Технологическая подготовка среднесерийного производства детали “Крышка ” с разработкой перспективного технологического процесса мех

Воткинский филиал Ижевского  Государственного

Технического Университета

 

 

Кафедра Технологии Машиностроения и Приборостроения

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

По курсу: «Технология  машиностроения »

 

Тема: “Технологическая подготовка среднесерийного производства

детали “Крышка ” с разработкой

перспективного технологического процесса механической

обработки для прогрессивной  заготовки на данную деталь

и проектирование технологической  оснастки”.

 

 

 

 

 

 

 

 Выполнил: студент  группы                      

 

 

  Проверил:                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

Воткинск 2010

                                                          Содержание

 

                                                                                                                                 Стр.

   Введение…………………………………………………………………….. 3

1  Общая часть…………………………………………………………………. 4

  1.1   Основные данные для проектирования……..…………………… 4

   1.2   назначение технических требований на деталь ………………… 4

   1.3   Описание и определение типа производства …………………… 5

 2  Технологическая часть……………………………………………………... 7

            2.1 Анализ детали на технологичность……………………………. … 7

            2.2 Обоснование выбора заготовки…………………………………… 9

            2.3 Определение маршрута обработки и назначение

                   технологических баз………………………………………………. 15

            2.4 Разработка технологического процесса механической

                   обработки ………………………………………………………….. 19

             2.5 Выбор и назначение режущего инструмента …………………… 21

             2.6 Назначение и расчет режимов резания ………………………….. 23

             2.7 Нормирование операций механической обработки ……………. 32

             2.8 Выбор и расчет мерительного инструмента ……………………. 34

   3  Конструкторская часть

        Выбор, назначение и описание принципа работы технологического

       приспособления ………………………………………………………….. 36

    4  Охрана труда ……………………………………………….…………….. 38

Заключение………………………………………………………………... 45

       Список используемой литературы        ………………………………….. 46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В наше время, когда идет спад производства изделий ВПК, вызванный  экономическим кризисом в стране, а также действием договоров  СНВ и СНВ 2, особенно остро стоит  вопрос об обеспечении качества изделий  на уровне прошлых лет и снижении трудоемкости и себестоимости изготовления изделий.

Проблема снижения трудоемкости и себестоимости изготовления изделий  вызвана в первую очередь большим  подорожанием энергоносителей и  специальных сталей и сплавов, незаменимых  пока для нужд производства. Снижение себестоимости возможно за счет снижения энергозатрат (уменьшения станочного времени) и уменьшения массы заготовки при помощи внедрения в расчёты аналитического метода определения межоперационных припусков. Это ведёт к уменьшению глубины резания, что позволит повысить точность и качество обработки, скорость резания, а, следовательно, позволит уменьшить основное время по операциям технологического процесса.

В условиях среднесерийного  производства необходимо здраво оценивать  возможности промышленного оборудования, его наличие на предприятии. Необходимо стремиться к применению универсального оборудования и приспособлений, что позволит снизить затраты на подготовку производства.

Главная задача данного  курсового проекта – это разработка прогрессивного технологического процесса изготовления детали “Крышка” с применением прогрессивной заготовки, оборудования и оснастки в условиях среднесерийного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть

             

   1.3. Основные  данные на проектирование.

          Основными данными для проектирования  является чертеж общего вида  “механизма поворота”  с описанием  принципа работы.

         На сборочном чертеже заданна  деталь для проектирования “Крышка”  поз.12 и материал из которого  она состоит чугун СЧ18-36.

          Тип производства задан среднесерийный.

 

1.2. Служебное  назначение, техническая характеристика  и описание принципов работы  заданных изделий.

      Рассматриваемая деталь является составной частью сборочного узла “Механизм поворота”

       Данное изделие предназначено для изменения скорости и направления вращения.

              Заданная деталь “Крышка” является  корпусной деталью,       выполняющей две основные  функции:

  1. Фиксация подшипника от осевого перемещения.
  2. Обеспечение герметичности в месте вращения вала.

  При разработке  чертежа заданной детали для  обеспечения собираемости ужесточить  допуск на посадочный диаметр  и задать зависимость его с  крепежными отверстиями. 

Краткая характеристика детали “Крышк

Материал детали –  серый чугун СЧ18-36 ГОСТ 1412-85.

