Технологический процесс изготовления детали (шток)
Курсовойпроект
на тему:
"Технологический процесс изготовления детали (шток)"
Дисциплина: Технология машиностроения
Содержание
Введение
1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали
1.1 Характеристика установки
1.2 Характеристика узла
1.3 Краткое описание детали
2. Анализ технических требований
и определение технических
3. Определение типа производства и формы организации работы
3.1 Краткая характеристика выбранного типа производства
4. Анализ технологичности конструкции детали
5. Анализ существующего или типового технологического процесса
5.1 Формирование заданий проектирования
6. Выбор способа получения заготовки
6.1 Характеристика процесса ковки
6.2 Основные операции при ковке
6.3 Прокат
6.4 Сравнение способов получения заготовки
7. Разработка варианта
технологического маршрута
7.1 Выбор обоснование способов
обработки поверхностей
7.2 Выбор и обоснование схем базирования и закрепления
7.3 Составление маршрутного технологического процесса и выбор оптимального
7.4 Обоснование выбора металлорежущих станков
7.5 Обоснование выбора
другого технологического
8. Разработка операционной технологии
8.1 Разработка структуры операций
8.2 Расчет припусков на механичекую обработку поверхностей
8.3 Расчет режимов резания
8.4 Техническое нормирование операций
Литература
Введение
Машиностроительная отрасль
является основной технологической
базой определяющей развитие всей промышленности
любой страны. Поэтому темпы роста
машиностроения должны значительно
превышать аналогичные
Для решения поставленных
задач следует уделять больше
внимания подготовке будущих специалистов.
Уровень развития машиностроения -
один из самых значимых факторов технического
прогресса, так как коренные преобразования
в любой сфере производства возможны
лишь в результате создания более
совершенных машин и разработки
принципиально новых
Комплексная механизация
и автоматизация
1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали
Данная деталь производится в шестом цехе АО СНПО им. Фрунзе и входит в состав компрессорной установки ЧВМ 2,5-25,8’’.
1.1 Характеристика установки
Данная установка является двухступенчатым крейцкопфным компрессором двойного действия и предназначена для сжатия атмосферного воздуха. Крутящий момент передается от двигателя на кривошипно-шатунный механизм, который вращается со скоростью 750об/мин, далее через шток усилие передается на поршень первой ступени. Поршень создает давление в первом цилиндре компрессора. Далее через распределительные клапана сжатый воздух передается во второй цилиндр компрессора, где происходит повышение давления до рабочего значения.
Масса установки - 11100 кг
Габаритные размеры - 4680x3200x2090 мм
Техническая характеристика установки
Давление всасывания - атмосферное
Давление нагнетания - 0,8 Мпа
Рабочие температуры - 30...40Со
Производительность - 25 м3/мин
Данная установка может иметь широкое применение в народном хозяйстве.
1.2 Характеристика узла
Деталь “Шток" входит в состав узла: “Группа поршневая первой ступени", который состоит из следующих деталей:
Поршень
Шайба
Контргайка
Гайка
Стяжка
Шток
Кольцо направляющее
Кольцо уплотнительное
Экспандер
Болт М12x40.56
Проставка под бурт штока
Проставка под гайку штока
С помощью поршневой группы, а точнее с помощью поршня и уплотнительных колец, которые контактируют со стенками цилиндра создается давление в цилиндре компрессора. Причем так как компрессор двойного действия, то при движении поршня вперед в левой части цилиндра происходит сжатие, а в правой нагнетание; при движении штока назад камеры меняются местами. Давление на выходе первой ступени составляет 0,3МПа.
1.3 Краткое описание детали
Деталь “Шток" предназначена
для передачи поступательного движения
от кривошипно-шатунного
Шестигранник (пов.22) предназначен
для закрепления штока в
Шпоночный паз (пов.3) предназначен для предотвращения проворота шайбы и отвинчивания контргайки.
Поверхность 14 притирается для обеспечения герметичности соединения с проставкой под бурт штока.
