Разработка технологического процесса сборки узла натекателя и механической обработки нониуса

Разработка технологического процесса сборки узла натекателя и механической обработки нониуса.

1. Сборка узла натекатель НРП-40.

1.1 Служебное назначение узла.

Вакуумные натекатели предназначены для подачи малых (от единиц до сотен станд. куб. см/мин) и сверхмалых (менее десятых долей станд. куб. см/мин) потоков газов в вакуумную систему.

Некоторые типы натекателей не являются запорными вакуумными клапанами, поэтому требуется установка вакуумного клапана между натекателем и вакуумной камерой. Если вам необходима автоматизация подачи газов в вакуумную систему с точным контролем количества подаваемого газа, рекомендуем использовать регуляторы расхода газа.

Рис. 1. Натекатель НРП-40.

1.2 Выбор и расчет размерной цепи.

Рис. 2. Сборочная размерная цепь.

Размерная цепь приведённая на рис. 2 рассчитывается методом максимума и минимума. В данной схеме звено А₁ — увеличивающее, остальные звенья уменьшающие.

Принятые номинальные размеры, предельные отклонения и допуски для всех звеньев размерной цепи..

Таблица 1.

Определяем координаты середин полей допусков составляющих звеньев Результаты расчета заносим в таблицу 1.

Зависимость номинального размера искомого звена от номинальных размеров составляющих звеньев установим непосредственно по схеме размерной цепи:

A_Д = A1 — (A2 + A3+ A4) = 20 — (10 + 4+ 4) = 2 мм.

Разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами любого звена равна допуску на размер этого звена, поэтому уравнение имеет вид:

мм Координата середины поля допуска замыкающего звена:

(4).

мм Предельные отклонения и можно вычислить по формулам, верхнее:

мм И соответственно нижнее отклонение:

мм Номинальный размер замыкающего звена будет иметь вид:

мм.

2. Выбор заготовки.

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности, — о наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений, выступов.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска.

При выборе технологических методов и процессов получения заготовок учитываются прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения. Решение задачи формообразования деталей целесообразно перенести на заготовительную стадию и тем самым снизить расход материала, уменьшить долю затрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали.

При больших массах и габаритах для транспортирования заготовку делят на несколько частей.

Особенно важно правильно выбрать заготовку и назначить оптимальные условия ее изготовления в автоматизированном производстве, когда обработка ведется на автоматах, автоматизированных гибких и автоматических линиях, управляемых ЧПУ, микропроцессорами и микроЭВМ.

Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утвержденным техническим условиям. Поэтому заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т. д. Проверке подвергают химический состав и механические свойства материала, структуру, наличие внутренних дефектов, размеры, массу заготовки.

У заготовок сложной конфигурации с отверстиями и внутренними полостями (типа корпусных деталей) в заготовительном цехе проверяют размеры и расположение поверхностей. Заготовки должны быть выполнены из материала, указанного на чертеже, обладать соответствующими ему механическими свойствами, не должны иметь внутренних дефектов (для отливок — рыхлоты, раковины, посторонние включения; для поковок — пористость и расслоения, трещины по шлаковым включениям, «шиферный» излом, крупнозернистость, шлаковые включения; для сварных конструкций — непровар, пористость металла шва, шлаковые включения).

Дефекты, влияющие на прочность и товарный вид заготовки, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, пропитка составами, правка).

Заготовками для изготовления деталей механизмов могут служить:

1. Отливки, полученные различными методами, применяются для изготовления деталей сложной формы из чугуна, цветных металлов и специальной литьевой стали. Методами литья в заготовке могут быть получены отверстия различной формы. Заготовки-отливки характеризуются повышенной шероховатостью поверхности, повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и высокой стоимостью; поковки, применяются для изготовления деталей из пластических металлов менее сложной, чем у отливок, конфигурации, но имеющих большие перепады размеров (например — диаметров). Методами ковки отверстия, как правило, не получают. Исключение составляют случаи, когда получение отверстия другими способами экономически нецелесообразно.

