Технология машиностроения. 7

ФГОУ СПО  КАЗАНСКИЙ АВИАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ 

КОЛЛЕДЖ ИМ. П.В. ДЕМЕНТЬЕВА

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

К КУРСОВОМУ  ПРОЕКТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

 

«Технология машиностроения»

 

 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 151001

 

 

 

 

Проверил преподаватель: Буркова Н.Ф.

Выполнил учащийся группы: Тихонов К.В.

 

 

 

 

Казань, 201 /201 г.

 

ВВЕДЕНИЕ


 

 

Машиностроения  является ведущей отраслью промышленности, так как обеспечивает развитие научно – технического прогресса во всех сферах национального хозяйства страны. Машиностроение должно обеспечить ликвидацию тяжелого, опасного, неквалифицированного ручного труда. Он создает комплексно - автоматизированные производства, которые можно быстро и экономично перестраивать. Автоматизация дает возможность функционировать без вмешательства человека.

Продукция отечественного производителя должно быть конкурентоспособным на мировом рынке. Конкурентность продукции обеспечивается ее высоким качеством, низкой  себестоимостью и количеством, удовлетворяющим рыночный спрос. Продукция должна воплощать в себе последние достижения научных мыслей, соответствовать самым высоким технико-экономическим и другим потребительским требованиям.

Во всех отраслях машиностроения повысить эффективность использования материала за счет применения новых машин, механизмов и оборудования, прогрессивных методов обработки, более экономичных профилей прокатов черных металлов и других конструкционных металлов; предусматривать дальнейшее развитие и специализацию заготовительной базы машиностроения.

Внедрение автоматизированных комплексов оборудования, обеспечивающие получение высококачественных заготовок, а также значительное повышение производительности и улучшение условий труда в литейном, кузнечном, сварочном производствах – одно из основных направлений в машиностроении.

Большое внимание следует уделить маркетингу в машиностроении, то есть обеспечить максимально возможное потребление производимой продукции наряду с достижением максимально возможного потребительского удовлетворения. Поскольку потребности общества практически безграничны, необходимо стремиться во всех отраслях машиностроения к увеличению выбора продукции, не забывая о постоянном совершенствовании и улучшении качества.


Целью моего курсового  проекта является обновление, совершенствование заводского технологического процесса. Для достижения этой цели я сделал замену устаревшего оборудования на новые более прогрессивные высокопроизводительные станки с ЧПУ. А также разработать приспособление для механической обработки более совершенной конструкции и режущий инструмент, которые позволили бы снизить норму времени на обработку детали, повысить производительность труда, снизить себестоимость продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ДЕТАЛИ.

ХАРАКТЕРИСТИКА  МАТЕРИАЛА.


 

Деталь «крышка лабиринта» служит для поджима лабиринтного узла в компрессоре газотурбинного двигателя используемого в станции перекачки газа.

Крышка поджимает  лабиринтный узел в условиях высоких  динамических и тепловых нагрузок и  изготавливается из жаропрочной  стали – 15Х16Н2АМ-Ш

 

Химический  состав:

Марка

С

Cr

Ni

N

Mo

Fe

15Х16Н2АМ-Ш

0,15%

16%

2%

1%

1%

остальное


 

 

Предел прочности δ =     800-1300кгс/мм2

 

Твердость НВ = 269-280

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


I. Технологическая часть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Анализ существующего технологического процесса.

 

 

Существующий  технологический процесс механической обработки детали «Крышка лабиринта» состоит из 12 технологических операций. В основном применяются станки устаревших марок, эти станки не соответствуют размерам и габаритам детали.

На всех операциях  применяются ручные приспособления, универсально- измерительные приборы. Все это приводит к увеличению трудоемкости детали. При разработке нового технологического процесса учитывались положительные и отрицательные стороны действующего технологического процесса на изготовляемую деталь.


Для обработки одной и той же детали могут быть применены различные варианты технологического процесса. Равноценные с точки зрения технологических требований к изделию, но имеющих значительные колебания по экономическим показателям. Существенное влияние на построение технологического процесса оказывает тип производства. Так массовом и серийном производствах технологический процесс строится на принципе дифференциации и концентрации технологических операций.

Применение  станков с ЧПУ ведет к повышению  качества обработки, производительности труда и экономии средств (см. п.3).

Технологический процесс обработки детали «Крышка лабиринта».

 

Базовый вариант

№ опер.