Анализ поверхностей
Шток базируется в узле поверхностями 8, 12, 14 - это основная конструкторская база. Поверхности 8 и 12 образуют двойную направляющую базу, поверхность 14 - опорную базу.
Поверхности 12,14 - вспомогательная конструкторская база для детали 11. Пов.12 - ДНБ, пов.14 - ОБ.
Поверхность 8 - вспомогательная конструкторская база для детали 12. Пов.8 - ДНБ.
Поверхность 5 - вспомогательная конструкторская база для детали 3. Пов.5 - ДНБ.
Поверхность 5 - вспомогательная конструкторская база для детали 4. Пов.5 - ДНБ.
Поверхности 5,3 - вспомогательная конструкторская база для детали 2. Пов.5 - ДОБ, пов.3 - ОБ.
Поверхности 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 23, 24, 25, 27, 28, 29 - свободные.
Поверхности 5, 14, 20, 22, 26 - исполнительные.
В результате анализа можно сделать вывод, что деталь эксплуатируется в достаточно жестких условиях и обеспечения ее функционального назначения и надежной работы требуется высокая точность и качество исполнительных поверхностей.
2. Анализ технических требований
и определение технических
Количество видов и разрезов достаточно для полного представления о конструкции детали.
На чертеже не указаны квалитеты и отклонения линейных размеров.
Обозначения видов, разрезов и выносок указаны по правилам ЕСКД.
Не указаны линейные размеры проточки под резьбу, радиусы проточки нестандартны.
Нестандартные размеры канавок для выхода шлифовального круга.
Не указаны допуски угловых размеров.
Шероховатость рабочих поверхностей штоков 6го квалитета, диаметром 10-120мм Ra=0,63 - соответствует оптимальным
Нерабочие шейки валов, диаметром больше 18мм Ra=6,3 - требования по шероховатости завышены.
Шероховатость боковых поверхностей шпоночного паза Ra=5,0-1,25 - соответствует оптимальной.
Точность и шероховатость резьбы на концах штока 6g, Ra=1,25-0,63 - соответствуют оптимальным.
Чертеж содержит все необходимые допуски расположения поверхностей. Значения допусков расположения поверхностей назначены правильно. [2] Допуск соосности между рабочими участками штока необходим для обеспечения принципа взаимозаменяемости при сборке.
Допуск перпендикулярности торца буртика к Æ32h6 необходим для обеспечения герметичного соединения с проставкой и сборки без пригонки.
3. Определение типа производства и формы организации работы
Расчет выполнен для тов. Оспанов А.А. МВ-51
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Годовая программа200 шт.
Режим работы предприятия1 смен
Действительный годовой фонд работы2030 час. по [3, с.334]
Нормы времени операций по базовому техпроцессу приведены в таблице
Таблица 3.1 - РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТАНомер опер. Наименование операции Штучное время, мин Число станков, шт Коэффициент загрузки
5 Токарная 90.00 1 0.164
10 Разметочная 4.80 1 0.009
15 Токарная 30.00 1 0.055
20 Токарная 60.00 1 0.109
25 Разметочная 3.00 1 0.005
30 Сверлильная 6.00 1 0.011
35 Токарная 48.00 1 0.088
40 Токарная 150.00 1 0.274
45 Фрезерная 36.00 1 0.066
50 Шлифовальная 180.00 1 0.328
55 Токарная 60.00 1 0.109
60 Фрезерная 112.00 1 0.022
65 Шлифовальная 60.00 1 0.109
70 Токарная 24.00 1 0.044
Коэффициент закрепления операций 35.69
Тип производства
Форма организации производства
Периодичность запуска
Размер производственной партии 16 шт.
Такт выпуска
3.1 Краткая характеристика выбранного типа производства
Мелкосерийный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска. Коэффициент закрепления операций 20-40.
Используется универсальное
и специализированное и частично
специальное оборудование. Широко применяются
станки с ЧПУ, обрабатывающие центры,
а также автоматизированные системы
на основе станков с ЧПУ, связанных
транспортирующими
Технологическая оснастка в основном универсальная, Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка, позволяющая значительно повысить коэффициент оснащенности малосерийного производства.
