Разработка технологии изготовления детали

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Владимирский  государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых

Кафедра АТП

Курсовая работа

Разработка  технологии изготовления детали

Выполнил:

студент гр. Амус-112

Бачурин П.Н.

Проверил:

проф. Коростелев В.Ф.

Владимир 2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ              3

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ           4

1.1. Назначение и анализ конструкции детали        4

1.2. Анализ  технологичности           5

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА           6

2.1. Оборудование и системы ЧПУ          6

2.2. Металлорежущий инструмент        10

2.3. Зажимные  и установочные приспособления     11

3. РАЗРАБОТКА  ТЕХНОЛОГИИ         14

3.1. Маршрут обработки детали        14

3.2. Описание возможностей системы Pro/Engineer     20

3.3. Разработка 3D-модели детали        21

3.4. Разработка  управляющей программы      25

4. ДАТЧИК НАГРУЗКИ НА ИНСТРУМЕНТ       31

4.1. Принцип  действия          31

4.2. Структура и реализация         33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ            35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ          36

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Чертёж детали

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Управляющая программа

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение, характеризуемое  стремлением к гибкой автоматизации  промышленного производства, неразрывно связанно с эффективным внедрением оборудования c числовым программным управлением (ЧПУ), а также создаваемых на его основе гибких производственных систем. В этих условиях одной из важнейших технологических задач производства является подготовка технологических процессов механообработки и управляющих программ для станков с ЧПУ. Подготовка производства – сложный и трудоемкий процесс, во многом определяющий эффективность использования оборудования. Именно поэтому наибольшее внимание уделяется вопросам автоматизации проектирования и разработки технологий.

Для повышения  скорости подготовки производства и улучшения качества выпускаемой продукции повсеместно находят применение системы автоматизированного проектирования (САПР). В машиностроительных САПР принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования. Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE (Computer Aided Engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование технологических процессов выполняется в автоматизированных системах технологической подготовки производства, входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing). Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

В настоящей работе представлена методика подготовки технологического процесса механической обработки для детали «Основание» с использованием CAD/CAM-систем Pro/Engineer и Компас. Для изготовления детали применяется оборудование, которым в настоящий момент располагает ОАО «ВПО «Точмаш» – универсально-фрезерные станки и станки с ЧПУ.

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение и анализ конструкции детали

Деталь входит в состав рулевого механизма самонаводящегося устройства и представляет собой основание, на котором закрепляются движущиеся элементы – шестерни, валы, подшипники и т.д. Чертёж детали представлен в Приложении 1.

Деталь  имеет:

– пять многоступенчатых пересекающихся отверстия;

– три  отверстия Æ5.2, отверстие Æ5H8 и три отверстия с резьбой M6–6H для закрепления детали на корпусной поверхности изделия;

– два отверстия с резьбой M3–6H, пять отверстий с резьбой M4–6H и отверстие с резьбой M2–6H для крепления на поверхностях деталей вспомогательных элементов;

– выступ, два паза и ребро жёсткости.

Требования по точности взаимного расположения поверхностей и форм детали предъявлены согласно чертежу, шероховатость ответственных поверхностей регламентирована значениями Ra=6,3 мкм, Ra=3,2 мкм, Ra=1,6 мкм, Rz=25 мкм. К материалу детали предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости.

Исходя  из назначения детали и технологических  требований, деталь изготавливается  из материала Д20.Т1 КР100 ОСТ1.90395-91. Данные о материале по химическому составу и механическим свойствам приведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1. Химический состав материала

Таблица 2. Механические свойства

Конструкция детали «Основание» является сложной, поэтому её изготовление возможно только в условиях высокотехнологичного производства. В процессе механообработки предполагается использование станков с числовым программным управлением как наиболее современного оборудования, обладающего широким спектром возможностей.

1.2. Анализ  технологичности

В процессе разработки конструкции  деталей необходимо предусмотреть  не только форму, размеры и допуски, но и возможность изготовления этих деталей на современном оборудовании. Наибольшие затруднения вызывает обработка  полостей, сверление глубоких отверстий, отверстий под углом в поверхности, а также обработка на значительном расстоянии, требующая использования длинномерного инструмента. В этих случаях увеличивается количество брака, связанного с невозможностью обеспечить требования допусков, возрастает опасность поломки инструмента и т.д. Обработка детали «Основание» не вызывает перечисленных выше опасений, так как разумная технология изготовления позволит избежать необходимости применения специального режущего инструмента.

