Анализ и усовершенствование ТП детали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

Целью данной работы является практическое освоение методики проектирования технологических процессов изготовления деталей приборов требуемой точности.  Работа состоит из текстовой и графической части. Текстовая часть имеет объем 35 страниц, содержит в себе 11 таблиц и 3 рисунка. В ходе работы были проведены анализ детали, анализ типового и действующего технологических процессов, разработана технологическая наладка на операцию, проведен анализ приспособления, разработана схема сборки приспособления и выполнены пять чертежей: чертеж детали (формат А2), чертеж заготовки (формат А3), чертеж технологической наладки (формат А2), чертеж приспособления (формат А2), схема сборки приспособления (формат А3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

	Введение…………………………………………………………………………		5
1.	Анализ исходных данных………………………………………………............		6
	1.1	Определение типа и организационной  формы производства…………….	6
	1.2	Анализ служебного назначения детали……………………………………	7
	1.3	Анализ технических  условий на изготовление детали……………………	8
	1.4	Анализ технологичности  конструкции детали…………………………….	9
	1.5	Анализ типового и  действующего техпроцессов…………………………	11
2.	Разработка  технологического процесса механической обработки…………..		15
	2.1	Технологические задачи проектирования………………………………….	15
	2.2	Выбор вида заготовки  и метода ее получения…………………………….	16
	2.3	Обоснование структуры техпроцесса………………………………………	17
	2.4	Обоснование технологических и измерительных  баз…………………….	22
	2.5	Расчет линейных и диаметральных размеров……………………………..	23
3.	Разработка  технологической операции механической обработки…………..		31
	3.1	Обоснование содержания и структуры операции…………………………	31
	3.2	Выбор моделей  оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, СОЖ………………………………………..	32
	3.3	Расчет режимов  резания, технических норм времени, определение разряда работ………………………………………………………………...	32
4.	Проектирование  приспособления для операции механической обработки детали…………………………………………………………………………….		34
	4.1	Анализ конструкции  приспособления……………………………………...	34
	4.2	Расчет зажимной силы и точности приспособления……………………...	35
5.	Разработка  технологической схемы сборки изделия…………………………		37
6.	Библиографический список…………………………………………………….		38
7.	Приложение……………………………………………………………………..		39

Введение

Основная цель курсового  проектирования – закрепить и  расширить теоретические знания студента, выработать у него навыки анализа технологического процесса по выявлению основных погрешностей, возникающих при обработке; уяснить неразрывную связь между проектированием операций механической обработки и операций контроля, закрепить навыки использования нормативно-технической и справочной литературы при выполнении проектно-расчётных работ.

Курсовой проект способствует подготовке студента к прохождению технологической практики, выполнению курсового проекта по технологии приборостроения и технологической части в дипломном проекте.

В процессе проектирования студент закрепляет теоретические знания необходимые для изучения специальных дисциплин, осваивает методику решения следующих задач.

1. Анализ служебного назначения детали, технических требований, методов измерений и контроля.

2. Выбор типа заготовки, прогрессивного метода ее получения.

3. Проектирование технологического процесса механической обработки, включая операции технического контроля, со всеми необходимыми технологическими и техническими обоснованиями.

4. Выбор технологической и контрольной оснастки (приспособлений, инструмента, и т.п.) и оборудования для предложенной технологии.

5. Оценка эффективности действующих технологий, определение типа производства и его организационной формы для новых условий (согласно заданию), оценка технологичности конструкции детали.

 

 

 

 

1. Анализ исходных  данных

 

1.1 Определение типа и организационной формы производства.

Определим тип производства через показатель среднегодово трудоемкости одной операции

t_cpi·Q_i,

где Q_i – годовая программа выпуска, равная 1200 деталей , t_cpi – средняя трудоемкость операции.

Штучное время операций t_ш определяется с помощью [5],

T_ш=Т_о·φ_К.

Т_о определяется для каждой операции

1030 – 0,81 мин.

1040 – 1 мин.

1050 – 0,4 мин.

1060 – 0,17 мин.

1070 – 5 мин.

1080 – 17,48 мин.

1090 – 5 мин.

1120 – 0,21 мин.

1140 – 7 мин.

1150 – 0,21 мин.

1180 – 0,22 мин.

1190 – 0,44 мин.