2. Заготовки-поковки характеризуются меньшей, чем у отливок шероховатостью поверхности, но большей волнистостью; повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и невысокой стоимостью;

3. Штамповки применяются для изготовления деталей из пластических металлов более сложной, чем у отливок, конфигурации. При штамповке возможно получение отверстий любой формы и конфигурации. Заготовка-штамповка отличается малой шероховатостью поверхности, высокой точностью, малыми значениями припусков на обработку и самой высокой стоимостью. Заготовки-штамповки применяют в тех случаях, когда имеются поверхности, которые невозможно обработать механически, но требуется их высокое качество;

4. Сортовой прокат. Его основное достоинство — дешевизна. Он изготавливается из стали и цветных металлов в виде прутков с различной формой поперечного сечения (круг, квадрат, шестигранник, труба, угольник, тавр и т. п.). Заготовки из проката нашли самое широкое применение благодаря своей простоте и дешевизне. Существенным недостатком является низкий коэффициент использования материала.

Самым первым критерием при выборе типа заготовки служит материал из которого изготавливается деталь:

— сталь — прокат, поковка, штамповка, реже — отливка;

— чугун — различные способы литья;

— цв. металлы — прокат, отливка, реже — штамповка.

Вторым критерием являются технологические возможности каждого из типов.

2.1 Прокат.

Припуски на подрезание торцовых поверхностей определяем по таблице 3.12 Припуски на обработку двух торцовых поверхностей равны 2•0,7=1,4 мм.

Припуск на обработку наружных поверхностей [7, (по таблице 3.13)]. При черновом точении припуск на обработку составляет 4 мм.

Чистовое точение припуск 1,5.

Тогда, расчетный размер заготовки:

D_р.з = D_р 005 + 2 z₀₀₅ =48+4+1,5=53,5?54 мм;

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590–71.

Получаем:

Круг.

Нормальная длина проката стали обыкновенного качества 4−7 м. Отклонения для диаметра 54 мм равны мм (допуск 1,4 мм).

Общая длина заготовки:

L_З = L_Д + 2 z _подр,.

где L_Д — рабочая длина детали, мм;

L_З =24+1,4=25,4 мм.

радиус заготовки мм:

r=(54+0,4)/2=27,2.

Предельные отклонения на длину заготовки устанавливаем по справочным таблицам.

Исходя из предельных отклонений, общую длину заготовки округляем до целых единиц. Принимаем длину заготовки 26 мм.

Объем заготовки определяем по плюсовым допускам:

=60,84 =0,60 400.

Массу заготовки определяем по формуле:

G _з = · V_з (14).

где — плотность материала, кг /м³;

V_з — объем заготовки, м³.

G_з.= V_з.=7820 0,604=0,472 кг.

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки.

Потери на зажим заготовки ?_заж. принимаем 80 мм.

Заготовку отрезают ножницами. Это самый производительный и дешевый способ.

Длину торцевого обрезка проката определяем из соотношения ?_об.(0,30,5) d, где d — диаметр сечения заготовки, мм; d=54 мм: ?_об.=0,354=16,2 мм.

Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется по формуле, [7, (3.10)].

(15).

где L_пр — длина выбранного проката, мм; ?_заж — минимальная длина опорного (зажимного) конца, мм; ?_о.б. — длина торцового обрезка, мм; L_з — длина заготовки, мм; ?_р — ширина реза, мм.

Из проката длиною 4 метра:

Получаем 130 заготовки из данной длины проката.

Из проката длиною 7 метров:

Принимаем 230 заготовки из данной длины проката.

Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины проката по формуле [7, (3.9)]:

L_НК4 = L_пр. — ?_об. — ?_заж. — (L_з.Х₄) (16).

