Розробка технологічного процесу виготовлення кришки

ВСТУП 2

1 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ 3

1.1 Технологічний контроль якості креслення 3

1.2 Аналіз службового призначення деталі і умов її роботи у вузлі. Визначення класу деталі 3

1.3 Визначення типу і форми організації виробництва 4

1.4 Опрацювання конструкції деталі на технологічність 4

1.5 Вибір заготовки і її технічно-економічне обґрунтування 5

1.6 Вибір типового технологічного процесу та типових схем обробки поверхонь 6

1.7 Розробка маршрутного технологічного процесу 7

1.7.1 Вибір технологічних баз обґрунтування прийнятої схеми базування 7

1.7.2 Вибір устаткування, верстатних пристроїв, різальних та вимірювальних інструментів 8

1.8 Розробка операційного технологічного процесу 10

1.8.1 Визначення припусків на механічну обробку 10

1.8.2 Визначення режимів різання 15

1.8.3 Визначення норм часу 18

2 КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 19

2.1 Проектування принципової схеми пристрою 19

2.2 Розрахунок сил закріплення та розмірів приводу 20

2.3 Опис конструкції і принцип роботи пристрою 21

Висновок 22

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 23

ВСТУП

У цій курсовій роботі розроблено технологічний процес виготовлення кришки та спроектовано технологічне оснащення.

Мета курсової роботи - отримати практичні навики розв’язання задач, які виникають при розробці технологічних процесів виготовлення деталей та проектування технологічної оснастки.

Під час виконання роботи розв’язуються такі задачі:

• розробка технологічного процесу виготовлення деталі „кришка”, що означає вибір методу виготовлення заготовки, призначення послідовності виконання операцій, вибір устаткування та інструмента для кожної операції технологічного процесу, розрахунок елементів режимів різання, сил різання і норм часу.
• проектування кондуктора для свердління отворів.

У РПЗ описані порядок  і всі етапи розробки технологічного процесу виготовлення кришки.

1. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ

1. Технологічний контроль якості креслення

У результаті технологічного контролю креслення кришки, яке було видано як завдання на курсову роботу, виявлено наступне:

• на кресленні вказані всі розміри необхідні для виготовлення деталі;
• шорсткість усіх поверхонь деталі вказана відповідно до ГОСТ 2789-73;
• допуски і відхилення розмірів наведені відповідно до ГОСТ 25346-89 та ГОСТ 25347-82;
• допуски форми та розташування поверхонь вказані відповідно до ГОСТ 24643-81
• вимоги до точності виготовлення поверхонь кришки відповідають вимогам, які пред’явлені до шорсткості цих поверхонь.

2. Аналіз  службового призначення деталі і  умов її роботи у вузлі. Визначення класу деталі

Відсутність складального креслення  вузла, в який входить кришка і даних про службове призначення деталі ускладнює точне визначення призначення деталі. Кришки є деталлю середнього машинобудування, що можна передбачити, розглядаючи її габарити і конфігурацію.

Кришка відноситься до класу дисків [2].

Кришка виготовляється зі сталі 45Л, яка має такий хімічний склад та механічні характеристики:

Межа міцності ϭ_в = 550 МПа

НВ = 143…241 МПа

3. Визначення  типу і форми організації виробництва

Відповідно до заданої  річної програми випуску деталей (60000), а також в результаті аналізу конфігурації деталі, її маси і габаритів, можна стверджувати [2], що орієнтовно виробництво для виготовлення кришки - середньосерійне.

Для середньосерійного виробництва  раціональна непотокова форма організації виробництва. Виробничу дільницю організовують за принципом обробки конструктивно подібних деталей. На цій дільниці застосовують універсальне і спеціалізоване устаткування, розміщене у порядку виконання операцій. З одного робочого місця на інше деталі подають у тарі партіями за допомогою крана після виконання чергової операції.

Розмір партії деталей п визначаємо за формулою:

де N - річна програма випуску деталей (шт.),

t - кількість днів, на які потрібно мати запас деталей (шт.),

F - кількість робочих днів у році.

Підставивши у формулу t=10; F=245, отримаємо:

Для спрощення  приймаємо партію 2450 деталей.

