Технологичекий процесс обработки деталей

СОДЕРЖАНИЕ 
 

1. Описание  детали
2. Определение типа производства
3. Выбор и обоснование метода получения заготовки

4. Разработка маршрута технологического процесса механической обработки

5. Описание припусков на обработку
6. Выбор оборудования, режущего инструмента, измерительных средств
7. Установление режимов резанья при сверлении
8. Расчет технологической нормы времени

       Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Описание детали.

   Проектируемый технологический процесс должен обеспечить выполнение требований рабочего чертежа и технических условий с минимальными затратами труда и издержками производства при наиболее полном использовании технических возможностей и средств производства, наименьшей затраты времени и труда, а также себестоимости изделий.

   Отличительной технологической задачей является обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпендикулярности торцов к оси отверстия.

   В большинстве случаев особые  требования к точности формы поверхностей не предъявляются, т. е. погрешность формы не должна превышать определенной части поля допуска на размер.

   Рассматриваемая  деталь является стаканом с  наружным диаметром , с основным внутренним отверстием диаметром , и двумя отверстиями диаметром 60Н7. Стакан изготавливается из чугуна марки СЧ18 ГОСТ 1412-85, серийного производства. 

2. Определение типа производства.

       Тип  производства определяется программой выпуска, техническими и экономическими условиями осуществления технологического процесса. При массовом производстве за большинством рабочих мест закреплена одна операция, при серийном - несколько периодически повторяющихся операций. При единичном производстве выпускают изделия широкой номенклатуры в малых количествах или индивидуально.

      Целью настоящего проекта является разработка технологического процесса для серийного производства. 

3. Выбор и обоснование метода получения заготовки.

    Вид заготовки и способ ее получения зависит от конструкции детали, материала, масштаба выпуска. Заготовки деталей машин могут изготавливаться литьем, прокаткой, листовой и объемной штамповкой, сваркой, а также комбинированными способами. Для получения заготовок при серийном производстве используют точные методы литья, штамповку, холодное вдавливание. В данном случае заготовка получена штамповкой, тем самым повышая точность заготовки, снижая трудоемкость механической обработки и расход материала. При  этом стоимость заготовки увеличивается.

Ориентировочная величина расчётной массы поковки М_п.р.:

М_п.р.= М_д∙К_р

где М_п.р.- расчётная масса поковки, кг;

      М_д- масса детали, кг,

      К_р- расчётный коэффициент, (К_р= 1.5-1.8) [1].

М_д= V_д∙ γ;

где V_д- объём детали, (V_д=1743093∙10^-9 м³, см. рис. 1);

      γ – плотность материала, (γ = 7200 кг/м³);

Рис. 1: Расчет объёма детали.

 

V_д= V1 - V2 - V3 - 2∙V4 = 1743093∙10^-9 м³;

М_д= 1743093 ∙ 10^-9 ∙ 7200 =12,5 кг,

М_п.р = 12,5∙1,6 = 20 кг.

   Исходный  индекс для последующего назначения  основных припусков и допускаемых отклонений определяется в зависимости от:

Массы –20 кг;

марки стали – СЧ18 ГОСТ1412-85;

степень сложности [1] – С1;

класса точности поковки [1] – Т4:

Исходный индекс – 12.

   Припуск  на механическую обработку включает  основной, а также дополнительные припуски, учитывающие отклонения формы поковки, величина припусков следует назначать на одну сторону номинального размера поковки. Основной припуск на механическую обработку поковок в зависимости от исходного индекса равен: 3,0.

   Дополнительный припуск, учитывающий  смещения поковки, изогнутость,  отклонения от плоскостности и прямолинейности, межцентрового и межосевого расстояний, угловых размеров, определяются исходя из формы поковки и технологии её изготовления, а также в соответствии с рекомендациями:

- отклонения  межосевого расстояния 0,1…0,3 мм;

- допускаемые  отклонения радиальному биению 0,2…0,6;

- величина смещения  по поверхности разъёма штамповки 0,1…0,2;

- минимальная величина радиусов закруглений наружных углов поковок  4,0:

   Допуски  и допускаемые отклонения линейных  размеров поковок назначается в зависимости от исходного индекса и размеров поковки: .

