Проектирование технологического процесса изготовления детали. 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Самарский государственный  аэрокосмический университет

имени академика С.П. Королева

(Национальный исследовательский  университет)» (СГАУ)

Факультет двигателей летательных  аппаратов

Кафедра производства двигателей летательных аппаратов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

«Проектирование технологического процесса изготовления детали»

                                   Выполнил: студент группы 2509 

                           Ильмурзина Е. Ф.                                          Руководитель:      Смелов В. Г.

Самара 2013

Реферат

Курсовой проект

Расчетно-пояснительная  записка

33 стр., 7 табл.,  13 источников,  5 прил.

ЗАГОТОВКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ПРОЦЕСС (ТП), ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БАЗА, МАРШРУТ ОБРАБОТКИ, РАЗМЕРНАЯ ЦЕПЬ, КАРТА ОПЕРАЦИОННАЯ, ОБРАБАТЫВАЕМАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, СТАНОК, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ СТАНОЧНОЕ, НОРМЫ ВРЕМЕНИ, РЕЖИМЫ  РЕЗАНИЯ,  ИНСТРУМЕНТ РЕЖУЩИЙ

В курсовом проекте проведен технологический анализ чертежа  детали, определен тип производства, выбрана форма заготовки и  проведено сравнение двух вариантов  получения заготовки, спроектирован  технологический процесс обработки. Выполнен расчет размерных цепей. Оформлен альбом операционных карт, разработана графическая технология на одну операцию.

Введение

Непрерывное развитие научно-технического прогресса приводит к созданию новых, более совершенных конструкций  двигателей летательных аппаратов. К их качеству и надёжности предъявляются  повышенные требования. Одним из важных показателей технологичности конструкции  двигателя является возможность  его запуска в производство в  кратчайшие сроки. Выпуск нового изделия  неразрывно связан со своевременной  технологической подготовкой производства.

Совершенствование конструкции  двигателей ЛА, направленное на повышение  ресурса работы, экономичности других его параметров, в значительной степени  влияет на технологию изготовления изделия. Характерными особенностями производства современных двигателей являются сложность  конструктивных форм деталей, применение труднообрабатываемых материалов, высокие  требования к точности и состоянию  поверхностного слоя детали.

Разработка технологических  маршрутов обработки заданных деталей  – сложный и многоступенчатый процесс.

Содержание

Введение 3

Содержание 4

1 Технологический анализ чертежа детали 5

1.1 Назначение и условия работы 5

1.2 Конструкция, геометрические характеристики и технологичность детали 5

1.3 Характеристика материала детали 6

1.4 Общая характеристика технологичности детали 6

2 Выбор типа производства 7

3 Выбор вида исходной заготовки и способа ее изготовления 7

4 Проектирование технологического  маршрута изготовления детали 10

4.1 Выбор технологических  баз 10

4.2 Определение числа  ступеней обработки поверхностей 11

4.3. Определение последовательности  обработки поверхностей заготовки 13

4.4. Проектирование  технологического маршрута 13

4.4.1. Формирование структуры  технологического маршрута 13

4.4.2. Построение технологического  маршрута 15

4.4.3. Выбор метода  обработки и типа оборудования 16

5. Расчет операционных  размеров на ЭВМ 21

Заключение 22

Список используемой литературы 23

Приложение А 24

Приложение Б 25

Приложение В 26

Приложение Г 28

Приложение Д 30

1. Технологический анализ чертежа детали

1. Назначение и условия работы

Данная деталь относится к деталям типа втулок.

Переходная втулка является элементом, в который устанавливается  наружное кольцо подшипника. По фланцевой  части втулка крепится к корпусу. Втулка испытывает радиальные напряжения, а также переменные напряжения от вибрационных нагрузок и незначительные тепловые нагрузки. Воспринимает силы, действующие от вала через подшипник  на втулку. [1]

2. Конструкция, геометрические характеристики и технологичность детали

Данная деталь представляет собой цилиндрическую втулку с несколькими проточками и небольшим фланцем с одной стороны. На фланце имеются 6 отверстий диаметра , расположенных под углом 60⁰ относительно друг друга и 2 отверстия .

Основными конструкторскими базами являются поверхность Б диаметром и прилегающая поверхность К (торец). К этим поверхностям предъявляются высокие требования по точности исполнения (6кв), а так же по шероховатости (Rа1,25). Рабочие поверхности и они же и вспомогательные конструкторские базы – поверхность А диаметром и поверхность В диаметром , прилегающие к ним торцы и отверстия. К данным поверхностям предъявляются высокие требования, как по точности выполнения размеров, так и по шероховатости: отверстия во фланце  выполняются с шероховатостью .

Также предъявляются требования и по взаимному расположению: радиальные биения заданы в пределах 0,02 мм, а отклонения от перпендикулярности осей – в пределах 0,01 и 0,02 мм. Эти требования говорят о том, что необходимо применять точные методы и оборудование для изготовления втулки, что ведет и к увеличению себестоимости.

