Министерство  общего и профессионального 

Образования Российской Федерации

Новгородский  государственный университет им. Ярослава Мудрого

Старорусский  политехнический колледж 
 
 
 
 
 
 

Технология  машиностроения

Курсовой  проект

изготовления  фланца Са8. 230.097 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила

учащаяся  гр.3ТМ

                                  _________________  Н. Лашинина

                   «___» _____________ 2004 г.

Руководитель

 

                                   ________________ Чегодаева И.Б.

                     «__» ______________ 2004 г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Старая Русса

2004 г. 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
 
 

1. Введение                   стр. 3
2. Описание конструкции и служебного назначения детали   стр. 4
3. Определение типа производства       стр. 5
4. Анализ технологичности конструкции детали     стр. 6
5. Технико – экономическое обоснование выбора заготовки   стр. 9
6. Анализ заводского технологического процесса изготовления детали  стр. 10
7. Обоснование проектируемого технологического процесса

  изготовления  детали         стр. 11

8. Расчет промежуточных припусков и допусков     стр. 12
9. Расчет режимов резания        стр. 13
10. Расчет нормы штучного и штучно-калькуляционного времени  стр. 15
11. Выбор, обоснование, конструирование и расчет

  специального  режущего инструмента      стр. 16

12. Описание и расчет специального измерительного инструмента  стр. 17
13. Список литературы         стр. 18          

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. ВВЕДЕНИЕ 
 

  Технический прогресс характеризуется не только непрерывным появлением принципиально новых технологических процессов производства, но и непрерывной заменой существующих процессов более точными, производительными и экономичными.

  Решение этих технологических задач осуществляется на базе комплексной механизации  и автоматизации, широкого внедрения  новой техники и дальнейшего  роста квалификации кадров.

  Одновременно  с этим необходимо увеличивать масштабы производства с переходом к массово-поточному, непрерывному, автоматизированному производству, основанному на широком использовании ЭВМ и механизмов программного управления. Комплексная механизация и автоматизация являются главными, решающими средствами, обеспечивающими дальнейший технический прогресс в народном хозяйстве России.

  Практическому внедрению механизации и автоматизации  производственных процессов должно предшествовать осуществление комплекса технологических мероприятий, создающих предпосылки для выбора экономических методов и способов производства применительно к различным условиям.

  Одним из основных направлений в машиностроении является выбор экономических форм заготовок, которые дают наименьшие технологические отходы. Непрерывное повышение точности заготовок и приближение их форм к формам готовых деталей резко сокращает область применения различных методов обработки резанием, ограничивая ее в ряде случаев операциями окончательной отделки и сокращая тем самым отходы металла в стружку.

  Успешное  решение этих задач возможно лишь на основе глубокой специализации производства, повышения эффективности технического, технологического и экономического руководства с полным учетом особенностей каждой отрасли.

  Значительное  место в решении этих задач отводится технологии машиностроения — науке, устанавливающей определенные закономерности повышения производительности и экономичности технологических процессов обработки заготовок и сборки деталей машин и механизмов. 
 
 
 
 
 
 

2. ОПИСАНИЕ  КОНСТРУКЦИИ И СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЕТАЛИ 
 

     Фланец  Са8. 230.097 является составляющей деталью датчика реле уровня жидкости. К нему приваривается несущая труба датчика и  крепятся винтами магниты. На лицевой стороне фланца заклепками крепится табличка с техническими данными прибора.

     Фланец  является телом вращения с двумя  наружными ступенчатыми выступами, точным внутренним отверстием по центру и установочным периферийным отверстием. 

      На  торце одного из выступов выполнены  уплотнительные канавки под прокладку.

     На  противоположных торцах фланца выполнены  по два отверстия: на одной стороне -  установочные гладкие, на другой –  крепежные резьбовые.

     Фланец  изготовлен из легированной хромо-никелевой  стали 12Х18Н10Т.  Сталь нержавеющая, устойчива к коррозии. В ее состав включен титан для предотвращения межкристаллитной коррозии. Изделия из данной  стали применяются в агрессивных средах. 

Табл. 1. Свойства стали 12Х18Н10

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТИПА ПРОИЗВОДСТВА 
 

  В машиностроении различают три типа производства: единичное, серийное и  массовое.