Химический состав :

Углерод – 2,9 – 3,4 %

Кремний – 1,0 – 2,3 %

Марганец – 0,5 – 1,1 %

Сера – не более 0,15 %

Фосфор – не более 0,2 %

Механические свойства:

σВ– 176 – 343 МПа

σИ– 358 – 539 МПа

       твердость  – 1668-2638 МПа.

 

 

 

1.3. Описание и определение типа производства

 

Тип производства, согласно ГОСТ 3.1108-74, коэффициентом закрепления  операций КЗО .

В разрабатываемом технологическом  процессе годовой объем выпуска  деталей составляет Nвып = 5000 шт. в год. Это соответствует среднесерийному производству.

 

Масса дета-

ли, кг.

Тип производства

единичное

мелко-

серийное

средне-

серийное

крупно-

серийное

массовое

<1.0

<10

10 – 2000

1500 - 1000000

75000 - 200000

>200000

1,0 – 2,5

<10

10 – 1000

1000 – 50000

50000 - 100000

>100000

2,5 – 5,0

<10

10 – 500

500 – 35000

35000 – 75000

>75000

5,0 – 10,0

<10

10 – 300

300 – 25000

25000 – 50000

>50000

>10

<10

10 - 200

200 - 10000

10000 - 25000

>25000


 

Коэффициент закрепления  операций рассчитывается по формуле:

   где

О – число  всех технологических операций, необходимых  для выпуска изделия,

П – число  рабочих мест или технологического оборудования, используемого для  производства изделия,

                                           

 

что соответствует среднесерийному типу производства 

 

Среднесерийное производство характеризуется изготовлением  или ремонтом изделия периодически повторяющимися партиями. Среднесерийный тип производства – вид серийного  производства, при котором специализация  ограничивается более узкой номенклатурой по сравнению с крупно-серийным производством. В качестве заготовок применяют горячий и холодный прокат, литьё, точные штамповки; оборудование – универсальные станки, станки с ЧПУ, частично специализированные станки; приспособления используют как универсальные, так и специальные; технологический процесс подробно разрабатывается и нормируется; режущий и измерительный инструменты применяют как универсальный, так и специальные; требуемая точность достигается автоматическими методами; квалификация рабочих выше чем в массовом производстве, но ниже чем в единичном; при сборке используют полную и неполную взаимозаменяемость.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическая  часть.

 

2.1. Анализ детали  на технологичность.

 

          Технологичность конструкции детали (ТКД) – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объёма выпуска и условий выполнения работ.

Основные показатели технологичности конструкции детали: трудоёмкость, материалоёмкость, себестоимость.

Оценка технологичности  конструкции детали (ТДК) бывает двух видов: качественная и количественная.

Анализ ТКД

Оценка

технологичности

Показатели в соответствии с научно - технической 

документацией по ГОСТ 14.204-73

Влияние на технологический  процесс; трудоёмкость, себестоимость  изготовления детали

Качественная

Детали должны изготавли-ваться из заготовок, полу-ченных рациональным спо-собом

Анализируя чертежи  детали и заготовки следует –  форма и размеры заготовки  максимально приближены к форме  и размерам данной детали, в результате чего снижается материалоёмкость, себестоимость  и трудоёмкость

Физико-химические свойства металла должны соответствовать требованиям технологии изготовления

Физико-химические и механи-ческие свойства чугуна СЧ18 позволяют применять  режущий инструмент с пластинками  из твёрдого сплава, что повышает производительность и оказывает влияние на себестоимость, трудоёмкость изготовления детали

Форма, размеры и жёсткость  конструкции детали должны соответствовать  требовани-ям изготовления

Так как крышка имеет  достаточное количество поверхностей цилиндрической формы ,т.е. представляет собой тело типа вращения ,то ТКД повышается; не вызывает затруднений при установке в приспособления. Жёсткость конструкции детали достаточна, так как толщина детали  значительно меньше наибольшего габаритного размера, что уменьшает себестоимость приспособления, так как в его конструкции не требуется дополнительных опор.

 Конструкция детали  легко позволяет свободный доступ  режущего инструмента, удаление  стружки и подачу СОЖ.

Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных  элемен-тов

К стандартным элементам относятся большинство размеров ,находящихся в предпочтительных рядах размеров( изготавливаются по 11 и 14 квалитету)  , что требует применения минимального количества специального режущего инструмента(2). 

Конструкция детали должна позволять вести обработку ,соблюдая принцип постоянства баз

Практически все поверхности  обрабатываемой детали обрабатываются с базированием на цилиндрических поверхностях (2)  ,что позволяет значительно  уменьшить  погрешность базирования.

Количествен-

 ная

Ким

  Коэффициент использования материала будет высоким т.к. поверхности образованные с помощью литья в заготовке имеют минимальный припуск под мех. обработку.


 

Качественная оценка основана на инженерно – расчётных  методах и проводится по конструктивно  – технологическим признакам, которые существенно влияют на выполнение основных требований к ней. Необходимость количественной оценки технологичности конструкции проектируемого изделия, а также номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия, типа производства и стадии разработки конструкции отраслевыми стандартами и стандартами предприятий.

Проведя анализ ТКД  «Крышка» следует вывод, что деталь достаточно технологична несмотря на то, что необходимо применить специальный измерительный инструмент, режущий и специальные рабочие приспособления, что незначительно влияет на себестоимость изготовления детали, так как она изготавливается в среднесерийном типе производства периодически повторяющимися партиями.

2.2. Обоснование  выбора заготовки

 

2.2.1. Назначение материала.

          Т.к. крышка является корпусной  деталью то рассмотрим следующие  литейные материалы из заданных (СЧ18 – 36).

 

         СЧ 18 применяется для ответственного  литья с толщенной стенки 8-25 мм; детали подвергающиеся средним напряжениям и давлениям.

        СЧ 20 – 36 применяется для ответственного  литья с толщенной стенки более  20 мм.

         Серый чугун наиболее дешевый  литейный сплав. Обладает сравнительно  высокими механическими свойствами, относительно низкой температурой плавления и очень хорошими литейными свойствами. Жидкотекучесть серого чугуна значительно превышает жидкотекучесть стали. Размер усадки колеблется от 0,9 до 1,3%, что является существенным фактором, обуславливающим получение качественных отливок, без усадочных раковин, трещин, короблений и других дефектов.[1,стр.31]. Коррозионной стойкости можно добиться с помощью покрытия 

        К данным техническим требованиям  подходит СЧ 18  так как в  детали имеются стенки менее  20мм.

 

2.2.2. Выбор метода получения заготовки.

 

     1. Определение  классификационных индексов[19,стр.10-17].

 

  1. Тип производства отливок крупносерийный - СС.
  2. Классификация литейных сплавов  СЧ18       - МЛ1.
  3. Классификация отливок по назначению, отливки обычного назначения – В.
  4. Классификация отливок по массе.                                                                                                                                                      

             индекс – G1.

  1. Классификация отливок по сложности.

    

     ,

     индекс – С1.

  1. Классификация отливок по средней точности размеров детали.

     , индекс Т4.

 

    

 

2. Выбор приоритетного  способа литья методом бальной  оценки.

 

  1. Выпишем классификационные индексы по:
    • типу производства (СС);
    • материалу отливки (МЛ1);
    • назначению (В);
    • массе (G1);
    • группе сложности (C1);
    • средней точности (Т4).
  2. По таблице 1.1.( 19,стр.19) из 9 приведенных способов формируем группу способов (3-6 способов).

    Конфигурации  детали не удовлетворяют такие  способы литья, как  в оболочковые  формы, по выплавляемым моделям  , под давлением ( высоким и  низким), центробежное по выплавляемым моделям, в песчано – глинистые формы;  и выжимание.

    Соответственно  остается для рассмотрения только 2 метода получения отливки:

    - в кокиль;

    - центробежное;

   

    3) По каждому  способу литья, включенному в группу для сопоставленного 

        анализа, определяем суммарное количество баллов, соответствующих

        классификационным индексам с  учетом весовых коэффициентов, по  

       формуле:

        где

        ai – весовые коэффициенты в зависимости от исходного параметра (таб.1.10);

        Бij – количество баллов по каждому классификационному индексу (i=2) и способу литья (j=2).

