Технологии машиностроения

ВВЕДЕНИЕ 
 

    Ведущее место в росте экономики принадлежит  машиностроению, которая обеспечивает материальную основу технического процесса всех отраслей народного хозяйства.

        В настоящее время машиностроение  располагает мощной производственной базой выпускающей свыше четверти всей промышленной продукции республики.

        В развитии машиностроения первостепенной  задачей является автоматизация на базе гибких производственных систем, в том числе применение станков с ЧПУ, роботов, программируемых манипуляторов, робототехнических комплексов; увеличение применения прогрессивных конструкционных материалов, снижения металлоемкости машин и оборудования и их удельной энергоемкости, снижение себестоимости продукции.

          Республиканское унитарное предприятие «Гомсельмаш» является одним из ведущих предприятий Министерства промышленности Республики Беларусь.

    РУП «Гомсельмаш»   состоит из заводоуправления и множества цехов. Зводоуправление состоит из отдела кадров, юридического отдела, главной бугалтерии, штаба ГО, комбината общепита, отдела технического контроля, отдела управления качеством. ВОХРа, обособленного футбольного клуба, ПДОДРО, ФО,ОАСУП, ОМТС. ЦЗЛ, отдела охраны труда и техники безопасности, отдела охраны окружающей среды, отдела технической документации, ОГТ, конструкторского отдела, ЦТО и др. отделов; механического, механосборочного, сварочно-сборочного, окрасочного, автоматного, экспортно-сдаточного, заготовительно-прессового цехов. Цеха ТНП, сетей и подстанций, цеха по ремонту и эксплуатации энергосистем, участка связи и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ  ДАННЫХ 
 

       
    1. Описание  конструкции и  служебного назначения детали
 

Деталь  Фланец УЭС-7-0401605 представляет собой поковку из стали 18ХГТ.

    Фланец предназначен для передачи крутящего момента валу воздухозаборника, который в свою очередь служит для передачи вращения вертушке. Передача крутящего момента осуществляется посредством четырёх отверстий Ø20Н8, в которые устанавливаются пальцы, на них одеваются втулки и устанавливаются в вал воздухозаборника. Фланец одевается на вал, который передаёт ему вращение посредством шпонки. Также во фланце профрезерованы 2 паза для уменьшения его металлоемкости и конструкции в целом. 

Таблица 1.1 – Механические свойства стали 18 ХГТ ГОСТ 4543-71

Предел  текучести

δт (кгс/мм2)

 Временное сопротивление

δс (кгс/мм2)

Относи-тельное удлинение,

%,

Твёрдость по Бриннелю

НВ

 Ударная вязкость

αн

кгс*м

 Отн. Суже-ние  попе-речного сеч

Ψ, %

 
90		  
100		  
9		  
217		  
8		  
50
 

   

Таблица 1.2 – Химический состав стали 18 ХГТ  ГОСТ 4543-71

Содержание элементов в %
Углерод Кремний Марганец Хром 
 
 
0,13-0,17		  
0,15-0,19		  
0,85-0,95		  
0,85-0,95
 
 
 
    1.    Определение типа производства и его характеристика

 

     Тип производства определяется по коэффициенту закрепления операций (Кзо). Коэффициент закрепления операций – это отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест. Предварительно на основе типового технологического процесса его можно определить по формуле: 

     

,    (1.1) 

где Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, час,

             [9, с.22, таблица 2.1];

      N - годовой объём выпуска детали, шт.;

      Тшт(шт.-к)ср - среднее штучное (для массового производства) или штучно-

                         калькуляционное (для серийного производства) время, мин.;

      kУ - коэффициент ужесточения заводских норм, kУ=0,7…….0,8.

Тшт(шт.-к)ср = (2,88+2,11+2,28+1,53+7,74+10,77+1,25+3,32+2,18+4,32+4,32+7,57+ +14,7)/13 = 4,998 мин

Fд = 2002 час

N = 1400 шт.

kУ = 0,7…….0,8 

= 24,5 

  Тип  производства – мелкосерийное. 

