Технология машиностроения. 12

Министерство  образования  и науки Российской Федерации 

профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

191186, г. Санкт-Петербург,  Васильевский остров, дом 2                                                      Телефон (812)710-62-62

  факс (812)571-60-16

E-mail: [email protected] 
 

Кафедра машиностроения

Специализация: Технология автоматизированного  производства.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект 

  По дисциплине: «Технология машиностроения». 
 
 
 
 
 
 
 

Студент: Андрусенко О.В

Шифр: 9306211952

Специальность: 151001.65 
 
 
 
 

г. Санкт-Петербург, 2012г

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………4

1.АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО  НАЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ………………..5

2.АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ  ОБСТАНОВКИ………………………………………..6

3.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ  ДЕТАЛИ………………………………………………...7

4.КЛАСС ДЕТАЛИ  И ВЫБОР ТИПОВОЙ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ  ДЕТАЛИ ДАННОГО КЛАССА………………………………………………………………………………………….9

5.ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА  ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВКИ………………………...10

6. УСТАНОВЛЕНИЕ ПЛАНОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ………………………..15

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ДЕТАЛИ «КРЫШКА»………..17

8.    РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ…………………………………………………………………..19

8.1 РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ПО ЛИНЕЙНЫМ РАЗМЕРАМ………………………………19

8.2 РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВРАЩЕНИЯ……………………………22

9.КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ……………………………..12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение. 

     Технология  машиностроения является прикладной наукой, вместе с этим имеет значительную теоретическую основу, включающую в себя: учение о типизации технологических процессов и групповой обработке, о жесткости технологической системы, о точности процессов обработки, рассеянии размеров обрабатываемых заготовок, погрешностях технологической оснастки и оборудования и т.д. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной. Само определение технологии машиностроения как науки об изготовлении машин трактует ее как синтез технических проблем («изготовление машин требуемого качества»), организации производства («в установленном производственной программой количестве»), планирования («в заданные сроки») и экономики машиностроения («при наименьшей себестоимости»).

     Машиностроение, поставляющее новую технику всем отраслям народного хозяйства, определяет технический прогресс страны и оказывает решающее влияние на создание материальной базы общества. Именно развитие машиностроения позволит нашей стране в кратчайшие сроки перейти от продажи ресурсов на внешнем рынке к продаже машин и высоких технологий. В настоящее время работают в основном предприятия, выпускающие металлоемкую машиностроительную продукцию. В связи с этим развитию отрасли машиностроения придавалось огромное значение.

     Выполнение  курсового проекта способствует получению экономистом навыков в использовании специализированной литературы, опыта проектирования технологического процесса обработки деталей машин, выбора производительного оборудования, режущего и мерительного инструментов. Ведь молодым специалистам, работающим на машиностроительных предприятиях, необходимо целостно представлять себе механизм его работы для принятия конструктивных решений и оптимальных мер по его развитию.

     Темой данного курсового проекта является разработка технологического процесса механической обработки детали «Крышка» (размеры и материал являются заданными).

     Целью работы является закрепление, расширение и углубление теоретических знаний по технологии машиностроения, приобретение навыков практического применения полученных теоретических знаний к комплексному решению конкретных задач, предусмотренных в курсовом проекте, развитие необходимых навыков по проведению расчетов и составлению технико-экономического обоснования применяемых технологических решений, получение навыков самостоятельного и творческого подхода к решению конкретных инженерных задач, оформление технической документации, выполнение чертежей и схем согласно стандартам ЕСКД и ЕСТД.

     Курсовой  проект содержит пояснительную записку  и графическую часть. Пояснительная  записка содержит информацию о назначении и технологичности детали, характеристиках основных поверхностей, типе производства, методе получения заготовки.

     Курсовой  проект выполнен с использованием методической, учебной, технической справочной литературы и нормативной документации. 

     1. Анализ служебного  назначения и конструкции  детали. 

     Служебное назначение фланца – ограничение  осевого перемещения вала, установленного на подшипниках в изделии путем  создания необходимого натяга или гарантированного осевого зазора между торцом фланца и торцом наружного кольца подшипника.