       - литье  в кокиль

         

        - центробежное литье

                   

      Преимущества  литья в кокиль:

-    многократное  использование форм;

- повышение точности размеров отливок, уменьшение шероховатости поверхности, что позволяет снизить припуск на механическую обработку в два – три раза, а иногда и полностью ее устранить;

-  повышение плотности  отливок, улучшение структуру  отливок и повышение их механических  свойств на 15 – 30%;

      Недостатки  литья в кокиль:

-  трудность получения  отливок с поднутрениями, для  выполнения которых необходимо  применять стержни и вставки;

-  снижение жидкотекучести сплавов, приводящее к усложнению процесса получения тонкостенных, большой протяженности отливок;

- неподатливая, газонепроницаемая  форма вызывает появление в  отливках литейных дефектов ( коробления, трещин, газовой пористости);

 - высокая стоимость литейных форм, сложность и длительность их изготовления

 

    Преимущества  центробежного литья:

  • высокая плотность отливок вследствие малого количества межкристаллических пустот усадочного и газового происхождения; в ряде случаев центробежные отливки по своим свойствам оказываются на уровне поковок, а по экономии металла и снижению трудозатрат превосходят их;
  • меньший расход металла из-за отсутствия литниковой системы или снижения массы литников;
  • исключение затрат на изготовление стержней для получения полостей в цилиндрических отливках;
  • улучшение заполняемости формы металлом; получение отливок из сплавов, обладающих низкой жидкотекучестью;
  • возможность получения дву- и многослойных, а также армированных изделий.

   Недостатки центробежного литья:

  • трудность получения качественных отливок из ликвидирующих сплавов;
  • неточность диаметра полости отливок со свободной поверхностью;
  • загрязнение свободной поверхности отливок ликвидами и неметаллическими включениями, а у толстостенных отливок эта поверхность может иметь пористость, что вынуждает увеличивать припуск на механическую обработку свободных поверхностей на 25%;
  • для получения отливок требуются специальные машины; литейные формы дорогостоящие, они должны иметь высокие прочность и герметичность в виду повышенного давления металла.

    Оценив достоинства  и недостатки выбираем способ  получения заготовки методом  центробежного литья. 

 

2.2.3. Проектирование отливки.

   1. Определение положения отливки в форме и конфигурации 

         плоскости  ее разъема.

 

 

 

2. Назначение шероховатости поверхности  отливки.

         По таблице 2.6. [19, стр.35] выбираем шероховатость поверхности

         отливки:

         наружные – Rz80;

         внутренние - Rz320.

 

  3. Определение класса точности размеров и массы, ряда припусков.

         По таблице 2.3. [19, стр.31] выбираем:

         класс точности размеров отливок  и массы – 7;

         припуск – 3.

 

4. Определение предельных  отклонений смещения элементов  и  

       коробления  отливки.

  1. Предельное отклонение смещения (∆с) от номинального положения отливки по плоскости разъема приведены в таблице 2.7. [19, стр.35], ∆с=±0,5мм.
  2. Степень коробления определяют в зависимости от коэффициента удлиненности отливки Ку по таблице 2.8[19, стр.36]:

        Принимаем степень коробления 5.

 

5. Расчет линейных размеров отливки.

 

Класс точности размеров 7, ряд припусков 3

№

п/п

Разм.

дет.

Тдет,

мм

Тотл

мм

Rzдет

мкм

Rzотл

мкм

∆к,

мм

Припуск на стор.

мм.

Нам.

разм.

отл.

Разм.

отл.

осн.

доп.

общ.

1

Ø136h14

1

1,2

40

80

±0,1

2,2

0,5

2,7

Ø141,4

Ø141,4±0,6

2

Ø96d11

0,22

1,1

20

80

-

2,2

0,5

2,7

Ø101,4

Ø101,4±0,55

3

Ø52H14

0,74

1,0

20

320

-

2,2

0,5

2,7

Ø46,6

Ø46,6±0,5

4

16h14

0,43

0,7

40

80

-

1,8

0,4

2,2

20,4

20,4±0,35

5

26h14

0,52

0,9

40

80

-

2,0

0,5

2,5

31

31±0,45

6

Ø76H14

0,74

1,1

40

320

-

2,2

0,5

2,7

Ø70,6

Ø70,6±0,55

7

8±IT14/2

0,36

0,64

40

80

-

1,8

0,4

2,2

5,8

5,8±0,32


  

6. Назначение радиусов закруглений [19,стр.45] .