  В серийном производстве в зависимости  от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для разных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным видам (табл. 2).

Табл. 2. Примерное распределение количества машин по серийности

 
 

  В серийном производстве технологический  процесс преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками.

  Станки  здесь применяются разнообразных  видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. Станочный парк должен быть специализирован  в такой мере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин к производству другой, несколько отличающейся от первой в конструктивном отношении.

  При использовании универсальных станков  должны широко применяться специализированные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент и, наконец, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанных деталей. Все это оборудование и оснастку в серийном производстве можно применять достаточно широко, так как при повторяемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который с большой выгодой окупает затраты на них. Однако, в каждом отдельном случае при выборе специального или специализированного станка, изготовлении дорогостоящего приспособления или инструмента необходимо подсчитать затраты и ожидаемый технико-экономический эффект.

  Серийное  производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции.

  Серийное  производство является наиболее распространенным видом производства в общем и  среднем машиностроении.

  При количестве выпускаемых датчиков реле уровня жидкости 300 шт. в год при массе фланца Са8. 230.097 производство является среднесерийным, при увеличении выпуска датчиков до 1000 шт. в год тип производства уже будет крупносерийным. 

4. АНАЛИЗ  ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ 
 

      Цель  анализа технологичности – выявление  недостатка конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических  требованиях и возможное улучшение  технологичности изделия.

     Основные  задачи анализа технологичности  – возможное уменьшение трудоемкости и металлоемкости, а следовательно, снижение себестоимости изделия.

      Оценку  технологичности конструкции детали производят по качественным и количественным показателям.

      4.1Качественная  оценка технологичности конструкции  фланца Са8. 230.097:

4.1.1. Форма  фланца проста и относится к деталям типа дисков. При отсутствии механической нагрузки она несколько утяжелена. Снижение массы детали возможно при расточке центрального отверстия на глубину 15-20 мм до диаметра 40-45 мм. Это позволит снизить массу фланца до 0,6 кг.

     Усложняет конструкцию фланца буртик центрального отверстия, предназначенный для  оплавления совместно с сопрягаемой  трубой. Допустимо в новой конструкции  детали от него отказаться и производить  сварку с заглубленной относительно торца трубой.

     Материал фланца, работающего в агрессивной среде, подобран хорошо.

Учитывая, что фланец работает в агрессивной  среде без какой-либо нагрузки, допустима  замена материала детали с нержавеющей  стали на пластмассу.

     Сопрягаемую с фланцем трубу также допустимо  заменить на пластмассовую. Т.к. изделие должно быть герметичным, сборка этих деталей будет также производиться сваркой.

4.1.2. Переход  на пластмассу позволит получить  деталь необходимой точности  путем литья под давлением  без механической обработки.

      При условии дальнейшего изготовления фланца новой конструкции из нержавеющей стали, следует предусмотреть получение заготовки путем горячей штамповки на ковочных машинах с минимальными припусками  и  дальнейшей механической обработкой только сопрягаемых поверхностей.

4.1.3. Обрабатываемые  поверхности: наружная проточка  диметром 82 мм на длине 20 мм, зенкерование  центрального отверстия диаметром  20,5 Н12 на длине 15 мм, торцевание  выступов диаметром 70 и 60 мм  на глубину 5 мм, а также установочные  и соединительные отверстия диаметром 8,2 мм, М5 и 3 мм.

4.1.4. Требуемая  точность и чистота обработки  поверхностей фланца  Rz20  не требует дополнительных технологических операций.

4.1.5. Главной  базой  фланца будет лицевая  торцовая поверхность, при которой  сохранится принцип единства базы для обработки указанных поверхностей.

4.1.6. Обрабатываемость  стали 12Х18Н10Т довольно низкая. Поэтому  нужно предусмотреть  минимальную механическую обработку.  Следует остановиться на выборе  получения заготовки для фланца  методом горячей штамповки. 

      2.Количественная  оценка технологичности конструкции:

4.2.1. Коэффициент унификации конструктивных элементов детали

     Ку.э = Оэ.у/Оэ,

     где Оэ.у - число унифицированных элементов детали, шт.;

           Оэ - общее число конструктивных элементов детали, шт.  

