Спроектировать технологический процесс по изготовлению детали «опора»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РФ

Камский государственный политехнический  институт

Кафедра ТМ, МС и И

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине “Технологические процессы и производства”:

(Спроектировать технологический  процесс по изготовлению детали  «опора»)

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

                                                                                           

 

 

 

                                                                                       Выполнил: студент гр.1409

                                                                     Ермишкина Н.Н.

                                                         Проверил:

                                                            Ступко В.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Наб. Челны 2012г.

 

Содержание:

 

 

Пояснительная записка:

  1. Введение
  2. Конструкторско-технологическая характеристика детали
  3. Определение типа производства
  4. Определение вида и метода получения заготовки (сравнение двух методов)
  5. Разработка маршрутного ТП изготовления детали
  6. Расчёт припусков и определение размеров заготовки (на одну точную поверхность – аналитическим методом, на другие поверхности табличным методом)
  7. Разработка технологических операций:

  7.1.  Разработка  структуры технологических операций. Уточнение технологических переходов

    7.2.  Расчет режимов резания ((аналитическим и табличным методом))

7.3. Техническое  нормирование операций технологического  процесса

    7.4. Выбор модели оборудования и  определение его количества. Выбор  технологической оснастки

       8. Разработка  планировки участка

       9. Разработка  мероприятий по ОТ, ТБ, ПБ, ЭБ

     10. Список литературы

Графическая часть:

     1. Чертёж детали

     2. Чертёж  заготовки

     3. Технологические  наладки, приспособления

     4. Планировка  участка

Технологическая документация:

     1. Маршрутная карта

     2. Операционная карта

     3. Карты эскизов

     4. Карты контроля

     5. Спецификация (на приспособления, на планировку)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Цель курсового проектирования по технологии машиностроения — научиться правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

 

Технологический процесс должен обеспечивать изготовление деталей заданного качества и  объема выпуска, удовлетворять требованиям высокой производительности обработки детали, наименьшей себестоимости продукции, безопасности и облегчения условий труда. Указанные требования отражают современную направленность машиностроительного производства — создание высокопроизводительных машин и оборудования, снижение их материалов и энергоемкости, внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшение трудоемкости изготовления продукции за счет широкого внедрения различных средств автоматизации и механизации, в том числе робототехники и ГАП.

 

Построение  технологических процессов механической обработки деталей машин, удовлетворяющих  решению поставленных задач, основывается на ряде общих принципов и положений. Основными из них являются следующие  принципы:

• технический (обеспечение заданного качества изделий)

• экономический (наивысшая производительность при  полном использовании орудий труда  и наименьших затратах), которые необходимо сочетать в разрабатываемом технологическом процессе.

 

Процесс создания машин  подразделяется на два взаимосвязанных — разработку конструкции и изготовление. При воплощении проекта конструкции главной задачей является обеспечение запланированных показателей качества изделия, зависящих от технологии производства.

 

Сущность технического принципа при разработке технологических процессов заключается в выполнении проектных технических требований при изготовлении машин. Это означает, что должны строго соблюдаться заданные чертежами точность размеров деталей, геометрическая форма, относительное расположение поверхностей, параметры шероховатости поверхностей, физико-механические свойства поверхностного слоя и другие регламентируемые технические требования. Надежность обеспечения показателей качества машины в процессе производства должна обуславливаться структурой и содержанием самого технологического процесса, совершенством применяемых методов обработки, оборудования и оснащения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТАЛИ

 

Деталь «Опора» относится  к классу корпусных деталей типа диска.

 

Опора изготовлена из материала «Сталь 40Х» ГОСТ 4543–71, твердость  стали НВ=193 МПа. Это конструкционная высококачественная сталь с содержанием углерода 0,4%. Исходя из этого, для получения заготовки можно использовать метод штамповки.

 

Качественный  анализ технологичности конструкции

 

Поверхность 1 — цилиндрическая. Допуск на размер Æ170-0,027 по IT14/2. Шероховатость поверхности Ra = 0,8 мкм.

 

Поверхность 2 — внешняя  торцевая. Допуск на размер Æ170 по H14. Шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм.