3. Характеристика материала детали

Материал детали – ст45. Это конструкционная сталь, содержащая 0,42–0,5% С, 0,5-0,8% Mn, 0,17-0,37% Si, и не более 0,25% Cr, 0,04% S, 0,25% Ni, 0,035% Р, 0,25% Cu, 0,08% As.

Температура ковки: начала 1250⁰С, конца 700⁰С. Сечения до 400мм охлаждается на воздухе.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и , , . Ударная вязкость КСИ=29Дж/см².

Сталь к отпускной хрупкости не склонна. Обрабатывается резанием лезвийным инструментом до закалки и отпуска, а после термообработки – абразивным инструментом методом шлифования. [2]

4. Общая характеристика технологичности детали

Исходя из анализа, все  поверхности детали доступны как  для обработки современными методами, так и для контроля (свойство инструментальной доступности и контролепригодности). Деталь обладает значительной жесткостью. Но у втулки имеются и такие конструктивные особенности, которые снижают технологичность. К ним относятся радиусы скругления  между внутренними цилиндрами и торцами. Но в целом можно сделать вывод, что деталь технологична по процессу изготовления.

2. Выбор типа производства

Проектирование технологического процесса и разработка его маршрута должны выполняться с учетом типа организации производства. Различают  три основных типа машиностроительного  производства: массовое, серийное и  единичное.

Для оценки типа производства можно воспользоваться характеристикой  серийности, в основу которой положена классификация деталей по их массе  и габаритам (таблица 2 [3]). Рассматривается годовая программа выпуска N=4000 шт. Построив объемную модель втулки в Компасе (приложение А), определили массу детали М=0,311 кг (меньше 6 кг). Исходя из этих данных,  устанавливаем тип производства – серийное.

3. Выбор вида исходной заготовки и способа ее изготовления

Анализ чертежа детали, тип производства позволяют установить вид, способ получения заготовки  и точностные характеристики заготовки.

В соответствии с таблицей 4 [4] заготовка для относится к типу поковок круглых в плане со сквозной полостью (тип 12). Такого типа поковка, как это следует из таблицы 5 [4], может быть получена различными способами: в закрытых штампах с использованием фрикционного винтового, кривошипного горячештамповочного и гидравлического штамповочного прессов (ГШП), путем прошивки и выдавливания, на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) и высокоскоростных молотах.

Выберем 2 метода наиболее подходящих для нашей  детали. Это штамповка на ГКМ и  ГШП (таблица 12 [4]).

Штамповку на ГКМ выбираем, исходя из следующих  условий: поковка, имеют форму тела вращения с прямой осью, направленной по оси исходного прутка, масса поковки (до 150 кг – таблица 2 [4]), наименьший радиус скругления (0,5..2,0). Это один из производительных способов, но рентабельный только для определенного вида заготовок. Штамповка производится из прутков и труб горячекатаного металла повышенной точности длиной до 4000 мм и диаметром от 20 до 270 мм. Иногда используются холоднотянутые прутки, это повышает точность поковки. На ГКМ изготовляются заготовки конических и цилиндрических колес с валом, шестерен с фланцем, двухвенцовых шестерен, втулок с квадратным фланцем, рессор, различных валов с фланцами и утолщениями и т. д.

Штамповку на ГШП выбираем, исходя из следующих условий: вследствие того, что на гидравлических штамповочных прессах выполняют в основном окончательную формовку поковки, они имеют небольшой рабочий ход, менее быстроходны, чем ковочные (средняя скорость рабочего хода ползуна 0,1 — 0,5 м/с). Обычно их оборудуют выталкивателями поковок и подвижным столом. Конструкция штамповочного гидравлического пресса более жесткая, чем ковочного, что необходимо для получения высокой точности поковок. В ряде случаев давление жидкости в этих прессах больше, чем в ковочных, и доведено до 120 МПа.

В приложении Б  представлены чертежи получения двух вариантов заготовки переходной втулки из материала ст45, чистый вес (масса) детали 0,311 кг. Объемные модели заготовок приведены в приложении А.

Применение обоих вариантов  не вызывает необходимости в разработке принципиально отличных техпроцессов изготовления детали. Следовательно, сравнительный  экономический расчет проведем по стоимости  приведенных вариантов получения  заготовки.

Расчёт стоимости заготовок  будем вести для обоих случаев  по формуле [5]:

Все данные для расчёта  сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – Сравнительная  таблица двух способов получения заготовки

Определяем стоимость  заготовок, полученных первым и вторым способом:

;

.