1200 – 0,44 мин.

1205 – 0,21 мин. 

1255 – 1 мин.

Общее время – 39,59 мин. t_cpi=2,64

t_cpi·Q_i =2,64·1200=3168,

что соответствует единичному типу производства. Организационная  форма при таком типе производства – непоточное производство

 

1.2 Анализ служебного назначения детали

 

Данная деталь является точной втулкой. Деталь применяется в конструкции  различных приборов, где может  служить опорой для крепления  валов, осей, червяков, зубчатых колес, ходовых винтов, подшипников; являться элементами конструкции точных винтовых механизмов, приборных подшипников и т.п.

Материал детали сплав титана ВТ5-1, состав (в %):

Fe – до 0.3  C – до 0.1, Si – до 0.12, Mo – до 0.8, V- до 1.2, N- до 0,05, Ti - 90.63 - 95.2, Al - 4.5 - 6.2, Zr – до 0.3, O – до 0.2, H – до 0,015, прочих 0.3.

Деформируемый при высоких  температурах материал, имеет хорошую  коррозионную стойкость и сравнительно недорог за счет добавления алюминия. Он предназначен для изготовления изделий, работающих в широком интервале температур: от -253 до 450 °С. Вакуумное азотирование увеличивает твердость и фрикционные свойства верхних слоев материала. Покрытие из нитрида титана не коррозирует, не окисляется, не тускнеет, материал очень износостойкий и уменьшает потери при трении.

Поверхности 1 и 3 являются основными рабочими поверхностями детали и предназначены для установки подшипника качения. Паз, образуемый поверхностью 2, заполняется смазкой. Поверхность 4 непосредственно прилегает к корпусу прибора. Остальные элементы, такие как фаски и скругления предназначены для уменьшения массы детали и выполняют так же эстетическую функцию.

Поскольку деталь предназначена  для использования в точном приборе, следует соблюдать высокую точность изготовления детали.

 

1.3 Анализ технических условий на изготовление детали

Таблица 1

Анализ технологических  условий на деталь

№ п.п.	Основные технические условия. Точность и шероховатость основных поверхностей.	Назначение ТУ и способ  их обеспечения.	Способ контроля ТУ.
1	∅73±0,01 Базовая поверхность Г	ТУ необходимо для точной установки втулки в корпус.	Допуск диаметра контролируется микрометром.
2	∅ Базовая поверхность В	Данная точность диаметра необходима для посадки с натягом подшипника качения.	Допуск диаметра контролировать нутромером. При нанесении покрытия учитывать толщину, контролировать толщину покрытия.
3	Базовая поверхность Б Торцевое биение 0,025 мм	Прилегающая к корпусу поверхность. ТУ обеспечивает отсутствие прекосов
4	Ra 2,5	Обеспечивает точность посадок  и сопряжения поверхностей.	Контролировать профилометром, либо сравнивая с образцами.

 

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

 

1. Анализ по материалу.

Дорогостоящий титановый  сплав ВТ5-1 используется для работы в широком диапазоне температур.  В ряде случаев может быть заменен на более дешевые материалы, например алюминиевые сплавы или конструкционные стали.

Коэффициент использования  материала.

К_и.м.=М/М_З=0,075/0,13=0,56

Оценка: допустимо.

2.Анализ по геометрической  форме.

Геометрическая форма  детали полностью соответствует выполняемым в узле функциям. Однако, деталь является тонкостенной, а это ведет к уменьшению точности при обработке. особенно специальных поверхностей таких как паз, и уменьшению точности установки в узел, например может возникнуть перекос или прогиб детали, а так же к уменьшению срока службы при высоких нагрузках. Так же нетехнологичными являются поверхности 10 и 11 (Рис. 1), так как их довольно трудно получить при обработки с нужной точностью.

Оценка: допустимо.

Рис. 1 – Геометрическая модель детали

 

 

3. Качество поверхностей удовлетворяет предъявляемым требованиям дял обеспечения правильной работы детали.

Оценка: хорошо.

4. Анализ по простановке  размеров.

Как видно из рисунка 1, размеры, проставленные на чертеже,  однозначно устанавливают связь между всеми элементами детали.

Оценка: хорошо.

5. Анализ по возможным  способам получения заготовки. 

Способ получения заготовки: Штамповка в открытых штампах  на молотах.

