Разработка технологического процесса изготовления детали «Втулка»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ — УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра «Приборостроение, метрология и сертификация»

Курсовая работа по дисциплине

«Технология приборостроения»

Тема работы: Разработка технологического процесса изготовления детали «Втулка». Проектирование специальной оснастки.

Работу выполнил студент: Корнеев В. П.

Шифр: 100 352 Группа: 41-П Факультет: УНИИИТ Специальность: 200 101

Курсовая работа защищена с оценкой Руководитель Козлова Л.Д.

Орел, 2013

Аннотация Целью курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления детали «Втулка», осваиваемой в мелкосерийном производстве.

При этом был проведен анализ технологичности конструкции детали, дано обоснование технологического маршрута, произведен выбор и проектирование специальной оснастки, а также расчет норм времени по операциям.

В данном курсовом проекте был разработан технологический процесс изготовления детали «Втулка». Заготовка детали была получена из проката. В результате проведения анализа конструкции детали, заданных квалитетов точности и параметров шероховатости сделан вывод о необходимости механической обработки детали. Для этих целей использовались: токарно-револьверный, вертикально-фрезерный и сверлильный станки. Также составлена маршрутная карта изготовления детали.

ФГБОУ ВПО «Госуниверситет — УНПК»

УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра «Приборостроение, метрология и сертификация»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ По дисциплине «Технология приборостроения»

Студент Корнеев В. П. шифр 100 352 группа 41 П

1. Тема: Разработка технологического процесса изготовления детали — «Втулка». Проектирование специальной оснастки.

2. Срок сдачи студентом законченного проекта «13» декабря 2013 г.

3. Исходные данные для проектирования: рабочий чертеж детали, годовой объём выпуска 3000 штук (мелкосерийное производство).

4. Содержание пояснительной записки: Аннотация. Содержание.

Введение

Технологический контроль рабочего чертежа. Выбор способа получения заготовки. Анализ технологичности конструкции детали. Выбор методов обработки поверхности заготовки, обоснование технологического маршрута детали. Выбор средств технологического оснащения для каждой технологической операции. Выбор схем базирования заготовки на технологические операции. Расчет припусков, промежуточных технологических размеров. Расчет режимов резания. Определение разряда работ (для каждой ТО). Проектирование специальной оснастки: описание назначения конструкции и принципа действия приспособления конструкции. Выбор конструкционных материалов для остальных деталей и приспособлений. Расчет усилия зажима заготовки и конструктивных параметров элементов зажимного устройства приспособления. Расчет точности приспособления. Определение экономической эффективности применения специального приспособления.

Заключение

Список литературы. Приложения (технологическая документация — маршрутные и операционные технологические карты, карты операционных эскизов, таблицы, схемы и др.).

5. Перечень графического материала: Лист 1: Рабочий чертеж детали до и после отработки на технологичность, рабочий чертеж заготовки, графы последовательности обработки поверхности заготовки — А1; Лист 2: Операционные эскизы механической обработки поверхности заготовки — А1; Лист 3: Сборочный чертеж специальной оснастки — А2.

Руководитель проекта _______________ Козлова Людмила Даниловна Подпись Ф.И.О.

Задание принял к выполнению 2 сентября 2013 г.

Подпись студента __________________________________________

ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Консультант Козлова Л. Д. __________________

Студент Корнеев В. П. __________________

ВВЕДЕНИЕ

Технология в значительной степени определяет состояние и развитие производства. От ее уровня зависит производительность труда, экономичность расходования материальных и энергетических ресурсов, качество выпускаемой продукции и другие показатели. Проектирование технологического процесса является важнейшим этапом технологической подготовки производства продукции, который влияет на весь жизненный цикл товара и способен стать определяющим при принятии решения о производстве того или иного продукта.

При проектировании технологических процессов учитываются тенденции по совершенствованию технологии. Важнейшими направлениями развития технологии в приборостроении являются: применение режущих инструментов из новых инструментальных материалов, расширение области применения оборудования с числовым программным управлением, использование методов ресурсосбережения, а так же повышение размерной и геометрической точности, достигаемой при обработке.

В современных рыночных условиях конкурентоспособность выпускаемой продукции, в том числе и машиностроительной, имеет pешающее значение при pеализации ее потребителям. Одним из направлений повышения конкурентоспособности продукции машиностроения являются снижение металлоемкости, сокращение отходов и потерь металла за счет рационального применения заготовок, экономичных методов формообразования и механической обработки. Немаловажное значение при этом имеет выбор метода получения заготовок, соответствующих производственным условиям конкретного машиностроительного предприятия. Рационально выбранная заготовка позволяет уменьшить припуски и, как следствие, объем последующей обработки резанием, трудоемкость и себестоимость изготовления продукции.