     Деталь  изготовлена из стали 45X ГОСТ 4543-80. Это конструкционная углеродистая сталь. Сталь состоит из: Кремний:0.17-0.37,Марганец:0.50-0.80,Медь:0.30,Никель:0.30,Сера:0.035,Углерод:0.36-0.44, фосфор:0.035,Хром:0.80-1.10

     Сталь склонна к отпускной хрупкости  и флокеночувствительна. Трудно сваривается, необходим подогрев и последующая  термообработка. Плотность при 20°С - кг/м³

     Применяются для изготовления крепёжных деталей, работающих при температуре не выше 425°С. Оси, валы, шестерни, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, рейки, шпиндели, оправка, полуоси и другие детали повышенной прочности.

     Механические  свойства стали 40Х 

     Фланец  предназначен для работы в сборочных  изделиях. Масса 0,567 кг. Чертеж выполнен в масштабе 3:4. Конструкционные базы – наружные и внутренние поверхности, их взаимное расположение в осевом направлении. 

     2.Анализ  производственной  обстановки. 

     Программа выпуска деталей – 400 штук в год, масса детали 0,567 кг. Тип производства ориентировочно определяем по табл. 9.2 (3). Согласно табл.- тип производства мелкосерийный.

     Характеристика: в данном производстве изготовление деталей производится небольшими партиями и широкой номенклатурой. В этом производстве используется универсальное оборудование или станки с ЧПУ, а также универсальные или переналаживаемые приспособления, мерительный инструмент, стандартные режущие инструменты. Оборудование расставляется в помещении по технологическим группам.

     Технологическая оснастка используется в основном переналаживаемая, а также перекомпануемая. Режущий и измерительный инструмент используется тоже универсальный – это позволяет достаточно быстро произвести переналадку в случае необходимости обработки других деталей.

     В качестве заготовок могут использоваться заготовок из проката, литья и поковки.

     Квалификация  рабочих выше квалификации рабочих, занятых в массовом производстве (4 – 6 разряд), так как сам рабочий участвует в решении технологических задач.

     Технологическая документация упрощенная, но обычно составляется маршрутно-технологический процесс, в котором указывается последовательность операций, оборудования.

     Нормирование  опытно-статистическое. 

     3. Анализ технологичности  детали. 

     В комплексе требований, предъявляемым  к технико-экономическим показателям, важное место занимает вопрос о технологичности  конструкции.

     Отработка изделия на технологичность представляет собой одну из наиболее сложных функций технологической подготовки производства. Она обусловлена тесной взаимосвязью между конструкцией изделия и технологией его производства.

     Главными  факторами, определяющие требования технологичной  конструкции является вид изделия, объём выпуска и тип производства.

     При анализе технологичности детали устанавливают, на сколько конструкция  детали соответствует требованиям  минимальной трудоёмкости, материалоёмкости и экономичности изготовления.

     В соответствии с исходными данными крышка будет выполнена из стали. Сталь – это металл, для работы с которым нет необходимости использовать специальное оборудование. Обработка может осуществляться резцами известной формы. Таким образом, можно утверждать, что в производстве будут использоваться стандартные режущие и мерительные инструменты. Фиксатор будет изготавливаться на двух станках – токарном и шлифовальном. В соответствии с технологическими требованиями, предъявляемыми к детали, ее конструкция обеспечивает возможность удобства выполнения обработки – токарная работа. Затем деталь необходимо отшлифовать под конечные размеры. Крышка обрабатывается на предварительно настроенных станках. Измерение и наблюдение за процессом не вызывает затруднений.

     Конструкция детали и материал ее изготовления позволяет получить заготовку методом проката.

     Базированием  называется придание заготовке или  изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Поверхности  заготовок или деталей, используемые при базировании, называют базами. Предположительно, в нашем случае базирующей поверхностью является поверхность диаметром 35мм. Выбор оптимален тем, что предположительно эта поверхность предназначена для посадки подшипника и целесообразно вести все расчёты исходя из этого диаметра.

     Эксплуатационные  свойства детали и долговечность  ее использования в значительной степени зависят от состояния  поверхности. В отличие от теоретической  поверхности деталей, изображаемых на чертеже, реальная поверхность всегда имеет неровности различной формы и высоты, образующиеся в процессе обработки. Высота, форма, характер расположения неровностей зависят от ряда причин: режима обработки, условий охлаждения и смазки режущего инструмента, химического состава материала и других.

     Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей с относительно малыми шагами (расстоянием между вершинами характерных неровностей измеренного профиля), образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине. Шероховатость 12,5, 25, 6,3, 3,2, 0,8 поверхности ответственных деталей машин.