 

Поверхность 3 — внутренняя  цилиндрическая. Допуск на размер Æ147 по IT14/2. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

Поверхность 4 — внешняя  торцевая. Допуск на размер Æ147 по H14. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

Поверхность 5 — внутренняя цилиндрическая. Допуск на размер Æ90. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

Поверхность 6 — конусная. Допуск на размер Æ170-0,027. Шероховатость поверхности Ra = 0,8 мкм.

 

Поверхность 7 — плоская (паз). Допуск на размер 35 по H14. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

Поверхность 8 — внутренняя  цилиндрическая (отверстие). Допуск на размер Æ10,5 по IT14/2. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

Поверхность 9 — внутренняя  цилиндрическая (отверстие). Допуск на размер Æ6,2 по IT14/2. Шероховатость поверхности Ra = 6,3 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

 

Тип производства определяется коэффициентом  закрепления операций (ГОСТ 14.004–83) по формуле:

,

где t — такт выпуска, определяемый по формуле:

 

Среднее штучное время  выполнения основных технологических  операций:

,

где Tmt.ср i — среднее время обработки одной поверхности детали,

n — количество поверхностей детали.

 

,

где Tоi — основное время обработки одной поверхности детали,

m — количество переходов для обработки одной поверхности детали,

j — коэффициент, зависящий от типа производства и вида применяемого оборудования.

 

Результаты  сводим в таблицу:

 

Пов-ть

Переход

Формула для Toi

Значение Toi

1

Обтачивание черновое

T = 0,000075Dl

0,239 мин

 

Обтачивание черновое

T = 0,000175Dl

0,684 мин

 

Шлифование черновое

T = 0,00012Dl

0,496 мин

 

Шлифование чистовое

T = 0,000184Dl

0,719 мин

 

Шлифование тонкое

T = 0,000327Dl

1,279 мин

2

Подрезание черновое

T = 0,0000224(D2-d2)

0,163 мин

 

Подрезание чистовое

T = 0,000011(D2-d2)

0,080 мин

3

Растачивание черновое

T = 0,000134Dl

0,089 мин

4

Подрезание черновое

T = 0,0000224(D2-d2)

0,303 мин

5

Растачивание черновое

T = 0,000134 Dl

0,121 мин

6

Обтачивание черновое

T = 0,000075Dl

0,153 мин

 

Обтачивание черновое

T = 0,000175Dl

0,357 мин

 

Шлифование черновое

T = 0,00012Dl

0,245 мин

 

Шлифование чистовое

T = 0,000184Dl

0,375 мин

 

Шлифование тонкое

T = 0,000327Dl

0,667 мин

7

Фрезерование черновое

T = 0,00666 l

0,233 мин

 

Фрезерование чистовое

T = 0,00352 l

0,123 мин

8

Сверление

T = 0,00056D

0,035 мин

9

Сверление

T = 0,00056D

0,019 мин


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Штучное время  обработки каждой поверхности:

 

Пов-ть

Значение Toi

j

Tmt.ср i

1

0,239 мин

1,36

 

 

1,031

 

0,684 мин

1,36

 

0,496 мин

1,55

 

0,719 мин

1,55

 

1,279 мин

1,55

2

0,163 мин

1,36

 

0,165

 

0,080 мин

1,36

3

0,089 мин

1,36

0,121

4

0,303 мин

1,36

0,412

5

0,121 мин

1,36

0,164

6

0,153 мин

1,36

 

 

0,538

 

0,357 мин

1,36

 

0,245 мин

1,55

 

0,375 мин

1,55

 

0,667 мин

1,55

7

0,233 мин

1,51

 

0,265

 

0,123 мин

1,51

8

0,035 мин

1,30

0,046

9

0,019 мин

1,30

0,023

0,308


 

Коэффициент закрепления операций:

 

КЗО < 10, значит окончательно определяем тип производства, как крупносерийное.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА И  МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

 

Правильный выбор заготовок  и их подготовка для механической обработки являются важными технико-экономическими вопросами. Выбор того или иного вида заготовок зависит от материала деталей, их конструктивных форм, типа производства, условий их работы в изделии.

