Технологический процесс изготовления рычага
СОДЕРЖАНИЕ
1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ. ..............................
1.1 Краткие сведения о детали.
Технические требования ..............................
1.2 Анализ технологичности конструкции
детали ..............................
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА. ..............................
2.1 Определение типа производства.
2.2 Выбор или проектирование
заготовки ....................
2.3 Проектирование маршрутной
2.4 Выбор оборудования, инструмента
и приспособлений ..............................
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ....................
1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Краткие сведения о детали. Технические требования
У нашего рычага имеются два посадочных диаметра, внутренний Ø22 S7 и наружный Ø19 h12. Для получения допусков, указанных на чертеже, необходимо применить универсально-сборочное приспособление. Используем планшайбу для смещения оси вращения и обработки наружного диаметра, а затем, используя как базу данный Ø19, используем эту же планшайбу с отверстием и получаем Ø22 S7. Фаску 3х45° получим отдельной операцией на вертикально-сверлильном станке. После получения готовой детали применяем закалку ТВЧ с отпуском поверхности А.
- Анализ точности и шероховатости поверхностей.
Точность и шероховатость
Таблица 1.1 – Данные о поверхностях детали.
Номер поверхности детали |
Наименование поверхности |
Размер, поле допуска |
Шероховатость, Ra, Rz |
Методы обработки |
1 |
Торец: Получистовое Чистовое |
25,4 ±IT14/2 25 ±IT14/2 |
Rz80 Rz40 |
Фрезерование |
2 |
Отверстие: |
Ø20 Н14 |
Rz40 |
Сверление |
3 |
Торец: Получистовое Чистовое |
15,2 ±IT14/2 15 (-0,5) |
Ra12,5 |
Точение |
4 |
Наружный диаметр: Получистовое Чистовое |
Ø19,4 h12 Ø19 h12 |
Ra12,5 Ra6,3 |
Точение |
5 |
Фаска коническая: |
Ø19 1х45° ±IT14/2 |
|
Точение |
6 |
Торец: Черновое Чистовое |
|
Ra12,5 |
Точение |
7 |
Фаска коническая: |
Ø22 1х45° ±IT14/2 |
|
Точение |
8 |
Фаска коническая: |
Ø22 3х45° ±IT14/2 |
|
Сверление |
Рисунок 1.1. – Эскиз рычага с нумерацией обрабатываемых поверхностей.
- Анализ точности линейных размеров детали.
Для данной детали:
- Габариты детали 35х37х110 мм;
- Внутренний Ø22 выполнен по S7.
- Наружный Ø19 h12.
Вывод: выполнение линейных размеров детали не представляет сложности при обработке на станках нормальной точности.
- Материал детали, его химические и механические свойства
Механические свойства и химический состав стали 45 ГОСТ 2590-88 показаны в таблицах 1.2 и 1.3.
Таблица 1.2 – Механические свойства стали 45 ГОСТ 2590-88
Предел прочности при |
Предел прочности при изгибе, кгс/мм2 |
18 |
40 |
Таблица 1.3 – Химический состав стали 45 ГОСТ 2590-88
Углерод, % |
Кремний, % |
Марганец, % |
Фосфор |
Сера |
не более % |
не более % | |||
0,42-0,5 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,035 |
0,04 |
- Анализ технологичности констру
кции детали
- Качественная оценка технологичности конструкции изделия
Деталь не имеет зубчатых венцов и глубоких отверстий, для которых предусмотрено применение специального инструмента. Небольшие габаритные размеры и достаточная толщина стенок обеспечивают достаточную жесткость детали. Конструкция детали позволяет обрабатывать все поверхности.
Поверхности, которые можно применять в качестве технологических баз для выполнения тех или иных размеров деталей, приведены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Технологические базы.
Номер обрабатываемой поверхности |
Номер поверхности, применяемой в качестве технологической базы |
1,2* |
1* |
3,4,5 |
1,2 |
6,7 |
3,4 |
8 |
1 |
*- необработанная поверхность.
- Количественная оценка технологичности конструкции из
делия
Для количественной оценки необходимо определить ряд коэффициентов. В учебном курсовом проекте ограничимся определением коэффициентов:
- унификации конструктивных элементов;
- точности.
