Деталь «Корпус УРТК.713452.001»

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ –

УЧЕБНО –  НАУЧНО – ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Кафедра: «Технология машиностроения и конструкторско –

технологическая информатика»

Допустить к  защите

            “____”__________ 2013  г.                                  

                           Руководитель Кулаков А.Ф.

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к  курсовому  проекту  по  курсу:

«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ “

Тема  проекта  Деталь «Корпус УРТК.713452.001»

Проект  выполнил  студент  Грибанов Е.

Шифр  090598  группа 41-МП      факультет ЛП

Специальность 260601

Нормоконтроль__________________    _____________________

                                     подпись                           Ф.И.О.

Курсовой  проект  защитил  с  оценкой______________________

Руководитель ____________________  Кулаков А.Ф.

                                     подпись                            Ф.И.О.

 

 

 

 

 

Орел 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение				3
1	Общая часть
	1.1		Анализ технологичности детали	5
	1.2		Определение типа производства	6
	1.3		Выбор заготовки	7
	1.3.1		Экономическое обоснование выбора способа изготовления заготовки	8
	1.4		Формирование операций и выбор  технологического оборудования, металлорежущего  инструмента и оснастки	10
	1.5		Определение припусков, операционных размеров и размеров заготовки	13
2	Технологическая часть
	2.1	Расчет режимов резания		18
	2.2	Расчет норм времени		21
3	Конструкторская часть
	3.1	Служебное назначение приспособления		27
	3.2	Расчет приспособления на усиление зажима		28
Заключеие				33
Список используемой литературы				34

 

Введение

   Основой народного хозяйства  определяющей его технологический  уровень, является машиностроение. Машиностроение обеспечивает воспроизводство  основных фондов всех отраслей  народного хозяйства и потребность  населения в машиностроительных  изделиях. От уровня развития  машиностроения решающим образом  зависят эффективность структурных  преобразований в экономике страны, благосостояние народа и обороноспособность  государства.

   Современные машины характеризуются  повышением их производительности, быстроходности, удельной мощности  и надежности, при снижении весовых  и габаритных показателей. Это  влечет за собой использование  новых высокопрочных, имеющих  специальные свойства, конструкционных  материалов, которые в большинстве  случаев являются труднообрабатываемыми.  Однако технический прогресс  определяется не только улучшением  конструкций машин, но и непрерывным  совершенствованием технологии  их производства. Разработка технологических  процессов изготовления деталей  представляет  собой один из  ответственных этапов подготовки  производства. Технологические процессы  должны обеспечивать высокое  качество изделий в соответствии  с техническими условиями эксплуатации  при минимальных затратах времени  и средств.

   Успешному решению актуальных  проблем технологии производства  машин способствуют следующие  основные направления:

• гибкая ресурсосберегающая технология машиностроительного производства;
• управление качеством конкурентоспособных машиностроительных изделий;

 

 

• программируемая автоматизация производственных процессов
• экономика внедрения новых технологий и др.

Целью курсового проекта является приобретение навыков по разработке маршрутного технологического  процесса изготовления заданной детали, операционного  технологического процесса на выполнение отдельных операций, проектированию станочного и контрольного приспособлений.

    В данном курсовом проекте  осуществлена попытка построения технологии обработки детали типа стакан на основе базовой технологии с учетом достижений современного машиностроительного производства. Особенность проекта - это применение станков с ЧПУ, и полуавтоматов.

В первой части курсового проекта  рассмотрены физико-механические свойства материала детали и произведен анализ технологичности детали.

Во второй части выбираем заготовку  и её технико-экономические обоснования,проектируем операции механической обработки, делаем расчет припусков, расчет режимов резания и нормирование операций.

В третьей, в конструкторской части  описываем конструкции и принцип  работы станочного приспособления, производим расчет погрешности установки приспособления и расчет приспособления на усиление зажима.

 

 

 

1. Общая часть

1.1 Анализ технологичности конструкции детали

Цель  такого анализа – выявление недостатков  конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение  технологичности рассматриваемой  конструкции.

   Деталь (корпус) – изготовляется из стали 45 литьем, поэтому конфигурация внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.