 

Заготовки дисков изготавливаются  штамповкой. В данном проекте приводится экономическое обоснование двух методов получения заготовки (поковки):

• штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ),

• штамповка на молотах и горячештамповочных прессах.

 

Стоимость заготовок при различных  видах их получения можно определить по формуле:

где Si — базовая стоимость 1 т заготовок,

КТ, КС, КВ, КМ, КП — коэффициенты, зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок,

Q — масса заготовки, кг,

q — масса детали, кг,

Si —стоимость 1 т заготовок,

Sотх — стоимость 1 т отходов.

 

Базовая стоимость 1 т  заготовок при обоих видах  штамповок равняется Si = 170 руб. Стоимость отходов Sотх = 25 руб.

 

Массу заготовки для  ГКМ можем найти через коэффициент  использования материала: Ким = 0,8

 кг.

 

При штамповке на молотах  и горячештамповочных прессах вес  заготовки, как правило, увеличивается  на 10–12%. Следовательно, берем массу  заготовки для молота как Q = 3,44 кг.

 

 

ГКМ

Молот

КТ

1

1

КМ

1

1

КП

1

1

КВ

1,33

1,33

КС

0,84

0,75


 

 руб.

 руб.

 

Получаем, что стоимость  заготовки при изготовлении на молоте равна 0,308 руб., а при изготовлении на ГКМ — 0,318 руб.

 

Экономическая выгода от использования молота для получения заготовки:

 руб.,

где N — годовая программа выпуска, шт.

Следовательно, в качестве метода получения заготовки выбираем штамповку на молоте.

 

 

5. РАЗРАБОТКА  МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА  ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

 

Выбор баз при проектировании технологического процесса изготовления детали является важным моментом, от которого зависит последовательность обработки поверхностей детали и конечное качество изделия. При назначении баз учитываем следующее:

• установочная и направляющая базы должны иметь необходимую протяженность для обеспечения устойчивого положения заготовки при обработке;

• обрабатываемая заготовка должна иметь минимальные  деформации от действия сил резания, зажимной силы и от действия собственной  массы;

• в качестве технологической базы следует принимать поверхности, обеспечивающие наименьшую погрешность установки и исключающая погрешность базирования.

 

Также необходимо стремиться к постоянству баз  при переходе от одной операции к  другой и к совмещению измерительных и установочных баз.

 

В основу разработки технологических процессов положены 2 принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим  принципом проектируемой ТП должен полностью обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и тех условий на изготовления заданного изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовления изделия должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства.

 

ТП изготовления изделий должен выполняться с  наиболее полным использованием тех возможностей производства, при наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости изделия.

 

Из нескольких возможных вариантов ТП изготовление одного и того же изделия, равноценных  с позиций тех принципа проектирования, выбирают наиболее эффективный (т. е. производительный) и рентабельный вариант. При разных производительностях и рентабельности выбирают наиболее рентабельный при условии, что производительность всех сравниваемых вариантов не ниже заданной.

 

Исходными данными  для проектирования ТП мехобработки являются:

• рабочий  чертеж, определяющий материал, конструктивные формы и размер детали;

• тех условия  на изготовление детали, характеризующую  точность и качество обрабатываемых поверхностей, а также особые требования (твердость, структура материала, ТО);

• объем выпуска  изделий, в состав которых входит изготавливаемая деталь, с учетом выпуска запасных частей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

005 Токарная операция

Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат 1К282

010 Токарная операция

Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат 1К282

015 Токарная операция

Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат 1К282

020 Сверлильная операция

Вертикальный сверлильный станок 2Н118

025 Фрезерная операция

Фрезерный станок 6Р82

030 Контрольная операция

Контрольный стол

035 ТО

  

040 Шлифовальная операция

Шлифовальный станок 3А150

045 Контрольная операция

Контрольный стол


 

 

 

 

 

6. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ

 

Расчётно-аналитический метод определения  припусков основан на учете погрешности  обработки на предшествующем и данном технологических переходах.

