Автоматизированный участок обработки деталей типа «Крышка»

Аннотация Данный дипломный проект содержит в своем составе 170 листов. Каждый раздел пояснительной записки иллюстрируется чертежами и таблицами для более наглядного представления выполненной работы.

Тема проекта — автоматизированный участок обработки деталей типа «Крышка» .

В приведенном дипломном проекте разработан групповой технологический процесс обработки деталей «Крышка» в сравнении с базовым вариантом, спроектирован автоматизированный участок групповой обработки данных деталей на основе станков с ЧПУ, детально разобраны все стадии производства детали в условиях группового производства.

В конструкторской части дипломного проекта спроектированы специальные средства технологического оснащения: специальное приспособление для обработки всей номенклатуры деталей на одной из технологических операций; комбинированный инструмент, для обработки отверстий в детали; специальный калибр для измерения расположения отверстий; специальное контрольно — измерительное приспособление для измерения биения поверхностей детали; спроектировано средство автоматизации — автоматизированный склад.

В проекте также рассмотрены вопросы контроля качества деталей и стандартизации; проведены организационно-экономические расчеты производственного подразделения; рассмотрены вопросы обеспечения безопасности и экологичности при работе спроектированного участка.

В научно — исследовательской части дипломного проекта проведен анализ развития форм и методов организации работ улучшению качества, выявление возможности приложения к работам по качеству принципов общей теории управления.

Содержание Введение.

1. Техническое задание.

1.1 Характеристика объекта проектирования.

1.2 Объем выпуска и тип производства.

1.3 Режим работы участка и фонды времени планируемого подразделения.

2. Технологическая часть.

2.1 Основное направление проектирования технологических процессов изготовления группы деталей.

2.2 Служебное назначение детали.

2.3 Анализ технологичности конструкции детали.

2.4 Нормоконтроль и метрологическая экспертиза чертежа.

2.5 Анализ действующего технологического процесса.

2.6 Анализ задач, решаемых с использованием ЭВМ.

2.7 Выбор вида заготовки.

2.8 Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали.

2.9 Разработка операционного технологического процесса.

2.9.1 Назначение оборудования.

2.9.2 Технологические эскизы обработки и схемы установки.

2.9.3 Расчет операционных и межоперационных припусков.

2.9.4 Выбор станочных приспособлений.

2.9.5 Назначение режущих инструментов.

2.9.6 Выбор средств измерения.

2.9.7 Расчет режимов резания.

2.9.8 Техническое нормирование.

2.9.9 Разработка управляющей программы на станок с ЧПУ.

2.10 Особенности проектирования групповой технологии.

3. Технологические расчеты производственного подразделения.

3.1 Определение количества и типа основного и вспомогтельного производственного оборудования.

3.2 Состав и количество работников поизводственного подразделения.

3.2.1 Количество основных рабочих.

3.2.2 Колиство вспомогательных рабочих.

3.2.3 Численность ИТР, СКП, МОП.

3.3 Станкоемкость и трудоемкость.

3.4 Технологическое проектирование вспомогательных служб участка.

3.4.1 Заготовительное отделение.

3.4.2 Технологическое оснаение участка.

3.5 Материалы и грузооборот участка.

3.6 Складская и транспортная системы.

3.7 Технологическая подсистема смазочно — охлаждающих жидкостей.

3.8 Отделение сбора и переработки стружки.

3.9 Энергетика участка.

3.10 Механизация и автоматизация.

3.11 Планировка участка.

4. Конструкторская часть.

4.1 Проектирование станочного приспособления.

4.2 Проектирование специального режущего инструмента.

4.3 Проектирование контрольно-измерительных средств.

4.3.1 Проектирование контрольно-измерительных припособления.

4.3.2 Проектирование контрольно-измерительного инструмента.

5. Стандартизация и управление качеством выпускаемых изделий.

5.1 Отражение требований стандартизации в проекте.

5.2 Управление качеством выпускаемых изделий.

6. Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий технологических процессов (FMEA).

6.1 Организационная часть.

6.1.1 Информационные технлогии в управлении производством.

6.2 Экономическая часть.

6.2.1 Опделение стоимости основных фондов и амортизационных отчислений.

6.2.2 Расчёт стоимости основных и вспомогальных матриалов.

6.2.3 Расчёт фодов зароботной платы.

6.2.4 Расчёт и составление сметы расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.

6.2.5 Цеховые расходы.

6.2.6 Затраты на подготовку и освоение производства.

6.2.7 Затраты на иструмент и оснасту целевого назначения.

6.2.8 Калькуляция цеховой себестоимости детали.

6.2.9 Определение показателей годовой эффективности.

7. Безопасность и экологичность проекта.

7.1 Опасные и вредные производственные факторы.

7.2 Мероприятия по охране труда на проектируемом участке.

7.3 Санитарно — гигиенические мероприятия.

7.4 Пожарная безопасность.

7.5 Охрана окружающей среды.

8. Научно-исследовательская часть Заключение Список литературы Приложения деталь крышка стандартизация технологический.