   Допуск  радиусов закруглений внутренних  и наружных углов поковок [1]: 2,0.

   Допускаемое  наибольшее отклонение от концентричности пробитого в поковке отверстия устанавливается в приделах 0,4…0,8. 

3.1. Порядок расчёта технико-экономических показателей

   Произвести технико-экономический расчёт 2-х вариантов изготовления заготовки: методом горячей объёмной штамповки и из проката.

3.1.1 Заготовка из проката

   За основу  расчёта промежуточных припусков  принимаем наружный диаметр детали мм.

   По расчётным  данным заготовки выбран необходимый  размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-88 «Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент»: Диаметр проката 270 мм; Круг 270-В-ГОСТ2590-88.

Масса заготовки:

G_З = γ ∙ V_З;

где V_З – объём заготовки, см³ (V_З = 2122640∙10^-9 м³).

G_З = 7200 ∙ 2122640∙10^-9  = 15,3 кг

   Число заготовок, исходя из принятой длинны поката по стандартам, определяем по формуле:

     Из проката длинной 4 м:

где l_заж.- минимальная длина опорного (зажимного) конца [1], мм (l_заж=25мм),

      L_пр – длина выбранного проката, мм,

      l_р – ширина резца [1],  (l_р=7мм),

      L_з – длина заготовки, мм,

      l_о.т.- длина торцевого обрезка проката, мм:

l_о.т.= (0,3…0,5)∙а;

где а – диаметр  круга, (а = 260мм)

l_о.т.= 0,3∙260 = 78мм

Получаем 9 заготовок из данной длинны проката.

      Из  проката 7 м:

Получаем 16 заготовок из проката 7 м.

Остаток длинны определяют в зависимости от принятой длинны проката:

   Из проката длинной 4 м:

                                         

Потери материала  на некратность, %:

   Из проката длиной 7м:

                                         

                                         

   Из расчета  на некратность следует, что прокат длиной 7м для изготовления заготовок более экономичен. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составляет:

   Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составляет:

Общие потери (%) к длине выбранного проката:

Расход материала  на одну деталь с учетом всех технологических  потерь:

Коэффициент использования  материала:

где G_д – масса детали, кг; 

Стоимость заготовки  из проката:

где С_м- стоимость 1т материала (С_м=12000 руб.);

       С_отх- стоимость 1т отходов (С_отх=3500руб).

 

3.1.2 Заготовка изготовлена методом горячей объёмной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

;

   

;

 

;

;

.

Допуски на размеры  штампованной заготовки [1]:

Ø265 ; Ø141 ; 406 ; 201 ; 133 :

Масса изготавливаемой  заготовки:

где V_зш- объем штампованной заготовки, см³ (см. рис 2.):

Рис. 2: Расчёт объёма заготовки.

   Расчёт  объёма производится с учётом плюсовых допусков:

V_д= V1 - V2  = 1963470∙10^-9 м³; 

G_зш =  7200 ∙ 1963470 ∙ 10^-9 = 14,14 кг.

   Принимаем неизбежные технологические потери (угар, облом и т.д.) при горячей объемной штамповке равными П_ш=10%, определим расходы материала на одну деталь: 

                                                 

Коэффициент использования  материала на штамповочную заготовку:

 

Стоимость штамповочной заготовки:

;

   Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки:

где ;

      

        _{N – Годовой объём выпуска деталей [1], шт. (N = 10000 шт.);}                                          

кг. 

   Технико-экономический расчет показывает, что получение заготовки методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине, более экономично по использованию материала, чем изготовление ее из проката. Принимаем изготовление детали из заготовки, полученной методом штамповки.  

4. Разработка маршрута технологического процесса

механической  обработки.

   Маршрут обработки выбирают в зависимости от вида заготовки, ее массы и формы, требуемой точности и чистоты обработки. Если точность заготовки не высока, то обработку начинают с черновой по заданному классу точности и шероховатости поверхности выбирают один или несколько методов окончательной обработки (см. Таблицу 1.).