Целью данной курсовой работы является разработка этапов технологической подготовки производства детали «Втулка», осваиваемой в мелкосерийном производстве. При этом необходимо провести анализ технологичности конструкции детали, дать обоснование технологического маршрута, произвести выбор средств технологического оснащения, спроектировать специальную оснастку, а также произвести расчет норм времени по операциям.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА Целью технологического контроля рабочего чертежа является выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах, а так же возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Рабочий чертеж детали «Втулка» имеет достаточно сведений, дающих полное представление о детали. Проекции, разрезы, данные на чертеже, дают полное представление о параметрах детали. Чертёж не имеет несоответствий в нормировании точности размеров и шероховатости. Тип производства — мелкосерийное (3000 штук).

Конструкционным материалом детали «Втулка» является нержавеющая сталь 12Х18Н10Т — титаносодержащая сталь аустенитного класса. Химический состав регламентирован ГОСТ 5632–72 нержавеющих сталей аустенитного класса. 1] Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость. После закалки механические свойства характеризуются максимальной вязкостью и пластичностью, высокими прочностью и твёрдостью. Используется при необходимости сочетания высоких прочностных и упругих свойств металла, работающего в условиях средней агрессивности.

Определим, требуется ли внесение изменений в чертеж детали. Необходимо обеспечить соосность отверстий Ш18,4 и Ш12,8, где будет нарезана резьба М16. Данная резьба соответствует среднему классу точности резьб. Внутренняя резьба М2−6Н имеет высокую точность. На остальных размерах необходимо обеспечить Н14, не требующий дополнительной обработки. Все поверхности имеют параметра шероховатости, и могут не обрабатываться, если метод изготовления заготовки обеспечит данный параметр. В результате технологического контроля не было выявлено недостатков в рабочем чертеже детали, однако необходимо внести изменения. Под резьбу М2 выберем. Под резьбу М16Н7 выберем

2. ВЫБОР СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ Метод выполнения заготовки зависит от таких показателей, как объём производства, назначение и конструкция детали, сложность детали, масса, материал. Анализ отечественного и зарубежного опыта показал, что в современном машиностроении применяют множество различных технологических методов получения заготовок. Основные из них представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 — Технологические методы получения заготовок.

Рассмотрим основные свойства стали 12Х18Н10Т и выясним наиболее подходящий способ получения заготовок.

Таблица 1 — Химический состав Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632–72

Таблица 2 — Характеристика физико-механических свойств стали 12Х18Н10Т.

Исходя, из вышеперечисленных свойств определяем, что данная сталь является нелитейной, а замена материала нецелесообразна, в связи с тем, что деталь должна иметь свойства присущие нержавеющей стали. Поэтому рассмотрим штамповку и получение заготовки из профильного проката.

2.1 Штамповка Штамповка — процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист до 6 мм). Примером листовой штамповки является процесс пробивания листового металла, в результате которого получают перфорированный металл (перфолист). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

Штамповку разделяют на холодную листовую штамповку и горячую объемную штамповку.

2.1.1 Горячая объемная штамповка Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки. Однако данный вид производства будет нерентабельным для мелкосерийного производства, поэтому остановимся на получении заготовки из проката.

2.2 Получение заготовки из проката Для получения таких заготовок, как втулка необходим прокат круглого поперечного сечения. Прокат круглого поперечного сечения делится на три класса точности.

1. Класс, А — высокая точность.

2. Класс Б — повышенная точность.

3. Класс В — обычная точность.

Для каждого класса точности нормируются предельные отклонения, кривизна и шероховатость.

С учетом шероховатости Ra=6,3 и обычной точности изготовления прутка (класс В) получаем максимальный диаметр .

Из ГОСТ 2590–88 выбираем стандартный пруток. На чертеже пруток обозначается как:

Сталь горячекатаная, круглая, мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590–88, марки 12Х18Н10Т для горячей осадки (подгруппа г), вариант механических свойств 2, термически обработанная Т в соответствии с ГОСТ 4543–71. 2]

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ Анализ технологичности конструкции — один из важнейших этапов технологической разработки курсовой работы. Он обеспечивает улучшение технико-экономических показателей данного технологического процесса.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба служебного назначения.

Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности выражается числовыми показателями и оправдана в том случае, если они существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции. 3],[4]

3.1 Качественный анализ технологичности Анализ технологичности необходимо производить с учетом следующих факторов, определяющих такие технологические требования к заготовкам как, диаметров отверстий и резьб, соотношения толщин стенок и габаритных размеров заготовки, глубин отверстий и их диаметров, конфигурации подвнутренних и внутренних поверхностей, соотношения толщин стенок, конфигурации наружных поверхностей, геометрии наружных ребер, расстояний между ними, радиусов скругления, уклонов, наличия и размеров платиков и бобышек.

Анализ технологичности следует проводить комплексно, учитывая вид обработки, технологичность исходной заготовки детали, технологичность сборочной единицы, в которую эта деталь входит как составная часть. Произведем качественный анализ технологичности.

В результате анализа, приходим к следующим выводам:

— Данная деталь является поверхностью вращения, и как следствие симметрична относительно оси. Поэтому базирование заготовки в трехкулачковом патроне будет оптимальным.

— Соотношения диаметров отверстий и их глубины не удовлетворяют требованиям технологичности (d/h? 3) в отверстиях. В этих отверстиях имеющих резьбу это значение равно, что не соответствует данному критерию.

