Производство изделий в машиностроении

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………..4

1. Анализ служебного назначения изделия…………………………………6
2. Разработка схемы сборки………………………………………………….7
3. Разработка рабочего чертаже детали……………………………………..8
4. Разработка эскиза заготовки………………………………………………9
5. Проектирование маршрутного технологического процесса изготовления вала…………………………………………………………10
6. Проектирование технологической операции фрезерования шпоночных пазов……………………………………………………………………….12
1. Расчет режимов резания………………………………………………12
2. Технологическое нормирование операции…………………………..14
3. Выбор технологических баз и расчет погрешности установки заготовки……………………………………………………………….16

Заключение……………………………………………………………………….18

Список используемых источников……………………………………………..19

Приложения……………………………………………………………………...20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Развитие технологии машиностроения играет существенную роль в жизни современного общества. Использования  такого оборудования, как например станки металлорежущие растет год от года.

В настоящее время  наблюдается стремительное развитие машиностроительного производства. Отличительной особенностью современного машиностроения является ужесточение требований к качеству выпускаемых машин и их себестоимости. В условиях рыночных отношений необходимо быстро реагировать  на требования потребителя. Побеждает в конкурентной борьбе тот, кто способен реализовать принятые конструктивные и технологические решения.

Технология машиностроения является комплексной нучной дисциплиной, без которой невозможно современное  развитие производства. Изготовление современных машин происходит на базе сложных технологических процессов, в ходе которых из исходных заготовок сиспользованием различных методов обработки изготовляют детали и собирают различные машины и механизмы.

Одним из основных факторов, определяющих ускорение научно-технического прогресса, является быстрое развитие технологии при опережающем развитии фундаментальных исследований. В настоящее время возрастает роль научно-технического прогресса в технологии. На современном этапе нужно проводить трудо-, фондо- и материалосберегающую политику. Это возможно при переходе к новым технологиям. В частности за счет применения более эффективного инструмента, расширения использования методов горячего и холодного объемного деформирования, сварки, штамповки, поверхностного упрочения детали, порошковой металлургии и другие. Принципиально изменяет технологию металлообработки внедрение станков с ЧПУ. Неотъемлемой частью технологического оборудования все чаще становятся управляющие ЭВМ.

Преобладающей тенденцией развития технологии машиностроения является внедрение малоотходной и малооперационной технологии изготовления деталей, использование точных заготовок, что способствует экономии материала, уменьшению механической обработки, сокращению производственного цикла изготовления деталей и снижению себестоимости продукции в целом.

В курсовой работе приведены  решения некоторых задач по дисциплине «Производство изделий в машиностроении»: анализ сборочного чертежа, составление  схемы сборки, разработка рабочего чертежа детали, разработка эскиза заготовки, проектирование операционного технологического процесса фрезерной операции на станках с ЧПУ и нормирование операции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ

 

Редуктор цилиндрический одноступенчатый предназначен для  изменения частоты вращения и крутящего момента в условиях эксплуатации.

Быстроходный вал-шестерня установлен в однорядных шариковых  подшипниках. Подшипниковые гнезда закрыты крышками.

В курсовой работе рассматривается  тихоходный вал. Для изготовления вала необходимо выбрать материал, обладающий повышенной износостойкостью и высокой твердостью. Для этих целей выбираем легированную конструкционную сталь марки 40ХН с последующим упрочнением поверхностного слоя, применив термообработку нормализация с твердостью поверхностного слоя 45..50 HRC/ Сердцевина детали, изготовленной из хромистой стали, имеет изначально высокий предел текучести, а закаленный поверхностный слой – высокую твердость.

Одним из важных этапов проектирования является отработка конструкции детали на технологичность. Целью данного этапа является выявление возможности снижения себестоимости и трудоёмкости изготовления без ущерба для служебного назначения детали, за счет незначительных изменений в ее конструкции.

В результате качественной оценки детали на технологичность можно сделать следующие выводы:

1. Материал детали – сталь 40ХН ГОСТ 4543-71 полностью соответствует условиям эксплуатации и требованиям по прочности, износостойкости, поверхностным деформациям и т.п.
2. Конструкция детали обеспечивает достаточную жесткость при механической обработке на металлорежущем оборудовании.
3. Деталь имеет элементы, удобные для закрепления заготовки при обработке.
4. Формы поверхностей, подлежащих обработке, не представляют сложности; имеется возможность максимального использования стандартизованных и нормализованных режущих и измерительных инструментов.
2. Разработка схемы сборки

 

Схема сборки определяет взаимную связь элементов изделия  и позволяет установить их послеовательность  комплектования. Последовательность сборки в основном определяется конструкцией изделия и его отдельных элементов, а также методами достижения требуемой точности.

Схема сборки позволяет  наглядно представить весь технологический  процесс, проверить правильность выполнения намеченной последовательности операций.

По заданному сборочному чертежу изделия составим его  схему сборки.

