Основы технологии машиностроения. 2

Реферат

 

Пояснительная записка  содержит 56 листов, 5 рисунков, 8 таблиц, 6 источников, 2 приложения, 2 листа формата А2, 2 листа формата А1.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНО-СТРОЕНИЯ, ПОДАЧА, СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, ОБРАБОТКА, СКОРОСТЬ,  ТОЧНОСТЬ, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ.

Объектом разработки является деталь – ось сварной конструкции.

Цель проекта – разработка эффективной технологии изготовления оси сварной конструкции.

В результате проделанной работы разработан технологический процесс на основе выполненных технологических и конструкторских расчетов.

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………..….5

1 Проектирование технологического  процесса механической обработки   детали – ось……………….………………………………………………8

1.1 Служебное назначение детали и технические требования на деталь………………………………….…………………………….……8

1.2 Анализ технологичности конструкции детали ….…….……..8

1.3 Определение типа производства………………………………8

1.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки………….9

1.5 Разработка маршрутной и операционной технологии обработки детали…………………………..………………….……………………...12

1.6 Обоснование выбора оборудования………………………..….12

1.7 Выбор режущего инструмента………………………………….12

1.8 Выбор технологических баз с расчетами погрешностей базирования и установки ……………..………………………………………………...13

1.9 Определение припусков  расчётно-аналитическим методом....13

1.10 Расчет режимов резания…………………………..…..……….31

1.11 Расчет технических норм времени………………………....…36

Заключение…………………………………………………………...52

Список использованных источников…………..…………………...53

Приложение А (обязательное). Технологическая документация…55

Приложение Б (обязательное). Ведомость курсового проекта..…..67

 

Введение

 

Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин  требуемого качества в установленном  производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах. Предметом исследования и разработки в технологии машиностроения являются виды обработки, выбор заготовок, качество обрабатываемых поверхностей, точность обработки и припусков на нее, базирование заготовки, способы механической обработки поверхностей, конструирование приспособлений.

Особенностью приборостроения  является то, что при малых габаритах  деталей приборов имеют место  сопрягаемые поверхности небольших  диаметров, малые модули зубчатых зацеплений, мелкие резьбы. Малые габариты деталей определяют высокую точность изготовления.

Повышенные требования предъявляются к обеспечению  в деталях точности формы –  уменьшению конусности, бочкообразности, нецилиндричности, некруглости и  т.п. и расположению поверхности в деталях – устранению непараллельности, перекоса осей, неперпендикулярности, несоосности, несимметричности, радиального биения. При обработке деталей малых размеров используют особые технологические приемы, назначают специфические операционные допуски, припуски и базы.

Современное машиностроение отличается интенсивным расширением  многообразия выпускаемой продукции. Одновременно происходит сокращение продолжительности  цикла выпуска изделий одного вида. Объем выпуска продукции, как  и прежде, изменяются в широком диапазоне - от единичных образцов до массового производства. Однако преобладающим начинает становиться мелко- и среднесерийное производство. Развитие объектов машиностроительного производства (автомобилей, тракторов, станков, локомотивов и пр.) характеризуется интенсивным ростом сложности машин и ужесточением требований к их качеству.

За последние 25-30 лет  сложность машин как объекта  производства увеличилась в 4-6 раз. Повышение технических характеристик  машин и увеличение числа их функций  приводит к увеличению числа деталей и сборочных единиц, входящих в машину, усложнению их конструкции и повышению точности изготовления, замена традиционных материалов на новые, обладающие улучшенными физико-механическими свойствами.

В этих условиях автоматизация основных и вспомогательных технологических процессов служит основным средством повышения эффективности производства.

В автоматизированном производстве резко повышается требования к качеству каждого этапа производственного  цикла, организации переналаживаемых, гибких технологических процессов и применению технологий с малым участием людей.

Поэтому при внедрении  автоматизации большое внимание уделяется использованию микропроцессоров и электронно-вычислительной техники, гибких производственных систем, автоматизации контроля и управления технологическими процессами, загрузки оборудования, транспортировки деталей и сборочных единиц.