— Имеются Н6, Н7, требующие нескольких видов механообработки. Остальные размеры соответствуют Н14. Высокое значение шероховатости будет на резьбе Н6, имеющей высокую точность. Резьба М16Н7 имеет среднюю точность. В остальных случаях шероховатость будет Ra=6,3.

— Все элементы можно получить стандартным инструментом, что увеличивает технологичность.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что деталь является технологичной. 4]

3.2 Количественный анализ технологичности Количественная оценка технологичности конструкции детали выражается в расчете числовых показателей, которые оказывают существенное влияние на технологичность. Одним из таких показателей является комплексный показатель технологичности детали, который определяется по формуле:

(2)

где — коэффициент прогрессивности обработки детали; - параметр, зависящий от вида детали (оригинальная или унифицированная) и количества оригинальных деталей данного наименования в изделии; - коэффициенты технологичности применительно соответственно к:

— заготовительной операции — ;

— механической обработке резанием — ;

— термической обработке — ;

— нанесению покрытия — ;

— коэффициенты приведения, учитывающие долю трудоемкости по технологическим видам производства соответственно:

— получение заготовок — ;

— механическая обработка — ;

— термическая обработка — ;

— нанесение покрытия — .

Значения этих коэффициентов приведены в справочных таблицах.

Показатели технологичности конструкции детали применительно к перечисленным видам производства определяются следующим образом:

(3)

где — параметр, характеризующий снижение показателя технологичности из-за действия факторов на заготовительную операцию; - количество факторов, снижающих технологичность конструкции применительно к заготовительной операции;

(4)

где — значение параметра, снижающего показатель технологичности применительно к механической обработке; - количество факторов, снижающих технологичность при механической обработке;

(5)

где — значение параметра, снижающего показатель технологичности применительно к термической обработке; - количество факторов, снижающих технологичность при термической обработке;

(6)

где — значение параметра, снижающего показатель технологичности применительно к нанесению покрытия; - количество факторов, влияющих на снижение показателя технологичности при нанесении покрытия.

Рассчитаем коэффициент использования материала в заготовке. Объем использованного прутка будет равен:

(7)

Объем полученной втулки вычислен с помощью САПР КОМПАС-3D.

Коэффициент использования материала равен:

(8)

(9)

Значения параметров, снижающих показатель технологичности конструкции детали, А_i в зависимости от вида технологического процесса, даны в справочных таблицах[5].

По этим таблицам определяем значения параметров, входящих в уравнение (2). Т.к. деталь не подвергается термической обработки и не покрывается специальным покрытием, то коэффициенты и равны нулю и параметры и не учитываются. Таким образом, для заданного нами технологического процесса изготовления втулки выражение (2) примет вид:

(10)

Рассчитаем данную характеристику. для получения заготовки из проката, Характеристика

Определим. Так как деталь будет получена из проката, то данный показатель равен 0.

Определим. Из соответствующей таблицы П. 3.9 находим параметры снижающие данный коэффициент.

т.к. количество механически обрабатываемых поверхностей менее 20.

Количество поверхностей с повышенными требованиями к обработке менее 3.

так как количество видов механической обработки свыше 2.

потребность в специальных приспособлениях есть.

отношение чистой массы детали к массе заготовки равно 0,59.

входит в 3 группу металлов по обрабатываемости.

Найдем комплексный показатель технологичности детали.

(11)

Данный показатель технологичности детали является неудовлетворительным. Рекомендаций по улучшению технологичности детали нет, так как невозможно уменьшить количество обрабатываемых поверхностей, видов механической обработки и коэффициента использования материала. Смена способа заготовительной операции неоправданна, так как изготовление пресс-формы для литья неоправданно таким малым количеством изделий. 5]

4. ВЫБОР МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ Рассмотрим основные методы обработки поверхностей данной детали. Так как деталь изготавливается из проката, то обрабатываться будут все поверхности.(Приложение Б) Построим графы обрабатываемых поверхностей (приложение В). Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая действия, по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Для изготовления детали «Корпус» разработан технологический процесс. Операции технологического процесса:

1. Заготовительная

2. Токарная

3. Фрезерная

4. Сверлильная

5. Резьбонарезная

6. Слесарная

7. Промывка

8. Контроль

9. Очистка Сначала обрабатывается поверхность 1 (токарная операция). Также точением обрабатываются поверхности 2,3. Базирование будет проводиться на оставшуюся часть прутка, так как используется токарно-револьверный станок. В соответствии с выбранными методами обработки составляем маршрутную карту, которая представлена в приложении. 6]

5. ВЫБОР СХЕМ БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ Точность обработки зависит от правильного базирования заготовки на металлообрабатывающих станках в процессе их обработки.

Базирование — это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбора системы координат.

База — это поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке или изделию и используемые для базирования.

По назначению базы бывают конструкторские, технологические и измерительные.

Технологическими базами называют поверхности, которые ориентируют деталь необходимым образом при установке ее на станке или приспособлении и при обработке.

