Разработка технологического процесса по обработке детали «Стакан»

Кафедра «Технология машиностроения»

Курсовой проект

" РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПО ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛИ " СТАКАН"

Расчетно-пояснительная записка.

Пермь, 2014

• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Описание конструкции детали и её назначение
• 1.2 Характеристика материала Сталь 45 ГОСТ 1050–88
• 1.3 Анализ конструкции детали на технологичность
• 2. Технологический контроль чертежа детали
• 3. Технологическая часть
• 3.1 Анализ типа производства
• 3.2 Разработка маршрута механической обработки детали «Стакан»
• 4. Выбор последовательности технологических переходов для операций механической обработки детали
• 5. Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента на операции технологического процесса
• 6. Расчёт припусков на обработку
• 7. Расчёт размерной цепи
• Заключение
• Список используемой литературы

В настоящее время наблюдается стремительное развитие технологии машиностроительного производства. Отличительной особенностью современного машиностроения является ужесточение требований к качеству выпускаемых машин и их себестоимости

Машиностроение — комплекс отраслей промышленности, изготовляющих продукцию для народного хозяйства, транспортные средства, а так же предметы потребления и оборонную продукцию. Машиностроение является материальной основой технического перевооружения предприятий страны.

Технология машиностроения является комплексной научной дисциплиной, без которой невозможно современное развитие производства. Изготовление современных машин осуществляется на базе сложных технологических процессов, в ходе которых из исходных заготовок с использованием различных методов обработки, изготавливают детали и собирают различные машины и механизмы. При освоении новых изделий их необходимо отработать на технологичность, выбрать заготовки, методы их пооперационной обработки, оборудование и технологическую оснастку. При этом приходится решать множество других технологических задач: обеспечение точности, качества поверхностного слоя, экономичности и другие.

Технический уровень любого производства в каждой отрасли определяется уровнем технологии. При этом важно понять, как эффективно изготавливать машины заданного качества в установленном количестве при наименьших затратах. Для проектирования оптимальных технологических процессов необходимы знания о технологических процессах, способах и методах обработки наиболее эффективно используемых в производственном процессе.

деталь технологический маршрут конструкция В связи с ускоряющимися темпами смены изделий и необходимостью обеспечения их конкурентоспособности требования к технологии машиностроения как науки резко возрастают.

На основании обобщения предыдущего опыта были выработаны эффективные технологические решения, знания которых позволяют выйти на более высокий уровень, соответствующий постоянно возрастающим требованиям к изготовлению машин. Технология машиностроения является комплексной научной дисциплиной, опирающейся на производственный опыт, синтезирующей технологические проблемы изготовления машин, заданного качества и количества в установленные сроки.

Курсовой проект состоит из трёх частей:

1. Общей:

анализ конструкции детали (стакана);

технические требования;

технологичность;

материал детали

2. Расчётной:

расчёты припусков и операционных размеров;

расчёты режимов резания;

расчёт норм времени;

составление сводной ведомости норм времени.

составление маршрутных карт тех. процесса

3. Чертежной:

лист — чертёж заготовки;

лист — чертёж готовой детали;

Целью данного проекта является снижение трудоёмкости изготовления детали путём разработки прогрессивного технологического процесса, базирующегося на современных достижениях в области станкостроения и инструментального производства.

Задачи проекта:

Описать служебное назначение стакана и оценить технологичность конструкции.

Выбрать тип производства форму организации технологического процесса.

Разработать конструкцию заготовки, обеспечивающую минимальный расход материала.

Разработать план изготовления стакана.

Подробно проработать токарную получистовую и чистовую операции.

Выполнить технологическую документацию и разработать графические материалы.

1. Общая часть

1.1 Описание конструкции детали и её назначение

Деталь «Стакан» используется в станкостроении, предназначена для точной установки валов, поэтому к ней предъявляются высокие требования по точности, по биению и шероховатости.

Деталь имеет цилиндрическую форму с фланцевой частью, предназначенной для крепления детали к стенке корпуса. В центральном отверстии имеются концентрично выполненные расточки, куда устанавливаются подшипники в которые запрессовываются концы вращающихся валов.

От качества изготовления стаканов зависит надёжность и долговечность работы изделий и поэтому совершенствованию технологии их изготовления постоянно уделяется самое серьёзное внимание.

Наибольшие габаритные размеры детали: наибольший наружный диаметр детали — 86h14 мм, наименьший диаметр отверстия — 34H14 мм, длина — .154_-0,25.

Деталь имеет установочную базу — отверстие 38Н12 мм полеченное сверлением и зенкерованием, и две измерительные базы-торцы детали. Благодаря этому на детали выполняются принципы единства и постоянства баз. Конструкция детали позволяет совместить технологическую и измерительную базы, использовать одни и те же базы на большинстве операций.

Данная деталь «Стакан» представлена на рисунке 1

Рисунок 1 — Твердотельная модель детали «Стакан»

1.2 Характеристика материала Сталь 45 ГОСТ 1050–88

Деталь изготовлена из высококачественной конструкционной стали марки Сталь 45 ГОСТ 1050–88 и обладает следующими характеристиками:

Таблица 1. Химический состав стали 45 в %

Сталь 45 среднеуглеродистая сталь конструкционная сталь, подвергаемая закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, с твердостью до 255 НВ Такие стали обладают небольшой прокаливаемостью (до 10 мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия понижаются.