4. Опрацювання конструкції деталі на технологічність

Знаючи тип виробництва, матеріал деталі і її конфігурацію, можна використати для одержання заготовки метод лиття в піщано-глинисті сирі форми із суміші з вологістю від 2,8 до 3,5 % і міцністю від 120 до 150 кПа з середнім рівнем ущільнення до твердості не нижче 80 одиниць. Конфігурація виливка достатньо проста і забезпечує легке виймання його моделі з форми і весь виливок може формуватись в одній опоці і ливарна форма буде мати один плоский рознім; западини, виїмки і ребра мають напрями, перпендикулярні до наміченої площини розніму; клас точності і формувальні уклони відповідають вимогам стандартів; залишки ливників і додатків можна сумістити з припуском на обробку; відходи металу при механічній обробці будуть невеликі.

Кришка представляє собою деталь з отвором.

Конструкція деталі технологічна за наступними параметрами:

• конструкція деталі складається з стандартних і уніфікованих конструктивних елементів;
• деталь виготовляється із стандартної заготовки (диск);
• розміри і поверхні деталі мають відповідно оптимальні точність і шорсткість;
• фізико-хімічні та механічні властивості матеріалу, форма і розміри відповідають вимогам технології виготовлення;
• конструкція деталі забезпечує можливість застосування типових і стандартних технологічних процесів її виготовлення.

5. Вибір заготовки і її технічно-економічне обґрунтування

Відповідно до вимог креслення  і в результаті аналізу конструкції  кришки робимо висновок, що найбільш доцільно використовувати литу заготовку. Якість і вартість литих заготовок в основному залежать від способу їх виготовлення. Найпоширеніші способи лиття - в земельні форми за дерев’яними моделями при ручному формуванні, в земельні форми при машинному формуванні за металевими моделями тощо.

З усіх способів утворення  литих заготовок [2] у розглянутому випадку можна застосувати лиття  в оболонкові форми, лиття в піщано-глинисті форми з машинним формуванням  за металевими моделями, лиття за моделями, які виплавляються, і лиття в металеві форми (кокілі). Три з цих способів (1-ий, 3-ій, 4-ий) дозволяють забезпечити більшу якість виливків, ніж лиття в піщано-глинисті форми (2-ий спосіб), але вони вимагають більших затрат на виготовлення ливарного оснащення та організацію діяльності і більш складні. Враховуючи розмір і матеріал кришки, невисокі вимоги до якості виливків і найменшу якість лиття в піщано-глинистій формі, заготовку будемо створювати литтям у сирі форми.

Згідно з ГОСТ 26645-85 визначаємо:

клас розмірної  точності виливка - 9;

ступінь жолоблення елементів виливка - 7;

ступінь точності поверхонь виливка - 13;

клас точності маси виливка - 8;

допуск зміщення – 1,8 мм;

ряд припусків на обробку виливка - 6.

Таким чином  точність виливка 9-7-13-8 Зм. 1,8 ГОСТ 26645-85. Для подальшої розробки технологічного процесу важливий правильний вибір площини роз’єму ливарної форми. Ливарна форма повинна мати, за можливістю, один плоский рознім. Для заготовки кришки такою єдиною площиною розніму може бути площина Б. Перевага цієї площини розніму в тому, що в ній лежать найбільші габарити заготовки, чим досягається мінімальна глибина формування. Невеликі перепади розмірів виливка через формувальні уклони і висока якість виливка.

Отвори в литті не будуть виготовлятися.

На ескізі заготовки тонкими  лініями зображені контури деталі.

Вартість виливка необхідно  визначати за методикою, наведеною  в [1.2], з введенням коефіцієнта  індексації цін, узгодженого з керівником

6. Вибір типового технологічного процесу та типових схем обробки поверхонь

Оскільки кришка відноситься до класу „диски”, то типовий технологічний процес складається з таких етапів:

1. чорнова і чистова обробка поверхонь кришки;
2. підрізання торців, зняття фасок;
3. свердління отворів;
4. доведення до кінцевих розмірів основних точних отворів тонким розточування.

Виходячи із заданих на кресленні вимог до якості (точності і шорсткості) оброблюваних поверхонь і типового технологічного процесу, підбирають типові схеми їх обробки:

отвір 60Н9 - чорнове та чистове свердління або чорнове і чистове свердління та остаточне розвертання;

7. Розробка  маршрутного технологічного процесу

1. Вибір технологічних баз обґрунтування прийнятої схеми базування

На основі креслення кришки і описаного в підрозділі 1.6 типового технологічного процесу вибирають технологічні бази і розробляють маршрут обробки деталі. При цьому необхідно намагатися мінімізувати кількість операцій, установів та переходів.