Введение

Главной задачей машиностроения в новых экономических условиях является улучшение качества выпускаемых машин, повышение их технического уровня, производительности и надёжности работы. Всё это предусматривает дальнейшее совершенствование методов обработки металлов, внедрение в машиностроительную практику прогрессивных технологических процессов, высокопроизводительного оборудования и инструментов. Особенно это относится к изготовлению деталей сложной формы и в частности, длинномерных деталей, типа ходовых винтов, ступенчатых валов со шлицами и продольными пазами и т. д. При изготовлении таких деталей основная трудоёмкость, как правило, приводится на обработку сложных элементов, к точности, шероховатости и эксплуатационной прочности которых предъявляются высокие требования. Проблема обработки таких поверхностей актуальна для многих отраслей машиностроения. Она обусловлена многими конструктивно-технологическими факторами: низкой жёсткостью обрабатываемых деталей, режущих инструментов и их державок; сложностью протекания процесса резания; трудностью контроля профильных поверхностей детали и др.

В данном проекте детали типа тел вращения обрабатываются в условиях ГАУ на станках с ЧПУ. Использование этих станков позволило получить следующие преимущества: повышение производительности обработки, сокращение времени производственного цикла, уменьшение объёмов незавершённого производства.

Применение ГАУ на производстве даст непосредственный экономический эффект, обусловленный, в первую очередь, высвобождением производственного персонала и увеличением сменности работы технологического и управляющего персонала.

Тема данного дипломного проекта касается проблемы обработки детали типа «тело вращения». В частности разрабатывается технология и конструируется специальное приспособление для обработки.

1. Техническое задание.

1.1 Характеристика объекта проектирования Для разработки оптимального технологического процесса необходимо, чтобы исходные данные рассматриваемой детали способствовали назначению экономически целесообразных методов и видов обработки на рационально выбранном технологическом оборудовании для принятого производства.

Рисунок 1.1. Внешний вид детали Служебное назначение детали.

Деталь «Крышка» предназначена для герметичного закрытия агрегата.

O52 плотно закрывает цилиндр агрегата. По 4 отверстиям O6 происходит крепление крышки к цилиндру. O14 служит для выхода поршня.

1.2 Объём выпуска и тип производства Как видно из задания, годовой объем выпуска одной детали равен Nизд = 4500 штук, а=1. Количество деталей в группе N=19штук.

Годовой объем выпуска детали Q определим по формуле:

где Qi — годовой объем выпуска изделия, А а — число деталей в изделии =1.

б — процент запасных частей, принимаем 2%.

в — процент технологический потерь, принимаем 1%.

Исходя из годовой программы выпуска деталей и примерной массы каждой детали m =340гр = 0,34 кг предварительно приним средне-серийный тип производства [15,табл.56].

Таблица 1.2 — Программа выпуска деталей в укрупненном виде Основным признаком средне-серийного производства является групповая форма организации производства, при которой запуск деталей производится партиями с определенной периодичностью, технологический процесс следует строить на принципах группового метода обработки детали, дающего возможность сокращать время на подготовку производства, эффективно применять используемое оборудование и резко повышать производительность труда.

При данном типе производства техпроцесс изготовления детали преимущественно дифференцирован (то есть отдельные технологические операции выполняются на отдельных станках); оправдано применение станков — автоматов и полуавтоматов, обеспечивающих максимальную производительность.

Универсальное станочное оборудование должно быть оборудовано специальными наладками для существенного сокращения основного и вспомогательного машинного времени. Режущий, вспомогательный и мерительный инструмент может быть как стандартным, так и специальным и комбинированным — позволяющим совмещать обработку нескольких поверхностей.

При средне-серийном типе производства экономически оправдано получение заготовок по форме приближенным к форме готовых деталей (различные виды литья, поковки, штамповки и т. д.), так как затраты на дополнительную оснастку для изготовления заготовок могут окупиться стоимостью сэкономленного металла, уменьшением затрат на производство детали (снижение трудоемкости механической обработки, уменьшение износа оборудования).

1.3 Режим работы участка и фонды времени планируемого подразделения Для проектируемого гибкого автоматизированного участка принимаем 3-х сменный режим работы в полуавтоматическом цикле т.к. предусматриваем определенное количество операторов, контрольный персонал и различные вспомогательные подразделения, с периодическим пересмотром и переналадкой оборудования участка. Т. о для определения фонда времени работы оборудования и рабочих принимаем следующие данные:

— полное календарное количество дней в году — 365.

— Количество дней отдыха — 117.

— Количество рабочих дней в году 249день.

— Продолжительность рабочей недели — 40час.

— Продолжительность смены — 8час.

Тогда номинальный годовой фонд времени работы будет равен:.

Фн рм= 8ч*249день =1992 час.

На основании принятого для рабочих при трехсменном режиме работы, номинальный фонд времени работы оборудования будет равен:

Фн об = 1992*3=5976 часов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования и рабочих мест проектируемого участка с учетом потерь, где потери для оборудования и рабочих мест принимаем 10%..