Форма заготовки приближена к форме детали. Следовательно. При обработке уменьшаются отходы материала. Но при единичном производстве рекомендуется использовать для получения заготовок ковку, а не штамповку.

Оценка: допустимо.

 

 

Таблица 2

Анализ технологичности  конструкции детали

№ п.п.	Нетехнологичные элементы и свойства детали	Предложения по повышению технологичности детали
1	Дорогостоящий материал.	Использовать более дешевые  материалы, если позволяют условия.
2	Тонкостенная деталь.	Увеличить толщину стенки.
3	Еще большее уменьшение толщины  стенки и затрудненное получение  поверхностей 10 и 11.	Не обрабатывать данные поверхности. Увеличить диаметр поверхности 12 и  установить в узел уплотнительный элемент.
4	Способ получения заготовки  не соответствует типу производства	Получать заготовку способом ковки  на молотах.

 

1.5 Анализ типового и действующего техпроцессов.

Основным видом заготовок  для точных втулок являются прутки и трубы, а так же штучные заготовки, получены объемной холодной штамповкой и литьем в кокиль.

Последовательность этапов обработки:

1. Предварительная токарная  обработка, выполняемая за одну или несколько операций, в процессе которой окончательно обрабатывается максимально возможное число вспомогательных цилиндрических, конических, резьбовых поверхностей и торцов. Рабочие поверхности обрабатывают предварительно с припуском на последующую обработку.

2. Окончательная токарная  обработка рабочих поверхностей, обеспечивающая требуемую точность  размеров, формы и расположения  цилиндрических поверхностей и  торцов. Иногда токарная обработка  заменяется шлифованием. 

3. Обработка вспомогательных поверхностей: фрезерование пазов, лысок, фасонных поверхностей, сверление отверстий и нарезание резьбы в отверстиях, развертывание и зенкование отверстий и т.д.

4. Отделочная (финишная) обработка посадочных поверхностей: тонкое шлифование, алмазное растачивание, обтачивание, притирка и т.п.

Наружные поверхности обрабатывают стандартным режущим инструментом с осевой подачей или специальным фасонным инструментом с поперечной подачей. На токарно-револьверных станках нормальной точности позволяет вести обработку наружных поверхностей точных втулок по 9 – 13 квалитету точности.

Наиболее распространенным способом обработки внутренних поверхностей втулки является растачивание отверстий расточными резцами после предварительного сверления. Расточка позволяет получать внутренние поверхности втулок до 9-го квалитета точности.

Расточка длинных  отверстий малого диаметра (до 10-12 мм) ведется пушечными сверлами.

Ступенчатые отверстия втулок целесообразно обрабатывать комбинированным инструментом. Применение комбинированных инструментов позволяет уменьшить необходимое число инструментов и переходов при обработке, упрощает настройку станка и повышает производительность.

Внутренние поверхности  втулок до 7-9 квалитета точности с  диаметром до 30 мм можно обрабатывать с помощью разверток.

Конические  поверхности втулок обрабатывают с помощью фасонных резцов или с использованием универсальной копирной линейки, закрепляемой на станине токарно-револьверного станка.

Распределение переходов  по операциям:

1. На первых переходах производить центровку, сверление, предварительное обтачивание, накатку, рассверливание и растачивание отверстий и т.п.

2. Чистовую обработку  поверхностей выполнять в конце  операции.

3. Стремиться к сокращению  числа переходов за счет использования нескольких инструментов.

4. Отверстия диаметром  более 10 мм, имеющие небольшую  глубину, можно сверлить без  предварительной центровки.

5. При обработке ступенчатых  отверстий диаметром до 35 мм сначала  сверлить отверстие большего  диаметра.

6. При обработке отверстий диаметром более 35 мм предварительно сверлить отверстие меньшего диаметра.

7. При сверлении глубоких  отверстий малого диаметра, особенно  в вязких материалах, периодически  выводить сверло из обрабатываемого  отверстия.

8. Если при обработке  детали необходимо удалять большие припуски, то их снимать за несколько переходов разными резцами , каждый из которых закреплен в отдельном гнезде револьверной головки.

9. Сверление, зенкерование  и развертывание отверстий тонкостенных  втулок выполнять до обточки наружных поверхностей.