Поскольку деталь изготавливается из прутка Æ100, необходимо сначала нарезать заготовку нужной длины, обработать боковые поверхности до формы параллелепипеда и затем уже добиваться заданной формы, размеров и допусков. Предприятие «ВПО «Точмаш» располагает многочисленным парком оборудования, позволяющим это сделать. Дальнейшие операции механообработки возможны при нескольких переустановках детали, для чего потребуется как минимум два приспособления.

При подборе  оборудования и оснастки учитывается  не только возможность реализации технологии, но и многие другие факторы, такие  как текущая фактическая загрузка технических средств, скорость изготовления, экономическая эффективность и  др. В настоящей курсовой работе будет представлен оптимальный  для предприятия вариант технологического процесса.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ  СРЕДСТВА

2.1. Оборудование и системы ЧПУ

Парк механообрабатывающего оборудования ОАО «ВПО «Точмаш» включает сотни  технических единиц, начиная универсальными токарными и фрезерными станками и заканчивая обрабатывающими центрами с ЧПУ и роботизированными  производственными линиями. В настоящей  работе целесообразно рассмотреть  только те из них, которые будут задействованы  в ходе разработки техпроцесса.

Ленточно-отрезной автомат фирмы Pilous «РР-302А» – это автоматический двухколонный ленточнопильный станок по металлу, выполнен по схеме с двумя гидравлическими колоннами. Рама является неповоротной, пиление заготовок возможно только под углом 90°. Станок оснащен частотным регулятором скорости ленты, что позволяет добиться плавности движения. Внешний вид станка показан на рисунке 1, технические характеристики сведены в таблицу 3.

Рисунок 1 –  Ленточно-отрезной автомат РР-302А

Таблица 3. Технические характеристики станка РР-302А

Станок  ленточно-отрезной Pilous-TMJ ARG 200 Plus имеет очень большой плавно регулируемый диапазон углов резания 60° вправо и 45° влево. Плавную регулировку углов резания позволяет конструкция станка с вращающимся столом, в котором имеется паз для пильной ленты и который поворачивается вместе с кронштейном пильной ленты. Прочный чугунный кронштейн, оснащенный пильной лентой размером 27x0,9 мм, позволяет производить как серийную резку плотных материалов, так и разделение качественных материалов. Очень большой непрерывно регулируемый диапазон углов резания является оптимальным для простого разделения материалов для слесарных конструкций. Современная концепция кронштейна пильной ленты гарантирует большой диапазон резки при вертикальных пропилах и при делении под углом. Кронштейн пильной ленты поднимается вручную, подача к пропилу осуществляется собственным весом кронштейна с возможностью плавного регулирования дроссельным вентилем масляного амортизатора. Страна-производитель станка: Чехия. Внешний вид станка ARG 200 Plus представлен на рисунке 2:

Рисунок 2 –  Ленточно-отрезной станок ARG 200 Plus

В отличие от предыдущего автомата станок ARG 200 Plus позволяет нарезать заготовки меньшего размера, но с меньшей скоростью. Технические характеристики этого станка перечислены в таблице 4.

Таблица 4. Технические характеристики станка ARG200 Plus

Фрезерный станок с ЧПУ Mazak Super Mold Maker 2000-m позволяет обрабатывать заготовку с одной стороны за одну установку. Имеет три оси, стол 800x460 мм и 30 позиций для установки инструмента. Система ЧПУ – Fanuc 16i.

Рисунок 3 –  Фрезерный станок Mazak SMM 2000-m

Таблица 5. Технические характеристики станка Mazak SMM 2000-m

Обрабатывающий  центр Hermle C30 U – многофункциональная система, имеющая поворотный стол, встроенный измерительный инструмент и 32 позиции для установки инструмента в магазине. Система ЧПУ – Heidenhain iTNC530, позволяющая использовать как собственное кодирование, так и программирование в ISO-коде. Внешний вид станка изображён на рисунке 4:

Рисунок 4 –  Центр механообработки Hermle C30 U

Данная единица оборудования обладает множеством преимуществ по сравнению  с другими системами. Практически  любую деталь удаётся изготавливать  за одну – две установки, система Heidenhain позволяет составлять программный код работникам без углублённого изучения принципов ЧПУ-программирования, так как имеет визуальный интуитивно-понятный интерфейс.