Фэф об = 5976-(5976*10%) = 5378,4час Фэф раб = 1992;(1992*10%)=1792,8 час.

Принимаем Фэф об = 5379 час Принимаем Фэф раб = 1793 час.

Расчетные данные по участку сведем в таблицу 1.3..

Так как по расчетам на участке тип производства серийный, то при таком производстве изготавливают серию изделий регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Признаком серийного производства является групповая форма организации производства, при которой запуск деталей производится партиями с определенной периодичностью.

Таблица 1.3 Режим работы и фонд времени работы участка..

Количество деталей в партии для одновременного запуска определим по формуле:.

где N — годовая программа выпуска детали А.

N= 4635 шт.

F — число месяцев, F = 12.

а — число запусков в месяц, а = 1.

принимаем n = 387шт.

2. Технологическая часть.

2.1 Основные направления проектирования технологических процессов изготовления группы деталей.

На базовом предприятии, где изготавливаются данные детали группы, для изготовления данных деталей применяют универсальное оборудование.

В качестве исходной заготовки применяют калиброванный пруток.

Разработка технологических процессов осуществляется по методике единичного технологического процесса.

На заводе встали задачи оптимизации подготовки производства и перевод, и составление технологических процессов не вручную, с выбором базовых и схожих с аналогом элементов, а с привлечением электронной техники с единой базой данных, для типизации процессов и переходом на групповые технологические процессы.

В связи с потребностями рынка сбыта заданной продукции, в которую входят данные детали группы, надо стремится к более конкурентной способности продукции с минимальной ее себестоимостью.

Одна из возможностей снижения себестоимости — это дешевизна заготовки и повышение производительности труда. Что требует внедрения высокопроизводительных методов производства, быстрой и эффективной переналадки оборудования на изменяющихся сменных заданиях.

По заданию на дипломное проектирование надо спроектировать гибкий автоматизированный участок.

В условиях гибкого автоматизированного участка основной особенностью проектирования технологических процессов является в проектировании групповой технологии. Основные особенности групповой обработки связаны с формированием групп деталей с участием различных организационно-технических факторов. Наибольшее распространение получил метод группирования по типу оборудования применяемого для обработки, единства технологического и общности настройки станка с использованием комплексной детали.

При разработке группового технологического процесса для механической обработки деталей типа «Крышка» будем исходить из:

— последовательность технологических операций и переходов должны обеспечить полную обработку любой детали данной группы в соответствии с чертежом и технологическими требованиями;

— технологическая оснастка группового процесса должна обеспечивать возможность изготовления любой детали данной группы;

— применяемое оборудование и технологическое оснащение должно обеспечивать высокопроизводительную обработку деталей группы;

Ко всем поверхностям детали обеспечивается свободный доступ инструмента. Имеется возможность применения высокопроизводительных методов обработки детали, что снижает трудоемкость детали.

При изготовлении деталей предъявляются высокие требования к шероховатости некоторых поверхностей, их точности обработки.

На проектируемом участке по возможности до минимума снижен процент использования ручного труда. Применение станков с ЧПУ и быстродействующей оснастки помогает снизить вспомогательное время на подготовку детали к обработке. На участке используется многостаночное обслуживание, что позволяет уменьшить количество основных производственных рабочих.

Изучив по заданным эскизам детали данной группы, их конструктивные и технологические особенности приходим к следующим выводам:

Данные детали группы относятся к телам вращения (втулки, крышки, крышкаки) с различными конфигурациями и типами поверхностей.

Габариты деталей группы имеют небольшой разброс: диаметры от 120…150, длины в пределах 60…80мм, то есть, возможна их обработка на станках с определенным диапазоном габаритов и межцентрового расстояния.

Проведем анализ деталей группы — составим таблицу 2.1 элементарных обрабатываемых поверхностей деталей.

Таблица 2.1- Классификация обрабатываемых поверхностей деталей.

Проанализировав результаты таблицы 2.1, выбираем наиболее сложную деталь — А с наибольшим числом разнообразных обрабатываемых поверхностей в качестве детали, по которой будет разрабатываться техпроцесс.

В дальнейшем при разработке групповой технологии для проектируемого участка эту деталь возьмем за базовую, и для нее будем разрабатывать мерительную и технологическую оснастку и групповой техпроцесс. Для остальных деталей группы составим матрицу группового технологического процесса.

2.2 Служебное назначение детали.

Деталь «Крышка» предназначена для герметичного закрытия агрегата.

O52 плотно закрывает цилиндр агрегата. По 4 отверстиям O6 происходит крепление крышки к цилиндру. O14 служит для выхода поршня.

Т.к. данная деталь — крышка, работает на срез, то и материалу применяемому при ее изготовлении предъявляются следующие требования: прочность, жесткость, износоустойчивость, твердость.

Данная деталь — «Крышка» изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т по ТУ14−1-377−72.