     Величина  производственной партии (ng):

       

, шт             (1.2)

где a –  число дней, на которые необходимо иметь запас деталей.

      Фр.д. – число рабочих дней в году:

          

      = 55 шт 

    Мелкосерийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объёмом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

  

    На предприятиях серийного производства значительная часть оборудования состоит из универсальных станков, оснащённых как специальными, так и универсально-наладочными (УНГ) и универсально-сборными (УСП) приспособлениями, что позволяет снизить трудоёмкость и удешевить производство. Представляется также возможность располагать оборудование в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки, с соблюдением принципов взаимозаменяемости при обработке. При небольшой трудоёмкости 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. 
 
 

     1.3 Анализ детали  на технологичность 

      Количественный  анализ детали на технологичность заключается  в расчете коэффициентов унификации (Ку) и использования материала (КИМ).

      Для расчета коэффициента унификации необходимо выполнить отработку элементов детали на унифицированность, заполняя таблицу. 

Таблица 1.3 - Отработка элементов детали на унифицированность

Номер

элемента

 Выдерживаемые размеры Стандарт на элемент
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

 15±1

70±1

Ø45Н9

3×45°

48,3+0,2

114

12±0,2

Ø51h14

Ø60h12

Ø148h14

Ø20H8

1×45°

1,6×45°

70h14

8D10

40H14

45°

15°

 ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 10948 – 64

-----

-----

ГОСТ 6636 – 69

-----

ГОСТ 6636 – 69

-----

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 10948 – 64

ГОСТ 10948 – 64

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 6636 – 69

ГОСТ 19258 – 73

ГОСТ 19258 – 73

 

                  (1.3) 

где QУ.Э. - число конструктивных элементов детали, которые выполнены по

      стандартам: резьбовые, зубчатые, шлицевые поверхности, шпоночные пазы, фаски, радиусы скругления, отверстия под крепеж, отверстия центровые, канавки для сбега резьб, резьбовые недорезы, сбеги, проточки и фаски, канавки для установки уплотнений на деталях пневмо-и-гидроаппаратуры, канавки для выхода резцов при тонком точении и растачивании или для выхода шлифовальных кругов, поверхности опорные под винты, болты, гайки, заклепки, шайбы, шурупы и т.д.; или в соответствии с нормальными рядами размеров и

      конусов: диаметральные размеры ступеней в отверстиях и на наружных поверхностях, конические поверхности и т.д.;

      QОбЩ. - число всех конструктивных элементов детали. 
 
 

     Деталь  считается технологической, если КУ>0,6.

     = 0,78

Деталь технологична 

Коэффициент использования  материала определяется по формуле:

       

     (1.4) 

где тД - масса детали, кг;

      Н.расх - норма расхода материала, кг.

0,65<0,78

= 0,69

Деталь технологична 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ 
 

    1. Анализ  технических требований, предъявленных к  детали.

    Рекомендации  по их обеспечению и контролю 

Таблица 2.1-Анализ технических требований

№ конструктивного элемента и степень его унифицированности(ГОСТ) Размеры и требования к их диаметральной и линейной точности Требования  к шероховатости поверхности Требования  к точности взаимного расположения Методы достижения требуемой точности: способы базирования и виды обработки Методы контроля и средства измерения
 
1		  
15±1
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, фрезерование Штангенциркуль, выборочно
 
2		  
70±1
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, фрезерование Штангенциркуль, выборочно
 
3		  
Ø45Н9
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, Развёртывание Штангенциркуль, сплошной
 
4		  
3×45°
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Визуально
 
5		  
48,3+0,2
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, протягивание Штангенциркуль, выборочно
 
6		  
114 		---  
-		 В приспособлении по наружной поверхности Штангенциркуль, выборочно
 
7		  
12±0,2
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Штангенциркуль, выборочно
 
8		  
Ø51h14
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, фрезеровани Штангенциркуль, выборочно
 
9		  
Ø60h12
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Штангенциркуль, выборочно
 
10		  
Ø148h14
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Штангенциркуль, выборочно
 
11		  
Ø20H8
  В приспособлении по наружной поверхности, точение Штангенциркуль, сплошной
 