Автоматизация способствует интенсификации технологических процессов  и снижению себестоимости изготовления изделий машиностроения, в корне меняет условия работы в промышленности, сглаживая противоречия между трудом умственным и физическим

Проектирование технологических  процессов является составной частью единой системы технологической  подготовки производства. Эта система  установлена на базе государственных стандартов с целью организации и управления технологической подготовкой производства на основе новейших достижений науки и техники. Проектирование технологических процессов состоит из следующих этапов: анализа исходных данных, технологического контроля детали, выбора заготовки, баз, установления маршрута обработки отдельных поверхностей, проектирование технологического маршрута изготовления детали с выбором типа оборудования, расчёта припусков, построение операций, расчётов режима обработки, технического нормирования операций, оформления технологической документации.

Дисциплина «Технология  машиностроения» включает в себя комплекс технический дисциплин  по организации во времени и пространстве технологического процесса. Задача курсового проекта студентов специальности «Сварочное производство и оборудование» является разработка технологического процесса изготовления деталей типа «вал». В состав проекта входят:

- анализ конструкции  изготовляемой детали;

- определение технологического  маршрута;

- определение параметров  технологических процессов изготовления;

- составление технологической  документации.

 

1. Проектирование  технологического  процесса  механической обработки  детали – ось

 

1.1 Служебное  назначение детали и технические требования на деталь

 

Для составления качественного  технологического процесса изготовления детали необходимо тщательным образом  изучить ее конструкцию и назначение в машине.

Деталь представляет собой цилиндрическую ось

Оси такой конструкции  применяют в машиностроении достаточно широко.

Оси предназначены для  передачи крутящих моментов и монтажа  на них различных деталей и  механизмов. Они представляют собой  сочетание гладких посадочных и  непосадочных, а также переходных поверхностей.

Технические требования, предъявляемые к осям, характеризуются следующими данными. Диаметральные размеры посадочных шеек выполняют по IТ7, IТ6, других шеек по IТ10, IТ11.

Конструкция оси, ее размеры  и жесткость, технические требования, программа выпуска – основные факторы, определяющие технологию изготовления и применяемое оборудование.

Деталь представляет собой тело вращения и состоит  из простых конструктивных элементов, представленных в виде тел вращения круглого сечения различного диаметра и длины. На оси имеется рифление. Длина оси составляет 88 мм, максимальный диаметр равен 6,7 мм, а минимальный – 3,9 мм.

Исходя из конструктивного  назначения детали в машине, все  поверхности этой детали можно разбить  на 2 группы:

- основные или рабочие поверхности;

- свободные или нерабочие поверхности.

Почти все поверхности  оси относятся к основным, потому что сопрягаются с соответствующими поверхностями других деталей машин  или же непосредственно участвуют  в рабочем процессе машины. Это  объясняет достаточно высокие требования к точности обработки детали и степени шероховатости, указанные на чертеже.

Можно отметить, что конструкция  детали полностью отвечает ее служебному назначению.

Технические требования, предъявляемые к детали:

1. Твердость – 45…60 НRС.

2. Класс точности штамповки  – Т4.

3. Группа стали – М2.

4. Степень сложности  – С4.

5. Величина смещения  по поверхности разьёма штампа  – 0,1 мм.

6. Допускаемые отклонения  по изогнутости – 0,3 мм.

7. Штамповочные уклоны  – 7°.

 

1.2 Анализ технологичности  конструкции детали

 

Принцип технологичности конструкции состоит не только в удовлетворении эксплуатационных требований, но также и требований наиболее рационального и экономичного изготовления изделия.

Все шейки оси представляют собой поверхности вращения относительно высокой точности. Это определяет целесообразность применения токарных операций только для их предварительной обработки, а окончательную обработку с целью обеспечения заданной точности размеров и шероховатости поверхностей следует выполнять шлифованием. Для обеспечения высоких требований к точности расположения шеек оси их окончательную обработку необходимо осуществить за один установ, или, в крайнем случае, на одних и тех же базах.

Деталь имеет поверхности, легкодоступные для обработки; достаточная жесткость детали позволяет обрабатывать ее на станках с наиболее производительными режимами резания. Данная деталь является технологичной, так как содержит простые профили поверхностей, ее обработка не требует специально разработанных приспособлений и станков. Поверхности оси обрабатываются на токарном, фрезерно-центровальном, резьбонакатном и шлифовальном станках. Необходимая точность размеров и шероховатость поверхностей достигаются относительно небольшим набором несложных операций, а также набором стандартных резцов и кругов для шлифования.