Наименование  операции

Марка станка

000

Входной контроль

Контр. стол

005

Заготовительная

Штамп

010

Токарно – винторезная

163

015

Токарно – винторезная 

163

020

Токарно – винторезная 

163

025

Токарно – винторезная 

163

030

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

031

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

035

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

040

Радиально сверлильная  с ЧПУ 

2М55

050

Фрезерная с ЧПУ

6Р13


 

1.2Анализ технологичности детали.

 

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить  в значительной степени от правильного  выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление .

Количественную  оценку технологичности конструкции детали производят по следующим коэффициентам:

  1. Коэффициент унификации конструктивных элементов детали

Кэ.у =Qэ.у /Qэ,


где Qэ.у – число унифицированных элементов детали, шт.

Qэ.у =31 шт.,

 

Qэ = общее число конструктивных элементов детали, шт.

Qэ =48 шт.,

 

К э.у = 31/48=0,64

 

 

  1. Коэффициент точности обработки детали

Кт.о =1-(1/Аср),

Аср– средний квалитет,

 

Аср=∑Аni/ni

 

А – номер  квалитета,

n – число размеров,

 

Аср=(1*7+1*8+1*9+3*12+2*12+1*6+1*11)/23=8,2

Кт.о =1-(1-8,2)=0,88

 

По нормам ЕСТПП:

 Ку.э.≥0,61 0,7›0,61

 Кт.о≤0,97  0,88‹0,97

 

Расчеты показывают, что деталь соответствует нормам ЕСТПП по всем коэффициентам.

 

 

 

 

1.3 Определение  типа производства.

 

 

В зависимости  от габаритов , массы и размера  годовой программы выпуска изделий  можно определить тип производства на участке, от правильного выбора зависит качество изделия в целом.

Тип производства и соответствующие ему формы  организации определяют характер технологического процесса и его построение. Поэтому  прежде чем приступить к проектированию технологического процесса механической обработки деталей, необходимо, исходя из заданной программы выпуска и характера подлежащих обработке деталей установить тип производства – единичное, серийное или массовое.

Производство  можно отнести к тому или иному типу условно по количеству обрабатываемых в год деталей или изделий одного наименования и типоразмера, пользуясь следующей характеристикой:

 

Выбор типа  производства по программе  выпуска

Тип производства

Количество  обрабатываемых в год деталей  одного наименования и типоразмера.

крупные

средние

мелкие

единичное

серийное

массовое

до 5

св. 5 до 1000

св. 1000

до 10

св. 10 до 5000

св. 5000

до 100

св. 100 до 50000

св. 50000


Таким образом, был выбран серийный тип производства. Это обусловлено тем, что деталь легкая и годовой выпуск ее составляет 8000шт.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой  изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем  в единичном типе производства. При  серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборочными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве техпроцесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на отдельных станках.

Серийное производство в зависимости от количества изделий  в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года подразделяется на мелко, средне и крупносерийное производство. Такое подразделение является условным, так как при одном и том же количестве заданных для изготовления деталей в партии , но при различных их размерах, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам.

В качестве ориентировочного деления серийного производства можно принять следующие данные:


 

 

Выбор серийности производства

Серийность  производства

Количество  изделий в серии (партии)

крупных

средних

мелких

мелкосерийное

среднесерийное

крупносерийное

3-10

11-50

›50

5-25

26-200

›200

10-50

51-500

›500


В соответствии с последними данными целесообразно  выбрать среднесерийное производство детали «крышка лабиринта».

Среднесерийное  производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяемыми партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используется универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными приспособлениями.

В серийном производстве технологический процесс преимущественно  дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

1.4 Выбор  вида заготовки,

его обоснование  и расчет припусков.

 

 

Правильный  выбор заготовки соответствующая  ее подготовка для механической обработки  является важными технико-экономическими вопросами. Выбор вида заготовки  зависит от конструктивных форм детали, ее назначения и условий работы в собранном изделии. Правильно выбранная заготовка дает возможность увеличить производительность труда с наименьшими отходами в стружку. Межоперационный припуск на заготовку обеспечивает технологические размеры детали на каждую операцию.

Основными видами заготовок в зависимости от назначения деталей являются: отливки из черных и цветных металлов; заготовки  из металлокерамики; кованые и штампованные заготовки, штампованные из листового  металла; заготовки из проката; сварные  заготовки из неметаллических материалов.