Таблица 1. Технологическая схема изготовления деталей класса стакан

    5. Определение припусков на обработку.

    5.1 Аналитический метод определения припусков.

   Аналитический метод определения  припусков базируется на анализе  производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки.

   Рассчитывается припуск для поверхности d = 145 мм на обработку.

Операция: 005. Токарная (чистовая обработка).

                   010. Шлифовальная (черновое).

                   015. Шлифовальная (чистовое).

   Величина промежуточного припуска для поверхностей типа тел вращения:

    2Z_min = 2(R_z + Т +

),

    где R_z - высота микронеровностей поверхности, мкм, [1] (R_z = 240 мкм);

          Т - глубина дефектного поверхностного слоя, мкм, [1] (Т = 250 мкм);

          ρ₀ - суммарные отклонение расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;

          ε_у – величина погрешностей установки заготовки, мкм:

Суммарные отклонение расположения проката:

                                                   

где ρ_М – величина отклонения расположения(местная или общая), мкм;

       ρ_ц – величина расположения заготовки при зацентровки, мкм, (ρ_ц =1 мкм);

Величина  отклонения расположения (местная) проката ρ_ом;

При консольном креплении: ρ_ом = ∆_у ∙ L_к;

где ∆_у – величина удельного отклонения расположения мкм/мм [1],  (∆_у = 0,07);

      L_к – расстояние от сечения, мм (L_к ≤ L = 406 мм);          

ρ_ом = 0,07 ∙ 406 = 28,4 мкм

   Величина остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения перехода (операции):

где К_у – коэффициент уточнения, (К_у = 0,06);

      ρ_з – суммарные отклонения расположения заготовки, мкм;

Погрешность установки на заготовку:

где ε_б – погрешность базирования, мкм;

       ε_зк – погрешность закрепления заготовки, мкм, [1] (ε_зк=200мкм);

При закреплении  в приспособлениях тисочного типа:

ε_у = ε_зк = 200;

2Z_min = 2(240 + 250 +

) = 1384 мкм;

Максимальный  припуск на чистовую обработку заготовки, мкм:

2Z_max = 2Z_min + δ_Dn – δ_Dm;

где δ_n и δ_Dn – допуск на размер на предшествующем переходе, мм, [1] (δ_Dn = 1800 мм);

      δ_m и δ_Dm - допуск на размер на выполняемом переходе, мм, [1] (δ_Dm = 460);

2Z_max = 2∙1384 + 1800 - 460 = 4108 мкм:

   Величина  погрешности установки при чистовой обработке поверхности заготовки:

ε_у.ч. = 0,06 ∙ ε_у = 0,06 ∙ 200 = 12 мкм;

   При последующей  обработке  поверхности детали  погрешности установки из – за малости её величины в расчёт не принимаем.

   Расчёт  минимального и максимального припуска на черновую шлифовальную обработку детали:

2Z_min = 2(10 + 20 +

) = 84,24 мкм;

2Z_max = 2∙84,24 + 460 - 70 = 558,5 мкм:

   Расчёт  минимального и максимального  припуска на чистовую шлифовальную обработку детали:

2Z_min = 2(5 + 15 ) = 40 мкм;

2Z_max = 2∙40 + 70 - 30 = 120 мкм:

   Промежуточные расчётные размеры по обрабатываемым поверхностям:

Для чистовой токарной обработки:

D_min = D_р.черн - 2z_{min шл чист} = 145 - 0,040 = 144,96 мм;

Для черновой токарной обработки:

D_р.чер = D_р.черн - 2z_{min шл черн} = 144,96 - 0,0842 = 144,876 мм;

Для заготовки  детали:

D_р.з = D_р.черн - 2z_min = 145,124 - 1,4 = 143,476 мм: 

Минимальный промежуточные размеры:

D_чист = D_д - 2z_{min шл чист} = 144,945 - 0,04 = 144,91 мм;

D_{min чист} = D_чист - 2z_{min шл черн} = 144,91 - 0,08 = 144,83 мм;