Для оценки технологичности детали по шероховатости достаточно выявить необходимость применения отделочных операций.
- Коэффициент унификации конструктивных элементов
Коэффициент унификации конструктивных элементов (Ку.э.) рассчитывается по формуле:
где Qу.э. – число унифицированных конструктивных элементов детали;
Qэ. – общее число конструктивных элементов детали.
По чертежу детали определяем, что большинство элементов детали не являются унифицированными. Хотя деталь и не имеет труднодоступных для обработки поверхностей, но по коэффициенту унификации конструктивных элементов данная деталь не технологична, так как требуется дополнительное применение УСП-8, а в частности планшайба для установки в патрон токарного станка.
- Коэффициент точности
Коэффициент точности (Кт.ч.) рассчитывается по формуле:
,
где T1 – квалитет размера;
- n1 – число размеров детали одного квалитета.
Пользуясь чертежом детали, определяем, что:
- IT7 имеет 1 размер (внутренний диаметр);
- IT12 имеет 1 размер (наружный диаметр).
К числу размеров, выполненных по IT14, кроме линейных и диаметральных размеров с неуказанными отклонениями, относятся:
- линейные размеры фасок;
- радиусы, закругления и т.п.
Для расчета коэффициента точности составляем таблицу 1.5.
Таблица 1.5 – Расчет коэффициента точности.
Квалитет размера Т1 7 12 14 Число размеров n1 1 1 7 Произведение Т1·n1 7 12 98 |
S n1 = 9 S T1·n1 = 117 |
Кт.ч. = 1 – 9 / 117 = 0,92
Таким образом, данная деталь по коэффициенту точности является технологичной.
- Оценка технологичности детали
по шероховатости.
Чистовым шлифованием можно достигать шероховатости Ra = 0,4..0,5 мкм. Для получения меньших значений параметров шероховатости необходимо применять специальные отделочные методы обработки:
- тонкое шлифование;
- суперфиниш;
- хонингование и т.д.
Класс чистоты обработанной поверхности соответствует 3му, кроме наружного диаметра, а на токарно-винторезных станках нормальной точности мы получим до 7-го класса чистоты поверхности, поэтому при получении шероховатости заданной по чертежу у нас не возникнет проблем.
Так как данная деталь не требует применения специальных отделочных методов обработки, следовательно, технологична по шероховатости.
Таким образом, на основании качественной и количественной оценки можно сказать, что данная деталь является технологичной.
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
2.1 Определение типа производства
По таблице 2.1 /1/ определяем тип производства. При массе детали 0,386 кг и объёме выпуска 400 штук в год установлен мелкосерийный тип производства.
Данный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска.
На предприятиях мелкосерийного производства значительная часть оборудования состоит из универсальных станков, оснащенных как специальными, так и универсальными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и удешевить производство. Представляется также возможным располагать оборудование в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки, с соблюдением принципов взаимозаменяемости при обработке. При небольшой трудоемкости обработки или недостаточно большой программе выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовок партии на одной операции производить обработку этой партии на следующей операции. При этом время обработки на различных станках не согласуют. Заготовки во время работы хранят у станков, а затем транспортируют целой партией.
В мелкосерийном производстве принимают также переменно-поточную форму организации работ. Здесь оборудование располагают по ходу технологического процесса. Обработку производят партиями, причем заготовки каждой партии могут несколько отличаться размерами или конфигурацией, но допускают обработку на одном и том же оборудовании. В этом случае время обработки на смежных станках согласуют, поэтому движение заготовок данной партии осуществляется непрерывно, в порядке последовательности технологического процесса. Для перехода к обработке партии других деталей переналаживают оборудование и технологическую оснастку (приспособления и инструмент).
Для мелкосерийного производства необходимо определить партию выпуска деталей.
Принимаем партию запуска nзап. = 100 деталей 4 раза в год. Это создаст на рабочих местах полную загруженность при выполнении партии деталей, а также обеспечит нам необходимую временную паузу между партиями для выполнения других заказов.
План технологического процееса изготовления
рычага:
2.2. Выбор
вида и способа получения
Форма данной детали характеризуется сочетанием цилиндрических и плоских поверхностей, имеющих общую ось.