Таблица 2 – Расчёт полной стоимости и экономии на заготовку

На основании выполненных  расчетов можно утверждать, что из двух выбранных для сравнения  вариантов лучшим является 1-й вариант  заготовки (ГКМ), имеющий меньшую  стоимость и больший КИЗ. Поэтому выбираем способ изготовления заготовки втулки: штамповку на горизонтально-ковочной машине, как более выгодный.

4 Проектирование технологического  маршрута изготовления детали

4.1 Выбор технологических  баз

Прежде чем решать вопрос о выборе баз и другие вопросы  проектирования технологического маршрута, целесообразно всем поверхностям детали присвоить определенный номер.

Рисунок 2 – Элементарные поверхности детали

Конструкторскими базами втулки являются поверхности 2 и 3, 6 и 7, 14 и 13.

В качестве технологической  базы могут быть использованы поверхности 1,2  и внутренние поверхности 5, 6 как  самые протяженные цилиндрические поверхности детали.

Поверхность 2 не имеет штамповочного уклона, поэтому базирование по этой поверхности будет более точным.

Поверхность 6 является более протяженной, поэтому при базировании по внутренним поверхностям выбирается в качестве базы поверхность 6.

Однако более правильное определение технологических баз и установочных поверхностей возможно после составления технологического маршрута, т.е. после установления комплекса обрабатываемых поверхностей и простановки операционных размеров.

4.2 Определение числа ступеней  обработки поверхностей

Для определения числа  ступеней механической обработки воспользуемся  величинами коэффициента уточнения E_n [3].

E_n=Т_i-1/T_i

где Т_i-1 и T_i – допуски на предшествующей и выполняемой ступенях обработки.

   Таблица 3 – Определение  числа ступеней обработки поверхностей

4.3. Определение последовательности  обработки поверхностей заготовки

Все элементарные поверхности  детали можно разделить на группы:  цилиндрические (поверхности 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14), торцы (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13) и иные (паз 15,  отверстия 16, 17,18).

В качестве первой черновой базы принимаем поверхности 5 и 6.

После получения готовой  детали производится оксидирование и контроль.

4.4. Проектирование технологического  маршрута

4.4.1. Формирование структуры  технологического маршрута

Анализ чертежа детали, заготовки, последовательности обработки  поверхностей и ступеней обработки  позволяют сформировать следующую  принципиальную схему технологического маршрута и технологического процесса в целом.

     Таблица 4 –  Этапы обработки заготовки и  их назначение

Принадлежность каждой элементарной поверхности этапам обработки принципиальной схемы технологического процесса показана в таблице 5.

Таблица 5 – Ступени и  вид обработки по каждой из поверхности

Выделим в каждом этапе  группы поверхностей, которые могут  быть обработаны в одной операции за одну установку заготовки, т.е. создадим технологические комплексы.

Таблица 6 – Распределение  поверхностей по этапам обработки

Считается, что поверхности, входящие в комплекс, будут обрабатываться в одной операции, а последовательность выполнения операций соответствует номеру этапа.

4.4.2. Построение технологического  маршрута

На основании данных, приведенных выше, графически представлен технологический маршрут изготовления заданной детали (см. приложение Г).

4.4.3. Выбор метода обработки  и типа оборудования

Для обработки элементарных поверхностей детали применим методы точения поверхностей тел вращения, сверление отверстий, фрезерование пазов, а также тонкое точение точных поверхностей. Технологические возможности этих методов вполне соответствуют требованиям по точности и качеству поверхности.

С целью обеспечения наиболее высокой производительности процесса обработки заготовки на черновом, получистовом и чистовом этапах применим токарно-винторезные станки, сверлильный, и фрезерно-сверлильный станок с ЧПУ. На отделочном этапе обработки применим токарно-винторезный станок особо высокого класса точности.

В результате составляем укрупненный  маршрут обработки заготовки, представленный в таблице 7.

Таблица 7 – Маршрутная карта

Токарно-винторезный  станок 16К20 предназначены для выполнения разнообразных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей, нарезания наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб, а также сверления, зенкерования, развертывания, и т.п.

Токарно-винторезный  станок 16В20 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том числе, для нарезания метрической, модульной, дюймовой и питчевой резьб на заготовках, устанавливаемых в центрах или патроне. Класс точности станка по ГОСТ 8-82Е — Н.

Цена станка                                                                       953 000 руб.   [9]

Токарный станок 250ИТВМ.01 (аналог 16ВТ-20П, ИЖ-250...) предназначен для выполнения разнообразных токарных работ в центрах, цанговых или кулачковых патронах, а также для нарезания метрических, модульных, дюймовых резьб. Регулировка скорости шпинделя в широком диапазоне позволяет добиться точности работы 250ИТВМ.01 с каждой деталью.

Цена станка                                                                                     770000 руб.

Cверлильный станок  Z406B отличается высокоскоростным шпинделем для прецизионного сверления мелких отверстий. Простой и надежный промышленный настольный вариант с регулируемым по высоте шпиндельным узлом с ременным приводом.