 

      - для  наружных закруглений – 1мм;

      - для  внутренних закруглений – 2мм.

 

 

 

 

2.2.4. Технико- экономическое обоснование  выбора метода получения заготовки.

 

 Анализ по приведенным  затратам [20,стр.9-13].

       1)При  литье СЧ18 в кокиль

      где

       Зпр – удельные приведенные народнохозяйственные затраты, Р./шт.;

       ЗТ – удельные текущие затраты на производство деталей, Р./шт.;

       ЗК – удельные капитальные затраты, Р./шт.

 

       где

        Сопт – средняя стоимость, Сопт = 251 у.е.;

        Судмо – условная стоимость механической обработки на 1т. Снимаемой стружки, Судмо = 840 у.е./т.;

        Cотх – стоимость единицы массы возвратных отходов, Cотх = 146 у.е./m;

        α,  β – доля возвратных отходов, α=0,92, β=0,90 ;

        Cмет – масса метала, расходуемая на производство одной заготовки.

         

      

          где

          Ен – нормотивный коэффициент экономической эффективности, Ен=0,15;

          Kск – удельные капитальные затраты на производство единицы массы заготовок, Kск = 2302 у.е./т.

         

         

 

     2) При центробежном литье СЧ18.

      где

       Зпр – удельные приведенные народнохозяйственные затраты, Р./шт.;

       ЗТ – удельные текущие затраты на производство деталей, Р./шт.;

       ЗК – удельные капитальные затраты, Р./шт.

 

       где

        Сопт – средняя стоимость, Сопт = 236 у.е.;

        Судмо – условная стоимость механической обработки на 1т. Снимаемой стружки, Судмо = 840 у.е./т.;

        Cотх – стоимость единицы массы возвратных отходов, Cотх = 146 у.е./m;

        α, β – доля возвратных отходов, α=0,92, β=0,90 ;

        Cмет – масса метала, расходуемая на производство одной заготовки.

         

        

      

         где

          Ен – нормотивный коэффициент экономической эффективности, Ен=0,15;

          Kск – удельные капитальные затраты на производство единицы массы заготовок, Kск = 2302 у.е./т.

         

         

        На заготовку полученную центробежным литьем из СЧ18 производственные затраты меньше, чем на заготовку полученную литьем в кокиль на 0,02 у.е./шт.

 

2.2.5. Заключение.

 

       На основе анализа по приведенным затратам видно, что получение заготовки центробежным литьем выгоднее чем получение заготовки литьем в кокиль поэтому выбираем способ получения заготовки центробежным литьем.

 

2.3. Определение  маршрута обработки и назначение  технологических баз.

 

2.3.1. Определение маршрута обработки.

 

Технологический маршрут обработки устанавливает последовательность выполнения технологических операций, включая операции, не связанные с обработкой резанием (термическая обработка, покрытие, контроль и т.д.). При разработке маршрута следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1. В первую очередь  обрабатываются те поверхности,  которые являются базовыми при  дальнейшей обработке, а также  поверхности, относительно которых  на чертеже указано наибольшее  число других поверхностей.

2. Затем обрабатываются  поверхности, с которых необходимо снять наибольший слой металла. При этом легче (скорее по ходу выполнения операций) обнаруживаются внутренние дефекты заготовки.

3. Далее обрабатывают  поверхности и элементы, при снятии  припуска с которых в наименьшей  степени уменьшается жесткость детали.

4. Поверхности ,связанные  малыми допусками расположения, обрабатывают при одной установке  .

5. Совмещение черновой  и чистовой обработок в одной  операции на одном и том  же оборудовании нежелательно.

6. Поверхности, которые  должны быть наиболее точными с наименьшей шероховатостью, должны обрабатываться последними соответствующими точности методами, т.е. обработка поверхностей ведется в последовательности, обратной степени их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается.

7. Мелкие отверстия,  резьбы, пазы и скосы следует  обрабатывать в конце технологического  процесса, если они не служат  базами при выполнении более  ранних операций.

8. Если деталь подвергается  упрочняющей термической обработке  (с целью повышения прочности и твердости), механическая обработка условно расчленяется на 2 части – до и после термической обработки (ТО).