Из справочника [17] выбираем:

а) химический состав, в процентах, стали 45 

  C=0,32 – 0,45;   Mn=0,50 – 0,80;   S=0,045;   P=0,04.

б) основные механические характеристики:

• предел прочности при растяжении σ_в=650 Мпа,
• предел текучести σ_т=450 Мпа,
• относительное сужение ψ=0,3%
• ударная вязкость α=0,4

Сталь имеет хорошие литейные свойства (с повышением содержания углерода, фосфора улучшается свойство жидкотекучести стали).

   Тем не менее, даже  при этом формовка должна производиться  с применением стержней, формирующих   внутренние полости. Особенно  нетехнологична наружная форма  детали, так как такая конфигурация  предполагает перерасход металла.  Выточка шириной 65мм и диаметром  130мм (см. чертеж детали).

 Нетехнологично расположение 4 сквозных отверстий ø5,2 на  диаметральной поверхности. То же самое относится и к внутренним обрабатываемым поверхностям ø35H7 и ø31H8. Эти поверхности должны быть выполнены в пределах указанных отклонений и допуском на торцовое биение 0,025 относительно базы Г. Также усугубляет обработку детали достаточно высокое требование по соосности внутренних поверхностей.

В остальном  деталь достаточно технологична, допускает  применение высокопроизводительных режимов  обработки, имеет хорошие базовые  поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.

Коэффициент использования материала  

        Оценка технологичности  конструкции детали по коэффициентам  точности обработки и шероховатости  производится путем сравнения  их значений, рассчитанных по  формулам (3, 4) с нормативными значениями [7]. При этом, если К_т.ч≥0,8, а К_ш≤0,32, то деталь по этим показателям можно считать технологичной.

Определяем  значения коэффициентов К_т.ч и К_ш, для чего находим А_ср и Б_ср:

Здесь А_ср – средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям, Б_ср – среднее числовое значение параметра шероховатости всех поверхностей детали.

 

Коэффициент точности обработки 

                                               К_тч=1-1/А_ср=1-1/13,2≈0,924;                           (3)

Коэффициент шероховатости поверхности

                                                 К_ш=1/Б_ср=1/10,1≈0,1;                                     (4) 

Так как  К_тч>0,8, а К_ш<0,32, то по обоим показателям деталь можно считать технологичной.

 

 

 

1.2 Определение типа производства

   Тип производства характеризуется  коэффициентом закрепления операций  К_з.о. Коэффициент определяется по формуле:

                                                  К_з.о=О/Р                                    (1)

где,

О – суммарное  число различных операций, выполняемых  на производственном участке;

Р – суммарное число рабочих мест, на которых выполняются данные  операции.

   Согласно ГОСТ 14.004-74, принимаются следующие коэффициенты закрепления операций: для массового производства К_з.о=1; для крупносерийного производства 1≤К_з.о<10;

  10≤К_з.о<20 – среднесерийное производство;

  20≤К_з.о<40 – мелкосерийное производство;

  40≤К_з.о – единичное производство.

   Практическое значение К_з.о для массового производства может быть 0,1…1,0.

Так как  в базовом технологическом процессе нормы времени на станочные операции отсутствуют, а также в проекте  используется немного другая технология изготовления детали, то тип производства определим табличным методом.

   Для приближенного определения  типа производства рекомендуется  использовать табл. 3.1 [3].

  Годовая  программа выпуска данной детали  типа стакан составляет  75000 шт.

  Масса  детали –0,33 кг.

  Сопоставляя  массу детали и годовой план  выпуска деталей определяем по  табл.3.1 тип производства – среднесерийное.

 

1.3 Выбор заготовки

  Правильный  выбор заготовки – установление  метода ее получения, формы  и размеров весьма существенно  влияет на расход металла, число  операций, трудоемкость и себестоимость  изготовления детали. При решении  этого вопроса необходимо стремиться  к тому, чтобы формы и размеры  заготовки были максимально приближены  к форме и размерам готовой  детали. 

   Анализ физико– механических характеристик позволяет сказать, что метод изготовления заготовки – литье.        

На основании  материала отливки, ее массы, типа производства и минимальной толщины стенки отливки выбираем варианты способа  получения заготовки (табл. 4 [9]):

1) литье в металлические формы;

2) литье  в песчаные формы.