Операція 005. Токарна з ЧПК

Чорнове і напівчистове точіння поверхонь В, Є, Г та Д, із нарізуванням фаски зі сторони площини В. Чорнове і напівчистове розточування отвору 60Н9 із зніманням фасок зі сторони площини В, викінчуюче розвертування отвору 60Н9. Заготовку установлюють на площину А. Ця площина є установчою базою за ГОСТ 21495-76 і реалізує 3 опорні точки. Направляючою базою, яка реалізує дві опорні точки служить поверхня Е.

Операція 010. Токарна з ЧПК

Чорнове і напівчистове точіння  площин А, Б та Е, із нарізуванням фаски зі сторони площини А. Чорнове і напівчистове розточування отвору 30. Свердління отвору . Заготовку установлюють на площину В. Ця площина є установчою базою за ГОСТ 21495-76 і реалізує 3 опорні точки. Направляючою базою, яка реалізує дві опорні точки служить поверхня Є.

Операція 015. Вертикально-свердлильна з ЧПК

Свердління шести отворів  та чотири отвори під М4Н7. Базування здійснюється на площині В та отворі .

Операція 020. Вертикально-свердлильна  з ЧПК

Нарізання різьб в отворах  М4Н7.

2. Вибір устаткування, верстатних пристроїв, різальних  та вимірювальних інструментів

Вибір моделі устаткування, визначення частоти обертання і подачі здійснюють відповідно до рекомендацій, наведених в [1;2]. Для середньосерійного виробництва підбирають високопродуктивне універсальне та спеціалізоване устаткування, орієнтуючись на відповідність основних розмірів робочих органів верстата, габаритним розміром оброблюваної заготовки і досягнення необхідної точності, а також на використання мінімальної кількості різних моделей верстатів.

Для досягнення високої якості та продуктивності при виготовленні кришки в усіх операціях згідно з рекомендаціями, наведеними в [1; 2], для середньо - серійного виробництва використовують спеціальні пристрої з швидкодіючим затисканням заготовок.

Обробку виконують стандартним  інструментом. Матеріали різальної частини різців - тверді сплави Т15К6 та Т30К4, що рекомендується в [10]. Для свердління, розвертання отворів використовують інструменти із швидкорізальної сталі Р6М5 та інших [3; 15, 23].

Операція 005. Точіння поверхонь

Виконують на токарному верстаті з ЧПК 16К20ФЗ. Внутрішній конус в шпинделі по ГОСТ 13214-79 – МОРЗЕ БАТБ. Кінець шпинделя фланцевого по ГОСТ 12593-72 - БК. Діаметр циліндричного отвору в шпинделі - 55мм. Центр в пінолі з конусом по ГОСТ 13214-79 – МОРЗЕ БАТБ. Частота обертання шпинделя - 20-2240 об/хв. Межі частоти обертання шпинделя, що встановлюють вручну: I діапазон - 20-325 об/хв; II діапазон - 63-900 об/хв; III діапазон - 160-2240 об/хв. Межі програмованих подач: поздовжня - 0,01-40 мм/об, поперечна - 0,005-20 мм/об. Максимальна швидкість робочої подачі: поздовжньої – 2000 мм/хв; поперечної – 1000 мм/хв. Швидкість швидких ходів, не менше: поздовжніх – 7500 мм/хв; поперечних – 5000 мм/хв. Дискретність переміщень: поздовжніх - 0,01 мм; поперечних - 0,005 мм. Найбільший крутний момент на шпинделі – 1000 Нм. Граничні діаметри свердління – 25 мм. Габарити верстата – мм. Маса верстата – 3800 кг.

Чорнове точіння поверхонь та розточування отвору 60Н9 здійснюється різцями, з матеріалом різальної частини Т15К6. Чистове точіння поверхонь В, Є, Г та чистове розточування отвору 60Н9 різцями, з матеріалом різальної частини Т30К4. Нарізують фаски зі сторони площини В різцем, з матеріалом різальної частини Т30К4.

Операція 010. Точіння поверхонь

Виконують також на токарному верстаті з ЧПК 16К20ФЗ. Чорнове точіння поверхонь та розточування отворів 30 та здійснюється різцями, з матеріалом різальної частини Т15К6. Чистове точіння поверхонь та чистове розточування отворів 30 та із нарізуванням фаски зі сторони площини А різцями, з матеріалом різальної частини Т30К4.