— из проката 4 метра:

L_НК4 = L_пр. — ?_об. — ?_заж. — (L_з.Х₄) = 4000 -16,2 — 80 — (30 130)= 3,8 мм П_Н.К4 =(L_НК100)/ L_пр.= (3,8100)/4000=0,095%,.

— из проката длиною 7 метров:

L_НК7 = 7000 — 16,2 — 80 — (30 230)=3,8 мм.

или П_НК7= (3,8100)/7000=0,054%.

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиною 7 метра для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиною 4 метров. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составляет:

П_заж.= (?_заж. 100)/ L_пр.= (80 100)/7000=1,143%.

Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентом отношении к длине проката составят:

П_о.б.=(?_о.б. 100)/ L_пр.=(16,2100)/7000 = 0,231%.

Общие потери (%) к длине выбранного проката:

П_п.о.=П_н.к.+П_о.б.+П_заж.= 0,054 +0,231 +1,143=1,428%.

Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле 3.17,.

G_з.п.=G_з.(100+П_п.о.)/100=0,472 (100+1,428)/100=0,478 кг.

Коэффициент использования материала:

К_и.м.=G_д/G_з.п.=0,094/0,478=0,1966.

Стоимость заготовки из проката.

Стоимость заготовки из проката:

(17).

где С_м — цена 1 кг заготовки, руб. С_м = 26,6 руб./кг С_отх -цена 1 т отходов, руб. С_отх=5 000 руб./т.

G_з — масса заготовки, кг; G_з =0,472 кг.

G_д — масса детали, кг; G_д =0,094 кг.

С_з.п= (26,6 0,478) — (0,478 — 0,094) (5000/1000)=12,369−0,384=12,331 руб.

2.2 Штамповка в закрытом штампе.

Определим коэффициент использования материала.

.

где q — масса готовой детали, г (q = 0,094 кг); Q — масса исходной заготовки, г.

Определим Q.

.

где V — объём заготовки, мм³; с — плотность материала заготовки, г/мм³, (с = 0,782 кг/мм³).

Прежде чем посчитать объём заготовки её необходимо спроектировать: по чертежу детали рассчитываются величины припусков на обработку, определяются размеры заготовки, разрабатывается её чертёж. Исходя из чертежа, заготовка разбивается на элементарные фигуры (цилиндр, параллелепипед, шар и т. п.), объём которых можно посчитать по известным формулам.

1. Исходные данные по детали.

1.1. Материал — сталь 40Х по ГОСТ 4543–71.

1.2. Масса детали — 0,094 кг.

2. Исходные данные для расчета.

2.1. Класс точности — Т2 (см. ГОСТ 75–89 приложение 1).

2.2. Группа стали — М2.

2.3. Степень сложности — С2 (см. ГОСТ 75–89 приложение 2).

2.4. Конфигурация поверхности разъема штампа — П (плоская) (см. ГОСТ 75–89 табл. 1).

2.5. Исходный индекс — 5 (см. ГОСТ 75–89 табл. 2).

3. Припуски и кузнечные напуски.

3.1. Основные припуски на размеры (см. ГОСТ 75–89 табл. 3), мм:

0,9 — диаметр 48 мм и чистота поверхности 6,3;

0,8 — диаметр 28 мм и чистота поверхности 6,3;

0,8 — толщина 24 мм и чистота поверхности 6,3;

0,9 — толщина 24 мм и чистота поверхности 1,25;

0,8 — толщина 4 мм и чистота поверхности 6,3;

0,9 — толщина 4 мм и чистота поверхности 1,25;

0,9 — диаметр отверстия 20 мм и чистота поверхности 0,32;

3.2. Дополнительные припуски, учитывающие:

отклонение от плоскостности — 0,2 мм (см. ГОСТ 75–89 табл. 5);

смещение по поверхности разъема штампа — 0,1 мм (см. ГОСТ 75–89 табл. 4).