От правильного выбора баз зависит рациональность технологического процесса. Желательно стремиться к совмещению баз, так как при этом обеспечивается более точная обработка. Кроме того, следует придерживаться принципа постоянства баз. Если возможно выдержать постоянные базы при выполнении разнообразных операций, получается рациональный, эффективный технологический процесс с минимальными погрешностями. С учётом всего вышесказанного, в нашем случае основные технологические базы располагаются следующим образом:

1. Для токарно-револьверной операции. Обработка поверхностей 1,2,3.

Рисунок 2 — Схема базирования для токарно-револьверной операции.

Рассмотрим схемы базирования для фрезерной операции. Для фрезерной операции будет разработано многоместное приспособление. Базироваться заготовка будет на палец. Схема базирования будет выглядеть следующим образом.

Рисунок 3 — Схема базирования для фрезерной операции.

Для сверлильной операции схема базирования будет выглядеть так:

Рисунок 4 — Схема базирования для сверлильной операции.

6. ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ

6.1 Выбор станков Выбор модели станка определяется, прежде всего, возможностью изготовления на нем деталей необходимых размеров и формы, качества ее поверхности. Определенную модель станка выбирают из следующих соображений: соответствия его основных размеров габаритам обрабатываемых деталей, устанавливаемых по принятой схеме обработки; производительности — заданному типу производства; возможности работы на оптимальных режимах резания; соответствия станка требуемой мощности; возможности механизации и автоматизации выполняемой обработки; обеспечения наименьшей себестоимости обработки; возможности приобретения станка; необходимости использования имеющихся станков на реальном производстве.

Для точения поверхностей, сверления, зенкерования, развертывания внутреннего отверстия, подрезания торца, растачивания выточки, точения фасок, нарезании резьбы используется токарно-револьверный станок модели 1341.

Для фрезерования 2 лысок используем консольно-фрезерный станок модели 6Р10. Мощный привод главного движения и тщательно подобранные передаточные отношения обеспечивают оптимальные режимы обработки при различных условиях резания и полное использование возможностей режущего инструмента.

Для сверления 2 отверстий используем станок настольно-сверлильный одношпиндельный модели 2А135.

Технические характеристики вышеперечисленных станков приведены в приложении Г. 8,9,14]

6.2 Выбор режущего инструмента Важным, при проектировании технологического процесса, является выбор режущего инструмента, который обеспечивает необходимую точность и частоту при обработке и повышает производительность.

Для токарной операции будет использоваться резец расточной 2141−0202 ГОСТ 18 883–73 (материал режущей части ВК8).

Для подрезания фаски используется резец проходной 2102−0073 ГОСТ 18 877–73 (материал режущей части ВК8).

Для точения канавки используется резец на канавку 2100−0360 с цеховой заточкой (материал режущей части ВК8).

Для отрезания заготовки от прутка используется резец отрезной 2130−0004 ГОСТ 18 884–73 (материал режущей части ВК8).

Для сверления внутреннего сквозного отверстия используется сверло 2300−0219 ГОСТ 10 902–77.

Для калибровки внутренней резьбы используется метчик М16−7Н 2620−1612.2 ГОСТ 3266–81.

Для зенкерования внутреннего отверстия используется зенковка 2353−0108 ГОСТ 12 489–71 (материал режущей части быстрорежущая сталь марки Р6М5).

Для развертывания используется развертка 2373−0153 ГОСТ 10 080–71.

Для фрезерования лысок используется фреза концевая 2220−0210 ГОСТ 17 025–71.

Для сверления 2 отверстий используется сверло 2300−7515 ГОСТ 10 902–77.

Для нарезания резьбы используется метчик М2 2620−1013.2 ГОСТ 3266–81.

Для закрепления на станке используется патрон трехкулачковый 7100−0005П ГОСТ 2675–80.

При сверлении 2 отверстий используются тиски 7200−0210 ГОСТ 14 904–80. 11]

6.3 Выбор контрольно-измерительного инструмента Изделие, изготавливаемое по чертежу, подвергается контролю с помощью контрольно-измерительного инструмента. При этом определяется годность изделия, т. е. находится ли действительный размер в пределах поля допуска или вышел за его пределы. Процесс измерения неизбежно сопровождается погрешностями. Для контроля изготовления данной детали был выбран следующий контрольно-измерительный инструмент.

Штангенциркуль ШЦ-II-160−0,05 ГОСТ 166–80.

Штангенциркуль для контроля канавок 8700−0045.

Шаблон на фаску 8300−0414.

Штангенциркуль ШЦ-I-125−0,1 ГОСТ 166–80.

Микрометр МК50−1 ГОСТ 6507–18.

Штангенглубиномер ШГ-160 ГОСТ 162–80.

Нутромер НИ-18−50 ГОСТ 7470–78.

Образцы шероховатости 8400−0011.

Пробка М2 8221−30 013.2 ГОСТ 3266–81.