Из данного материала изготавливаются детали, работающие до 600 °C. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от —196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С.; сталь аустенитного класса.

Таблица 2.2. Химический состав стали.

2.3 Анализ технологичности конструкции детали.

Целью данного анализа является выявление недостатков конструкции, а также возможностей улучшения технологичности в условиях производства.

Под технологичностью изделия понимают свойства изделия заключенные в них при конструировании и позволяющие в полной мере использовать все возможности и особенности экономического производственного процесса, обеспечивающего их требуемое количество при надлежащем объеме выпуска и типу производства. Для анализа чертежа детали на соответствие с требованиями стандартов на чертеж в машиностроении, пронумеруем все обрабатываемые поверхности.

Рисунок 2.1 Поверхности детали.

Пронумеровав поверхности детали, определим их вид и составим таблицу 2.3.

Таблица 2.3 Виды поверхностей детали.

Технологичность детали.

Т.к. тип производства — среднесерийный, то для него характерна более универсальная, быстропереналаживаемая технологическая оснастка, и универсальное оборудование с ЧПУ.

В целом считаем деталь технологичной, но имеющей несколько признаков нетехнологичности:

ѕ Имеет сложную геометрическую форму, для выполнения которой необходимы специальные приспособления, для закрепления детали, и инструмент для изготовления.

ѕ внутренняя поверхность O14М7(_-0,018) с шероховатостью Ra=0,4.

(имеет повышенные требования к поверхности и допуску);

ѕ наружная поверхность O52h4 с шероховатостью Ra=0.4.

(имеет повышенные требования к поверхности и допуску).

ѕ Для выполнения торцовой канавки необходим специальный инструмент.

2.4 Нормоконтроль и метрологическая экспертиза чертежа.

Согласно рекомендации государственной системы обеспечения средств измерений (ГСИ) нормоконтроль может быть совмещен с метрологической экспертизой чертежа детали, используя рекомендации и пункты последовательности экспертизы в литературе [2], и требований, изложенных в ГОСТ 2.111−68 ЕСКД. Ведём проверку правильности указания норм точности размеров, формы и расположения поверхностей, а также указанной шероховатости от точности поверхностей.

Цель метрологической экспертизы и нормоконтроля — соблюдение требований ЕСКД с учётом принятых изменений, соблюдение рядов предпочтительности для линейных и угловых размеров, полей допусков и группировка размеров с точки зрения удобства чтения чертежа и обработки детали. Деталь должна быть контролепригодна, то есть все заданные нормы точности обеспечены средствами измерений, а поверхности доступны для подвода к ним измерительных средств.

Метрологическая экспертиза чертежа детали.

Метрологическая экспертиза технической документации — это анализ и оценка технических решений в части метрологического обеспечения (технических решений по выбору измеряемых параметров, установлению требований к точности измерений, выбору методов и средств измерений, их метрологическому обслуживанию).

Исходные данные: чертёж детали «Крышка», тип производства — среднесерийный. Чертёж имеет ряд нарушений действующих стандартов, поэтому выполнен нормоконтроль и метрологический контроль.

В соответствии с требованиями ЕСКД базовый чертеж имеет несколько недостатков:

— параметры шероховатости проставлены старыми обозначениями, необходимо перевести в параметры Ra;

— в технических требованиях на поле чертежа пункт «Неуказанные размеры и допуски на свободные размеры по 722АТ» заменить на «Общие допуски по ГОСТ 30 893.2-mK» .

— точность поверхностей указана устаревшими знаками, необходимо привести к современному виду;

Таблица 2.4 Перевод классов точности в квалитеты.

На чертеже принят числовой, а иногда встречается смешанный способ простановки предельных отклонений, что не соответствует заданному типу производства. Для серийного производства нужно использовать символьный способ простановки. Но поскольку смешанный способ более наглядный и он упрощает контроль детали, то принимаем смешанный способ простановки предельных отклонений.

Допуски на размеры в чертеже соответствуют ГОСТ 30 893.2−2002.

Анализ правильности задания норм точности.

На чертеже поля допусков на наружные диаметральные размеры заданы в системе вала, на отверстия заданы по системе отверстия. На чертеже принят смешанный способ обозначения полей допусков, что упрощает их контроль.

Необходимо заменить на чертеже простановку шероховатости в соответствии с требованиями ГОСТ 2.309. Перед числовым значением проставить обозначение параметра Ra.

Параметры шероховатости также соответствуют допускаемым отклонениям. Не соответствует лишь параметр шероховатости на размер 40, 39, и 6, 7.

Определим задание шероховатости поверхности № 40 и 39 6d11 в зависимости от допуска на размер и относительной геометрической точности.

По таблице П4 [3,c.16]; определили, что относительная геометрическая точность поверхности нормальная. Следовательно, отклонение формы допускается в пределах поля допуска размера:

ѕ Цилиндрические 30%Т.

ѕ Плоскости 60%Т.

Определим параметр шероховатости, мкм, в зависимости от допуска и относительной геометрической точности. [3, c.17, табл. П6].