     Точностью называют степень соответствия изготовления детали заданному эталону или  образцу. Различают точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. Точность размеров задается на чертеже либо цифровыми показателями, либо специальными значками. Величина несоответствия называется допуском. Количественная величина допуска зависит от размера и важности поверхности. Для удобства требования по ответственности, важности разделены на квалитеты. Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Для нашей детали установлены 14 квалитет.

     В результате проведенного анализа можно  утверждать, что деталь технологична. Размеры крышки позволяют использовать для ее производства стандартные методы изготовления заготовок, мерительный и режущий инструменты. Она отвечает технологическим требования по ее изготовлению, удобна для обработки, требует минимальных трудовых и материальных затрат. Деталь имеет хорошую обрабатываемость и оптимальное соотношение перепада диаметров. 

     4.Класс  детали и выбор  типовой схемы  обработки деталей  данного класса.

     Программа выпуска деталей – 400 штук в год, масса детали 0,567 кг. Тип производства ориентировочно определяем по табл. 9.2 (3). Согласно табл.- тип производства мелкосерийный.

     Характеристика: в данном производстве изготовление деталей производится небольшими партиями и широкой номенклатурой. В этом производстве используется универсальное оборудование или станки с ЧПУ, а также универсальные или переналаживаемые приспособления, мерительный инструмент, стандартные режущие инструменты. Оборудование расставляется в помещении по технологическим группам.

     Технологическая оснастка используется в основном переналаживаемая, а также перекомпануемая. Режущий и измерительный инструмент используется тоже универсальный – это позволяет достаточно быстро произвести переналадку в случае необходимости обработки других деталей.

     В качестве заготовок могут использоваться заготовок из проката,литья и  поковки.

     Квалификация  рабочих выше квалификации рабочих, занятых в массовом производстве (4 – 6 разряд), так как сам рабочий  участвует в решении технологических  задач.

     Технологическая документация упрощенная, но обычно составляется маршрутно-технологический процесс, в котором указывается последовательность операций, оборудования.

     Нормирование  опытно-статистическое.

     5.Обоснование  способа производства  заготовки.

     Для получения детали сравним два вида получения заготовок.

1. штампованные заготовки
2. заготовки из проката.

     Заготовка, получаемая штамповкой будет более  приближенной по форме и размерам к готовой детали, и ее масса  будет меньше заготовки из проката, стоимость штампованных заготовок  выше в 1,5 – 3 раза.

     Заготовки из проката имеют большую массу, чем штампованные, и требуют дополнительной механической обработки для удаления лишних напусков металла, поэтому для  окончательного решения по выбору способа  получения заготовки нужно выполнить  технико-экономическое сравнение вариантов.

     Исходные  данные для расчета сведем в табл.1. 

     Сравнение методов получения заготовок  выполняем:

     - по коэффициенту использования  материала

     - по себестоимости получения заготовок 

1. К_ш =

     К_п =

     К_ш >К_п

     Вывод: по коэффициенту использования материалов штамповка лучше проката.

2. определим себестоимость заготовок штампованных и заготовок из проката.

     Ориентировочно  штучно-калькуляционное время Т_шт определяется по формуле из пособия (1). 

     Т_шт= 1,9* Т_о,  

     где Т_о – основное время.

     Для отрезания ссылаемся на литературу (1).

     Т _{отрезания}=0,19* D²* 10^-3 = 0,19*115²*10^-3=2,5 мин., где D – диаметр обрабатываемой поверхности.

     Механическая  обработка по удалению лишних напусков заготовки включает обтачивание наружного диаметра, сверление, растачивание, рассверливание внутренних поверхностей.

     Время черновой обточки  заготовки за один проход: 

      ,  

     l – длина обтачиваемой поверхности.

     d – диаметр обтачиваемой поверхности. 

       – число проходов.

       – средний диаметр. 

     Сверление: 

      ,  

     Рассверливание: 

      ,  

     Растачивание: 

     Из  сравнения двух вариантов получения заготовок выбираем тот, где себестоимость меньше и годовой экономический эффект получен: 

     Э_т=(С_мп - С_мш)*N=(30,95-20,684)*400=4110,4 руб. 
 

6. Установление планов обработки поверхностей детали (проектирование принципиальной схемы технического процесса).