Изготовление детали отличается трудоемкостью, что связано, прежде всего, с обеспечением технических условий работы детали, необходимой точностью размеров, шероховатостью рабочих поверхностей.

Итак, деталь является технологичной  с точки зрения конструкции и  способов обработки.

Материал, из которого выполнена  ось, сталь 45, относится к группе среднеуглеродистых конструкционных сталей. Применяется для средненагруженных деталей, работающих при небольших скоростях и средних удельных давлениях.

Химический состав данного материала сведем в таблицу 1.

 

Таблица 1

С, %	Si, %	Mn, %	Cr, %	S, %	P, %	Cu, %	Ni, %	As, %
0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

 

Содержание железа в  сплаве Fe = 97,43%.

Немного остановимся  на механических свойствах проката  и поковок, необходимых для дальнейшего анализа, которые тоже сведем в таблицу 2.

 

 

 

Таблица 2

Вид т/о	Сечение, мм	КП	σ0,2	σВ		δ5		φ	KCU		НВ, не более
			МПа			%			Дж/см2
			не менее
Нормализация	до 100	245	245		470		22	48		49	143-179
Закалка, отпуск	до 100	315	315		570		17	38		39	167-207

 

Приведем некоторые  технологические свойства.

Температура начала ковки 1280 С^°, конца ковки 750 С^°.

Данная сталь имеет  ограниченную свариваемость

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии  при НВ 144-156 и σ_В = 510 МПа.

 

1.3  Определение типа производства

 

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется  коэффициентом закрепления операций , который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение определенного времени, к числу рабочих мест. Он определяется по формуле:

,

где ∑О_i – количество операций выполняемых на одном месте; – количество принятого оборудования. Согласно ГОСТ 14004-74, для среднесерийного производства 10 К_з.о.  20.

Количество различных  операций равно сумме операций, закреплённых за каждым рабочим местом:

.

Сумма операций, закреплённых за каждым рабочим местом, определяется по формуле:

,

где – нормативный коэффициент загрузки рабочего места всеми закреплёнными за ним операциями; – фактический коэффициент загруженности рабочего места проектируемой операцией.

Фактический коэффициент загруженности рабочего места проектируемой операции определяется по формуле:

,

где - расчетное количество оборудования; – принятое количество оборудования.

Расчетное количество оборудования:

,

где - годовая программа выпуска, штук; - штучно-калькуляционное время, мин; - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч; m – число рабочих смен; - среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

,

где - коэффициент серийности; - основное технологическое время.

Определяем основное технологическое время и штучно-калькуляционное время:

1) Фрезеровать торцы:

 мин;

 мин.

   Зацентровать торцы:

 мин;

 мин;

 мин.

2) Обточить шейки вала (черновое и чистовое точение):

;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин.

Подрезания торцов (черновое и чистовое):

 мин;

 мин;

  мин;                    мин.

3) Прорезание канавок:

 мин;

   мин;         мин.

4) Накатка рифления:                  

 мин

 мин

5) Круглошлифовальная:

 мин

 мин

 мин                    мин

Действительный годовой фонд времени работы оборудования  = 4029 ч. Предварительно тип производства определяем по массе детали и программе выпуска. Для годовой программы 13500 штук и массы детали 0,022 кг принимаем среднесерийный тип производства. Принимаем среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования = 0,8.

На основании расчёта штучно-калькуляционного времени, затраченного на каждую операцию, определяем расчётное количество станков:

.

Количество станков на фрезерно-центровальной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на токарной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на операции накатки рифления:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на круглошлифовальной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Общее количество оборудования:

Определяем коэффициенты загруженности рабочего места проектируемой  операции:

для фрезерно-центровальной операции: ;

для токарной операции ;

для операции накатки рифления: ;

для круглошлифовальной операции .

Определяем количество операций, выполняемых на рабочем месте:

для фрезерной операции ;

для токарной операции ;

для операции накатки рифления: ;

для круглошлифовальной операции .

Полученные значения сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Операция					О
Фрезерная	0,555	0,039	1	0,039	20,5
Токарная	1,117	0,078	1	0,078	10,3
Накатка рифления	9,132	0,64	1	0,64	1,25
Круглошлифовальная	0,087	0,006	1	0,006	9,2

 

Коэффициент закрепления  операции:

.