Ra 0,05T.

где Т — допуск размера.

Ra 0,05 · 75 = 3,75мкм.

Примем по предпочтительному ряду Ra =3,2 мкм.

Определим задание шероховатости поверхности № 6 и7 O6Н7(^+0,012) в зависимости от допуска на размер и относительной геометрической точности.

Ra 0,05 · 12 = 0,6мкм.

Примем предпочтительное значение Ra=0,4 мкм.

Для поверхностей 31, 32, 33 34, 35, 36, 37,38 задан параметр шероховатости Ra = 1,6мкм, что не соответствует допускаемым отклонениям на размер. Зададим на эти поверхности шероховатость Ra = 3,2мкм.

Контролепригодность конструкции изделия — это составная часть технологичности его конструкции. Контролепригодность определяет техническую возможность измерительного контроля необходимых параметров в процессе изготовления, монтажа, наладки, испытаний, эксплуатации и ремонта изделий, оценивается трудоёмкость контрольных операций и затраты на них.

Результаты метрологического контроля чертежа детали cведём в таблицу 6.

Таблица 2.5 Характеристика поверхностей.

2.5 Анализ действующего технологического процесса Предприятие, на котором взяты материалы для дипломного проекта, выпускает детали мелкими партиями или мелкими сериями. На данном предприятии объемы выпуска каждой детали выполняются, причем оборудование в основном простаивает из-за недостатка деталей для выпуска.

Предприятие с достаточной точностью способно выполнять заданную точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Имеется большой запас оборудования, которое способно выполнять достаточно высокие требования к размерам поверхностей деталей, качеству поверхностей.

Однако на предприятии, если рассматривать технологический процесс изготовления крышки имеются недостатки в чередовании последовательности операций, выполнения этапности при изготовлении продукции, хотя это и не влияет на окончательные параметры изделий, т.к. конструктора, инженеры и рабочие имеют достаточный опыт в изготовлении как гражданской так и оборонной продукции. Однако это не всегда осмысленно, т.к. это приводит к более дорогостоящей механической обработке.

При изготовлении деталей применяются различные методы обработки, однако некоторые методы обработки не всегда используются в соответствии с более экономичным технологическим процессом. Так например, некоторые операции фрезерования, выполняемые в базовом варианте на разных станках можно выполнять на одном станке с ЧПУ и без переустановов производить последующее сверление и зенкерование отверстий. Также операции, снятием фасок и заусенцев в базовом варианте выполняемые на слесарных операциях, с использованием универсального оборудования, где точность получения поверхности зависит только от мастерства самого рабочего, можно вполне выполнить на станке с ЧПУ с использованием прогрессивного инструмента. Эти, а также некоторые другие моменты будут решены в разрабатываемом технологическом процессе.

В технологическом процессе изготовления крышки в операционных эскизах не всегда указываются обрабатываемые размеры, правильно проставляются базы, а также для станков нет описания технологических переходов обработки поверхностей, не проставлено время обработки на операциях и режимы резания.

В операционных картах не везде указаны режущие, мерительные, рабочие инструменты и приспособления. Простановка шероховатостей поверхностей соответствует старым стандартам, допуски на размеры проставлены с отклонениями от требований стандартов.

Таблица 2.6 Действующий технологический процесс.

Заводской техпроцесс содержит много операций с применением ручного труда и ручной оснастки, например: слесарная, доводочная.

Станки применяются для обработки как чистовых, так и черновых операций, что при длительном использовании оборудования снижает жесткость системы СПИД, и станки не дают достаточной точности при чистовых операциях.

Специальных контрольно-измерительных приспособлений не применятся, контрольный инструмент применяется универсальный.

Метод контроля применяется пассивный, выборочный контроль деталей. Режущий и вспомогательный инструмент применяется стандартный универсальный, без различных способов повышения размерной износостойкости. Ручная зачистка заусенцев, во-первых, очень трудоемка, во-вторых, приводит к снижению качества обрабатываемых поверхностей из-за царапин, неровностей.

Делая общий вывод о действующем технологическом процессе, хочется подчеркнуть, что данный технологический процесс не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современному металлообрабатывающему производству и нуждается в серьезной реконструкции на основе применения современного автоматизированного оборудования с ЧПУ и другой вспомогательной оснастки, позволяющей исключить ручной труд, уменьшить трудоемкость обработки, увеличить точность и качество изготовления детали.

2.6 Анализ задач, решаемых с использованием ЭВМ На базе предприятия создан отдел автоматизированной системы управления производством (ОАСУП), интенсивно внедряется электронно-вычислительная техника. Создана рациональная структура отдела с несколькими подразделениями: приема и контроля информации, подготовки данных, электронной обработки информации, регистрации и выдачи документов.

ОАСУП ведет:

оперативный учет движения деталей из цеха в цех, выдает задания цехам, ведет учет деталей, дефицит, отсчет брака;

бухгалтерский учет, баланс предприятия, зарплата, жилищно-коммунальные платежи;

учет кадров;

метрологическое обслуживание;

учет материалов;

нормативная база.