 

Двусторонний минимальный припуск  определяется:

где Rzi — шероховатость поверхности после предшествующей обработки;

Ti-1 – глубина дефектного поверхностного слоя после предшествующей обработки;

ri-1 – суммарные отклонения расположения поверхности;

ei – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

 

Двусторонний максимальный припуск  определяется:

где TDi-1 — допуск на выполняемый размер на предшествующем переходе,

TDi — допуск на выполняемый размер на данном переходе.

 

Размеры по переходам определяются:

 

Определяем припуски расчетно-аналитическим  путем для более точной поверхности  №1

 мм.

 

 

мкм мкм,

мкм.

 

 мкм,

 мкм,

 мкм.

 

мкм.                    мкм.

мкм.                       мкм.

 

Размеры по переходам  определяются:

 

 мм,

 мм,

 мм,

 мм.

 мм.

 мм

 мм,

 мм,

 мм,

 мм

 мм,                                     мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводим результаты расчетов в таблицу:

 

Поверхность, маршрут

Элементы припуска, мкм

Допуск,

мкм

Предельные

размеры, мм

Предельные

припуски, мкм

 

Rzi

Ti

ri

ei

  

Dmax

Dmin

2Zmax

2Zmin

Заготовка

200

150

600

0

870

173,515

172,645

    

Обтч. черновое

50

70

60

20

150

170,895

170,745

2620

1900

Обтч. чистовое

25

50

40

20

100

170,478

170,378

417

367

Шлифов.черн.

6,3

25

0

20

64

170,203

170,139

275

239

Шлифов.чист.

1,6

10

0

20

40

170,076

170,036

127

103

Шлифов.тонк.

0,8

5

0

20

27

170,000

169,973

76

63


 

Значение припусков  и допусков на размер определяем на остальные поверхности табличным  способом. По классу точности (Т4), группе стали (М2) и степени сложности  заготовки (С2) определяем исходный индекс — 12; далее, используя исходный индекс, по справочнику находим припуски и допуски на размер всех поверхностей заготовки. Расчеты также сводим в таблицу:

 

Поверхность

Размер

Припуск, мм

Допуск, мм

1

Æ170

1,8

2,5 +1,6–0,9

2

35

1,4

1,6 +1,1–0,5

3

Æ147

1,6

2,0 +1,3–0,7

4

30,5

1,4

1,6 +1,1–0,5

5

Æ90

1,6

2,0 +1,3–0,7

6

35

1,4

1,6 +1,1–0,5


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ОПЕРАЦИЙ

 

7.1. Разработка структуры технологической операции

 

Отдельная технологическая операция проектируется на основе принятого  технологического маршрута. При разработке структуры технологической операции необходимо стремиться к сокращению штучно-калькуляционного времени обработки.

 

Структура технологической операции определяется:

• числом одновременно обрабатываемых заготовок (одноместная, многоместная);

• числом одновременно работающих инструментов (одно-, многоинструментальная);

• порядком работы инструментов (последовательный, параллельный, параллельно-последовательный).

 

Применение многоместных, многоинструментных структур технологических  операций дает возможность совместить вспомогательное время с основными и ведет к повышению производительности процесса обработки. Такое построение структуры операции предпочтительно в условиях крупносерийного и массового производства. Выбор определенной структуры технологической операции предопределяет и порядок выполнения технологических переходов. Однако увеличение количества одновременно работающих инструментов приводит к возрастанию времени на настройку и потери производительности операции. Поэтому оптимальным по количеству считается 4–6 одновременно работающих инструментов.

 

  № Операции

  Название операции

      № 

   перех. 

     Содержание 

      переходов

005

Токарная

1

Подрезать торец 2,4 начерно

2

Расточить поверхность 3,5 начерно

010

Токарная

3

Обточить поверхность 1,6 начерно

015

Токарная

1

Обточить поверхность 1,6 начисто

020

Сверлильная

1

Сверлить поверхность 8,9

025

Фрезерная

1

Фрезеровать поверхность 7 начерно

 

Фрезеровать поверхность 7 начисто

030

Контрольная

  

Контрольный стол

035

ТО

    

040

Шлифовальная

1

Шлифовать поверхности 1,6 начерно

 

Шлифовать поверхности 1,6 начисто

 

Шлифовать поверхности 1,6 натонко

045

Промывка

  

Моечная машина

050

Контрольная

  

Контрольный стол


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2. Расчет режимов резания

 

Параметры режимов резания:

• глубина резания  — t;

• подача — S;

• стойкость инструмента  — T;

• скорость резания — V;

• число оборотов — n;

• силы резания — Pz, Px, Py;

• мощность резания — N.

