Анализ детали и технологичности её конструкции

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат	3
Содержание	4
Введение	5
1. Анализ детали и технологичности  её конструкции	6
2. Разработка первоначального  варианта маршрута обработки	7
3. Определение типа производства	8
4. Выбор типа заготовки, расчет припусков и межоперационных размеров, назначение допусков.	12
5. Расчет режимов резания	16
6. Техническое нормирование	22
Заключение	25
Список использованных источников	26
Приложения

 

 

 

 

 

Введение

 

    Развитие промышленных технологий в машиностроении является обязательным условием конкурентоспособности отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Увеличение выпуска продукции машиностроения и повышение её качества  осуществляется преимущественно за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применение прогрессивных технологий. 

   Технологический  процесс в машиностроении характеризуется  не только улучшением конструкции  машин, но и непрерывным совершенствованием  технологии их производства. Важно качественно, экономично и в заданные сроки с машинными затратами труда изготовить машину. Развитие новых прогрессивных технологий процессов обработки способствует конструированию более современных машин и снижению их себестоимости.

   Актуальна задача  повышения качества выпускаемых  машин и, в первую очередь, их  точности. В машиностроении она  имеет особенно важное значение для повышения эксплуатационного качества машин. Технологическое обеспечение заданной точности при наименьших затратах является  основной задачей технолога.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Анализ детали и технологичности её конструкции

1.1 По виду деталь «фланец» относится к классу «диск», так как выполняется условие  .

1.2 Основные конструкционные  и геометрические характеристики детали: ось детали имеет прямолинейную форму, фланец является жестким, так как диаметр детали много больше её длины. Деталь имеет, в основном, поверхности средней точности (8 – 9) квалитета, с шероховатостью , , достижение которых возможно черновым точением.

 

1.3 Материал детали  - сталь 20 ГОСТ 1050–88.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 20 (ГОСТ 1050-88) в %.

С	Si	Mn	не более
			Cr	P	S	Ni	Cu	As
0,17-0,24	0,17-0,37	0,35-0,65	0,25	0,035	0,04	0,3	0,3	0,08

 

Таблица 1.2 – Механические свойства стали 20

σТ, МПа	σВ, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см2	HB
245	390	195	23	50	54	111-156

 

1.4 Имеются сквозные отверстия диаметром  18мм в количестве 4 шт.

 

Вывод по технологичности конструкции фланца:

в целом деталь технологична, имеет хорошие базовые поверхности для операций обработки. Она может быть изготовлена с применением универсального оборудования, средств технологического оснащения, режущих и измерительных инструментов.

 

2 Разработка первоначального варианта маршрута обработки

На данном этапе разработки технологического процесса необходимо весь процесс разбить на технологические операции и переходы по обработке элементарных поверхностей.

Первоначальный вариант технологического процесса обработки фланца состоит из следующих операций:

1. токарная операция;
2. операция сверления;
3. слесарная операция.

3 Определение типа производства

   Наименьшие затраты  при изготовлении изделий достигаются  при построении технологического процесса в соответствии с реальным типом производства (единичное, массовое или серийное). Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуются коэффициентом закрепления операций, который показывает отношение всех различных технологических операций к числу рабочих мест.

Материал детали: сталь 20.

Объём выпуска: N = 1000 шт.

Число изделий на деталь: m = 1.

Масса детали: М = 4,7 кг.

Коэффициент запаса на брак, β: от 2% до 10%.

σВ = 390 МПа.

Действительный годовой фонд времени оборудования, Fд: 4029 ч.

3.1 На основании массы детали из заданного объёма выпуска предварительно определяем тип производства. Тип производства детали - мелкосерийный.

3.2 Определяем приближенное  основное время и Тшт на операцию механической обработки.

1). Токарная предварительная

 

2). Токарная окончательная

3). Операция сверления

      Сверлить  отверстия диаметром d = 18 мм на проход.