При разработке технологического процесса я выбрал заготовку – штамповку. Штамповкой изготавливаются детали сложной конфигурации ответственного назначения для различной отрасли машиностроения.

Заготовка изготовлена  методом горячей объемной штамповки в закрытых штампах. Оборудование – горизонтально-ковочная машина (ГКМ). Заготовка – поковка.

Степень сложности  С2, точность изготовления штамповки   прокат нормальной точности, масса заготовки 17,82кг., масса детали 12,6 кг.

 

Основным показателем, характеризующим экономичность выбранного метода изготовления заготовок является коэффициент использования материала, выражающий отношение массы детали к массе заготовки.

 

КИМ=Мдет/Мзаг=12,6/17,82=0,71

 

Технико-экономическое  обоснование выбора заготовки.

 

Проверяем сравнение  базового способа получения заготовки  и проектируемого.

Коэффициент использования  материала по базовому варианту:

КИМ=Мд/Мз=12,6/19,8=0,63

Мд-масса детали

Мз-масса заготовки

Коэффициент использования  материала по проектируемому варианту:

 

КИМ=Мд/Мз=12,6/17,82=0,71

 

Себестоимость заготовки  по базовому варианту:

Сз=(См*Мз)-(Мз-Мд)*(Сотх/1000)


где См – цена 1 кг материала заготовки, См = 400 руб.

Сотх – цена 1 т материала отходов, Сотх = 4000 руб.

Cpp = (400*19,8)-(19,8-12,6)*4=7891,2 руб.

 

Себестоимость заготовки по проектируемому варианту:

Cзз=(400*17.8)-(17,8-12,6)*4=7107,12 руб.

 

Годовая экономия материала:

Эм.п=(Мз.б-Мз.п)*N

 

где N – годовая производственная программа выпуска, N = 4000шт.

Эм.п = (19,8-17,8)*4000=8000кг.

Экономический эффект изготовления заготовки в денежном выражении на годовую производственную программу выпуска:

Э=(Cзб – Сзп)*N=(7891,2-7107,12)*4000=3136320 руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Разработка  нового варианта изготовления  детали

 

 

Проектируемы  технологический процесс обработки детали «Кронштейн» разрабатывается на основе базисного с учетом технических требований к детали и объема годового  выпуска.


Разработка начинается с  выбора заготовки. Разрабатывается  маршрутная  технология базы и схемы  базирования.

Механическая  обработка распределяется по операциям, в результате выявляется последовательность выполнения операций и их число. Для каждой операции выбирается оборудование и приспособления.

Режущий инструмент принимается с учетом свойств  материала детали, характера обработки.

Мерительный инструмент в условиях серийного производства целесообразней применять специальный.

В проектируемом  варианте для повышения эффективности  и производительности труда осуществлены следующие мероприятия:

    • применение быстродействующего зажимного оборудования,что значительно упростило труд станочника и повысило производительность его труда;
    • введение современного мерительного инструмента и замена универсального измерительного инструмента на предельные калибры (скобы, пробки, калибры, шаблоны, фаскомеры, угломеры и пр.) и методы активного контроля, которые получили широкое распространение во многих  отраслях машиностроения.


    • Замена устаревшего оборудования на более прогрессивное, отвечающее современным требованиям механической обработки.

 

Проектируемый вариант

№ опер.

Наименование  операции

Марка станка

000

Входной контроль

Контр. стол

005

Заготовительная

Штамп

010

Токарно – винторезная 

163

015

Токарно – винторезная 

163

020

Токарно – винторезная 

163

025

Токарно – винторезная

163

030

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

031

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

035

Токарная с  ЧПУ

MDW-20

040

Радиально сверлильная  с ЧПУ 

2М55Ф2

050

Фрезерная с  ЧПУ

6Р13Ф3


 

При проектировании нового технологического процесса в  качестве основы был взят базовый  технологический процесс.

 

Устаревшие  модели станков были заменены на новые, более прогрессивные ы высокопроизводительные станки с ЧПУ

2М55-2М55Ф2

6Р13-6Р13Ф3

Это привело  к сокращению нормы времени.

В проектируемом  тех.процессе применен комбинированный  инструмент. Специальный одномерный мерительный инструмент и специальные приспособления с пневмоприводом, что позволило сократить норму времени, себестоимость детали. Повысить уровень производства и производительность труда.

Технологический процесс обработки детали « крышка лабиринта».