6.4 Выбор смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) Для токарно-револьверной и сверлильной операций выбираем эмульсию из эмульсола марки Э-2(Б) 4-процентной концентрации. Технология приготовления по ГОСТ 1975;53. Эмульсол включает в себя 10% нефтяных кислот, 1% соды каустической (в качестве эмульгатора), 2% этилового спирта, 75±5% масла индустриального с кинематической вязкостью 17−23 при 50С в смеси с дистиллатом.

Для токарно-револьверной операции устанавливается норма расхода — 12 л/мин. Для сверлильной операции устанавливаем норму расхода — 10 л/мин. Срок службы — 15 дней.

Для резьбонарезной операции целесообразно выбрать СОЖ, состоящую из 90% сульфофрезола (ГОСТ 122−53) и 10% керосина. Сульфофрезол по составу аналогичен эмульсолу Э2(Б) с добавлением серы содержанием 2%. [7]

7. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ, ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ При обработке заготовки требуемую точность и качество поверхностей детали, возможно, достигнуть лишь при выполнении нескольких рабочих переходов. Причем, рабочие переходы могут выполняться на одной или на нескольких операциях.

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Общим припуском на обработку заготовки называется слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали.

Межоперационный припуск это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки при выполнении отдельной операции. Припуск назначают для компенсации погрешностей, возникающих в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали.

Припуск задается на сторону. Припуск определяют разностью между размерами заготовки и готовой детали по рабочему чертежу.

Межоперационный припуск определяется разностью получаемых размеров на предыдущей операции и данной операции.

Рассчитаем припуски для обработки отверстия 2.

При обработке наружных или внутренних поверхностей вращения:

(12)

где — высота микронеровностей для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

— глубина дефектного поверхностного слоя для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

— суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

— погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.

Находим пространственное отклонение при сверлении отверстия.

При обработке отверстия в неподвижной детали используется следующая формула [1]:

(13)

где l — глубина сверления (l=26 мм);

_у — значение удельного увода сверла (_к =1,3 мкм/мм);

С₀ — смещение оси отверстия (С₀=20 мкм).

.

Находим погрешность установки.

(14)

где — погрешность базирования;

— погрешность закрепления;

— погрешность положения заготовки.

Так как заготовка закрепляется до упора, то погрешность установки определяется по формуле

(15)

Находим предельные размеры и припуски на однократное точение.

Для чистового растачивания наибольший предельный размер 23 мм, наименьший — 23(мм).

. Тогда:

(16)

Допуск на сверление берем из справочника. По 14 квалитету он будет равен:

(17)

Находим предельные размеры диаметра сверла.

(18)

(19)

Все результаты произведенных расчетов сведены в таблице 5.

Таблица 3- Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия ?23. [9]

заготовка деталь поверхность припуск

8. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования. Рассчитаем режимы резания при сверлении внутреннего отверстия. На токарно-револьверном станке модель 1341 сверлится отверстие в упор насквозь в длину 26 мм. Материал детали сталь 12Х18Н10Т с пределом прочности

Для обработки отверстия выбираем сверло D=12мм с рабочей частью из быстрорежущей стали Р18.

Геометрические элементы сверла: форма заточки — нормальная (Н) без подточек;

Углы сверла: (задний угол) = 12⁰

2 (угол между режущими лезвиями) = 160⁰

(угол наклона поперечной кромки) = 55⁰

(угол наклона спирали) = 20⁰

Принимаем значение подачи по паспорту станка S₀=0,5 мм/об. Для сверла диаметром D=12 мм из быстрорежущей стали при обработке стали рекомендуемый период стойкости T = 25мин. Допускаемый износ сверла h_з=0,5ч0,8. 6]

Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла.

(20)

где С_v — постоянный коэффициент, характеризующий материал и условия его обработки; z_v, y_v, m — показатели степеней, учитывающие влияние элементов режима резания; K_v — общий поправочный коэффициент, Т — период стойкости инструмента.

Значение постоянной и значения степеней берём из таблиц. Эти параметры равны ;;;; .

Общий поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

(21)

где K_мv — коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал; K_иv — коэффициент, учитывающий инструментальный материал; K_гv — коэффициент, учитывающий глубину резания.

3,35

Таким образом находим скорость резания:

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле:

(22)

об/мин.

Корректируем частоту вращения по паспорту станка. Выбираем ближайшее значение, учитывая, что n_ст? n_расч. Принимаем n = 600 об/мин.

Крутящий момент рассчитывается по формуле:

(23)

где С_м — коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого и инструментального материалов, К_кр — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала

Эффективная мощность:

(24)

Потребная мощность резания:

(25)

где з — КПД станка.

Рассчитаем припуски на однократное растачивание отверстия мм. Начальный диаметр мм после сверления. Длина обрабатываемой поверхности 3 мм. Припуск будет сниматься за 5 проходов. За один проход будет сниматься 1,1 мм припуска. Для растачивания вала из стали 12Х18Н10Т с пределом прочности МПа будем использовать токарный расточной резец с рабочей частью из быстрорежущей стали ВК8. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические параметры: расточной резец, материал пластины — твердый сплав ВК8, сечение державки резца — мм из материала сталь 45. Геометрические параметры резца выбираем из справочника, форма передней поверхности радиусная с фаской:

Назначаем подачу по паспортным данным станка об/мин. Назначаем периода стойкости резца при одноинструментальной обработке мин.