Механические свойства стали 45 после улучшения:

временное сопротивление при растяжении _в = 870 МПа;

предел текучести у_т= 700 МПа;

относительное удлинение д= 13%;

относительное сужение при разрыве ш = 65%;

ударная вязкость KCU = 1,3 МДж/м2;

твердость НВ = 255 МПа.

Назначение марки стали — изготовление деталей типа: валов-шестерен, коленчатых и распределительных валов, шестерен, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется повышенная прочность.

Технологические свойства марки стали 45 ГОСТ 1050–88.

Температура ковки: Начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — хорошая В горячекатаном состоянии при НВ 170−179 и у_B = 640 МПа K_{х тв. спл.} = 1, K_{х б. ст.} = 1.

Склонность к отпускной способности — не склонна.

Флокеночувствительность — малочувствительна.

Для получения указанной в чертеже твердости производится термообработка — улучшение. Улучшение заключается в закалке и высоком отпуске стали.

Температура нагрева стали под закалку, таким образом, составляет 800−820°С. Структура стали 45 при температуре нагрева под закалку — аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической — мартенсит.

Высокий отпуск проводится при температуре 580−600?С. В результате получаем структуру — сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости.

1.3 Анализ конструкции детали на технологичность

Показатель технологичности заготовки — к-т обрабатываемости материала резанием Коб=1.

Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку из сортового проката — трубы горячекатаной.

Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как: прокат, штамповка, литье.

С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех. назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.

Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

Показатели технологичности конструкции детали в целом:

— материал не является дефицитным, стоимость приемлема.

— конфигурация детали простая.

— конструкционные элементы детали универсальны

— размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.

— конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.

— возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется:

— конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.

— технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

Все недостающие допуски и требования были нанесены на рабочий чертеж.

Вывод: деталь технологична и позволяет применить обработку точением с минимальным количеством переустановок и сверление отверстий на универсальном оборудовании.

2. Технологический контроль чертежа детали

Чертеж детали представлен главном виде (разрезе) данный вид позволяет определить всю конструкцию детали.

Размеры на чертеже указаны все, но не на всех указаны предельные отклонения, поэтому на эти размеры примем согласно «таблице допусков в зависимости от квалитета (класса) точности» по ОСТ 1 22−80 14 квалитет.

Рисунок 2-Чертеж детали

Показатель технологичности заготовки — коэффициент обрабатываемости материала резанием Коб=1.

Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку из сортового проката — труба горячекатанная.

С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех. назначения окончательное формирование поверхностей детали на заготовительной операции невозможно.

Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

Показатели технологичности конструкции детали в целом:

— материал не является дефицитным, стоимость приемлема

— конфигурация детали простая

— конструкционные элементы детали универсальны

— размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости

— конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления

— возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется

— конструкция обеспечивает достаточную жесткость детали (при использовании соответствующего приспособления)

— технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

Вывод: деталь технологична и позволяет применить обработку точением с минимальным количеством переустановок и сверление/зенкерование отверстий на универсальном оборудовании и на оборудовании с числовым программным управлением.

3. Технологическая часть

3.1 Анализ типа производства

Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичного, серийного, массового). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей и т. д.

Сведения перед разработкой технологического процесса отсутствуют. В этих условиях поступаю следующим образом. По табл.2 устанавливаю предварительно тип производства в зависимости от заданного веса и количества деталей, подлежащих изготовлении в течение года.

Масса детали с 3D модели — 1.589 кг

Партия деталей в год — 160 шт

Таблица 2 — Выбор типа производства по программе выпуска

Таким образом, определив предварительный тип производства, разрабатываю для него технологический процесс с нормированием операций.

Мелкосерийное и близкое к нему единичное производства характеризуются изготовлением деталей большой номенклатуры на рабочих местах, не имеющих определенной специализации. Это производство должно быть достаточно гибким, участки оснащаются универсальным оборудованием и оснасткой, обеспечивающей изготовление деталей широкой номенклатуры. Специфика организации единичного типа производства приводит к нерациональному использованию материалов в технологических процессах. Изготовление специальных приспособлений и оснастки для получения заготовок с малыми припусками на механическую обработку в условиях единичного производства неэкономично, поэтому в механические цехи заготовки поступают со значительными припусками на механическую обработку, что, естественно, приводит к увеличению отходов производства и снижению коэффициента использования материалов.

3.2 Выбор вида и метода получения заготовки

Для изготовления детали в случае мелкосерийного или единичного производства может применяться заготовка, которая либо изготавливается методом объемной штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, либо заготовка из сортового проката.

Учитывая то, что данная деталь нуждается в собственной ковочной форме, что существенно сказывается на цене, в условиях заказа маленьких партий изделий считаем и экономически целесообразным применение заготовок из сортового проката.

