квалитету. Это значит, что в составе технологического маршрута должны быть предусмотрены операции, обеспечивающие только получение данной шероховатости. Это снижает технологич-ность детали.

форма, размеры, марка материала детали хорошо соответствуют тре-бованиям технологии изготовления и дальнейшей эксплуатации;

базовыми поверхностями являются наружные и внутренняя цилинд-рические поверхности (50,  36, 20), торцы детали, а также боко-вая поверхность паза. Это позволяет произвести обработку с мини-мальным количеством установов;

конструкция детали простая, большинство обрабатываемых поверх-ности легкодоступно для режущего инструмента. Исключение со-ставляет закрытая выточка  36 b=8, трудность доступа к которой обусловлена малым диаметром отверстия, поэтому при обработке данной поверхности потребуется применение специального инстру-мента. К малотехнологичным следует отнести и внутренний паз, об-работка которого возможна только одним способом долблением.

при изготовлении детали хорошо применимы типовые и стандартные технологические процессы

По результатам качественного анализа можно сделать вывод о том, что деталь технологична.

Количественный анализ технологичности детали производится при по-мощи ряда коэффициентов: коэффициент использования материала

, где Qдет масса детали (Qдет=0,114 кг);

Qдет масса заготовки (Qзаг=0,149 кг).

Ки.м. = 0,114 / 0,149 = 0,765

Уровень технологичности по точности обработки где Кб.тч., Ктч соответственно базовый и достигнутый коэффициенты точ-ности обработки.

Коэффициент точности обработки Ктч определяется по формуле [1]

, где средний квалитет точности обработки изделия;

Т квалитет точности обработки;

ni число размеров соответствующего квалитета.

Ктч = 1- 18/(7*1 + 9*2 + 14*15) = 0,92

Уровень технологичности по шероховатости поверхности где Кв. ш, Кш соответственно базовый и достигнутый коэффициенты шеро-ховатости поверхности.

Коэффициент шероховатости поверхности Кш определяется по формуле

Кш = 1- (1/Шср) =, где средняя шероховатость поверхности изделия;

Ш шероховатость поверхности;

ni число поверхностей соответствующей шероховатости.

Ктч = 1- 1/((0,63*1+1,25*1+2,5*4+5*3+10*15)/24) = 0,86

Коэффициенты точности и шероховатости свидетельствуют о техноло-гичности детали, так как их значения больше 0,7.

1.3. Определение типа и организационной формы производства.

1.3.1. Определение типа производства и его характеристика

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108−74 характеризуется коэффици-ентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей обору-дования. Программа выпуска деталей может быть определена по формуле [4]: шт, где N1 = 4000 шт программа производства основных изделий;

m = 1 шт количество деталей в изделии;

= 5% процент запасных частей

Действительный годовой фонд рабочего времени для двухсменного ре-жима работы составляет Fд = 2030 ч.

Коэффициент серийности равен:

, где

— такт выпуска.

— среднее штучное время.

Tв = 4015 * 60 / 4200 = 57,36 мин/шт

По данным нормирования, штучное время по операциям равно:

Операция 005. Заготовительная Tшт = 4,198 мин

Операция 010. Фрезерно-центровальная Tшт = 1,857 мин

Операция 015. Токарно-револьверная Tшт = 4,216 мин

Операция 020. Долбежная Tшт = 5,149 мин

Операция 025. Вертикально-сверлильная Tшт = 2,924 мин

Операция 035. Внутришлифовальная Tшт = 2,815 мин

Операция 040. Круглошлифовальная Tшт = 1,170 мин

Тш.ср = (4,198 + 1,857 + 4,216 + 5,149 + 2,924 + 2,815+ 1,170) / 7 = 3,19

Кс = 57,36 / 3,19 = 17,98

По данным [4, c. 20], тип производства относится к среднесерийному, так как 10 20.

Серийное производство характеризуется партиями деталей, запускае-мыми в производство через определенные промежутки времени. На одном рабочем месте обрабатывается несколько наименований деталей. Применяе-мое оборудование универсальные станки, станки с ЧПУ. Метод получения заготовки не всегда оптимизируется.

Величина партии запуска рассчитывается по формуле:

, где, а количество дней, на которое необходимо иметь запас деталей (а = 5);

F количество рабочих дней в году (F = 255).

П = 4200*5/255 = 82 шт.

1.4. Выбор метода получения исходной заготовки

Материал детали предполагает возможность получения заготовки мето-дом проката или штамповкой. Предварительный анализ показывает, что ос-новная механическая обработка приходится на внутренние поверхности, ко-торые невозможно получить штамповкой, так как отверстие с диаметром ме-нее 20 мм и длиной более 40 мм в штампованных заготовках не выполняют. Наружная обработка предполагает выполнение двух цилиндрических ступе-ней с перепадом диаметров 50−36 = 14 мм. Длина меньшей ступени 70 мм. Такой перепад диаметров может быть обеспечен черновым обтачиванием шейки за один проход режущего инструмента. То есть разница в механиче-ской обработке вариантов заготовки будет проявляться только в одном тех-нологическом переходе черновой обработке ступени  36. При этих усло-виях представляется более предпочтительным вариант исполнения заготовки из проката.

2. Проектирование технологических операций механической обработки

2.1. Выбор технологических баз и обоснование выбора технологиче-ского процесса

Выбор технологических баз производим руководствуясь принципами единства (совмещения) баз и постоянства баз.

В соответствии с этими принципами необходимо: в качестве технологических баз использовать поверхности, которые являются измерительными и конструкторскими базами;

стремиться к использованию одних и тех же баз;

черновую базу следует выбирать так, чтобы при первой операции бы-ли получены поверхности, которые в дальнейшем будут являться технологи-ческими базами; Черновая база должна использоваться только один раз на первой операции;

в качестве черновых баз должны выбираться наиболее точные и наи-менее шероховатые поверхности;

черновой базой следует выбирать поверхности с наименьшими при-пусками.

В соответствии с этими правилами принимаем:

Для заготовки из проката черновой базой является наружная цилиндри-ческая поверхность прутка. На первой операции производится подрезка тор-цов и обтачивание шейки 36h9. Эти поверхности в дальнейшем будут ис-пользоваться в качестве базовых для обработки остальных поверхностей.

При токарной обработке ступени  50, а также внутренних поверхно-стей базами будут являться поверхность  36 и торец заготовки.

При долблении паза в качестве направляющей базы предлагается ис-пользовать  50,2h9, так как имеется требование по симметричности паза относительно оси поверхности  50