Скорость резания рассчитывается по формуле:

(26)

Общий поправочный коэффициент на скорость резания:

(27)

— коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала .

— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки

— коэффициент, учитывающий материал заготовки .

(об/мин) Частота вращения шпинделя рассчитывается по формуле:

(мин^-1) (28)

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д=1600 об/мин.

Действительная скорость резания:

м/мин. (29)

Мощность затрачиваемая на резание:

где — сила резания.

(31)

(32)

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка по условию. Мощность главного движения привода токарно-револьверного станка 1341 равна 5,5 кВт. Так как, следовательно, обработка возможна. 9]

9. РАСЧЁТ НОРМЫ ВРЕМЕНИ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ.

Под технически обоснованной нормой времени понимается время, необходимое для выполнения заданного объема работы (операции) при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства и передового опыта новаторов. Норма штучного времени для работ, выполняемых на металлорежущих станках, определяется по формуле:

где — основное время, то есть время выполнения рабочих переходов, мин;

— вспомогательное время, то есть время, затрачиваемое на выполнение вспомогательных переходов на выборочный контроль качества обрабатываемых деталей, мин;

— время технического обслуживания рабочего места, мин;

— время организационного обслуживания рабочего места, мин;

— время на отдых и естественные работы, мин.

Определим основное время по формуле:

где — время выполнения одного перехода, мин.

где — длина пути инструмента или детали в направлении подачи в зависимости от кинематики движения на станке, мм;

— подача, мм/об;

— число оборотов шпинделя, об/мин;

— число проходов.

Длина пути инструмента в направлении подачи в зависимости от кинематики движения на станке определяется по формуле:

где — размер поверхности детали, по которой осуществляется перемещение инструмента, мм;

— величина врезания, зависящая от геометрических параметров заборной (режущей) части инструмента, отдельных элементов режима резания и размеров обрабатываемых поверхностей, мм;

— перебег инструмента или детали в направлении подачи, мм.

Для операции фрезерования лысок в 32 мм выбираем значение величин врезания и перебега Определим вспомогательное время по формуле:

где — время на установку и снятие готовой детали;

— вспомогательное время, связанное с переходом;

— вспомогательное время на измерение одной детали;

— вспомогательное время на перемещение.

Время на установку и снятие готовой детали определим по таблице в справочнике. По таблице .

Вспомогательное время, связанное с переходом будет равно 0, так как сверление выполняется за 1 переход.

Вспомогательное время на измерение одной детали (учитываем, что 10% деталей подвергаются измерению):

Вспомогательное время на перемещение:

Вспомогательное время будет равно:

мин.

Найдем оперативное время по формуле (38):

Время на техническое обслуживание рабочего места составит 5% от оперативного времени.

Время на организационное обслуживание рабочего места составит 5% от оперативного времени:

Время перерывов на отдых и личные потребности составит 7% от оперативного времени (так как характер подачи — ручной, вес детали — до 1 кг, оперативное время операции — до 0,5 мин):

Определим штучное время:

Определим штучно-калькуляционное время по формуле:

где — подготовительно-заключительное время, мин;

— партия деталей запускаемых в производство, шт.

Определим подготовительно-заключительное время:

Определяем штучно — калькуляционное время:

[11,12,13]

9.2 Расчет времени без использования приспособления Так как приспособление является многоместным, то вспомогательное время будет идти не на одну деталь, а на 5. Следовательно вспомогательное время будет равно:

Оперативное время будет равно:

Время на техническое обслуживание рабочего места составит 5% от оперативного времени.

Время на организационное обслуживание рабочего места составит 5% от оперативного времени:

Время перерывов на отдых и личные потребности составит 7% от оперативного времени (так как характер подачи — ручной, вес детали — до 1 кг, оперативное время операции — более 1 мин):

Определим штучное время:

Определим штучно-калькуляционное время по формуле:

где — подготовительно-заключительное время, мин;

— партия деталей запускаемых в производство, шт.

Определим подготовительно-заключительное время:

Определяем штучно — калькуляционное время:

Следовательно, видим, что использование приспособления дает преимущество по времени.

10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОСНАСТКИ

10.1 Описание назначения, конструкции и принципа работы оснастки При проектировании специального станочного приспособления необходимо учитывать следующие требования:

— приспособление должно обеспечивать заданную точность обработки;

— использование приспособления должно сокращать затраты времени на выполнение операции;

— приспособление должно быть удобно и безопасно в эксплуатации, отвечать требованиям эргономики;

— конструкция приспособления должна состоять преимущественно из стандартных деталей и сборочных единиц.