3.3. Штамповочный уклон:

на наружной поверхности — не более 5° принимается — 3°;

на внутренней поверхности — не более 7° принимается — 5°.

4. Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

4.1. Размеры поковки, мм:

диаметр 48 + (0,9 + 0,2)? 2 = 50,2 принимается 50;

диаметр 28 + (0,8 + 0,2)? 2 = 30;

диаметр 20 — (0,9 + 0,2)? 2 = 17,8 принимается 18;

толщина 24 + 0,9 + 0,8 + 0,2 +0,1 = 26;

толщина 4 + 0,9 + 0,8 + 0,2 + 0,1 = 6;

4.2. Радиус закругления наружных углов (см. ГОСТ 75–89 табл. 7) на глубину полости ручья штампа, мм: до 50 — не менее 3 принимается 3;

4.3. Допускаемые отклонения размеров (см. ГОСТ 75–89 табл. 8), мм:

диаметр 50 толщина 26.

диаметр 30 толщина 6.

диаметр 18.

Учитывая припуски, найдем объемы 3 фигур заготовки по формуле:

(18).

где R — радиус основания цилиндра, H — высота цилиндра.

Чтобы получить общий объем, сложим полученные объемы Определим массу исходной заготовки.

Зная все необходимые значения найдем.

Стоимость заготовки получаемой методом штамповки найдем по формуле.

(19).

где: — базовая стоимость 1 тонны заготовок (C =26 600 руб.),.

— коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, масса, марки материала и объема производства заготовок[10];

— масса заготовки (0,133 кг),.

— масса готовой детали (0,094 кг),.

— цена 1 тонны отходов (S_отх = 5000 руб.),.

Выявление экономического эффекта При сравнении двух методов получения заготовки выявим, что метод штамповки наиболее дешевле. Определим экономический эффект:

, (20).

где S_заг1,2 — стоимость заготовок по 1 и 2 методу; N — годовая программа (N = 40 000 шт.).

руб. в год.

Список источников.

натекатель заготовка допуск штамповка.

1. Горбацевич А. Ф. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Высшая школа. 1975. — 288 с.

2. Косилова А. Г., Мещеряков Р. К., М. А. Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. — М: Машиностроение. 1976. — 288 с.

3. Косилова А. Г., Мещеряков Р. К. Справочник технолога — машиностроителя. М: Машиностроение. 1985.-Т. 1. — 656 с.

4. Косилова А. Г., Мещеряков Р. К. Справочник технолога — машиностроителя. М: Машиностроение. 1986.-Т. 2. — 496 с.

5. Аверченков В. И., Горленко О. А., Ильицкий В. Б., Суслов А. Г., Чистов В. Ф., Чистопьян А. Ф. Ястребова Н.А. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. Пособие для машиност. вузов по спец. «Технологии машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты». М.: Машиностроение, 1988. — 192 с.

6. Солонин И. С., Солонин С. И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. Москва, «Машиностроение», 1980. — 111 с.

7. Добрыднев И. С. Курсовое проектирование «Технология машиностроения»; Учебн. Пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». М.; Машиностроение, 1985. — 184 с.

8. Палей М. А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. Ч. 1. — Л.: Политехника. 1991. — 578 с.

9. Палей М. А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. Ч. 2. — Л.: Политехника. 1991. — 578 с.

10. Малов А. И. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Том 2. М.: Машиностроение, 1972. — 568 с.

11. Справочник нормировщика-машиностроителя. В 4 т. Том 2. Техническое нормирование станочных работ. М.: Машгиз, 1961. — 892 с.

12. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство/ М.: Машиностроение, 1974. — 421 с.

13. Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю. В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972. 407 с.

14. Нормирование станочных работ. Определение вспомогательного времени при механической обработке заготовок: Учебное пособие / Под ред. Р. Г. Гришин, Н. В. Лысенко, Н. В. Носов. Самара 2008. 143 с.