    На 4 отверстия:

3.3 Находим расчетное количество  станков на каждой операции  по                формуле:

Принимаем mпр1 = 1

Принимаем mпр2 = 1

Принимаем mпр3 = 1

3.4 Устанавливаем число  рабочих мест:

       р1 = 1,                                  р2 = 1,                             р3 = 1

3.5 Определяем значение фактического коэффициента загрузки           оборудования по формуле:

 Все станки загружены в норме.

 

3.6 Определяем количество  операций, выполненных на каждом  рабочем месте в течение календарного  периода по формуле:

 

 

Результаты сводим в таблицу

Операция	ТШ.К.	mp	p	ηЗ.Ф.	О
ТП	45,06	0,24	1	0,24	3,3
ТО	3,5952	0,019	1	0,019	42
С	1,032	0,0055	1	0,0055	145

 Таблица 3.1

 

По коэффициенту загрузки оборудования определяем тип производства

Такое значение КЗ.О. характерно для единичного производства.

Таким образом, в данном разделе было установлено, что по типу производства изготовление фланца относится к единичному производству. 

4  Выбор типа заготовки, расчет припусков и межоперационных размеров, назначение допусков.

 

4.1 Тип заготовки –  поковка.

Материал – сталь 20 ГОСТ 1050-88;

 М = 4,7 кг

 

4.2 Определяем расчетную массу детали:

Мпоковки = Мдет +Кр

где Кр – коэффициент = 1,3…1,7

4.3 Определяем степень сложности:

где Мфигуры – масса геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки. Геометрическая фигура может быть шаром, параллелепипедом, цилиндром с перпендикулярными к его оси торцами или прямой правильной призмой.

Степень сложности: С2.

 

4.4 Определяем группу стали:

Группа стали выбирается в зависимости от содержания углерода.

Группа стали:  М1.

 

 

 

4.5 Определяем класс точности поковки:

Фланцы чаще всего штампуют в открытых штампах, на зеркале которых размещают площадку для осадки заготовок площадью более 30% всей площади зеркала штампа.

Заготовки крупных фланцев (до 200 – 250 мм) осаживают на ковочном молоте, а остальные операции выполняют на штамповочном молоте.        Выбирая размеры формы штампа, необходимо учитывать усадку при остывании (15%). Для предотвращения застревания фланца в штампе  боковые стенки ручьёв изготавливают с уклоном 3 – 10%.

Класс точности поковки: Т4 (на штамповочных молотах).

 

4.6 Определяем исходный  индекс:

       Исходный  индекс – 13.

 

4.7 Находим основные припуски  на сторону.

 

4.8 Находим дополнительные припуски.

 

4.9 Определяем радиус закругления  наружных углов:

     r = 3 мм.

 

4.10 Находим штамповочные уклоны:

Оборудование	Уклон, град.
Штамповочные молоты	На наружной поверхности	На внутренней поверхности
	7	10

 Таблица 4.1 Штамповочные уклоны

 

 

4.11 Определяем допускаемое  отклонение размеров.

 

Найденные значения сводим в таблицу.

Таблица 4.2

Диаметр, d, мм Длина, l, мм Шероховатость, Ra, мкм	Основной припуск, мм	Дополнительный припуск, мм		Размер заготовки, допуски, мм
		Смещение по поверхности разъёма штампа	Отклонение от плоскостности или изогнутость
205	1,9	0,3	0,5
137	2,0
122	1,7
60	1,5
53	1,5
75	1,5
15	1,4

 

  

   Размеры заготовки:

205+(1,9+0,3+0,5)*2 = 210,4

137+(2+0,3+0,5)*2 = 142,6

122+(1,7+0,3+0,5)*2 = 127

60+(1,5+0,3+0,5)*2 = 64,6

53-(1,5+0,3+0,5)*2 = 49,4

75+(1,5+0,3+0,5)*2 = 79,6

15+(1,4+0,3+0,5)*2 = 19,4

 

 

 

Эскиз заготовки

 

 

 

Задаём технические требования

 

1. Твёрдость  130…140 НВ
2. Термообработка – отжиг
3. Степень сложности С2
4. Группа стали М1
5. Класс точности  Т4
6. Исходный индекс 13
7. Радиус закругления наружных углов 3 мм
8. Штамповочные уклоны

на наружной поверхности:  7°              на внутренней поверхности:  10°

9. Размеры для справок (*)
10. Остальные технические требования по ГОСТ 8479-70

 

 

5 Расчет режимов резания

Обработка резанием основана на удалении слоя материала (припуска) с поверхности заготовки лезвийным или абразивным инструментами с целью получения необходимой геометрической формы, точности размеров и качества поверхностей. К параметрам процесса относятся подача, глубина резанья, скорость резанья.