На основании приведённых  расчётов можно сделать вывод: так  как   = 10, то тип производства среднесерийный.

Скорректированная программа годового выпуска:

;

где m = 1 – количество деталей в изделии, штук; = 5 - коэффициент учёта брака и запаса на складе, %..

Тогда

 штук.

Количество деталей  в партии определяем по формуле:

,

где = 9 – периодичность выпуска изделий для среднесерийного производства; F = 253 – число рабочих дней в году. Тогда

 шт.

Такт выпуска:

.

 

1.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки

 

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют  технические условия на изготовление. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогостоящей технологической оснастки, однако они требуют более трудоёмкой последующей обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости. Технологический процесс получения заготовок определяется технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами деталей, а также программой выпуска. В действительном производстве учитывается возможность заготовительных цехов, наличие соответствующего оборудования. Следует учитывать прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения.

При выборе заготовки учитываются  следующие требования: 1) Форма и  размеры заготовки должны быть максимально приближены к форме и размерам готовой детали; 2)Заготовка должна обеспечивать высокую точность размеров, шероховатость поверхности и качество материала; 3) Заготовка должна иметь низкую себестоимость изготовления и обеспечивать низкую себестоимость изготовления детали; 4) Создание возможности механизации и автоматизации технологического процесса; 5) Обеспечение производительности труда.

Из стали 45 ГОСТ 1050-88 изготавливается  вал массой 0,022 кг в условиях среднесерийного производства ( = 13500 штук).

Поскольку форма вала имеет относительно небольшую разницу перепада диаметров, а также отсутствуют дополнительные требования к механическим свойствам материала, выбираем в качестве заготовки горячекатаный стальной прокат по ГОСТ 2590-71.

Расчет размеров заготовки проводим по ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные».

Исходные данные.

Оборудование – горизонтально-ковочная машина.

Материал заготовки – сталь 45.

Масса детали – 0,022 кг.

Определение технических характеристик  поковки.

1) Найдем расчетную массу поковки = , где - масса детали, - расчетный коэффициент, определяемый по ГОСТ 7505-89. =1,4 (т.к. деталь имеет прямую ось).

Получаем  = кг.

2) Класс точности – Т4.

3) Группа стали – М2.

4) Степень сложности поковки  определяется в зависимости от  соотношения  , где - масса фигуры в которую вписана поковка. Имеем = , откуда степень сложности поковки – С2.

5) Конфигурация поверхности разъема  штампа – П (плоская).

6) Исходный индекс – 9.

Определение припусков и кузнечных  напусков.

1) Основные припуски на размеры, мм:

• 1,3 – диаметр Æ4,5мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,3 – диаметр Æ6,7 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,4 – толщина 29 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,5 – толщина 42 мм, чистота поверхности  Ra=3,2 мкм

• 1,3 – толщина 12 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,4 – длина 88 мм, шероховатость Ra=3,2 мкм.

2)   Смещение по поверхности  разъема штампов – 0,1 мм.

 Отклонение от плоскостности и прямолинейности – 0,3 мм – для всех

 Штамповочный уклон - 7°

Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

1) Размеры поковки, мм:

• диаметр Æ4,5+(1,3+0,4)×2=7,9, принимаем Æ8 мм

 • диаметр Æ6,7+(1,3+0,4)×2=10,1, принимаем Æ10 мм

• толщина 29+1,4+0,3×2=31, принимаем 31 мм

• толщина 42+1,5+0,3×2=44,1, принимаем 44 мм

• толщина 12+1,3+0,3×2=13,9, принимаем 14 мм

• длина 88+(1,4+0,4)×2+1=92,6, принимаем 93 мм

2)   Радиус закругления наружных  углов – 1,0 мм.

3) Допускаемые отклонения размеров, мм:

• диаметр Æ8  • диаметр Æ10

• толщина 31  • толщина 44 .

• толщина 14  • длина 93 .

Чертёж заготовки представлен  на листе формата А2  
ПГУ 1.4-07.150202.013.001 ЧЗ

 

1.5 Разработка маршрутной  и операционной технологии обработки детали

 

Приведём на рисунке 1 условные обозначения  обрабатываемых поверхностей.