Механической обработке
В качестве применяемого материала используется сталь 45 ГОСТ 2590-88. Учитывая, что тип производства – мелкосерийный, технически целесообразно и экономически выгодно применить штамповку согласно ГОСТ 7505-89.
Заданную по чертежу точность и шероховатость можно получить фрезерованием сверлением и долблением.
2.2.1. Исходные данные для расчета
При производстве
металлических изделий широко
применяют обработку металлов
давлением как в горячем, так и в холодном
состоянии. Основными способами обработки
металлов давлением являются прокатка,
волочение, прессование, ковка и штамповка.
Горячая объёмная штамповка
Горячую объёмную штамповку
Основная операция горячей объемной штамповки (ГОШ) может быть выполнена за один или несколько переходов. При каждом переходе формообразование осуществляется специальной рабочей полостью штампа – ручьем (гравюрой). Переходы и ручьи делятся на две группы: заготовительные и штамповочные.
Протяжной ручей предназначен для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет уменьшения площади их поперечного сечения, выполняемого воздействием частых слабых ударов с кантованием заготовки.
Подкатной ручей служит для местного увеличения сечения заготовки (набора металла) за счет уменьшения сечения рядом лежащих участков, то есть для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке. Переход осуществляется за несколько ударов с кантованием.
Пережимной ручей предназначен для уменьшения вертикального размера заготовки в местах, требующих уширения. Выполняется за 1…3 удара.
При
штамповке поковок, имеющих в
плане форму окружности или
близкую к ней, часто
Штамповочные
ручьи предназначены для
Черновой ручей предназначен для максимального приближения формы заготовки к форме поковки сложной конфигурации. Глубина ручья несколько больше, а поперечные размеры меньше, чем у чистового ручья (чтобы заготовка свободно укладывалась в чистовой ручей). Радиусы скругления и уклоны увеличиваются. В открытых штампах черновой ручей не имеет облойной канавки. Применяется для снижения износа чистового ручья, но может отсутствовать.
Чистовой ручей служит для получения готовой поковки, имеет размеры «горячей поковки», то есть больше, чем у холодной поковки, на величину усадки. В открытых штампах по периметру ручья предусмотрена облойная канавка, для приема избыточного металла. Чистовой ручей расположен в центре штампа, так как в нем возникают наибольшие усилия при штамповке.
Рисунок 2.1 – последовательность получения готовой штамповки.
2.2.2. Определение припусков и допусков на механическую обработку
Как я уже упоминал,
механической обработке подлежат не все
поверхности. Поэтому для получения более
точной отливки я выбираю способ штамповки:
специальная облойная штамповка как
вид кривошипного горячештамповочного
процесса. Расчет штампа я провожу согласно
ГОСТу 7505-89 “Допуски, припуски и кузнечные
напуски” (http://tehnorma.ru/gosttext/
Согласно таблице 1[http://tehnorma.ru/gosttext/
Степень сложности определяют путем вычисления отношения массы (объема) поковки к массе (объему) геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.
Gп/Gф= 0,54/1.12=0,48 , что соответствует степени сложности С2.
Ориентировочную величину расчетной массы поковки допускается вычислять по формуле
Мп=Мд*Кр
где Мп- расчетная масса поковки, кг;
Мд - масса детали, кг;
Кр - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с Приложением 3 (табл.20). Кр=1.4 для деталей с изогнутой осью (рычаги).
Мп= 0,386*1.4=
0.54 кг
С помощью полученный данных и таблице
2 [http://tehnorma.ru/gosttext/
С помощью таблицы 3 определяем припуски на обрабатываемы поверхности и заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Припуски и допуски на механическую обработку
Размер элемента детали, мм |
Н1 25 |
Н2 22 |
Н3 15 |
D1 19 |
Допуск линейного размера отливки, мм |
0.8 (+0.5;-0,3) |
0.8 (+0.5;-0,3) |
0.8 (+0.5;-0,3) |
|
Общий припуск на сторону, мм |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
Исходный размер, мм |
26 (+0.5;-0,3) |
22,9 (+0.5;-0,3) |
15,9 (+0.5;-0,3) |
|
Согласно таблице 17 назначаю допуски на радиусы закруглений и заношу в таблицу 2.2.