Окончание таблицы 2.1

1 2 3 4 5 6
 
12		  
1×45°
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, растачивание фасок Визуально
 
13		  
1,6×45°
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, растачивание фасок Визуально
 
14		  
70h14
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Штангенциркуль, выборочно
 
15		  
8D10
  В приспособлении по наружной поверхности, протягивание Штангенциркуль, сплошной
 
16		  
40H14
 
-		 В приспособлении по наружной поверхности, фрезерование Штангенциркуль, выборочно
 
17		  
45° 		---  
-		 В приспособлении по наружной поверхности, точение Визуально
 
18		  
15°		 ---  
-		 В приспособлении по наружной поверхности Визуально
 
 
 
    1. Выбор и обоснование метода получения заготовки
 
      1.   Описание метода получения заготовки
 

    Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.

          Горячая объёмная штамповка поковок осуществляется в штампах. Штамп состоит из двух разъёмных частей, внутренние полости которых в собранном виде образуют ручьи. Течение металла при деформации ограничивается формой и размерами внутренней полости штампа. Получаемые поковки отличаются высокой точностью размеров, большей сложностью конфигурации, хорошим качеством поверхности и меньшими допусками. Следовательно, штамповка обеспечивает значительную экономию металла, снижает трудоёмкость обработки в кузнечном цехе и при последующей механической обработке, повышает коэффициент использования металла и увеличивает производительность оборудования.

          Горячую объёмную штамповку широко  применяют в автомобильной, тракторной, транспортной, авиационной и других  отраслях промышленности. 
 

      1. Определение припусков и допусков по стандартам. Расчёт

размеров  и массы заготовки, коэффициента использования  материала

 

По ГОСТ 7505-89 М1(табл.1), Т4(табл.19), С4(с.30), исходный индекс 13(с.9) 

Таблица 2.2 - Назначение допусков и припусков на поковку

 
Номи-нальный размер детали, мм		 Шероховатость обрабаты-ваемой

поверх-ности детали,

Ra, мм

  
Допуск  на заготовку с указанием предель-ных отклонений,

 мм

  
 
Основ-

ной припуск, мм

 Дополнительные  припуски, мм  
Расчётный при-пуск, мм
Смеще-ние по поверх-ности разъёма штампов Изогну-тость и другие отклонения формы Отклоне-ние меж-осевого расстоя-ния
Ø148h14
3,2(
)		 1,7 0,4 --- --- 2,1
Ø60h12
2,5(
)		 1,5 0,3 --- --- 1,8
12±0,2
2,2(
)		 1,4 --- 0,3 --- 1,7
70h14
2,5(
)		 1,5 --- 0,3 --- 1,8
 

Таблица 2.3 – Расчёт размеров заготовки

Размер, выдержи-ваемый при обработке заданной поверхно-сти детали, мм  
До-пуск на раз-мер дета-ли, мм		 Шерохо-ватость обраба-ты-ваемой поверх-ности, Rа,

 мкм.

  
Допуск  на размеры заготов-ки,

мм

  
Расчёт-ный при-пуск, Z,

мм

  
 
Размер  заготовки 

(расчёт),

мм

  
 
Исполнитель-ный  размер заготовки с допуском,

мм

Ø148h14 0,86
3,2(
)		 2,1 148+2,1=150,1 150(
)
Ø60h12 0,22
2,5(
)		 1,8 60+1,8=61,8 62(
)
12±0,2 0,4
2,2(
)		 1,7 12+1,7=13,7 13,5(
)
70h14 0,74
2,5(
)		 1,8 70+1,8=71,8 72(
)
 

  

 Расчёт массы  спроектированной заготовки по  формуле: 

        mз=mд+mотх.м.о, кг                                                                                         (2.1) 

где mд - масса детали, кг (принимается по чертежу детали);

      mотх.м.о- масса отходов механической обработки, кг;

                               mотх.мех.обр =Vотх.×ρ, кг                                      (2.2) 

где ρ - плотность материала заготовки, кг/мм3;

      Vотх.м.о. - суммарный объём удаляемого в процессе механической обработки

                    материала, т.е. объем припусков, мм3.  