Таблица 6. Технические характеристики Hermle C30 U

2.2. Металлорежущий инструмент

Режущий инструмент подбирается исходя из требований к материалу, габаритам, точности обработки и возможности его применения на конкретном оборудовании. Для изготовления детали «Основание» на станках, перечисленных в пункте 2.1, применяются фрезы, свёрла, метчики и зенкеры, указанные в таблице 7. Некоторые свёрла и фрезы имеют съёмные пластины, т.к. их частое и долговременное использование приводит к скорому износу. Для нарезания заготовки на ленточных станках и автоматов необходимо учесть наличие специальной пилы.

Таблица 7. Перечень необходимого инструмента

Продолжение таблицы 7

Некоторые модели инструментов применяются сразу  на двух станках, поэтому закупаются два и более экземпляров, и  каждый станок оснащается отдельно. Кроме  того, на фрезы большого диаметра чаще всего устанавливаются сразу  несколько пластин – это объясняет  требования к их количеству.

2.3. Зажимные  и установочные приспособления

Приспособления для фиксации детали на столе разрабатываются предприятием отдельно. Как правило, приспособление состоит из подставки и зажимных элементов, например, болтов. С одной  стороны подставка крепится на столе, с другой стороны на неё устанавливается  деталь. Для обеспечения неподвижности  заготовки на подставке выбирают базу – чаще всего это отверстия, углубления или выступы. В случаях, когда форма детали не имеет баз, пригодных для крепкой фиксации, предусматривают заготовку увеличенного размера с искусственными базами.

В процессе изготовления детали «Основание» используются три приспособления, имеющие внутренние заводские обозначения:

– 7200-0219 Тиски ГОСТ14904-80;

– 7470-4015 ПСБ;

– 7470-4009 ПСБ.

Тиски используются для зажима цилиндрической заготовки  во время фрезерования боковых (круглых) сторон. Последующие операции требуют  более сложной структуры приспособлений. Чертежи приспособлений 7470-4015 и       7470-4009 показаны на рисунках 5 и 6. Разработка чертежей приспособлений выполняется в системе Pro/Engineer. Пунктирными линиями обозначены контуры устанавливаемой заготовки.

Рисунок 5 –  Чертёж приспособления 7470-4015

Рисунок 6 – Чертёж приспособления 7470-4009

На рисунках 7 и 8 изображены трёхмерные модели указанных  приспособлений:

Рисунок 7 –  Внешний вид приспособления 7470-4015

Рисунок 8 –  Внешний вид приспособления 7470-4009

3. РАЗРАБОТКА  ТЕХНОЛОГИИ

3.1. Маршрут обработки детали

Разработка технологического процесса состоит из комплекса взаимосвязанных  работ, предусмотренных стандартами  ЕСТПП и должна выполняться в  полном соответствии с требованиями ГОСТ 14.301-83 «Общие правила разработки технологических процессов и  выбора технологического оснащения». При разработке маршрутной технологии придерживаются следующих основных принципов:

– в первую очередь, обрабатывают поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке, после этого обрабатывают поверхности с максимальным припуском для выявления дефектов заготовки;

– необходимо соблюдать принцип концентрации операций, при котором как можно больше поверхностей должно обрабатываться в одной операции;

– необходимо соблюдать принципы совмещения и постоянства баз;

– необходимо учитывать, на каких стадиях технологического процесса целесообразно производить механическую, термическую и другие виды обработки в зависимости от требований чертежа;

– поверхности, к которым предъявляются наиболее высокие требования по качественно-точностным характеристикам, окончательно обрабатываются в последнюю очередь.

Разработка  маршрута обработки любой детали начинается с предварительного выбора вида обработки отдельных поверхностей заготовки и определения методов  достижения точности, соответствующей  требованиям чертежа, серийности производства и технологических возможностей существующего в наличии на предприятии  оборудования. Операционная технология для изготовления детали разработана с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. Проектирование операций связано с разработкой их структуры, с составлением схем наладок, расчетом настроенных размеров и ожидаемой точности обработки, с назначением режимов обработки, определением нормы времени и т.д. Номера поверхностей при составлении операционной технологии указаны на эскизах. Маршрут изготовления детали представлен в виде таблицы 8.

Таблица 8. Маршрут изготовления детали «Основание»

Продолжение таблицы 8

Продолжение таблицы 8

Продолжение таблицы 8