В качестве исходных заготовок используется горячий и холодный прокат, литье в землю и под давлением, точное литье, поковки и точные штамповки.
Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных проходов с частичным применением разметки для сложных корпусных деталей.
Квалификация рабочих выше чем в массовом производстве, он ниже чем в единичном. Наряду с рабочими универсальщиками и наладчиками, работающими на сложном универсальном оборудовании используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.
В зависимости от особенности технологии производства и объема выпуска обеспечивается полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, однако применяется и пригонка по месту, компенсация размеров.
Технологическая документация
и нормирование подробно разрабатывается
для наиболее сложных и ответственных
заготовок и упрощенного
Применяемый режущий инструмент - универсальный и специальный.
Измерительный инструмент - калибры, специальный измерительный инструмент.
В соответствии с данным типом
производства и порядком выполнения
операций, расположения технологического
оборудования устанавливается групповая
форма организации
4. Анализ технологичности конструкции детали
Показатели технологичности разбиты на две группы:
Таблица 4.1Качественные показатели Количественные показатели.
1. Материал детали. 1. Коэффициент использования заготовки.
2. Базирование и закрепление. 2. Коэффициент использования материала.
3. Простановка размеров на чертеже 3. Коэффициент точности.
4. Допуски формы и взаимного расположения 4. Коэффициент шероховатости
5. Взаимозаменяемость 5. Коэффициент уровня технологичности по себестоимости.
6. Нетехнологичные
I Качественная оценка
1) Материал детали
Сталь 38Х2МЮ-АШ - Сталь легированная
конструкционная
Таблица 4.2 - Химический состав стали 38Х2МЮ-АШ в%С Mn Si Cr Mo Al P S Cu Ni
не более
0,35-0,42 0,30-0,60 0, 20-0,45 1,35-1,65 0,15-0,25 0,
Таблица 4.3 - Механические свойстваГОСТ Состояние поставки Сечение
s0,2
sB
d5 y
KCU Дж/см2 HB не более
4543-71
Пруток. Закалка 9400С, вода или
масло. Отпуск 6400С, вода или масло 30 835 980 14 50 88
8479-70 Поковки Закалка, отпуск 100-300 590 735 13 40
Закалка 9500С, масло. Отпуск 5500С
масло 60 880 1030 18 52 49
Технологические свойства.
Температура ковки: начала 1240, конца 800. Сечение до 50мм охлаждение в штабелях на воздухе, 51-100мм в ящиках.
Свариваемость - сварка не применяется
Обрабатываемость резанием - в закаленном и отпущенном состоянии при HB240-277, sB=780Мпа
Флокеночувствительность – чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.
2) Данная деталь типа вал - для обеспечения соосности наружных цилиндрических поверхностей целесообразно при их обработке для базирования применять центровые отверстия. Базирование и закрепление детали производится правильно на всех операциях. Деталь лишается всех необходимых степеней свободы. Схемы базирования реализуются закреплением детали с помощью приспособлений достаточно надёжно и экономически выгодно.
3) Так как деталь обрабатывается с двух установ, то размеры на чертеже проставлены от двух торцев, что позволяет совместить конструкторскую и технологическую базу.
4) Допуски формы и расположения
вполне достижимы на
5) В производство детали
заложен принцип
6) Анализ элементов детали на технологичность
1. Отношение длины штока
к его диаметру больше 15 - шток
нежесткий, для обеспечения
2. Канавки имеют разные
размеры и нестандартны, что требует
применения специального
3. Для фрезерования
4. Для обеспечения взаимного
расположения шестигранника и
шпоночного паза необходимо
5. Наличие поверхности
с высокими требованиями к
точности размеров и качеству
поверхностного слоя требует
применения контрольных
6. Высокая твердость после азотации затрудняет дальнейшую мех. обработку.