Таблица 2.2- допуски на радиусы закруглений.
Размер элемента детали, мм |
R5 |
Допуск линейного размера отливки, мм |
0,5 |
Исходный размер, мм |
R5 (+0.25; -0.25) |
Согласно таблице 18 штамповочные уклоны не должны превышать 7 градусов.
2.2.3. Определение коэффициента
использования металла.
где МД – масса детали, равная
0,386 кг.
Масса поковки = 0,386+(22*22*26*3,14/4+20,8*
Коэффициент использования металла:
КИМ = 0.386 / 0.483 = 0,79.
Как мы видим, коэффициент использования металла высокий, что означает не только то, что поковка была правильно выбрана как способ получения заготовки, но и то, что поковка будет выполнена по весьма точным размерам.
2.3. Проектирование маршрутной технологии
2.3.1. Выбор баз и методов обработки
Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров и относительного расположения поверхностей, получаемых в процессе обработки. При совмещении технологической базы с конструкторской погрешность обработки по заданному от этой базы размеру зависит лишь от возможностей технологической системы.
В качестве базы на первой операции выбираем необработанные торцы заготовки Ø35мм.
В качестве чистовых баз для последующих операций выбираем обработанную поверхность №2 и №4 рисунок 1.1.
Для получения качественной продукции, а также для наиболее удобного изготовления деталей, принимаю решение использовать УСП-8. Данное приспособление подготавливаем для зажатия в токарно-винторезный станок. Смещение центров соответствует размеру 78 мм Также для обработки внутреннего диаметра 22мм использую планшайбу, в которую вставляется рычаг наружным диаметром 19мм. Упоры буду подготавливать так, чтобы при изготовлении 400 штук рычагов, нам не пришлось настраиваться на каждый рычаг отдельно, а произвести настройку только на первый рычаг, а при обработке следующих нам приходилось только менять рычаги и зажимать в тиски. Все острые кромки принимаю решение притупить напильником слесарной операцией.
Как я указывал выше, изготавливать рычаг будем партиями по 100 штук. Для более быстрого и качественного изготовления деталей, принимаю решение операции все операции проводить на разных станках. Если на каждом станке мы будем проводить все эти операции вместе, то нам на каждую операцию придется перенастраиваться, это будет нецелесообразно по трудоемкости и трудозатратам.
2.3.2. Разработка маршрута
Технологический маршрут обработки заготовки сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Технологический маршрут.
Номер |
Наименование и содержание операции |
Станок | |
операции |
перехода | ||
005 |
1
2 3 4 5 |
Вертикально-фрезерная Установить заготовку тиски и закрепить за торцы Ø35 мм. Фрезеровать торец, выдерживая размер 25 мм. Заменить концевую фрезу сверлом Ø20 мм. Сверлить сквозное отверстие Ø20 мм. (рис. 2.2 а) Снять заготовку. |
Вертикально-фрезерный станок ВМ 127 М |
010 |
1
2 3 4 5 |
Токарно-винторезная Установить заготовку в УСП-8 Ø20 мм и зажать гайкой. Точить торец, выдерживая размер 15мм. Точить наружный Ø19 h12. Точить наружную фаску на Ø19 1х45°. (рис.2.2 б) Снять заготовку. |
Токарно-винторезный станок ТВ-7М |
015 |
1
2 3 4 |
Токарно-винторезная Установить заготовку наружным Ø19 в отверстие планшайбы и поджать прихватом. Точить внутренний Ø22 S7. Точить внутреннею фаску на Ø22 1х45°. (рис.2.2 в) Снять заготовку. |
Токарно-винторезный станок ТВ-7М |
020 |
1 2 3 |
Вертикально-сверлильная Установить заготовку и зажать за торец Ø35 мм. Сверлить фаску на Ø22 3х45°. 1. (рис. 2.1 г) Снять заготовку. |