Для токарной операции выбираем карусельный станок 1520.

       Заготовка  поковка, сталь 20. σв = 390мПА

       Материал режущей части Т15К6

       Геометрия  инструмента: d=18; α=12; λ=0;φ=90.

Резец токарно-проходной, правый с углом в плане.

Радиус при вершине 1мм.

5.1 Назначаем глубину резания:

t = 4 мм,                                       ,

 где i – число рабочих ходов; z – припуск.

5.2 Выбираем значение подачи:

Для чернового наружного точения

S = 0,4 мм/об

5.3 Определяем скорость  резания по эмпирической формуле:

,

 

Где СV – коэффициент, m, x, y – показатели степени.

СV = 350;     x = 0,15;          y = 0,35;             m = 0,20

Т  = 60 мин – период стойкости инструмента.

- поправочный коэффициент

где   - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого        материала

где КГ – коэффициент, учитывающий группу стали по обрабатываемости, и показатель степени nυ.

КПυ – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,

КПυ = 0,8

КИυ – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента,

КИυ = 1

5.4 Определяем частоту  вращения шпинделя:

Принимаем n = 400 мин-1  (т.к. n15 = 320 мин-1, n16 = 400 мин-1)

 

5.5 Определяем фактическую скорость резания:

5.6 Определяем силу резания:

,

где Ср – коэффициент; x, y, n – показатели степени.

Ср = 300;      x = 1;        y = 0,75;     n = -0,15

КМр – коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости

Коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна:

Кφр – главный угол в плане φ° = 0,89 (φ = 90°)

Кγр – передний угол γ° (10°) = 1

Кλр – учитывающий величину наклона главной режущей кромки = 1

Кrp – радиус при вершине = 1.

 

5.7 Определяем мощность  резания:

 

Nрез < Nэ/д * η         (10*0,8 = 8 кВт)

 

6,1 < 8 (кВт)

Для операции сверления выбираем вертикально-сверлильный станок  2С170. 

5.8 Определяем глубину  резания

При сверлении глубина резания определяется по формуле

t = 0,5D

t = 0,5*18 = 9 (мм)

5.9 Определяем подачу для сверла диаметром 18 мм

S = 0,45 мм/об 
     5.10 Определяем скорость резания

V=

 Материал режущей части  инструмента Р6М5

СV=9.8;     q=0.4;     y=0.5;     m=0.2

T = 45 мин – период стойкости;

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле

где  Kmv - коэффициент на обрабатываемый материал.

Kuv - коэффициент на инструментальный материал.

Kuv = 1

KLv - коэффициент учитывающий глубину сверления.

KLv = 1

Тогда

Тогда

V =

5.11 Определяем частоту вращения:

5.12 Определяем крутящий момент и осевую силу:

где  СМ и Ср  - коэффициенты, а q, y – показатели степени.

СМ = 0,0345; Ср = 68; q = 2; y = 0,8; 

, а      

Тогда

         

5.13 Определяем мощность резания:

 

где n – частота вращения, об/мин. Определяется по формуле:

Принимаем n = 200 мин-1.