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Выбор  оборудования и его обоснование

 

 

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших  задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономное использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимость изделия.

Вследствие  этого выбор станочного оборудования при разработке технологического процесса обработки детали «крышка лабиринта» производится в соответствии  с типом производства, соответствием  станков размерам детали, целесообразность применения станков данной модификации в соответствии с мощностью, габаритными размерами и стоимостью.

По своей  технической характеристике выбранный  станок должен отвечать следующим требованиям:

    • рабочая зона станка (высота центров, расстояние м/у центрами, размеры стола и т.п.) должна соответствовать габаритам обрабатываемой детали;
    • мощность, жесткость и кинематические возможности станка должны позволять вести работу на оптимальных режимах резания;
    • производительность станка должна соответствовать заданному объему выпуска изделий.

Вследствие  этого была произведена замена старого, неэффективного оборудования на станки , отвечающие вышеприведенным требованиям.

Радиально сверлильный 2М55 был заменен на 2М55Ф2, фрезерный станок 6Р13 на 6Р13Ф3 который оснащен ЧПУ и более производителен, что повысило целесообразность их применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7 Определение технологических баз и их обоснование.

 

 

База - это совокупность поверхностей, линий, точек по отношению к которым определяется положение рассматриваемой поверхности.

Базы делятся  на конструкторские и технологические.


Технологические делятся  на:

- Исходные;

- Установочные;

- Сборочные;

- Измерительные.

 

Технологической базой называют поверхность, определяющую положение детали или сборочной единицы в процессе их изготовления.

 

Измерительной базой называют поверхность, определяющую относительное положение детали или сборочной единицы и средств измерения.

Установочные  базы также относят к технологическим.

Установочная  база - это поверхности, которыми деталь устанавливается на приспособление или стол станка.

Сборочная база - это поверхность детали, которой она соприкасается с другой деталью этого же изделия и координирует ее положение.

При рассмотрении вопросов базирования пользуются правилами  базирования.

Требуемое положение  деталей может быть получено лишением детали возможности перемещения  вдоль осей, а также лишением детали поворота вокруг этих же осей.

В целях достижения наибольшей точности при изготовлении детали следует стремиться, чтобы  соблюдался:

  • Принцип единства баз,
  • Принцип постоянства баз,
  • Правило 6-ти точек.
  • Правило единства заключается по возможности в совмещении конструкторских, измерительных и технологических баз. При соблюдении этого принципа повышается точность и производительность, но появляется необходимость изготовления специальных приспособлений. При не соблюдении принципа возникает необходимость пересчета размеров, уничтожения допусков.

Принцип постоянства  заключается в использовании  при обработке одной и той  же технологической базы, это ведет  к повышению точности при обработке.

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1.8 Выбор станочных  приспособлений.

 

 

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки необходимо правильно выбрать приспособления, которые должны способствовать повышению  производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовки и выверки их при установке на станке.

Применение  станочных приспособлений при обработке  заготовок дает ряд преимуществ:

  • повышает качество и точность обработки деталей;
  • сокращает трудоемкость обработки заготовок за счет резкого уменьшения времени, затрачиваемого на установку, выверку и закрепление;
  • расширяет технологические возможности станков;
  • создает возможность одновременной обработки нескольких заготовок, закрепленных в общем приспособлении.

 

 

 

В связи с вышеизложенным мною было выбрано фрезерное приспособление с пневматическим центральным зажимом для обработки наружного контура детали «крышка лабиринта» для операции фрезерной с ЧПУ.

Пневматические  приводы обладают рядом преимуществ - быстрота действия, легкость зажима, постоянство зажимной силы во время обработки, возможность регулирования зажимной силы в широких пределах, возможность дистанционного управления. Помимо этого, пневматические приводы отличаются простотой конструкции, безотказностью в работе.

Применение  этих приспособлений в значительной степени сокращает затраты времени  на установку и съем детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9 Выбор  режущего инструмента и его  обоснование.

 

 

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки, выбор режущего инструмента, его вида, конструкции и размера, в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качества обрабатываемой поверхности заготовки.


Правильный выбор режущей части инструмента имеет большое значение для повышения производительности и снижения себестоимости обработки. Для обработки 15Х16Н2АМ-Ш рекомендуется применить инструмент, режущая часть которого изготавливается из твердых сплавов, быстрорежущих инструментальных сталей и другие.