10. При сверлении отверстий,  обточке проходными и фасонными  резцами увеличивать длину обработки  для уменьшения пути отрезного  резца.

Токарная обработка  точных втулок обычно ведется на токарно-револьверных автоматах и токарно-револьверных станках.

Последовательность операций в этапах.

1. Предварительная обработка. Выполняется  за одну или несколько операций  с обработкой максимально возможного  числа вспомогательных поверхностей. Рабочие поверхности обрабатывают  предварительно с припуском на последующую обработку.

2. Окончательная обработка.  Обеспечивается требуемая точность  размеров, формы и расположения  цилиндрических поверхностей и  торцов.

3. Обработка вспомогательных  поверхностей: фрезерование пазов,  лысок, сверление отверстий и  т.п.

4. Отделочная обработка  посадочных поверхностей: тонкое  шлифование, алмазное растачивание  и обтачивание, притирка и т.п.

Последовательность операций в этапах может изменяться в зависимости  от конструкции втулок, чтобы не ухудшить качество обработанных ранее поверхностей.

Основные схемы базирования  и применяемые базы.

Основные схемы базирования  для точных втулок – схемы базирования  длинных цилиндрических заготовок.

При обработке внутренних поверхностей и перпендикулярных им торцов втулку закрепляют по наиболее точной и по возможности протяжённой наружной поверхности (цилиндр) и торцу. При обработке наружных поверхностей втулку устанавливают по наиболее точной внутренней поверхности (цилиндр)

Тип приспособлений, средств  механизации и автоматизации.

Используемые приспособления: цанговые патроны, центрирующие оправки, разжимные патроны.

Предварительная механическая обработка ведётся на токарно-револьверных автоматах и токарно-револьверных станках, окончательная обработка  выполняется на токарных станках повышенной точности, обработка вспомогательных поверхностей ведётся на сверлильных и фрезерных станках. В условиях единичного и мелкосерийного производств обработка ведется на токарных и токарно-винторезных станках

Экономия времени и  повышение эффективности производства достигается применением метода групповой обработки при эксплуатации токарно-револьверных станков. При данном методе проектируется наладка станка на комплексную деталь (которая содержит все поверхности выбранной группы деталей). А затем при обработке конкретной детали исключаются те позиции револьверной головки с инструментами, которые предназначены для обработки поверхностей, не относящихся к обрабатываемой детали.

 

 

Таблица 3

Анализ действующего технологического процесса

Анализируемы характеристики	Отличия от типового техпроцесса	Причины отличий	Недостатки действующего техпроцесса
Вид заготовки	Нет отличий	-	Несоответствие единичному типу производства
Последовательность этапов обработки	Нет отличий	-	-
Перечень основных групп поверхностей, обрабатываемых на каждом этапе.	Обработка дополнительных специальных  поверхностей	Отсутствие таковых в типовом  ТП	-
Распределение переходов по операциям	Нет отличий	-	-
Последовательность операций в  этапах	Нет отличий	-	-
Основные схемы базирования  и применяемые базы	Нет отличий	-	-
Оборудование, приспособления	Нет отличий	-	-

2. Разработка  технологического процесса механической обработки.

2.1 Технологические  задачи проектирования.

Класс детали – точные втулки, единичное производство, тонкостенная втулка, предназначенная для установки подшипника, из материала ВТ5-1.

При разработке техпроцесса  необходимо выбрать форму и способ получения заготовки, проанализировать состав операций точность обработки  и разработать модель механической обработки детали.

 

2.2 Анализ типового  и действующего техпроцессов.

Таблица 4

Сравнительная характеристика методов получения заготовки

№ п.п.	Характеристики методов	Методы получения заготовки
		Штамповка в открытых штампах на молотах	Штамповка на горизонтально ковочных машинах	Штамповка в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах  в разъемных матрицах
		Качественные и количественные показатели методов
1.	Тип заготовки.	Простой формы – штамповка за один переход. Сложной формы – за несколько  переходов.	Изготовление точных, без штамповых уклонов заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов.	Наиболее точные заготовки сложной  конфигурации
3.	Шероховатость	Rz 160-320	Rz 160-320	Rz 80-320
2.	Припуски и допуски	Припуски от 0,6-1,2 до  3,0-6,4 мм. Поле допусков от 0,7-3,4 до 1,6-11мм.	Припуск на 40-50% больше чем при штамповке  на молотах.	Припуске на 0,1-0,6 мм меньше, чем  при штамповке на молотах.
3.	Размеры и масса деталей.	До 3 т. в основном 50-100 кг.	До 30 кг.	До 150 кг.
4.	Производительность	40—60 ударов в минуту	400-900 поковок в час	В 1,5-3 раза выше по сравнению со штамповкой на молотах
5.	Тип производства	Серийное	Серийное Массовое	Массовое

 

Для получения заготовки  выбираем способ штамповки в открытых штампах на молотах.