Тогда

6  Техническое нормирование

Структура токарной операции

Таблица 6.1

№  перехода	Содержание операции	Время, мин
		ТО	Твспом
1	Установить, закрепить заготовку		0,34
2	Включить станок, переместить каретку суппорта в продольном направлении		0,15
3	Снять пробную стружку	0,0625
4	Отвести резец		0,02
5	Выключить станок		0,02
6	Измерить деталь		0,12
7	Включить станок		0,02
8	Подвести резец		0,02
9	Обточить поверхность с диаметра 205мм до диаметра 137мм за девять рабочих ходов	0,34
10	Отвести резец		0,02
11	Выключить станок		0,02
12	Измерить деталь		0,12
13	Включить станок		0,02
14	Подвести резец		0,02
15	Обточить наружный диаметр на проход	1,3
16	Отвести резец		0,02
17	Выключить станок		0,02
18	Измерить деталь		0,12
19	Включить станок		0,02
20	Подвести резец		0,02
21	Переустановить фланец на поверхность 2, выверив по наружному диаметру, закрепить		0,34
22	Включить станок, переместить каретку суппорта в продольном направлении		0,15
23	Обточить поверхность с диаметра 205мм до диаметра 60мм за девятнадцать рабочих ходов	1,3
24	Отвести резец		0,02
25	Выключить станок		0,02
26	Измерить деталь		0,12
27	Включить станок		0,02
28	Подвести резец		0,02
29	Обточить поверхность фланца с диаметра 205мм до диаметра 122мм за одиннадцать рабочих ходов	3,37
30	Отвести резец		0,02
31	Выключить станок		0,02
32	Измерить деталь		0,12
33	Включить станок		0,02
34	Подвести резец		0,02
35	Проточить конус, выдержав размеры: диаметры 122мм и 60мм, и R = 6мм	2,35
36	Отвести резец		0,02
37	Выключить станок		0,02
38	Измерить деталь		0,12
39	Включить станок		0,02
40	Подвести резец		0,02
41	Расточить отверстие диаметром 53мм на проход	0,715
42	Отвести резец		0,02
43	Выключить станок		0,02
44	Измерить деталь		0,12
45	Включить станок		0,02
46	Подвести резец		0,02
47	Проточить конус, выдержав размеры: диаметры  94мм и 53мм, и угол 20°	2,06
48	Отвести резец		0,02
49	Выключить станок		0,02
50	Измерить деталь		0,12
51	Раскрепить и снять фланец		0,34

 

 

 

 

Структура сверлильной операции

Таблица 6.2

№  перехода	Содержание операции	Время, мин
		ТО	Твспом
1	Установить фланец на поворотный стол. Закрепить		0,34
2	Включить станок		0,02
3	Подвести сверло		0,02
4	Сверлить четыре отверстия диаметром 18мм на проход по окружности	1,032
5	Отвести сверло		0,02
6	Выключить станок		0,02
7	Раскрепить и снять фланец		0,34

 

 

Заключение

 

В данной курсовой работе разработан технологический процесс механической обработки фланца. Выполнен анализ детали и технологичности её конструкции, разработан первоначальный вариант маршрута обработки, определен тип производства, произведён расчет припусков и межоперационных размеров, режимов резания и технических норм времени на операции механической обработки.

В системе  компании АСКОН созданы чертежи детали, заготовки и технологических наладок. В приложении приведен комплект технологической документации.

Список использованных источников

 

1. Скрябин, В.А. Технологическая документация на единичный процесс                     изготовления изделия [Текст] – Пенза: ПГТУ,1994. – 250с.

2. Косилова, А. Г. Мещеряков, Р.К. Справочник технолога - машиностроителя [Текст] В 2-х т. Т. 2. – М.:  Машиностроение, 1986. – 495с.

3. Горбацевич, А.Ф. Шкред, В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения [Текст] – М.:  Альянс, 2007. – 256с.

4. Никифоров, А.Д. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов для химических производств [Текст] – М.: Машиностроение, 1979. – 277с.

5. Государственный стандарт союза ССР Поковки стальные штампованные допуски, припуски и кузнечные напуски ГОСТ 7505-89 [Текст] – М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1990. – 57с.

6. Арзамасов, Б.Н. Соловьёва, Т.В. Справочник по конструкционным материалам [Текст] – М.: МГТУ, 2005. – 649с.

7. Зубченко, А.С. Марочник сталей и сплавов [Текст] – М.: Машиностроение, 2003. – 782с.