     По  существующему  варианту:

     Ку.э = 4/14 = 0,27

 

     По  предлагаемому варианту:

     Ку.э = 8/10 = 0,80

 

 Вывод: по существующему варианту деталь нетехнологична; по предлагаемому варианту – технологична, Ку.э = 0,80 >О,6 

4.2.2. Коэффициент использования материала

Ки.м = Мд/Мз.д,

     где Мд- масса детали по чертежу, кг;

Мз.п - масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг. 

По  существующему  варианту:

Ки.м =1/ 1,42 = 0,7

     По  предлагаемому варианту:

Ки.м =0,8/ 0,89 =  0,9 

Вывод: по предлагаемому варианту деталь более  технологична. 

4.2.3. Коэффициент точности обработки

Кт.ч = 1 - (1/Аср),

 где  Аср - средний квалитет точности  Аср= (П₁ +2П₂+ ЗПз+ ... + 19П₁₉)/S¹⁹₁Пi, 

Пi - число поверхностей детали точностью соответственно по 1 ... 19 квалитетам.  
 

Аср= ( 7 х 2 + 12 х 1 + 14 х 11)/ 14 = 12,86 

Кт.ч = 1 - (1/12,86) = 0,92 

Вывод: деталь  технологична, Кт.ч = 0,92 > 0,8. 

4.2.4 Коэффициент шероховатости поверхности 

Кш = 1/Бср,

      где Бср- средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях параметра Ra, мкм  

      Б=(0,01П₁ + 0,02П₂ +…+ 40П₁₃ +80П₁₄) / Z¹⁴ ₁Пi 

      П₁; П₂; -количество поверхностей, имеющих шероховатость, соответствующую данному числовому значения параметра Ra. 
 

      Б=(20 х 19) / 19 = 20 

      Кш = 1/20 = 0,05

 Вывод: Кщ < 0,32, деталь является технологичной по данному показателю. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. ТЕХНИКО  – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА ЗАГОТОВКИ 
 

      При выборе заготовок (отливка, штамповка, прокат и др.) учитывают форму, размеры и вес детали, материал (назначаемый исходя из эксплуатационных условий), масштаб производства, периодичность повторения, размеры припусков на обработку и точность размеров (допуски).

  От  правильности выбора заготовки зависят  трудоемкость и себестоимость обработки; при изготовлении заготовки, максимально приближающейся по форме и размерам к готовой детали, значительная часть трудоемкости процесса приходится на долю заготовительных цехов, а меньшая — на механообрабатывающие цехи и, наоборот, при изготовлении заготовок с большими припусками основная доля трудоемкости приходится на механообрабатывающие цехи.

  Вид заготовки, форму и размеры определяют, исходя из условий наибольшей простоты и экономичности обработки с  учетом конкретных производственных возможностей заготовительных цехов и сроков окупаемости капитальных затрат на подготовку производства.

  Правильное  решение в выборе заготовок, если по техническим условиям применимы  различные их виды, можно получить только на основе технико-экономических  расчетов путем сопоставления технологической себестоимости детали при том или другом виде заготовки.

  Однако  некоторыми общими соображениями можно  руководствоваться при выборе заготовок. Так, например, заготовки в виде поковок и штамповок, изготовляемых в штампах, применяют для деталей при значительной разнице в поперечных сечениях.

  Устанавливаем способ получения заготовки для  фланца Са8. 230.097 методом горячей штамповки.

  В штампованной заготовке структура  металла более однородна, размеры  наиболее близки к окончательным.

    Горячую штамповку осуществляют  в закрытых штампах, в которых отсутствует облой, следовательно, расход металла на заготовку меньше.

    Весьма распространенным видом  оборудования для горячей штамповки  являются кривошипные прессы. В  качестве исходного для штамповки  на кривошипных прессах используют  сортовой прокат круглого сечения.  Этот вид штамповки позволяет  уменьшить штамповочные уклоны и припуски, что также снижает расход металла.

    Правильное решение о выборе  заготовок, если по техническим  условиям применимы различные  их виды, можно получить только  на основе технико-экономических  расчетов путем сопоставления  технологической себестоимости детали при том или другом виде заготовок.