В данной курсовой работе спроектировано фрезерное приспособление. Данное приспособление предназначено для одновременного фрезерования пяти втулок. В основании 1 предусмотрены пять цилиндрических отверстий для вставки 5 плунжеров 3. Именно в этих плунжерах будут установлены обрабатываемые втулки. Плунжеры крепятся к основанию винтами 8. Крышка 2 шарнирно закрепляется в ушках основания 1 и фиксируется штифтом 4. С другой стороны в крышку вставлена откидной винт 6 с гайкой 7, предназначенные для закрепления заготовок. Закрепление идет с помощью ключа и ручного зажима. В нижней части основания предусмотрены 2 паза для закреплении всего приспособления на станке. Также в основании просверлена полость для заливки гидропласта. Усилие зажима передается через гидропласт на крышку.

10.2 Расчет требуемого усилия зажима Зажимной элемент приспособления предназначен для надежного закрепления заготовки после ее базирования. Рассмотрим схему закрепления заготовок в приспособлении.

Рисунок 5 — Схема действия сил при фрезеровании заготовки.

Из приведенного выше рисунка видно, что усилие зажима будет:

(40)

Так как зажимаются 5 деталей, то:

(41)

Где L — длина зажима.

l₁, — длины плеч рычага с наиболее дальнего до ближайшего к зажимному винту.

Следовательно:

Зная усилие зажима определим диаметр резьбы (D) по формуле:

(41)

Конструктивно примем диаметр резьбы равным 10 мм.

Определим момент кручения приложенный к винту, для обеспечения усилия зажима Р_заж. Так как резьба является стандартной, то момент кручения, приложенный к винту будет определяться по формуле:

(42)

Подставив значения в формулу (11.2.10), получим:

Примем длину рукоятки L=100 мм =0,1 м. Определим нужную силу прикладываемую рукой оператора, для обеспечения требуемого усилия зажима Р_заж, по формуле:

(43)

Подставив значения в формулу (11.2.11), получим:

Таким образом данное усилие руки является приемлемым и полностью соответствует требованиям эргономики.

10.3 Расчет экономического эффекта от использования приспособления Годовой экономический эффект от использования специального приспособления формируется за счет повышения производительности труда на операции, оснащенной специальным приспособлением. Определенную долю в экономию от использования специальной оснастки вносит снижение заработной платы основных рабочих.

Экономический эффект за год определяется по формуле:

где и — соответственно экономия от использования приспособления и затраты на его изготовления за год.

Экономия от использования приспособления:

где и — соответственно штучное время на операцию без приспособления и с приспособлением, мин;

— часовой тарифный расход, руб/ч;

— годовой выпуск изделия, шт.

Расходная тарифная ставка находится, как:

где и — часовая тарифная ставка и коэффициент часовых затрат.

Из таблиц выбираем часовую тарифную ставку (тарифный разряд 3) и коэффициент часовых затрат (по данным на 1987 год) [12]:

Рассчитаем расходную тарифную ставку Найдем экономию от использования приспособления за операцию:

Рассчитаем годовой расход от использования приспособления:

где — себестоимость приспособления, руб;

— коэффициент амортизационных отчислений;

— коэффициент учитывающий затраты на эксплуатацию и хранение.

Из таблиц выбираем коэффициент амортизационных отчислений (при окупаемости в один год) и коэффициент учитывающий затраты на эксплуатацию и хранение (по данным на 1987 год) [3]:

Себестоимость приспособления рассчитывается по формуле:

где — количество деталей в приспособлении, шт.;

— удельная себестоимость приспособления, руб.

Разработанное специальное приспособление состоит из 16 деталей, удельная себестоимость (так как приспособление относится к 3 группе сложности). [19]

Определим себестоимость приспособления:

Определим годовой расход от использования приспособления:

Определим экономический эффект за год:

Так как данные 1987 года устарели, то умножим полученное значение на коэффициент пересчета :

Из расчетов можно сделать вывод о том, что использование специального приспособления оправдано, так как имеется годовая экономия в 8785 рублей. [17]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления детали «Втулка». Заготовка детали была получена из проката круглого сечения профиля. Была разработана последовательность обработки всех поверхностей. В соответствии с данными графами обработки была составлена маршрутная и операционная карты. Для обработки использовались горизонтально-фрезерный станок 6Р10, токарно-револьверный станок 1341 и настольно-сверлильный станок 2А135.

Для обработки отверстия 2 был произведен расчет припусков, режимов резания, норм времени на выполнение технологической операции.

Для сверления отверстия Ш1,6 мм на настольно-сверлильном станке было сконструировано специальное приспособление — кондуктор. Для данного приспособления был произведен расчет усилия зажима, а также была доказана эффективность применения приспособления.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 5632–72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Межгосударственный стандарт. — Министерство черной металлургии СССР — 75с.

2. ГОСТ 2590–88. Прокат стальной горячетканный круглый. Государственный стандарт Союза ССР. — Государственный комитет СССР по стандартам — 8с.

3. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора: Справочник — Л: Машиностроение, Ленинградское отделение — 1983. — 464с.

4. Технологичность конструкции изделия: Справочник/ Амиров Ю. Д., Аферьева Т. К., Волков П. Н./ Под общ. ред. Амирова Ю. Д. — 2-е изд. — М.: Машиностроение, 1990. — 768с.