D_{min з} = D_черн - 2z_{min черн} = 144,83 – 1,4 = 143,43 мм:

Максимальный  промежуточный расчёт:

D_maxчист = D_д - 2z_{max шл чист} = 144,008 - 0,12 = 143,888 мм;

D_{max чист} = D_чист - 2z_{max шл черн} = 143,888 - 0,56 = 143,33 мм;

D_{max з} = D_черн - 2z_{max черн} = 143,33 – 4,1 = 139,23 мм: 

   6. Выбор оборудования, режущего инструмента,

   измерительных средств.

         При серийном типе производства применяют универсальные станки с ЧПУ (числовым программным управлениям), с лезвийным инструментом.

   К лезвийным инструментам относятся сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы и протяжки. Разновидности и характеристики выбранных инструментов приведены ниже. Обработку отверстий лезвийным инструментом производят на станках следующих групп: сверлильной (вертикально - сверлильные, радиально-сверлильные); расточной (горизонтально-расточные, горизонтальные и вертикальные отделочно-расточные, координатно-расточные); протяжной группы (горизонтальные и вертикальные полуавтоматы) как обычного исполнения, так и с ЧПУ.

Кроме того, отверстия обрабатываются практически  на всех станках, полуавтоматах и автоматах токарной группы. Сверлением получают отверстия в сплошном материале. Для неглубоких отверстий используют стандартные сверла диаметром 0,30...80 мм.

   Существуют два метода сверления: 1) вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп); 2) вращается заготовка (станки токарной группы). Обработку отверстий диаметром до 25...40 мм осуществляют спиральными сверлами за один переход, при обработке отверстий больших диаметров (до 80 мм) - за два и более перехода сверлением и рассверливанием или другими методами. Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла или сверлильные головки специальных конструкций.

   Растачивание основных отверстий, определяющих конструкцию детали, производится на горизонтально-расточных, координатно-расточных, радиально-сверлильных, карусельных и агрегатных станках, многоцелевых обрабатывающих центрах, а также в некоторых случаях и на токарных станках.

   Существуют два основных способа растачивания: растачивание, при котором вращается заготовка (на станках токарной группы), и растачивание, при котором вращается инструмент (на станках расточной группы).

При этом следует учитывать некоторые закономерности расточки отверстий:

- при вращающейся детали значительно проще обеспечить прямолинейность оси и точность ее положения, труднее получить правильность формы;

- при  вращающемся инструменте труднее получить ось, но легче достигается правильность формы;

овальность  шеек шпинделя при работе на станках, где вращается деталь, целиком передается отверстию; при работе же на станках с вращающейся расточной скалкой овальность шпинделя (или скалки) передается детали в меньшей степени;

- если  вращается скалка, то овальность подшипников и шейки скалки прямо сказывается на точности формы отверстия, а при вращающейся детали влияние овала подшипников меньше.

Это объяснимо, если учесть, что результирующее давление резания и веса детали прижимает при вращающейся детали различные точки шейки к одной точке шейки подшипника, а при вращающейся скалке - определенная точка шейки (противоположная направлению давления на резец) прижимается к различным точкам окружности подшипника.

Типичными для токарных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия и растачивание соосных отверстий универсальным методом - резцом (резцами).

Типичными для расточных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия, соосных отверстий и растачивание отверстий с параллельными осями.

   Внутреннее шлифование применяют для окончательной обработки отверстий закаленных деталей или в тех случаях, когда невозможно применить другие, более производительные методы обработки. Оно осуществляется на внутришлифовальных станках и бесцентрово-внутришлифовальных автоматах. Отверстия обрабатывают на проход и методом врезания (короткие отверстия). 
 

Внутреннее  шлифование имеет свои технологические  особенности. Диаметр абразивного круга выбирают наибольший, допустимым диаметром обрабатываемого отверстия d_кр = (0,8...0,9)d_отв. Высоту (ширину) круга принимают в зависимости от длины обрабатываемого отверстия (l_кр= О,8 l_дет).