Выбор материала  режущего инструмента зависит от формы и размеров инструмента, материала  обрабатываемой заготовки, режимов  резания и типа производства.

В технологическом процессе используется стандартный режущий инструмент – сверло спиральное.

Сверло - режущий инструмент в форме тела вращения, который имеет режущие кромки вдоль цилиндрической поверхности и на торце. Сверление спиральным сверлом обеспечивает более высокую производительность обработки, т.к. одновременно в работе участвуют больше число перьев.


Еще такое сверление является более равномерным и плавным, т.к. глубина резания является постоянной величиной. Это повышает качество обработки.

В случае поломки  или затупления спиральное сверло легко меняется на аналогичную - это объясняется тем, что она является стандартным режущим инструментом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.10 Выбор  контрольно-измерительных средств.

 

 

 

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки выбор мерительного инструмента, его вида, конструкции и размеров в значительной степени предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точности обработки и качества обрабатываемой поверхности заготовки.

В условиях среднесерийного  производства целесообразно применение специального, специального мерительного инструмента (калибр-пробка, шаблоны, угломеры и т.п.)

На сверлильных  операциях в базовом технологическом  процессе применен специальный режущий инструмент: сверло-зенкер и т.п.

Для обработки  отверстия диаметром Ф9Н11(+0,09)мм, на операции 040.

Жесткие средства контроля позволяют уменьшить время  на проведение контрольных измерений; шаблоны позволяют производить  контроль группы размеров одновременно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.12 Расчет  режимов резания на операцию «Сверление».

 

 

Данные обработки: Вертикально-сверлильный станок 2М55, мощность эл.дв. Nшп = 4 кВт, сверление отв-я диаметром Ф = 9,0 мм, глубиной t = 2,5 мм, материал заготовки –



-Сталь 15Х16Н2АМ-Ш  HB 269-280.

 

 

Определяемый параметр

Аналитический расчет

Табличные данные

Выбор инструмента

Сверло-зенкер

  

Материал 

Приложение 1 (лист 1)

Быстрорежущая сталь  Р18

  

Конструктивные  элементы сверла

Ф = 9мм – диаметр отверстия,

t = 2,5мм – глубина резания,

S – подача, S = 0,1…0,14мм/об.

Z – число спиралей, Z = 2

L – длина сверла, L = 50-100мм,

принимаем L = 28 мм

  

Подача

Принимаем S = 0,14мм/об.

[ 3 ] стр 276, табл. 25

Глубина резания

t = 0,5*D;

D – диаметр сверла, D = 5мм

t = 0,5*9 = 4,5мм

 

 

Скорость резания

V = CvDq/TmSy0 *Kν;

Cv – 7

D – 8 мм

T – 8 мин

У – 0,7      KIv – 1

q – 0,4      Kuv – 0,3

m – 0,2     Kmv – 1

Kv = Kmv*Kuv*KIv = 1*0,3*1 = 0,3

 

V = (7*80,4/80,2* 0,140,7) *0,3 = 7.9 м/мин

[ 1 ] стр 276

 

 

 

 

[ 1 ] стр 280, табл 31

[ 1 ] стр 263, табл 6

[ 1 ] стр 261, табл 1

Частота вращения шпинделя

N = 1000*V/π*Dсв;

N = 1000*7,9/3,14*8 = 314,49 об./мин., принимаем табличные значения по техническим соображениям nk=280 об/мин

[ 3 ] стр 277

Действительная  скорость резания

Vд = π*D*n/1000;

Vд = 3,14*8*280/1000 = 7,03 м/мин

[ 3 ] стр 280

Крутящий момент

Мкр = 10*Cm*Dq*Sy*Kp;

Cm – 0,041

У – 0,7

q – 2

Kp – 1,51

 

Мкр = 10*0,041*82*0,160,7*1,51 = 10,98 Н*м

[ 1 ] стр 277

Усилие при обработке

Po = 10*Cp*Dq*Sy*Kp;

Cp – 143

Kp – 1,51

q – 1

y – 0,7

 

Po = 10*143*81*0,160,7*1,51 = 4189,46 Н

[ 2 ] стр 277

Мощность резания

Ne = Мкр*n/9750;

Ne = 10,98*280/9750 = 0,315 кВт

[ 1 ] стр 281

Проверка выбранных  режимов

Nшп = 4 кВт

Nрез = 0,315 кВт

0,315 < 4

условие выполнено

[ 2 ] стр 281