 

В качестве поверхности  для аналитического расчета выбираем поверхность №1 — Æ170 мм, поскольку она является самой точной — имеет шероховатость Ra = 0,8 мкм. Для этого определены черновое и чистовое обтачивание, и черновое и чистовое шлифование.

 

Черновое растачивание:

 

Скорость резания при  аналитическом расчете определяется по формуле:

 м/мин,

где t = 0,71 мм | S = 0,5 мм/об | T = 11,7 мин | Cv = 340 | x = 0,15 | y = 0,45 | m = 0,2,

 

,25 — коэффициент, учитывающий конкретные факторы влияния качества обрабатываемого материала, поверхности заготовки и вида инструментального материала на скорость резания.

Knv = 0,8, Kuv = 1,15, , т. к. Kr = 1,0, nv = 1,0, dB = 550 МПа (Сталь 3).

 Число оборотов: об/мин.

D = 158 — диаметр цилиндра (заготовки).

 

Силы резания:

 

Данные для сил резания  сведем в таблицу:

 

 

Pz

Py

Px

Kjp

0,94

0,77

1,11

Kgp

1,00

1,00

1,00

Klp

1,00

1,00

1,00

Krp

1,00

1,00

1,00

Cp

300

243

339

x

1,00

0,90

1,00

y

0,75

0,60

-0,30

n

-0,15

-0,30

-0,40


 

 

 

 

где

 

 

Мощность резания определяется:

 кВт.

 

В качестве примера для  расчета режимов резания табличным способом возьмем черновое подрезание торца (поверхность №8):

 

Величину подачи (зависит  от глубины резания) принимаем S=0,5 мм/об.

 

Скорость резания определим  по формуле:

V = Vтаб * K1 * K2 * K3 м/мин,

где Vтаб = 70 м/мин — табличное значение скорости резания,

K1, K2, K3 — поправочные коэффициенты, K1 = 1,0, K2 = 1,2, K3 = 1,0.

 

Следовательно, V = 70 * 1,0 * 1,2 * 1,0 = 84 м/мин.

 

Определяем число оборотов шпинделя станка n = 100*V / pD , об/мин,

n = 1000 * 84 / (3.1416 * 200) = 134 об/мин.

 

Режимы резания на остальные поверхности определяем аналогично.

Результаты расчетов сводим в таблицу:

 

Опер.

Пов.

Переход

t, мм

S, мм/об

V, м/мин

n, об/мин

005

2

Подрезание черновое

1,4

0,5

70

131

005

3

Растачивание черновое

1,6

0,25

80

173

005

4

Подрезание черновое

1,4

0,5

61

131

005

5

Растачивание черновое

1,6

0,25

49

173

             

010

1

Обтачивание черновое

1,35

0,4

105

197

010

6

Обтачивание черновое

1,35

0,4

105

197

             

015

1

Обтачивание чистовое

0,35

0,15

120

225

015

6

Обтачивание чистовое

0,35

0,15

120

225

             

020

8

Сверление

5,25

0,25

22

667

020

9

Сверление

3,1

0,25

18

924

             

025

7

Фрезерование черновое

14,5

1,8

25

115

025

7

Фрезерование чистовое

2,5

1

30

138

             

035

1

Шлифование черновое

0,075

1,2

27

51

035

6

Шлифование черновое

0,075

1,2

27

51

035

1

Шлифование чистовое

0,02

1

30

56

035

6

Шлифование чистовое

0,02

1

30

56

035

1

Шлифование тонкое

0,005

0,8

36

68

035

6

Шлифование тонкое

0,005

0,8

36

68