На персональных компьютерах производится разработка технологических процессов, маршрутных и операционных карт, ведомостей оснастки. Пополнение базы данных: режущего и вспомогательного инструмента, приспособлений, оборудования, режимов резания. Также производится проектирование эскизов к технологическим процессам, чертежей инструментов. Разрабатываются информационно-поисковые системы по выбору режущего и мерительного инструмента.

2.7 Выбор вида заготовки Важнейшей задачей машиностроения является снижение доли механической обработки в общей трудоемкости изготовления машин на основе повышения точности заготовки, приближение их форм и размеров к готовым деталям. Возникает необходимость разработки и внедрения новых материалосберегающих процессов получения заготовок с достаточно точными размерами и малой шероховатостью поверхности, требующих незначительной механической обработки или не нуждающихся в ней. Актуальной проблемой для производства является поиск рационального способа получения готовой детали в заготовительной фазе.

Вид заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом и техническими требованиями на изготовление, объемом выпуска и экономичностью изготовления.

Выбор вида заготовки зависит от эксплуатационных условий работы детали, ее размеров и формы.

Наиболее широкое распространение для получения заготовок получили три способа:

1. Из проката (прутка) .

2. Ковка — штамповка.

3. Литье На предприятии — изготовителе деталь изготавливается из калиброванного проката, при этом большая часть материала уходит в стружку. Рассмотрим способы получения заготовок позволяющих сократить затраты на материал.

В базовом технологическом процессе в качестве заготовки используется пруток мм L=32мм. Такой вид заготовки приводит к снижению коэффициента использования материала, необоснованно большому расходу материала на стружку.

Второй способ (литьё) по экономическим и технологическим признакам не подходит. Все виды литья применяются в основном для корпусных деталей и деталей сложной формы. Этот способ очень энергоёмкий и требует специального оборудования и помещения. При этом способе заготовка не будет отвечать физико-механическим и эксплуатационным свойствам, структура металла получается неоднородной, и в некоторых случаях будут иметь место скрытые и внешние дефекты (пористость, раковины, трещины), которые обнаруживаются после механической обработки.

Наиболее подходящий способ — это применение штампованной заготовки на горизонтально-ковочной машине.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах получают поковки массой 0,1 — 100 кг с максимальным диаметром O315 мм. Штамповка на ГКМ является одним из производительных способов и может быть рентабельной для определенного вида заготовок. Производительность до 400 поковок в час.

Припуски на номинальные размеры принимаем ориентировочно по таблице 18, для определения габаритов и массы заготовки, с учётом различных потерь (угар, прижоги и т. д.) эскиз заготовки с примерными размерами изобразим на рисунке 2.2.

Сравним экономически два вида заготовки.

Общие исходные данные:

Материал детали: 12Х18Н10Т Масса детали: q = 0,34 кг.

Годовая программа: N = 4636 шт.

Производство: среднесерийное Рисунок 2.2 Эскиз заготовки Масса заготовки из проката:

где: диаметр прутка: 76 мм длина заготовки: 32 мм удельный вес материала:

Масса штамповки:

Таблица 2.7. Данные для расчётов стоимости заготовки по вариантам.

Стоимость заготовки по варианту А.

где: Мз — масса заготовки, кг.

См — цена 1 кг материала заготовки, руб.

Мд — масса готовой детали, кг.

С_ОТХ — цена 1 тонны отходов, руб.

руб.

Стоимость заготовки по варианту Б.

руб Из двух предложенных вариантов вариант Б экономически более целесообразен, чем вариант А.

Окончательно в качестве нового вида заготовки принимаем штамповку.

2.8 Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали Определяющим фактором при разработке маршрутного технологического процесса является тип и организационная форма производства. С учетом типа детали и вида обрабатываемых поверхностей устанавливаем рациональную группу станков для обработки основных поверхностей детали.

Любая деталь представляет собой совокупность элементарных поверхностей. Чтобы составить маршрут обработки детали, необходимо выявить типовые планы обработки элементарных поверхностей.

Рисунок 2.3. Элементарные поверхности детали Для каждой элементарной поверхности (ЭП) детали определяем точность и качество и количество видов обработки и сводим результат в таблицу 7.

Таблица 2.8. Назначение видов обработки поверхностей детали.

Выбор оптимального маршрута обработки поверхностей детали производится в соответствии с [5,таблицы 1,2,3]. Данный способ учитывает вид заготовки, качество обработки (шероховатость, точность размеров) и позволяет оценить различные варианты маршрута по трудоемкости. Исходными данными для выбора и последующей разработки оптимального маршрута обработки являются чертеж детали и технические требования на изготовление, определяющими из которых служат точностные размеры.

Таблица 2.9 Назначение маршрутов обработки.

На основании таблицы 8, анализируя данные маршруты, определяем оптимальный, где содержание операции технологического маршрута формируется по принципу максимальной концентрации при выполнении установов, позиций и переходов. Таким является второй маршрут обработки.