   В данном случае наиболее подходящим  является литье в металлические  формы, так как помимо названных  факторов на выбор способа  влияют высокие требования к  детали  по точности (некоторые  поверхности детали после отливки  обрабатываются).

 

1.3.1  Экономическое обоснование выбора способа изготовления заготовки

    Возможны несколько способов  получения отливки. Чтобы выбрать  наиболее рациональный способ  проведем подсчет себестоимости  изготовления заготовки тем или  иным способом.

Стоимость заготовок определяется по формуле:

S_заг=[(C_i/1000)·M_з·К_т·К_с·К_в·К_м·К_п] – (М_з – М_д)·(S_отх/1000);                (5)

где C_i – базовая стоимость одной тонны заготовок, в рублях (табл. 3.6 [3]).

К_т·К_с·К_в·К_м·К_п – коэффициенты, зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства. Значения этих коэффициентов выбираем по таблицам (3.7 – 3.12 [3]).

S_отх – цена 1 тонны отходов, в рублях(табл. 3.5[3]).

 

1. Литье в песчаные формы.

  Для данного вида литья определяем  коэффициенты:

К_т=1,1;   К_с=1;   К_в=0,95;   К_м=1,26;  C_i=360 рублей;  S_отх=27 рублей.

  Чтобы  определить величину коэффициента  К_п, зависящего от объема производства заготовок, необходимо вначале установить группу серийности отливок. По табл. 3.12[3] при объеме выпуска заготовок 75000 шт., и массе отливки 0,5 кг., определяем группу серийности – 4. Тогда  К_п=0,96. Подставляя полученные данные в формулу (5) получим:

S_заг=[(360/1000)·3,59·1,1·1·0,95·1,26·0,96]–(0,5 – 0,33)·(400/1000)=98 руб.

 

2. Литье в кокиль.

  Для данного вида литья определяем  коэффициенты:

К_т=1,05;   К_с=1;   К_в=0,96;   К_м=1,2;   К_п=0,85. C_i=318 рублей;   S_отх=400 рублей.

  Подставляя  численные данные в формулу  (5) получим:

S_заг=[(318/1000)·3,59·1,05·1·0,96·1,2·0,85]–(0,5–0,33)·(400/1000)=92 руб.

  Таким образом, литье в кокиль  выгоднее, чем литье в песчаные  формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Формирование операций и выбор технологического оборудования, металлорежущего инструмента и оснастки

Классифицируем данную деталь.

Класс–полые цилиндры (втулка). Характерное условие:

                              h=(0,25÷2,5)·D (мм)                                (6)

Подставляя размеры детали h=52 мм, D=74 мм, получим:

                          52=(0,25÷2,5)·74=18,5÷185 мм.

Т. е. Размеры детали удовлетворяют  данному условию.

Размерная группа – Н (небольшие): D=70÷150 мм; G=0,3 ÷2 кг.

На основании анализа базового технологического процесса изготовления детали и выбора метода получения  заготовки, а также используя  типовые схемы обработки деталей  данного класса [2], составляем проектные  варианты маршрутного технологического процесса, ориентируемого на автоматизированное производство (см. табл. 3,4).

 

Таблица 1. Проектный технологический маршрут изготовления   корпуса

№       операции	Наименование  операции и ее содержание	Станок (оборудование)	Технологические базы, приспособление
1	2	3	4
005	Заготовительная. Литье в кокиль.	Кокильная машина мод. 5913
015	Токарная с ЧПУ Обработать начерно и начисто наружную поверхность Ø45 и два торца.	Токарный с ЧПУ станок модели 16К20Ф32	Цилиндрическая  поверхность и необработанный торец. Приспособление: патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
025	Сверлить отверстие Ø21. Обработать  начисто торец, внутренние цилиндрические поверхности, наружную цилиндрическую поверхность Ø42.   Развернуть Ø350,026. Расточить канавки. Снять фаски.	Токарно-револьверный станок модели 1П426Ф3	Необработанные торец и наружная поверхность Ø45 Приспособление: патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
035	Сверлильная с ЧПУ Сверлить 4 отв. Ø5,2 Зенковать фаску 0,6х45	Сверлильный с ЧПУ 2Н135Ф32	Цилиндрическая  внутренняя поверхность Ø21 и обработанный торец. Приспособление специальное.
045	Вертикально - сверлильная Сверлить отверстие Ø3,5	Вертикально- сверлильный 2Н125	Цилиндрическая  внутренняя поверхность и обработанный торец. Приспособление специальное.
055	Контрольная. Проверить размеры, шероховатость  поверхностей, технические требования.	Контрольный стол	Приспособление  контрольное с установкой детали на оправку.