Операція 015. Свердління отворів

Свердління отворів виконують на вертикально-свердлильному верстаті 2Н125. Найбільший хід шпинделя – 200 мм. Відстань від торця шпинделя до столу - 60-700 мм до плити - 690-1060 мм. Найбільше переміщення свердлильної головки – 170 мм. Переміщення за 1 оберт шпинделя 122,46 мм. Найбільший хід столу – 270 мм. Кількість швидкостей шпинделя – 12. Частота обертання шпинделя - 45-2000 об/хв. Число подач шпинделя - 9. Подача шпинделя - 0,1-1,6 мм/об. Потужність е/д головного приводу - 2,2 кВт.

Свердління шести отворів  та чотири отвори під М4Н7. Для свердління використовують свердла з швидкорізальної сталі Р6М5 з нормальним конічним хвостовиком відповідно до ГОСТ 110903-77.

Операція 020. Нарізання різьб

Виконують також на вертикально-свердлильному  верстаті 2Н125. Для нарізування різьби М4Н7 використовують машинні мітчики з швидкорізальної сталі Р6М5 з нормальним конічним хвостовиком відповідно до ГОСТ 110903-77.

8. Розробка  операційного технологічного процесу

1. Визначення  припусків на механічну обробку

1. Визначення  припусків розрахунково-аналітичним  методом

Розрахунок припуску на обробку  площини В

Необхідно розрахувати припуск на чорнове і чистове точіння площини В, що виконується при одному установі заготовки за два переходи. Заготовка – виливок із сталі 45Л 9-го класу точності (відповідно до ГОСТ 26645- 85), відлитий у піщано-глинистій форми з машинним формуванням за металевими моделями. Заготовка для обробки установлюється необробленими поверхнями на постійні точкові опори.

Припуск на обробку окремо розміщених площин (односторонній припуск) визначають за формулою:

,

де - висота нерівностей профілю на попередньому переході; - глибина дефектного поверхневого шару на попередньому переході; - сумарні просторові відхилення розміщення оброблюваної поверхні відносно технологічної бази, які одержані на попередньому переході; - похибка установки заготовки на переході, який виконується.

Просторові  відхилення розміщення поверхонь при обробці площин враховують тільки їх жолоблення, тобто:

,

де  мкм – питоме жолоблення на 1 мм довжини заготовки [1, с.72; 3, т.1, с.183, табл. 8]; L – найбільший розмір оброблюваної поверхні у напрямку обробки, м. Після механічної обробки:

,

де  – коефіцієнт уточнення форми.

У даному випадку:

,

,

.

Похибки установки  на переході, що виконується, при обробці  площин визначається по формулі [1-4]:

,

де  – похибка базування; - похибка закріплення.

Похибка базування  відсутня, тому що вимірювальна і технологічна бази співпадають, тобто . Похибка закріплення мкм [1, с.81].

У результаті:

 мкм,

 мкм.

Допуски на розміри  литої заготовки, значення допусків і висот мікронерівностей, одержаних  після механічної обробки, приведені  в [1-4].

У зведену табл. 1 записують  порядок виконання переходів, отримані точність і шорсткість обробленої поверхні, а також табличні значення і h.

Таблиця 1. Розрахунок припусків на обробку поверхні В

Для таких поверхонь і  поверхонь, які одержані після механічної обробки, і h наведені в [1, табл. 27-30; 3, т.1, с.182, табл.6, 10].

Розрахунок припуску на обробку  отвору 60Н9 (+0,01)

Необхідно розрахувати припуск  на чорнове і чистове розточування отвору 60Н9 та його кінцеве розвертання при одному установі заготовки.

Для циліндричних внутрішніх поверхонь припуск визначають за формулою:

Сумарне значення для виливків в піщано-глинисту форму 9-го класу точності приймають 600 мкм [1, с.65; 3, т.1, с.182, табл.. 9; 4, с. 191].

Сумарне значення просторових  відхилень для литих отворів приймають таким, як допуск зміщення, тобто .

,

.

При обробці  плаваючою розверткою просторові відхилення на припуск не впливають, тобто їх не враховують.

Похибка установки  визначається за формулою [1-4]:

,

де  - відповідно похибка базування.

Похибка базування  відсутня, тому що вимірювальна і технологічна бази співпадають, тобто . Похибка закріплення [1, с.82] при установці в пристрої з пнемозатискачем мкм.