Поверхности 3, 5, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 30, 18, 19, 20, 21, 22, 43, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,42, 44 выполняются по 12 квалитету, но на них указана шероховатость Ra 3,2, которая соответствует 11 квалитету. Поэтому в техпроцесс введены отделочные виды обработки. Учитывая современные методы достижения точности обработки поверхностей, выберем оптимальные режимы резания и геометрию режущих инструментов, чтобы достичь необходимую шероховатость (Ra 3,2) на черновом этапе. Поэтому в таблицу 9 запишем только черновой этап обработки на вышеперечисленные поверхности.

Сформируем этапы обработки, сведем полученные результаты в таблицу 2.10.

Таблица 2.10 Формирование этапов обработки поверхностей.

Для начала проведём анализ базирования. Выбор баз на операциях определяется из условия их последовательного чередования от одного этапа к другому.

Далее проведём анализ баз и схем базирования предлагаемых в новом технологическом процессе.

Для достижения высокой точности обработки, необходимо выполнение принципа единства и постоянства баз, что в базовом технологическом процессе не совсем удаётся.

В разрабатываемом технологическом процессе обработка производится в патроне, центрах и в специальном приспособлении, которое применяется на многих операциях, т. е. принцип единства баз на основных операциях сохраняется.

На первой операции, за базу принимаем наружные поверхности заготовки и торец бурта.

Рисунок 2.4 Схема базирования заготовки на первой операции.

Рисунок 2.5 Схема базирования заготовки на второй операции.

На третьей операции применяется та же схема базирования, что и на первой.

На четвертой операции применим схему базирования по торцу, наружному диаметру и отверстию.

Рисунок 2.6 Схема базирования заготовки на четвертой операции.

На пятой операции примем за базы поверхность отверстия и торец детали.

Рисунок 2.7 Схема базирования заготовки на пятой операции.

На основании этого формируем технологический маршрут, в основу которого закладываем назначенные этапы обработки. Содержание операций технологического маршрута формируем по принципу максимальной концентрации выполнении установов, позиций, переходов.

На основании выше изложенного формируем этапы маршрута обработки. Данные сводим в таблицу 2.11.

Таблица 2.11 Этапы маршрута обработки.

МАРШРУТНАЯ КАРТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Наименование детали — Крышка.

Материал — 12Х18Н10Т.

Вид заготовки — штамповка.

Таблица 2.12 Маршрутная карта технологического процесса.

Такая последовательность обработки обеспечивает изготовление детали с меньшими затратами труда и обеспечивает точное изготовление этой детали.

В некоторых операциях техпроцесса, а в частности в операции 025, после получистовых этапов и этапов повышенной точности выполняются черновые этапы. Эта необходимость вызвана конструкцией детали.

2.9 Разработка операционного технологического процесса.

2.9.1 Назначение оборудования Назначение оборудования производится в зависимости от размеров и формы детали, а также от технических требований, определяющих параметры точность и качество поверхности.

В проектируемом технологическом процессе предполагается использовать следующее технологическое оборудование:

На токарной операции для чернового, получистового и чистового точения будет применяться станок модели 16А20Ф3. Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей детали типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепёжных резьб. Техническая характеристика станка приведена ниже .

Этот станок подходит нам по габаритам, обеспечивает достаточную точность для изготовления представленной группы деталей. Обладает возможностью быстрой переналадки изготовления различных деталей группы. Может обеспечить установку 6 инструментам.

На операциях 010, 025 принимаем фрезерно — сверлильный станок с ЧПУ ROBODRILL a — N21iE. Станок предназначен для фрезерования, сверления, растачивания отверстий в заготовках изготавливаемых из различных материалов. Обработка может производится под различным углом к шпинделю станка. Шпиндель расположен вертикально.

— координата Х, мм — 500.

— координата Y, мм — 400.

— координата Z, мм — 330.

Размер стола, мм — 650×400.

Число оборотов шпинделя, об/мин — 100−10 000.

Ускоренное перемещение, м/мин — 54.

Рабочая подача, м/мин — 1−30.

Количество инструментов в револьверном магазине, шт — 21.

Мощность Эл. двигателя, кВт — 5,5.

Для круглошлифовальной операции 030 применяем круглошлифовальный полуавтомат повышенной точности — 3А151Ф2.

Данный станок предназначен для одновременного шлифования цилиндрических поверхностей, и торца буртика деталей типа тел вращения, при установке в патроне или в центрах.

На данном станке может устанавливаться система активного контроля с электронной отчетно-измерительной системой. Устройство ЧПУ обеспечивает заданные скорости непрерывных подач, времени выхаживания, величины компенсации правки, циклов до очередной правки, координат перезарядки, начала черновой, чистовой и доводочной подач, величины смещения нуля отсчета. Имеется цифровая индикация текущего припуска и отдельный блок индикации, предназначенный для контроля перемещений шлифовального блока по всем диапазонам обрабатываемых на станке размеров и позволяет производить перенастройку станка с одного размера на другой без пробных шлифовок.