                             Vотх.м.о. = V1 + V2 + … + Vп , мм3                                    (2.3) 

где п  – множество удаляемых с поверхности  заготовки припусков.

V1=(π*742)*70/4=300906   мм3

V2= (π*22,52)*70/4=27818  мм3

V3=(π*102)*12/4=942 мм3

V4=(π*742)*58/4=249322  мм3

V5=(π*302)*58/4=40977  мм3 

  Vотх.м.о. =300906-27818-942-249322+40977 =63801  мм3 

    mотх.мех.обр =63801×7,2×10-6=0,459 кг 

mз=1,9+0,459=2,359 кг 

     После определения массы спроектированной заготовки рассчитаем коэф- фициент использования заготовки.   

                        Кз =                                                                                        (2.4)

Кз= =0,81

Нрасх= mз+ mотх.з=2,36+0,24=2,6

= =0,73

Деталь технологична

0,73>0,65 
 
 

    1. Разработка  проектного технологического процесса
 
    
      1. Анализ  базового технологического процесса и составление  последовательности обработки для проектируемого техпроцесса
 

Анализ базового ТП и составление последовательности обработки для проектируемого ТП.

010 Вертикально-сверлильная 2Н135 : Сверлить отверстие 1

020 Вертикально-сверлильная  2Н135 : Рассверлить отверстие 1

030 Вертикально-сверлильная 2Н135 : Зенкеровать отверстие 1

050 Горизонтально-протяжная 7545 : Протянуть отверстие 1

070 Токарно-винторезная 16К20 :  1.Подрезать торец 1, 2.Точить поверхность 2, 3.Притупить острую кромку по наружному диаметру, 4.Расточить фаску 3

080 Токарно-винторезная  16К20 : 1.Подрезать торец 1, 2.Притупить острую кромку по наружному диаметру, 3.Подрезать торец 2, 4.Точить поверхность 3, 5.Точить поверхность 4, 6.Расточить фаску 5

090 Горизонтально-протяжная 7545 : Протянуть паз 1

110 Вертикально-сверлильная  2Н135 : Сверлить 4 отверстия 1 последовательно

120 Вертикально-сверлильная 2Н135 : Зенкеровать 4 отверстия последо-вательно

130 Вертикально-сверлильная  2Н135 : Сверлить 4 фаски в отверстиях 1 последовательно

140 Вертикально-сверлильная 2Н135 : Сверлить 4 фаски в отверстиях 1 последовательно

150 Вертикально-сверлильная 2Н135 : 1.Развернуть 4 отверстия 1 последовательно, 2.Развернуть 4 отверстия 1 последовательно

160 Фрезерная  с ЧПУ ГДВ-400 : 1.Фрезеровать паз 1 и 2, 2.Фрезеровать паз 3 

  Проанализировав  заводской техпроцесс считаю  целесообразным обработку производить следующим образом: 

010 Вертикально-сверлильная 2Н135: 1.Сверлить отверстие 1, 2.Зенкеровать отверстие 1, 3.Развернуть отверстие 1

030 Горизонтально-протяжная  7545: Протянуть отверстие 1

040 Токарно-винторезная 16К20 :  1.Подрезать торец 1, 2.Точить поверхность 2, 3.Притупить острую кромку по наружному диаметру, 4.Расточить фаску 3

050 Токарно-винторезная 16К20 : 1.Подрезать торец 1, 2.Притупить острую кромку по наружному диаметру, 3.Подрезать торец 2, 4.Точить поверхность 3, 5.Точить поверхность 4, 6.Расточить фаску 5

060 Горизонтально-протяжная 7545 :1.Протянуть паз 1

070 Сверлильная с ЧПУ СС2В05ПМФ4 : 1. Центровать 4 отверстия 1 последовательно, 2. Сверлить 4 отверстия 1 последовательно, 3. Зенкеровать 4 отверстия последовательно, 4.Развернуть 4 отверстия 1 последовательно.

090 Вертикально-сверлильная 2Н135 : Сверлить 4 фаски в отверстиях 1 последовательно