При чистовому  розточуванні в результаті уточнення  форми отвору [1]:

 мкм.

При обробці  плаваючою розверткою похибка установки  на припуск не впливає, тобто їх не враховують.

У зведену табл. 2 записують  порядок виконання переходів, отримані точність і шорсткість обробленої поверхні, а також табличні значення і h.

Таблиця 2. Розрахунок припусків на обробку отвору 60Н9

Сумарне значення R_z і h для виливків в земляні форми 9-ого класу точності приймають 600 мкм [1, с. 65; 3, т.1, є. 182, табл.9].

2. Визначення  припусків аналоговим методом

Остаточно прийняті значення припусків на механічну обробку  та відхилення розмірів виливка наведені в табл. 3.

Таблиця 3 – Припуски на механічну обробку  кришки

Остаточно прийняті значення припусків на механічну обробку  та відхилення розмірів виливка наведені в табл. 3, рекомендаціями ГОСТ 3.1125-88, ГОСТ 3212-92, призначають формувальні уклони і радіуси заокруглень та остаточно оформлюють ескіз виливка.

2. Визначення  режимів різання

1. Визначення  режимів різання розрахунково-аналітичним  методом

Розрахунок режиму для чорнової обробки площини В

Вихідні дані: оброблюваний матеріал - сталь 45Л; устаткування – токарний верстат 16К20Ф3; інструмент – підрізний різець, заточений по формі ІІ [10] з пластиною із твердого сплаву Т15К6; геометричні параметри різальної частини різця [10]: ; державка різця циліндрична діаметром 38 мм. Режим різання розраховують за методикою, наведеною в [3]. Відповідно до табл. 2 та виходячи з рекомендацій [3] весь припуск на сторону розділяємо по переходах так: при чорновому точінні приймається рівною припуску на обробку . Згідно з [3] призначають з наявних на верстаті подачу мм/об.

Відповідно до [3] приймають період стійкості різця Т=60 хв і визначають швидкість різання за формулою:

,

де  – визначають з [3, ст. 269, табл. 17];

Тоді:

 м/хв

Розрахункове  значення частоти шпинделя, яке допускається стійкістю різця:

 об/хв

З найближчих наявних на верстаті призначаємо 560 об/хв

Тоді:

 м/хв.

.

Головна складова сили різання , яка визначає потужність, що витрачається на обробку:

, кгс

Для даних  умов:

Потужність, яка витрачається на розточування:

 кВт

На основі виконаних обрахунків остаточно  приймають режим різання при чорновому точінні площини В: , мм/об, , 560 об/хв, м/хв, H, N = 5,15 кВт.

Розрахунок режиму для свердління отвору

Вихідні дані: оброблюваний матеріал - сталь 45Л; устаткування –  вертикально-свердлильний  верстат 2Н125; інструмент – свердло спіральне з різальною частиною з швидкорізальної сталі Р6М5; форма заточки свердла – Н (нормальна, одинарна) [11].

Режим свердління розраховують за методикою, наведеною в [3]. Глибина  різання при свердлінні . З рекомендованих подач [3] призначають наявну на верстаті . Приймають період стійкості свердла T = 60 хв.

Швидкість різання, яка допускається стійкістю інструмента, визначається за формулою:

Для даних умов:

Тоді:

Розрахункова частота обертання шпинделя, яка допускається стійкістю свердла:

 об/хв

На верстаті підбирають найменшу частоту обертання  об/хв.

Фактична швидкість різання:

 м/хв.

Крутний момент і осьову силу визначають за формулами:

 Нм

 Н

Потужність  свердління:

 кВт,

що  менше потужності на шпинделі верстата.

Остаточно для  свердління отвору приймають: t = 2,5 мм; об/хв; м/хв; N = 0,31 кВт.

2. Визначення  режимів різання аналоговим методом

Режим різання за таблицями  визначають у наступній послідовності [5, 6, 8]: підбирають інструмент і матеріал його різальної частини; з технологічних міркувань вибирають глибину різання t, мм; орієнтуючись на табличні значення, визначають із наявних на верстаті подачу , мм за оберт заготовки або інструмента, чи , мм на зуб; за таблицями підбирають рекомендовану швидкість різання, за нею розраховують частоту обертання шпинделя верстата і, виходячи з наявних на верстаті, призначають найближчу за значенням і .