Рисунок 1

 

Учитывая рекомендации по экономической  точности обработки и принципа постоянства  баз, применяем следующий маршрут обработки (таблица 4).

 

Таблица 4

№ опер	Наименование  и краткое содержание	Технологические базы	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы Зацентровать с 2х сторон	Ось и торец исходной заготовки	Фрезерно-центровальный  полуавтомат МР-78
010	Токарно-копировальная (черновая) Точить поверхности 2 (Æ8 до Æ5 на длину 31), 4 (Æ10 до Æ7 на длину 44), 6 (Æ8 до Æ5 на длину 14), фаски, подрезать оба торца	Ось и торец 1 (Ось и торец 7)	Токарно-копировальный многорезцевой полуавтомат 1Н713
015	Токарно-копировальная (чистовая) Обточить под шлифование  поверхности 2 (Æ5 до Æ4,5 на длину 29), 4 (Æ7 до Æ6,7 на длину 42), 6 (Æ5 до Æ4,5 на длину 12), фаски, подрезать оба торца начисто	Ось и торец 1 (Ось и торец 7)	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
020	Токарная Прорезать канавки 3, 5	Ось и торец 1	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
025	Накатка рифления	Поверхности 2, 6 и торец 7	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
030	Термическая Калить ТВЧ до HRC 45…60		Электропечь
035	Круглошлифовальная Шлифовать все поверхности, торцы и фаски	Ось и торец 1	Круглошлифовальный станок 3А110
040	Контрольная		Плита контрольная

 

1.6 Обоснование выбора оборудования

 

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач  при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит  производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимость изделия.

В зависимости от объема выпуска изделий выбирают станки по степени специализации и высокой  производительности, а также станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки  необходимо правильно выбрать приспособления, которые должны способствовать повышению  производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовки и выверки их при установке на станке.

Применение станочных  приспособлений и вспомогательных  инструментов при обработке заготовок  дает ряд преимуществ:

- повышает качество и точность обработки деталей;

- сокращает трудоемкость обработки заготовок за счет резкого уменьшения времени, затрачиваемого на установку, выверку и закрепление;

- расширяет технологические возможности станков;

- создает возможность одновременной обработки нескольких заготовок, закрепленных в общем приспособлении.

Операция 005 Фрезерно-центровальная

В качестве оборудования выбираем фрезерно-центровальный  полуавтомат МР-71М.

Полуавтоматы предназначены для  двухстороннего фрезерования и зацентровки  валов. Обеспечивается параллельность торцов и перпендикулярность их к оси детали, что даёт возможность в дальнейшем их не обрабатывать.

Кроме того, станки обеспечивают мерную зацентровку, что обуславливает  получение стабильных допусков по линейным размерам при последующей обработке на токарных полуавтоматах.

Мощность привода и жёсткость  станков даёт возможность вести  обработку фрезами, оснащёнными  пластинками из твёрдого сплава на скоростных режимах.

Класс точности полуавтомата – Н. Параметр шероховатости обработанной поверхности .

Полуавтомат комплектуется губками  подвижными и неподвижными разными  для зажимных тисков, оправками для  торцевых фрез, втулками для центровочных свёрл, фрезами торцевыми правыми  и левыми.

Технические характеристики полуавтомата приведены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристики полуавтомата МР-78	Численное значение
Цена, руб.	300000
Диаметр обрабатываемой заготовки, мм	25…125
Длина обрабатываемой заготовки, мм	200…500
Число скоростей шпинделя фрезы	6
Частота вращения шпинделя фрезы, мин	15; 179; 497; 712
Рабочая подача фрезы (б/с регулирование), мм/мин	20…400
Число скоростей сверлильного шпинделя	6
Частота вращения сверлильного шпинделя, мин	238, 330, 465, 580, 815, 1125
Конец фрезерного шпинделя по ГОСТ 836-72	50
Ход сверлильной головки, мм	75
Наибольший ход головки фрезы, мм	220
Рабочая подача сверлильной головки (б/с регулирования), мм/мин	20…300
Продолжительность холостого хода, мин	0,3
Мощность всех электродвигателей, кВт	13
Габариты станка, мм	3140 1630