 

 

1.5 Определение припусков, операционных размеров и размеров заготовки

 

Припуски на несколько поверхностей определим расчетно – аналитическим  методом [5]. Опытно – статический  метод позволяет назначать припуски независимо от технологического процесса обработки заготовки и поэтому  они, как правило, являются завышенными, что приводит к увеличению расхода материла и трудоемкости изготовления деталей.

 Значения операционных допусков примем по таблицам точности обработки [5], величину допусков на размеры исходной заготовки принимаем руководствуясь справочными таблицами [9].

Минимальный припуск при обработке  внутренних и наружных  поверхностей (двусторонний припуск) определяется по формуле:

                                          2z_{i min}=2[(R_z+h)_i-1+ ]                        (8)

При последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск) определяется по формуле:

                                       z_{i min}=(R_z+h)_i-1+

                              (9)

Здесь R_zi-1 высота неровностей профиля на предшествующем переходе; h_i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе; Δ_Σi-1 – суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе; ε_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

     Номинальный припуск на обработку  поверхностей определяется по  формулам: внутренних

                                                   z_i=z_{i min}+ES_i-1-ES_i                                        (10)

                                           2z_i=2z_{i min}+ES_Di-1-ES_Di                                   (11)

Здесь ES_Di-1, ES_i-1; ES_Di, ES_i – верхние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах.

наружных

                                                  z_i=z_{i min}+ei_i-1+ei_i                                       (12)

                                             2z_i=2z_{i min}+ei_Di-1+ei_Di                                   (13)

Здесь ei_i-1, ei_Di-1; ei_i, ei_Di – нижние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах.

    Знать номинальные припуски необходимо  для определения номинальных  размеров формообразующих элементов  технологической оснастки (штампов,  пресс-форм, моделей, волок, приспособлений).

    Максимальный припуск на обработку  поверхностей определяется по  формулам: внутренних

                                                  z_{i max}=z_{i min}+Td_i-1+Td_i                                    (14)

                                         2z_{i max}=2z_{i min}+Td_i-1+Td_i                                  (15)

наружных                                             

                                          z_{i max}=z_{i min}+TD_i-1+TD_i                                   (16)

                                         2z_{i max}=2z_{i min}+TD_i-1+TD_i                                  (17)

Здесь Td_i-1 , TD_i-1 – допуски размеров на предшествующем переходе и Td_i, TD_i - допуски размеров на выполняемом переходе.

   Максимальные припуски принимают  в качестве глубины резания  и используют для определения  режимов резания и выбора оборудования  по мощности.

Расчетные формулы для определения размеров: 

внутренних  поверхностей

                                             D_{max i-1}=D_{max i} – 2z_{min i}                                           (18)

                                             D_{min i-1}=D_{max i-1} – T_{D i-1}                                           (19)

                                           a_{max i-1}= a_{max i} - z_{min i}                                              (20)

                                           a_{min i-1}= a_{max i-1} - T_i-1                                              (21)

 

наружных поверхностей

                                         D_{max i-1}=D_{min i-1} + T_{D i-1}                                           (22)

                                             D_{min i-1}=D_{min i} + 2z_{min i}                                            (23)

                                           a_{max i-1}= a_{min i-1} + T_i-1                                              (24)

                                           a_{min i-1}= a_{min i} + z_{min i}                                              (25)

Здесь 2z_{min i} – минимальный (расчетный) припуск на диаметр; z_{min i} – минимальный (расчетный) припуск на сторону на выполняемый технологический переход; a_{min i-1}, D_{min i-1}, a_{max i-1}, D_{max i-1}, – соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, полученные на предшествующем переходе;        

a_{min i}, D_{min i}, a_{max i}, D_{max i}, – соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, полученные на выполняемом технологическом переходе.