5. Козлова, Л. Д. Лабораторный практикум по технологии приборостроения: Учебное пособие / Л. Д. Козлова. — Орел: Орел ГТУ, 2006. — 108 с.

6. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие/В. В. Бабук и др.; Под ред. В. В. Бабука. — Мн.: Высш. Школа, 1987. — 255 с.

7. Справочник технолога — приборостроителя: В 2 т. — 2-е изд., перераб. и доп./Под ред. П. в. Сыроватченко. — М.: Машиностроение, 1980. — 607 с.

8. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. — 728 с., ил.

9. Косилова, Г. И. Справочник технолога-машиностроителя [Текст]: В 2-х т., Т.1, изд. 4-е, перераб. и доп/ под. общ. ред. А. Г. Косиловой, Р.К. МещеряковаМ.: М. 1986. — 656 с.

10. Драгун, А. П. Режущий инструмент. — Л.: Лениздат, 1986. — 271 с., ил.

11. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного на работы, выполняемые на малогабаритных металлорежущих станках. Мелкосерийное, серийное и крупносерийное производство. Изд. 3-е. М.: НИИ труда, 1970. — 280 с.

12. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть I. Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е, М.: «Машиностроение», 1974. — 406 с.

13. Горбацевич, А.Ф., Шкред, В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. — М.: Высшая школа, 1983. — 288 с.

14. Жигалко, Н. И. Обработка материалов, станки и инструменты. [Текст]: Учебное пособие для вузов / Н. И. Жигалко, Е. С. Яцура. — Мн.: Высш. школа, 1984. — 373 с.

15. Барановский, Ю. В. Режимы резания металлов: Справочник. — М.: Машиностроение, 1972. — 407 с.

16. Тишин, С. Д. Расчеты машинного времени работы на металлорежущих станках: Справочник. — М.: МашГиз, 1959. — 136 с.

17. Горохов, В. А. Проектирование и расчет приспособлений: Учеб. пособие для вузов машиностроительных спец. — Мн.: Выш.шк., 1 986. — 238 с., ил.

Приложение, А Исходный чертеж детали «Втулка»

Приложение Б Чертеж детали «Втулка» с указанием обрабатываемых поверхностей.

Приложение В Способы обработки поверхностей Приложение Г Технические характеристики станков.

Технические характеристики токарно-револьверного станка модели 1341.

— наибольшие размеры прутка, мм:

длина — 3000;

круглого (диаметр) — 40;

шестигранного (размер под ключ) — 32;

квадратного (сторона квадрата) — 27;

длина подачи — 100;

диаметр обрабатываемого изделия над станиной — 400;

— расстояние от торца шпинделя до револьверной головки, мм:

наименьшее — 82;

наибольше — 630;

— высота оси шпинделя над станиной, мм — 200;

— количество скоростей шпинделя в двух диапазонах:

прямого вращения — 8;

обратного — 4;

— пределы частот вращения шпинделя, мин^-1:

прямого — 60…2000;

обратного — 60…265;

— пределы подач, мм/об:

продольных — 0,03…2;

поперечных — 0,02…0,6;

— мощность двигателя главного движения, кВт — 5,5;

— габарит станка, мм: длина — 3000, ширина — 1200, высота — 1600.

Технические характеристики консольно-фрезерного станка модели 6Р10.

— Класс точности: Н

— Длина рабочей поверхности стола, мм 500

— Ширина стола, мм 160

— Наибольшее перемещение по осям X, Y, Z, мм 500,160,300

— Минимальная частота вращения шпинделя об/м: 50

— Максимальная частота вращения шпинделя, об/м: 2240

— Мощность, кВт: 3

— Размеры (длина-ширина-высота), мм: 1445_1875_1730

— Масса станка с выносным оборудованием, кг: 1300

Технические характеристики настольно-сверлильного станка модели 2А135.

— наибольший диаметр сверления в стали 45 по ГОСТ 1050–74, мм — 35;

— размеры конуса шпинделя по СТ СЭВ 147−75 — Морзе 4;

— расстояние оси шпинделя до направляющих колонны, мм — 300;

— наибольший ход шпинделя, мм — 250;

— расстояние от торца шпинделя, мм: до стола — 30−750, до плиты — 700−1120;

— наибольшее (установочное) перемещение сверлильной головки, мм — 170;

— перемещение шпинделя за один оборот штурвала, мм — 122,46;

— рабочая поверхность стола, мм — 450×500;

— количество скоростей шпинделя — 12;

— пределы чисел оборотов шпинделя, об/мин — 31,5−1400;

— количество подач — 9;

— пределы подач, мм/об -0,1−1,6;

— наибольшее количество нарезаемых отверстий — 55 в час;

— управление циклами работы — ручное;

— род тока питающей сети — трехфазный;

— напряжение питающей сети — 380/220;

— электродвигатель главного движения: тип — 4А100L4, мощность, кВт — 4,0;

— габариты станка, мм: высота — 2535, ширина — 835, длина — 1030;

— масса станка, кг — 1200.

Приложение Д