7. Применяемый метод получения
заготовки (ковка на молотах)
влечет за собой большие и
неравномерные припуски, а значит
большой объем механической
II Количественная оценка
1) Коэффициент использования заготовки
Кз=Мд/Мз; (4.1)
Мд=4,54кг;
Мз=Vз*0,00785= 1251846,111285*0,00785= 9826,9г= 9,83кг (4.2)
Vз= (D12*L1+ D22*L2+ D32*L3) *p/4; (4.3)
Vз= (502*180+602*50+452*476) *3,1415/4= 1251846,111285мм3
Кз=4,54/9,83= 0,46
2) Коэффициент использования материала
Км=Мд/ (Мз+Мотх); (4.4)
Мотх= 6%*Мз= 9,83*6/100= 0,59кг (4.5)
Км=4,54/ (9,83+0,59) =0,43
Таблица 4.4N
Наименование
поверхности Количество
Квалитет
точности
Параметр
шероховатости
1 Наружные поверхности 7 6; 9; 14; 9; 14; 6; 6. 1,6; 3,2; 3,2; 3,2; 3,2; 0,8; 1,6.
2 Внутренние поверхности
3 Торцевые поверхности 5 14; 14; 14; 14; 14. 3,2; 3,2; 0,4; 3,2; 3,2.
4 Отверстия
5 Фаски 4 14; 14; 14; 14. 3,2; 3,2; 3,2; 3,2.
6 Пазы 1 14 6,3
7 Канавки 4 14 3,2
Итого: 21 218 52,3
3). Коэффициент точности обработки.
Ктч=1- (1/Tср); (4.6)
Tср=STi*ni / Sni (4.7)
Tср=218/21= 10,38; Ктч=1- (1/10,38) =0,903
4). Коэффициент шероховатости поверхностей.
Кш=1/Шср (4.8)
Шср=SШi*ni / Sni (4.9)
Шср=52,3/21= 2,49
Кш=1/2,49= 0,4
Из чертежа детали видно, что она содержит небольшое количество точных поверхностей, самые точные поверхности имеют 6ой квалитет, также деталь имеет небольшое количество поверхностей с высокими требованиями шероховатости.
Проведя анализ технологичности
конструкции детали можно сделать
вывод, что в целом деталь является
технологичной, так как имеет
небольшое количество поверхностей
с высокой точностью и
Поверхности детали являются достаточно открытыми для свободного доступа инструмента. Обработка наружных поверхностей возможна проходными резцами.
Конструкция детали позволяет применять для мех. обработки станки с ЧПУ, что соответствует мелкосерийному типу производства.
Существующие точность и
шероховатость рабочих
Пути повышения
1. Изменить способ получения
заготовки с целью уменьшения
припусков на механическую
2. Обеспечить повышение жесткости штока при обработке применением люнетов.
3. Необходимо стандартизовать размеры канавок под резьбу и для выхода шлифовального круга.
5. Анализ существующего или типового технологического процесса
5.1 Формирование заданий проектирования
От правильности назначения
последовательности и перечня технологических
операций напрямую зависит качество
получаемой детали. Для правильной
оценки технологического процесса необходимо
руководствоваться типовым
Последовательность операций: Последовательность операций соответствует типовому технологическому процессу:
подготавливаются
производится обтачивание в три стадии: (черновое, получистовое, чистовое)
фрезеруют шестигранник
получистовое шлифование рабочих поверхностей
полирование поверхностей под азотацию
накатывание резьбы
фрезерование паза
чистовое шлифование рабочих поверхностей
полирование Æ32h6
Общий анализ технологического процесса:
В заводском техпроцессе широко применяется разметка на операциях сверления и фрезерования. В связи с изменившимся типом производства предлагаю заменить разметку применением приспособлений. Применяемое оборудование по точности соответствует требованиям операций. Режущий инструмент в основном твердосплавный с напайными пластинами, марки инструментальных материалов выбраны в соответствии с типом операции, обладают высокой стойкостью и позволяют вести обработку на высоких режимах резания. Мерительный инструмент на операциях предварительной обработки - штангенциркуль и линейка, на чистовой и отделочной стадиях - предельные калибры-скобы. Данный мерительный инструмент позволяет вести измерения с необходимой точностью.