Корпус редуктора 5 выбираем исходной деталью, на которую монтируем другие. Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. В начале сборки в шпоночный паз вала 1 закладывают шпонку 23. Затем на вал 1 устанавливают зубчатое колесо 3, запрессовывают; далее устанавливают кольцо распорное 4, подшипники 21. Собранный вал вставляют в корпус 5. Далее закрывают подшипники 21 глухой крышкой 8 и сквозной крышкой 10, в которую предварительно закладывают манжету 19.

На вал-шестерню 2 устанавливают  подшипники 22 и помещают его в  корпус 5. Далее закрывают подшипники 22 глухой крышкой 9 и сквозной крышкой 11, в которую предварительно закладывают манжету 20.

Далее устанавливают  крышку корпуса 6 и закрепляют её болтами 16, 17 и штифтми 15. Устанавливают крышку люка 7 и закрепляют её винтами 18. Затем  устанавливают пробку 13 и пробки 12 с прокладками 14.

Схема сборки выполнена  на формате А1 и находится в  приложении.

 

 

 

3. Разработка рабочего чертежа детали

 

Разработка рабочего чертежа детали произволится в соответствии с действующими стандартами ЕСКД.

Подготовительный этап: ознакомление с конструкйией детали, указываем на чертеже выбранный ранее материал детали сталь 40ХН. Исходя из габаритов и формы детали (вал), располагаем её на чертеже горизонтально.

Основной этап: выбираем масштаб построения 1:2. Указание на чертеже отклонений и определение шероховатости производим в экономически и технологически достижимых пределах, а также из функционального назначения поверхностей, конструктивных особенностей детали, условий работы /4/.

Строим необходимые  виды и разрезы для полного  представления о форме детали.

Указываем на чертеже  технические требования, необходимые  для изготовления детали с нужными  свойствами.

Составленный рабочий  чертёж детали содержит основные данные для выбора формы и размеров заготовки, проектирования маршрутного технологического процесса и операционного технологического процесса.

Чертеж детали в приложении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка эскиза заготовки

 

В данном разделе использована методика, изложенная в /3/.

В нашем случае требуется высокая  прочность и плотность заготовки, и так как перепад диаметров невелик выбираем в качестве заготовки горячекатанный круглый прокат D=120 мм, L=509 мм. ГОСТ 2590-88 весом 45, 17 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Проектирование маршрутного технологическиого процесса изготовления вала

 

В данном разделе использована методика, описанная в /3,4/.

В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование, технологическую  оснастку и др.

Технологический процесс  представляет собой совокупность различных  операций, в результате выполнения которых изменяется форма, размеры, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.

Маршрутное описание технологического процесса заключается  в сокращенном описании всех технологических  оперций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

В соответствии с чертежом детали разработаем технологический  маршрут и оформим его в  виде таблицы.

 

Обрабатываемые поверхности  детали

 

 

 

Технологический маршрут

Таблица 1.

№ операции	Наименование и краткое содержание операций	Оборудование	Базирование
000	Заготовительная
005	Фрезерно-центровальная фрезеровать поверхности 1,2 сверлить центровальные  отверстия 16, 17	Фрезерно-центровальный  п/а МР-71М
010	Токарная с ЧПУ точить поверхности 3,4,5	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3	Поверхности 16,17
015	Токарная с ЧПУ точить поверхности 6,7,8,10,11,12,13	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3	Поверхности 16,17
020	Фрезерная с ЧПУ фрезеровать шпоночные  пазы (поверхности 14, 15)	Фрезерный с ЧПУ 6Р13РФ3	Поверхности 4,12
025	Слесарная	Верстак
030	Контрольная	Стол контрольный
035	Термичекская закалка  нагревом ТВЧ	Индукционная печь
040	Контрольная	Стол контрольный
045	Шлифовальная с ЧПУ шлифовать поверхности 4,7,10,12	Круглошлифовальный с  ЧПУ 3М151Ф2	Поверхности 16,17
050	Моечная	Машина моечная
055	Контрольная	Стол контрольный

 

 

 

6. Проектирование технологической операции фрезерования шпоночных пазов

 

        6.1. Расчет режимов резания

 

Расчет ведётся одновременно с заполнением операционных карт технологического прцесса: запись данных по обо рудованию, способу обработки, характеристики обработки обрабатываемой детали /5/.

Определяем расчетную  величину скорости резания:

  ,                                                                                       (6.1)

 

Выбираем значение стойкости  инструмента и значения коэффициентов  входящих в формулу: Т= 60 мин; C_v= 46,7; q=0,45; x= 0,5; y= 0,5 ; u=p= 0,1; m= 0,33 ; при t= 9 мм; В= 1 мм; S_z= 0,15 мм.

 

 (6.2)

 

0,8 , К_пv = К_иv =1

 K_v = 0,72 (6.3)

 

V_p = м/мин

 

Определим число оборотов шпинделя:

 

 (6.4)

 

 n_p = об/мин  

 

Станок может обеспечить n= 359 об/мин, тогда V= 27,07 м/мин.

 

  мм/мин (6.5)

 

Станок может обеспечить такую минутную подачу.