Техническая характеристика Наибольший размер обрабатываемой детали- 200?700 мм Число оборотов шпинделя изделия- 63 400 об/мин Число скоростей круга — бесступенчатое регулирование Максимальный размер шлифовального круга — 600?63?305 мм Наибольший угол поворота стола- +3 -10.

Пределы подач по осям координат, мм/мин:

— поперечная- 0,0110.

— продольная- 100 500.

Число подач — дроссельное регулирование Скорость быстрого перемещения по осям координат:

x — 1000 мм/мин.

z — 5000 мм/мин Наибольшая длина перемещения по осям координат, мм:

x — 225 мм.

z — 700 мм Дискретность отсчета по осям координат, мм:

x — 0,001 мм.

z — 0,01 мм Мощность привода главного движения- 7,5 кВт Габаритные размеры — 4365?2165?2170 мм.

2.9.2 Технологические эскизы обработки и схемы установки Основные схемы установки показаны на рисунках: 2.4, 2.5, 2.6. Из вышеперечисленных рисунков видно, что в основе схемы установки лежит схема базирования, предопределяющая рациональную простановку операционных размеров.

Разновидностями эскизов обработки являются операционный эскиз, технологический эскиз и технологическая наладка.

Операционный эскиз выполняется при обработке поверхностей стандартным инструментом на универсальном станке (одноинструментальная обработка).

Технологический эскиз представляется при обработке поверхностей деталей на настроенных станках комплектом инструментов при одной наладке (как правило, многоинструментальная наладка или обработка по копиру или программе).

Технологическая наладка по сути является технологическим эскизом, на котором рабочее приспособление вместо условных символов показывается в полуконструктивном виде. Рекомендуется в тех случаях, когда требуется наглядное изображение рабочего приспособления. Наиболее предпочтительным для разработки является технологический эскиз.

Технологический эскиз выполняется для каждой технологической позиции, последняя включает в себя технологические переходы одного этапа обработки.

На все основные операции механической обработки вычерчиваются технологические эскизы на форматах А1.

Операционные размеры проставляются с предельными отклонениями (цифрами или буквами) в соответствии с выполняемым этапом обработки. Каждый размер обозначается арабскими цифрами, начинается с первого номера. Номер проставляется в окружности диаметром 6−8мм и соединяется с размерной или выносной линией. Нумеровать операционные размеры следует в направлении движения часовой стрелки.

При обработке деталей на станках с ЧПУ и ОЦ на технологическом эскизе обязательно указывается координатная система детали, нулевая и исходные точки, необходимые константы.

Режущий инструмент на технологических эскизах изображается схематично. Положение инструмента на эскизе определяется в зависимости от вида технологического перехода и наличия конструктивно выполненных позиций у применяемого оборудования.

Для каждого инструмента на эскизе указывается материал режущей части. На свободном поле эскиза, обычно внизу справа, проводятся значения элементов режимов резания для каждого инструмента: скорости, подачи и глубины резания в табличной форме.

2.9.3 Расчёт операционных и межоперационных припусков Расчет диаметральных размеров.

Выполним расчет поверхности 17 (O52h5 Ra0,8) расчетно-аналитическим методом.

1. Для данной поверхности определим по [7.c, 17 табл. П1] количество этапов обработки: черновой, получистовой, чистовой, повышенной точности, высокой точности, особо высокой точности. Квалитеты соответственно: 12, 11, 10, 8, 6, 5.

2.Строим схему расположения припусков и допусков с учетом принятого количества этапов обработки (рисунок 9).

3. Так как выбран опытно — аналитический метод решения, то рассчитаем минимальное значение припуска 2Zmin по формуле:

где Rz_i-1— высота микронеровностей поверхности, которая осталась после выполнения предшествующего перехода.

hi-1 — глубина дефектного поверхностного слоя оставшегося при выполнении предшествующего перехода;

e_yi— погрешность установки на выполняемом этапе.

Следуя рекомендациям пункта 3 [7], строим схему расположения припусков и допусков с учетом принятого количества этапов обработки.

Значение h для промежуточных этапов берем из таблицы П1 [7], для заготовки П8.

Параметр Rz для заготовки определим по таблице П8 [7], для промежуточных этапов по формуле:

Rz = 0,2T.

где Т — допуск на соответствующем этапе.

Определяем суммарное отклонение расположения Д_У:

;

где: отклонение оси детали от прямолинейности после штамповки на горизонтально-ковочной машине;

смещение ступеней в плоскости разъёма штампа; [14,c.187] .

При консольном закреплении (в трёх кулачковом патроне) где: кривизна поковок (мкм на 1мм),.

l — длина поковки, мм.

Определяем величину остаточного отклонения расположения заготовки :

;

где: k_y = 0,06 — после чернового обтачивания;

k_y = 0,05 — после получистового обтачивания;

k_y = 0,04 — после чистового обтачивания;

k_y = 0,03 — после обтачивания повышенной точности;