Так как шток это ответственная деталь, то в техпроцессе предусмотрены операции дефектоскопии. Первая - ультразвуковая, после чернового обтачивания: необходима для контроля за наличием пустот в объеме штока. Вторая - магнитная, проводится перед азотацией: необходима для контроля состояния поверхностного слоя штока.
Заготовка: На заводе данная деталь производилась в условиях единичного производства, этому производству соответствовал способ получения заготовки - ковкой на молотах, который характеризуется большими и неравномерными припусками, большими допусками. В связи с этим была необходимость введения обдирочных операций, большой объем механической обработки, а также сложность использования в качестве черновых баз наружных цилиндрических поверхностей. В связи с изменившимся типом производства предлагаю изменить способ получения заготовки на более точный с соответствующими технико-экономическими расчетами.
Анализ операций:
Операция 015 - Токарная
На данной операции мех. обработки производится подготовка технологических баз для обработки наружных цилиндрических поверхностей - центровых отверстий и торца. Операция выполняется на токарно-винторезном станке 1М63 с установкой в 4х кулачковый патрон с упором в правый торец, что обеспечивает двойную опорную и установочную базу. Данная схема базирования достаточна для обеспечения точности. Перед зацентровкой применяется размерка центрового отверстия после подрезки торца, т.к. заготовка имеет неравномерные припуски. Установка в 4х кулачковый патрон трудоемкая операция т.к требуется обеспечить отсутствие биения размеченного отверстия. Предлагаю заменить данную операцию на фрезерно-центровальную. Это позволит увеличить производительность обработки и повысить точность центровых отверстий.
Операция 025 - Токарная
На данной операции обрабатывается место для крепления поводка, производится отрезка образцов и обработка второго центрового отверстия. Операция выполняется на токарно-винторезном станке 1М63 с установкой в 4х кулачковый патрон с упором в правый торец, что обеспечивает двойную опорную и установочную базу. Данная схема базирования достаточна для обеспечения точности. Применяются резцы с напайными пластинами твердого сплава и центровое сверло из бысторежущей стали Р6М5 ГОСТ 14952-75; считаю, что режущий инструмент выбран правильно. Предлагаю оставить данную операцию, но изменить ее состав с учетом применения фрезерно-центровальной операции.
Операция 040 - Токарная
На данной операции производится
черновое обтачивание штока перед
ультразвуковой дефектоскопией. Операция
выполняется на токарно-винторезном
станке 16К20 с установкой в центрах
(левый плавающий, правый вращающихся)
с упором в левый торец, передача
крутящего момента через
В связи с уменьшением
припусков целесообразно
В связи с увеличением объема выпуска применить для передачи крутящего момента вместо хомутика поводковый патрон с кулачками, что сократит время на установку и снятие заготовок.
Операция 055 - Радиально-сверлильная
На данной операции производится сверление предварительно размеченного отверстия Æ6мм на расстоянии 10мм от торца длинной части штока для подвески штока при термообработке. Оборудование - радиально-сверлильный станок 2М55. Шток устанавливается в призмах, что дает двойную направляющую базу, закрепляется прихватами. Данная схема базирования достаточна для обеспечения точности. Режущий инструмент: Сверло Р18 2301-4001 ГОСТ 2092-77. Считаю, что данный инструмент выбран правильно. Предлагаю оставить данную операцию в техпроцессе со следующими изменениями: вместо разметки применить сверление по кондуктору.
Операция 065 – Токарная.
На данной операции производится
зачистка поверхности штока после
термической обработки для
Операция 070 - Токарная с ЧПУ.
На данной операции выполняется
получистовое и чистовое обтачивание
штока с переустановкой с припуском
под шлифование Æ32 и Æ36, а также
проточка канавок. Операция выполняется
на токарно-винторезном станке с
ЧПУ 16К20Т1 с установкой в центрах
(левый плавающий, правый вращающийся)
с упором в левый торец, передача
крутящего момента через