 

Вычислим величину силы резания:

 

 (6.6)

 

где C_p =68,2, x= 0,86, y= 0,72, u= 1, q= 0,86, w= 0

 

K_mp =  (6.7)

 

 Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическое нормирование операций

 

При обработке в условиях среднесерийного типа производства на станке с ЧПУ, определяется штучно-калькуляционное время (Т_ш-к), состоящее из штучного (Т_шт) и подготовительно-заключительного времени на партию деталей (Т_п-з), которое определяется по зависимости //:

 

Т_ш-к = Т_шт + ,                                             (6.8)

где n_з – размер партии деталей, запускаемых в производство, шт.

 

Норма штучного времени  обработки детали:

 

Т_шт = t_o + t_в + t_обс + t_п,                                       (6.9)

где – основное время на операцию, мин;

      t_в – вспомогательное время, мин;

      t_обс – время обслуживания рабочего места, мин;

      t_п – время на личные потребности, мин.

Основное время на выполнение i-го перехода:

 

,                                                  (6.10)

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

      l – длина врезания и перебега инструмента, мм;

      i – число рабочих ходов;

     S_m -  минутная подача, мм/мин.

 

 мин.

 

Вспомогательное время  определяется по формуле:

 

t_{в =} t_в.у. + t_м.в.,                                                (6.11)

где t_в.у. – время на установку и снятие заготовки, мин;

      t_м.в. – время на выполнением вспомогательных ходов и перемещений, мин.

 

t_в = 0,22 + 0,04 = 0,26 мин.

 

Времена t_обс и t_п принимаются в процентном отношении от оперативного времени t_оп:

 

t_оп = t_о + t_в,                                                (6.12)

 

t_оп = 0,47 + 0,26 = 0,73 мин.

(t_обс + t_п) = 0,12 ^. 0,73 = 0,09 мин.

 

Подготовительно-заключительное время включает в себя:

 

Т_п-з = Т_п-з1 + Т_п-з2 + Т_п-з3,                                  (6.13)

где  Т_п-з1 – время на приемы вошедшие в комплекс, Т_п-з1 = 12 мин;

       Т_п-з2 – время дополнительных работ, Т_п-з2 = 23 мин;

       Т_п-з3 – время на пробную обработку детали, Т_п-з3 = 5мин.

 

Т_п-з = 12 + 23 + 5 = 40 мин.

Т_шт = 16,34 + 1,96 = 18,3 мин.

Т_ш-к = 0,82 + = 0,89 мин.

 

 

 

3. Выбор технологических баз и расчет погрешности установки заготовки

 

Выбор технологических  баз имеет первостепенное значение при проектировании технологических процессов. При выборе баз учитывается вид операции, точность и производительность обработки и многие другие факторы.

Для выполнения фрезерной  операции за технологические базы принимаем  обработанные на предыдущих операциях  цилиндрические поверхности и торец. Эти технологические базы являются оптимальными, так как обеспечивают устойчивое положение заготовки относительно станка, а также надежное ее закрепление с минимальными деформациями.

Погрешность установки:

 

Е_у = Е_б + Е_з,                                              (6.14)

где Е_б – погрешность базирования,

      Е_з – погрешность закрепления.

 

При обработке партии заготовок в однометсном приспособлении на настроенном станке погрешность  приспособления вызывает систематическую  погрешность обработки и может быть скомпенсирована при наладке (подналадке), поэтому при расчете погрешности установки не учитывается. Тогда, учитывая, что погрешности Е_б и Е_з являются случайными величинами, можно записать:

 

                                          (6.15)

 

Погрешность базирования:

 

                                (6.16)

 

мкм.

 

Погрешность закрепления  Е_з = 15 мкм.

 

 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Анализ служебного назначения изделия позволил максимально уточнить и сформулировать задачу, для решения которой предназначено изделие.

Составленная схема  сборки изделия является оптимально технологичной в условиях среднесерийного  производства, что значительно сокращает  затраты на его осуществление.

Составленный рабочий чертёж детали содержит основные данные для выбора заготовки, проектирования маршрутного технологического процесса.

В соответствии с чертежом детали, также был разработан технологический  маршрут обработки поверхностей детали и сведён в таблицу 1.

Проведённые расчёты  режимов резания позволяют точно  определить уровень технологического оснащения, так, например, мощность станка. Кроме того, необходимо создать условия, повышающие надёжность технологической  системы и стабильности процесса обработки.

Было произведено нормирование фрезерной операции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

 

1. Сборочный чертеж редуктора.
2. Орлов В.Н. Технология изготовления деталей транспортных машин: Учеб. пособие - Курган: Изд-во КГУ, 2000. – 262с.
3. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985г. – 656 с.
4. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1986г. – 496 с.
5. Выбор способа изготовления заготовок: Методические указания к выполнению практических занятий, курсовому и дипломному проектированию – Курган: Изд-во КГУ, 1997. – 80 с.
6. Основы технологии машиностроения: Методические указания к выполнению курсовой работы – Курган: Изд-во КГУ, 2004. – 35 с.