Для определения  планов обработки поверхностей детали разобьем ее на элементы вращения и  плоскостные элементы

Принципиальная  схема технологического процесса изготовления детали «крышка»

7. Разработка технологического маршрута изготовления детали «крышка». 

Для изготовления детали необходимо выполнить следующие  операции:

1. Заготовительная- штамповка ГКМ
2. Токарная черновая
3. Токарная чистовая
4. Шлифовальная
5. Сверлильная

С учетом технологических  возможностей используемого оборудования с ЧПУ объединим всю токарную обработку в 1 этап. Таким образом изготовление детали осуществляется на следующих этапах:

1. Заготовительный
2. Токарный
3. Шлифовальный
4. Сверлильный

Операция 005. Штамповочная

Выполняется на горизонтально-штамповочной машине.  

    Операция 010. Выполняется на токарно- винторезном станке с ЧПУ16К20Ф3. На этой операции окончательно подрезается торец с шероховатостью 10 мкм. Окончательно растачивается отверстие Ø50H12

 с шероховатостью 5 мкм. Окончательно растачивается  фаска 1х45° с         шероховатостью 10 мкм. Заготовка базируется по наружной цилиндрической поверхности с упором в прилегающий буртик и устанавливается в 3-х кулачковый патрон нормальной точности.  

    Операция 015. Выполняется на токарно- винторезном станке с ЧПУ16К20Ф3. На этой операции окончательно подрезается торец Ø80H14 с шероховатостью 10 мкм. Окончательно обтачивается цилиндрическая поверхность Ø120H14 с шероховатостью 10 мкм. Предварительно обтачивается наружная цилиндрическая поверхность(чертежный диаметр Ø80H8) по 10 квалитету точности с шероховатостью 5 мкм. Обтачиваем наружную канавку Ø76H14 шириной 5H12 с шероховатостью 10 мкм с подрезкой буртика с шероховатостью 10 мкм. Окончательно точится наружная фаска 1х45° с шероховатостью 10 мкм. Окончательно растачивается внутренняя фаска 1х45° с шероховатостью 10 мкм. Заготовка базируется по отверстию Ø50H12 с упором в торец и устанавливается 3-х кулачковом  патроне повышенной точности. 

    Операция 020. Выполняется на круглошлифовальном станке 3Б161А. На этой операции окончательно обрабатывается наружная цилиндрическая поверхность Ø80H8 шероховатостью  1,25 мкм с подшлифовыванием буртика с  шероховатостью 2,5 мкм. Заготовка базируется по отверстию Ø50H12 с упором в торец на оправке из гидропласта. 

    Операция 025. Выполняется на вертикально-фрезерном станке 6Р13Ф3.

На этой операции сверлится 4 сквозных отверстия Ø8 на Ø100. Зенкеруется 4 глухих отверстия  Ø14 на Ø100. Заготовка базируется по наружной цилиндрической поверхности  Ø80H8 с упором в буртик и устанавливается в спецприспособление. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8.Размерный анализ технологического процесса.

8.1 Размерный анализ технологического процесса по линейным размерам. 

Для проведения анализа технологического процесса по линейным размерам составим схему линейных размеров, которая представлена на рисунке.

Формулы расчета  линейных размеров:

K1=T5

K2=T5-T9

K3=T8

K4=T4

K5=T6

K6=T9-T10

z1=T1-T3

z2=T3+T2-T5

z3=T7-T9

z4=T3-T7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1)К2=Т5-Т9

К2=15^+0,43=15,215±0,215;

Т5=30_-0,52=29,72±0,26

IT_K2=IT_T5+ IT_T9=> IT_T9= IT_K2- IT_T5 =0,43-0,52= -0,09<0=>

T5=29,74±0,105=29,845_-0,21

Ужесточаем  размер Т5 до 12 квалитета

Примем размер Т5=29,8_-0,21=29,695±0,105

Т9^ср=Т5^ср-К2^ср=29,695-15,215=14,48

Т9=Т9^ср±IT_T9/2=14,48±0,11=14,59_-0,22

Примем  Т9=14,5_-0,11

Проверка:

К2^ф_min=T5_min-T9_max=29,59-14,5=15,09≥K2^зад_min =15

К2^ф_max=T5_max-T9_min=29,8-14,39=15,41≤K2^зад_max =15,43 

2) K6=T9-T10