Рисунок 3 — Выбор заготовки

3.3 Разработка маршрута механической обработки детали «Стакан»

При разработке технологического маршрута придерживаемся следующих принципов: маршрут обработки детали разрабатываем по принципу концентрации технологических переходов, т. е. как можно больше поверхностей обрабатывать с одного установа. Исходными данными для проектирования технологического маршрута являются: рабочий чертеж детали и производственная программа.

005 Пило-отрезная

010 Токарная

015 Токарная

020 Токарно-винторезная

025 Токарно-винторезная

030 Слесарная

035 Вертикально-сверлильная

040Контрольная

4. Выбор последовательности технологических переходов для операций механической обработки детали

Таблица 4 — Принятый технологический процесс.

5. Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента на операции технологического процесса

Режущий инструмент, применяемый для обработки детали «Стакан» :

пила дисковая 2257−0155 ГОСТ 4047–82

резец проходной упорный 2103−0007 Т5К10 ГОСТ 18 879–73

резец подрезной 2101−1561 Т5К10 ГОСТ 26 611–85

резец проходной упорный DNMGDDJNR-2020K11ГОСТ 18 879−73 (чистовая обработка)

резец канавочный 2128−0003 Т15К6

резец расточной 2141−025Т15К6

резец расточнойCNMG 1204 12 S-MCLNR (чистовое растачивание)

резец для канавки с выборкой RX1616BISO 1832−2004

сверло 8,2 2301−0125Т5К10 ГОСТ 10 903–77

Вспомогательный инструмент, применяемый для обработки детали «Стакан» :

тиски 7200−0209ГОСТ 16 518−96

патрон 7100−0065 ГОСТ 2675–80

оправка 6039−0021 ГОСТ 2682–86

Мерительный инструмент, применяемый для обработки детали «Стакан» :

штангенциркуль ШЦ-II-250−0,05 ГОСТ 166–89

индикаторная головка ИГ1ГОСТ 18 833−73

6. Расчёт припусков на обработку

Существует два вида припуска это черновой и чистовой при обтачивании цилиндрических поверхностей, подрезка торцов и уступов. Припуск зависит от диаметра и длины обрабатываемой заготовки или изделия, а так же зависит от заточки режущего инструмента. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчётно-аналитического метода определения припусков. Назначаем припуск по соответствующим справочным таблицам.

Припуски на черновое обтачивание валов из проката

Полученный (путем прибавления припуска к диаметру детали) диаметр заготовки округляется до ближайшего стандартного диаметра проката.

Припуски на чистовое обтачивание заготовок

7. Расчёт размерной цепи

1. Расчёт размерной цепи.

158=27+А > A=131 мм

0=ES+0.25 > ES=-0.25 мм

0,5=EI+0 > EI=-0.5мм А=131^-0,25_-0,5

Так как исполняемый размер в технологической цепи по Единой Системе Допусков и Посадок — вал, то принимаем размер равный А=131^-0,25_-0,5

2. Расчёт размерной цепи.

154=27+А > A=127 мм

0=ES+0.13 > ES=-0.13 мм

0,25=EI+0 > EI=-0.25мм А=127^-0,13_-0,25

Так как исполняемый размер в технологической цепи по Единой Системе Допусков и Посадок — вал, то принимаем размер равный А=127^-0,13_-0,25

Заключение

В результате выполнения данной работы была достигнута поставленная цель, т. е. разработан технологический процесс изготовления детали «Стакан» и были решены задачи:

1. Разработан маршрутный технологический процесс изготовления детали путем выбора технологических операций, технологических переходов, оснащения, произведен расчет режимов резания, рассчитана норма основного времени. Были подобраны все станки для каждой технологической операции с ЧПУ для более производительной и автоматизированной работы по изготовлению детали.

2. Разработаны операционные эскизы технологического процесса в ADEM САD. Эта задача была решена путем поэтапного рассмотрения процесса обработки от заготовки до готовой детали. На эскизах имеются необходимые размеры для обработки на каждой операции, символы базирования, закрепления.

Список используемой литературы

1. Головенков С. Н., Сироткин С. В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. Учебник для машиностроительных техникумов, Машиностроение, 2008

2. Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов по предмету «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент», М.: «Машиностроение», 2010

3. А. Г. Косилова и Р. К. Мещеряков. Справочние технолога-машиностроителя. В 2-х т., М.: Машиностроение. 2009

4. А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм идр.; Обработка металлов резанием: Справочник технолога М.: Машиностроение, 2012

5. Козлова Т. А. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения», 2001

6. Колосков М. М., Долбенко Е. Т., Каширский Ю. В. под общ. ред. Зубченко А. С. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 2001.672с.: илл.

7. Ковшов А. Н. «Технология машиностроения» .

8. Справочник «Режим и резка металлов» .

9. Металлорежущие станки: «Каталог-справочник» .

10. Гапонкин В. А. «Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки» .

11. Алексеев С. А., Борцов С. Л., Гальцов А. Д. и др. Техническое нормирование в машиностроении. М.: Машиностроение, 1951.474с.

12. Укрупнённые нормативы времени на станочные работы.М. 1979.

13. Горбацевич А. Ф. Шкред В.А. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» Учебное пособие, Москва, 2007