Суммарные припуски составляют 1,2 – 6 мм, что соответствует значению стандартов для данного способа.

 

2.3. Обоснование  структуры техпроцесса

Таблица 5

Наименование этапа	Номер и наименование операции	№№ основных поверхностей				Цель операции
		Наруж. цилиндр.	Внутр. цилиндр	Плоскость или торец	Спец. поверхн.
		1	2	3	4
		Заданные по чертежу квалитет и  шероховатость
		1	2	3	4
		IT9/ Rа2,5	IT6/ Rа2,5	IT8/ Rа2,5	IT11 Rа2,5
		Выполняемые по технологии квалитет и шероховатость
		IT9/ Rа2,5	IT6/ Rа2,5	IT8/ Rа1,25	IT11 Rа2,5
1	2	3	4	5	6	7
Заготовит. этап	1010 Заготовит. штамповка	IT14/ Rz40	-	IT14/ Rz40	-
Предварит. обработка	1030 токарная	IT11/ Rz40	IT11/ Rz40	-	-	Подготовка баз
	1040 токарная	-	IT10/ Rz20	IT11/ Rz20	-	Подготовка  баз
	1050 токарная	IT10/ Rz20	-	-	-	Удаление излишнего материала и придание формы изделию
	1080 фрезерная	-	-	-	-
Окончательная обработка	1120 токарная	-	-	IT9/ Rz40	-	Достижение необходимой точности и формы детали
	1130 Вертикально -фрезерная	-	-	-	IT11/ Rа1,25
	1150 токарная	IT10/ Rz20	-	-	-
	1170 токарная	-	-	-	-
	1180 токарная	-	-	IT9/ Rz40	-
	1190 токарная	-	IT9/ Rz20	-	IT9/ Rz20
Отделочнаяобработка	1200 токарная	-	IT6/ Ra2,5	IT8/ Ra2,5		Обеспечение необходимой точности и шероховатости рабочих  поверхностей
	1205 токарная	IT9/ Ra2,5	-	-	-

 

 

1. Этапы и операции  соответствуют типовому техпроцессу. 

2. Первая токарная  операция связана с образованием  базовых поверхностей.

3. Операции формируются  по принципу дифференциации, благодаря этому становиться обработка деталей конвейером.

 

Таблица 6

План обработки

 

№ операции	Наименование операции	Операционный эскиз	Оборудование, приспособления, средства контроля
1010	Заготовительная
1030	Токарно-винторезная, 1К-62		Токарно-винторезный 1К-62 Штангенциркуль
1040	Токарно-винторезная, 1К-62		Токарно-винторезный 1К-62 Штангенциркуль Специальное кольцо Нутромер Глубиномер
1050	Токарно-винторезная,		Токарно-винторезный 1К-62 Радиусомер Глубиномер Меры длины концевые
1060	Сверлильная		Вертикально-сверлильный 2А-135   Кондуктор
1080	Фрезерная,		Вертикально-фрезерный с ПУ 6М13ГН-1 КИМ
1120	Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1К-62 Микрометр Штангенциркуль
1130	Вертикально-фрезерная		Вертикально-фрезерный 6М12П Штангенциркуль
1150	Токарно-винторезная 1К-62		Токарно-винторезный 1К-62 Глубиномер ГИ100 Меры длины концевые Радиусомер
1170	Токарно-винторезная,		Токарно-винторезный 1К-62 Фаскомер
1180	Токарно-винторезная,		Токарно-винторезный 1К-62 Микрометр Штангенциркуль Специальное кольцо
1190	Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1К-62 Радиусомер 3-х точечный нутромер фаскомер
1200	Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1К-62 Радиусомер 3-х точечный нутромер
1205	Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1К-62 Глубиномер ГИ 100