Вертикально-сверлильный 2С50 |
021 |
Термическая обработка |
||
025 |
1 2 3 |
КонтрольнаяПроверить деталь на отсутствие острых кромок. Острые кромки притупить Проверить размер Ø22 S7 и Ø19 h12. |
Стол контролёра |
Операционные эскизы показаны на рисунке 2.2
Рисунок 2.2 а
2.4 Выбор оборудования, инструмента и приспособлений
Данные по оборудованию, инструментам и приспособлениям представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Оборудование, инструмент и приспособления
Операция |
Модель станка |
Инструмент |
Приспособление |
1 |
2 |
3 |
4 |
005 |
ВМ 127 М |
Режущий Фреза концевая Ø40 твердосплавная Электронный штангенциркуль - |
Для обработки Тиски станочные
|
010 |
ТВ-7М |
Режущий Резец проходной упорный прямой
(R1) ГОСТ 18877-73. Микрометр: 0-25 мм ГОСТ 6507-90. |
Для обработки УСП-8, планшайба. (рисунок 2.2 б) |
|
ТВ-7М |
Режущий Нутромер ГОСТ 868-82. |
Для обработки УСП-8, планшайба. (рисунок 2.2 в) |
020 |
2С50 |
Режущий Сверло Ø30 ГОСТ 10903-77. Электронный штангенциркуль - |
Для обработки Тиски станочные |
025 |
Контрольный |
Технические характеристики вертикально-фрезерного станка ВМ 127 М
Рабочая поверхность стола, мм:
- длина 630
- ширина 250
Количество скоростей шпинделя 18
Пределы частот вращения шпинделя, об/мин 40-2000
Количество подач стола – бесступенчатое
Пределы подач стола, мм/мин:
- продольных 10-1000
- вертикальных 10-1000
Ускореный ход стола, мм/мин:
- продольный 1800
- вертикальный 1800
Количество подач шпиндельной бабки – бесступенчатое
Пределы подач шпиндельной бабки, мм/мин 10-1000
Ускоренное перемещение шпиндельной бабки, мм/мин 1800
Максимальная масса обрабатываемой детали, кг 350
Максимальное усилие подачи, Н 9500
Усилие затяжки инструмента, Н 10000
Габаритные размеры станка, мм:
- длина 1685
- ширина 1685
- высота 1865
Масса, кг:
- станка (без электрошкафа и принадл.) 1350
- электрошкафа 260
- инструмента и принадлежностей 650.
Технические характеристики вертикально-сверлильного
станка 2С-50
Наибольший диаметр сверления в стали,
мм 50 (60)*
Диапазон нарезаемой станком 2С-50 резьбы M3-M3 6
Размер рабочей поверхности подъёмного стола, мм 500х500
Количество Т-образных пазов и ширина пазов 3х18Н12
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм 750
Подъём стола, мм 300
Расстояние от оси шпинделя до колоны, мм 300
Конус шпинделя Morse 4 (Morse 5 )*
Перемещение пиноли шпинделя, мм 250
Количество частот вращения шпинделя рег.бесступ
Пределы частот вращения шпинделя, об/мин 0-4000
Крутящий момент, не более, Нм 400
Осевое усилие на шпинделе, не более, Н 15000
Технические характеристики токарно-винторезного станка ТВ-7М
Макс. длина заготовки, мм 275
Макс. Ø заготовки над суппортом, мм 220
Макс. Ø заготовки над станиной, мм 100
Шпиндель и пиноль
Ø отверстия шпинделя, мм 18
Конус шпинделя KM3
Скорости и перемещения
Количество скоростей шпинделя (прям./обр.) 6
Диапазон скоростей шпинделя, об/мин 60/105/185/315/555/975
Диапазон продольных подач, мм/об 0.1-0.32
Резьбы
Шаг метрической резьбы, мм 0.8/1/1.25/1.5/2/2.5
Дополнительно
Производитель ЗАО «КомТех-Плюс»
Напряжение питания, В 3x380
Мощность двигателя гл. привода, кВт 0.75
Габаритные размеры, мм 1120x620x680
Масса станка, кг 210.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- А. А. Шубин. Разработка технологического процесса изготовления детали: Учеб. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. Часть I. Производство заготовок. – Петрозаводский гос. Ун-т. Петрозаводск, 1995.