   Рассчитаем припуски и  операционные размеры  с использованием  вышеперечисленных формул и расчетных  карт (см. табл. 5,6,7) для каждой из  поверхностей. Правильность проведенных  расчетов определим по формулам:

                                  z_{i max} - z_{i min} = T_i-1 – T_i;                                 (26)

                               2z_{i max} - 2z_{i min} = T_{D i-1} – T_{D i};                            (27)

                                  z_{o max} – z_{o min} = T_з – T_д;                                (28)

                               2z_{o max} - 2z_{o min} = T_{D з} – T_{D д};                           (29)

Здесь z_{o max}, z_{o min} – общие припуски на обработку.

Графу «Расчётный размер» заполняем, начиная с  конечного (чертежного) размера путём  последовательного вычитания расчётного минимального припуска на каждом технологическом  переходе:

 

 

Наименьшие  предельные размеры вычисляем вычитанием допуска от округленного наибольшего предельного размера:

 

 

 

Предельные  значения припусков  определяем как разность наибольших предельных размеров и –как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

 

 

 

 

Общиеприпуски и рассчитываем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответсвующих граф:

 

 

Проверка  расчётов:

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Карта расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам.

Наименование детали – корпус. Материал сталь 45   Элементарная поверхность для  расчета припуска внутреннее  отверстие диаметром ø35Н7(+0,025).
Технологический маршрут  обработки поверхности детали	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2z min, мкм	Расчетный максимальный размер, мм	Допуск на изготовление Тd, мкм	Принятые (округленные) размеры по переходам, мм		Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h	Δ	ε
								dmax	dmin	2zmin	2zmax
Отливка   Точение:     черновое         чистовое            тонкое  шлифование	200     50     20     5	200     50     20     5(-)	900     50       -       -	-     320       -       -	-       2600        840         80	31,526     34,126     34,966     35,025	1100       300       120        46	31,5        79,1        34,9       35,03	31,3      33,8      34,8        35	-     2600       800       146	-     3500     1000       200

 

 

 

 

 

Определяем номинальные размеры  и допуски на изготовление остальных  поверхностей опытно-статическим методом  по таблицам [9]. На рассчитанные размеры  номинальные размеры определяем по приведенным выше формулам. Все  полученные данные заносим в таблицу  3.

 

 

  Таблица 3. Операционные размеры поверхностей по переходам.

Размер готовой детали и допуск на его изготовление, мм	Операционные размеры и допуски  на их изготовление
	Тонкое точение, развертывание, мм	Чистовое точение, мм	Черновое точение, мм	Отливка, мм
Æ35Н7(+0,025)	Æ35Н7(+0,025)	Æ34,8(+0,12)	Æ33,8(+0,3)	Æ31,3(+1,2)

 

 Требования по точности отливок  для всех видов сплавов регламентируются  ГОСТ 26645–85. Под точностью изготовления  отливок понимается степень отклонения  их геометрических размеров и  массы от номинальных значений.

     Определим шероховатость  поверхности заготовки по степени  точности поверхности отливки  (табл. 5 и 6 [9]). Наибольший габаритный  размер для выбора – 74 мм; степень точности поверхности отливки – 11, шероховатость поверхности Rа=20 мкм.

  Наносим на контур детали  размеры заготовки с учетом  сопряжений в образовавшихся  переходах чернового контура  заготовки – отливки. [9].

   Тонкими линиями изображаем  контуры чертежа детали, а основными  – контуры полученного чертежа  заготовки – отливки. Проставляем  требуемые размеры и шероховатость  поверхностей. После определения  размеров заготовки подсчитаем  ее массу и получим: 

К_им=М_д/М_з=0.33/0,5=0,66;

Т. Е. при изменении способа литья, расчете припусков расчетно-аналитическим методом уменьшилась масса заготовки и соответственно увеличился коэффициент использования материала.

 

2 Технологическая часть

2.1 Определение режимов резания

Операция 015 – Токарная с ЧПУ.

Переход 1. Черновое точение с Æ50 до Æ46:

Определяем глубину резания .

Подачу примем . [5, стр.267, таб.12]

Скорость резания определяем по формуле:

 

Среднее значение стойкости  при одноинструментальной обработке равно .