     Одним из основных показателей, характеризующих  экономичность выбранного метода изготовления заготовок, является также коэффициент  использования материала, определяемый отношением фактической массы готовой  детали  к черной массе заготовки.

По  существующему  варианту  Ки.м =0,7

     По  предлагаемому варианту Ки.м =  0,9, что значительно выше.

6. АНАЛИЗ  ЗАВОДСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ  ДЕТАЛИ 
 

6.1 Существующий  технологический процесс изготовления  фланца Са8. 230.097 соответствует мелкосерийному  производству, при котором получение заготовок предусмотрено из круглого металлопроката методом механической резки.

6.2 Последовательность  операций механической обработки  заготовок выбрана правильно,  исходя из определения конструкторской базы торца фланца и буртика диаметром 23 мм. За подрезанием торца и обтачиванием буртика следует сверление центрального отверстия диаметром 20,5 мм. Затем, используя буртик как базу,  обрабатываются концентрически расположенные цилиндрические поверхности диаметром 70 и 60 мм, уплотнительные канавки  и торец, обеспечивающий линейные размеры 5 и 33 мм.

     После токарной обработки следует слесарная  для получения отверстий под  установочный штифт диаметром 8,2 мм,  двух отверстий под заклепки диаметром 3 мм и резьбовых М5.

6.3. Заготовки  фланца обрабатываются на универсальных  токарных станках 1К62, вполне обеспечивающих  заявленную конструктором точность  обработки и чистоту обрабатываемых  поверхностей.

Получение установочных и крепежных отверстий обеспечивается настольно-сверлильными станками с применением кондуктора.

6.4. Применение  универсального оборудования обуславливает  и применение обычного универсального  режущего инструмента: резцов, сверл  и метчиков.

     Режимы  резания также выбраны в соответствии с типовым технологическим процессом обработки деталей типа фланец.

6.5. При  увеличении производства возможно  применение более производительных  методов обработки фланца. Это,  например, обработка на многорезцовом  полуавтомате. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ 
 

      Разработка  технологического процесса состоит  из комплекса взаимосвязанных работ.

      Характер  проектируемого технологического процесса зависит от типа производства.

7. 1 Изготовление  фланца Са8. 230.097 весом 1 кг и выпуском 1000 шт в год производство является крупносерийным, при котором ориентируемся на получение заготовок методом горячей штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, токарную обработку на многорезцовом полуавтомате 1А730  и слесарную обработку отверстий с применением скальчатого кондуктора с пневматическим приводом зажима детали.

7.2 Устанавливаем  последовательность операций обработки  заготовки фланца:

      7.2.1 принимая за установочную базу  необрабатываемый торец, первоначально обрабатываем отверстие диаметром 20,5Н12; затем, принимая его за технологическую базу, обрабатываем цилиндрическую поверхность диаметром 82 мм, уступы диаметром 60 и 70 мм и торец в размер 30 мм.

      7.2.2 используя скальчатый кондуктор  сверлим отверстия диаметром 8,2 мм; затем отверстия диаметром 3 мм и М5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. РАСЧЕТ  ПРИПУСКОВ 
 

      Минимальный припуск на обработку наружной поверхности  фланца  диаметром 82 мм, полученного  методом горячей штамповки  

Z_{в min}  = (Н_{а +} Т_а) + r_а  +  e_в , 

где        Z_{в min}  - минимальный припуск на сторону для выполняемой обработки; Н_а – средняя высота поверхностных микронеровностей, полученных при штамповке; Т_а – глубина дефектного поверхностного слоя;  r_а  - векторная (геометрическая) сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой заготовки, получившаяся при штамповке; e_в – погрешность установки при выполняемой обработке. 

      8.1. Для наружных поверхностей вращения штампованных заготовок с последующим однократным точением по требованиям чертежа (точность обработки – 14 квалитет, чистота обработки – R_z = 20 мк)    Н_а = 150 мк, Т_а = 200 мк, r_а  = 0,06 r_заг = 900 мк, e_в = 600 мк.

      8.2. Расчетный припуск

Z_{в min}  = 150 + 200 + 900 + 600 = 1850 мк

      8.3. Припуск на диаметральный размер

2Z_{в min}  = 3700 мк

      8.4. Допуск на размер заготовки ± 700 мк.

      8.5. Допуск на обтачивание однократное  –870 мк.