Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный профессионально-педагогический

университет

Кафедра технологии и оборудования машиностроения

Курсовая работа

Проектирование технологического процесса механической обработки детали «Корпус»

КП 030501.08.406. ПЗ

Разработчик Студентка группы ЗТО-503 С.А. Крашенинникова

Руководитель Канд. техн. наук., доцент Т.А. Козлова

Екатеринбург 2006

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Задание

по курсовому проекту по технологии машиностроения

студенту группы ЗТО-503 специальности 030501.08

Фамилия Крашенинникова имя Светлана отчество Александровна

Руководитель курсового проекта к.т.н., доцент Козлова Т.А.

Срок выполнения курсового проекта с 01.09. по 30.12. 2006г

1. Тема курсового проекта: Проектирование технологического процесса механической обработки детали «Корпус».

2. Исходные данные Рабочий чертеж детали «Корпус».

Годовая программа выпуска деталей - 30 000 шт.

3. Перечень подлежащих разработке вопросов: Анализ исходной информации. Расчет типа производства. Определение основных технологических задач. Разработка технологического процесса обработки вала. Выбор вида заготовки и метода ее получения. Выбор баз, методов и маршрута обработки детали. Выбор технологического оснащения. Разработка технологических операций. Технико-экономические и технологические расчеты. Оформление технологической документации (карты МК, ОК, КЭ). Расчет и _ проектирование приспособления.

4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей): Рабочий чертеж детали - 1л. А1; рабочий чертеж заготовки - 1л. А1; плакаты технологических эскизов - 1л. А1; сборочный чертеж приспособления - _ 1л. А1.

Руководитель курсового проекта ___________________ Подпись

Содержание

Задание

Введение

1. Исходная информация для курсового проекта

1.1 Служебное назначение и служебная характеристика детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.3 Определение типа производства

2. Анализ исходных данных

3. Разработка технологического процесса обработки детали

3.1 Выбор типового технологического процесса

3.2 Анализ заводского технологического процесса обработки детали

3.3 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления

3.4 Экономическое обоснование выбора заготовки

3.5 Выбор технологических баз

3.6 Выбор методов обработки поверхностей заготовки

3.7 Составление технологического маршрута обработки детали

3.8 Экономическое обоснование выбора варианта технологического маршрута обрабатываемой детали

3.9 Выбор средств технологического оснащения

3.10 Разработка технологических операций обработки детали

4. Технологические расчеты

4.1 Расчет припусков на обработку

4.2 Расчет технологических размерных цепей

4.3 Расчет режимов резания

4.4 Расчет технических норм времени

5. Проектирование и расчет приспособления

Заключение

Список литературы

Введение

Машиностроение является важной отраслью промышленности. Рост промышленности и всей экономики страны, а также темпы перевооружения различных отраслей экономики новой техникой в значительной степени зависит от уровня развития машиностроения.

Основные направления развития машиностроения предусматривают дальнейшее повышение его эффективности, интенсификации, уменьшения сроков создания, освоение и производство новой прогрессивной техники. Организационно методологической основой выполнения поставленной задачи является проектирование и изготовление машиностроительных изделий с учетом требований технологичности конструкций.

При курсовом проектировании вырабатываются навыки детального творческого анализа существующих технологических процессов, оборудования оснастки, методов получения заготовок, на основании технико-экономических расчетов.

1. Исходная информация для курсового проекта

Исходной информацией для проектирования технологического процесса является:

1) рабочий чертеж детали «корпус»;

2) технические требования, регламентирующие точность;

3) параметры шероховатости и другие требования качества;

4) заводской технологический процесс обработки детали;

5) объем годового выпуска изделий - 10 000 шт.

В качестве руководящей информации будем использовать стандарты, устанавливающие требования к технологическим процессам, к оборудованию и оснастке, производственные инструкции, документацию по охране труда и другие нормативные документы.

Справочную информацию будем использовать из учебников, учебных пособий, методических указаний и другой справочной литературы.

1.1 Служебное назначение и служебная характеристика детали

Данная деталь «корпус» относится к классу корпусов. Корпусные детали весьма разнообразны и сложны по конструкции, трудоемки по изготовлению, ответственны по назначению и по этому требуют большого внимания с точки зрения технологичности их конструкций. Большей частью они являются базовыми деталями машины (узла) и служат для точной взаимной координации положения деталей и узлов монтируемых в них механизмов. Корпусные детали объединяют целую машину или в отдельные узлы, собираемые в них детали, обеспечивая правильные внутренние кинематические связи и функционирования механизмов.

Анализируя чертеж детали, мы видим, что самыми точными и высокими по классу обработки элементами детали «корпус» являются поверхности двух отверстий ш22 Н7 и наружная цилиндрическая поверхность ш88 f7.

Из чертежа детали определяем основные технологические требования предъявляемые к данным поверхностям:

- точность формы: допуск соосности оси поверхности ш88 f7 относительно базовой оси З (ось отверстия ш22 Н7) равен 0,06 мм; допуск соосности оси отверстия ш22 Н7 относительно базовой оси Е (общая ось отверстия ш22 Н7 и поверхности ш88 f7) равен 0,06 мм;

- точность расположения: допуск перпендикулярности оси отверстия ш22 Н7 относительно базовой поверхности Ж равен 0,05 мм; допуск параллельности осей отверстий ш22 Н7 равен 0,03 мм;

- точность размеров: отверстий ш22 Н7 и поверхности ш88 f7 - по 7 квалитету;

- шероховатость отверстий ш22 Н7 - Ra1,25, поверхности ш88 f7 - Ra5. шероховатость остальных обработанных поверхностей Ra6,3.

В качестве материала используется алюминиевый литейный сплав АЛ9

ГОСТ 1583-89 (на основе системы алюминий кремний), к которому предъявляют следующие требования: временное сопротивление не менее 157 МПа; подверженность поверхностной закалке; высокая герметичность. Характерное свойство алюминия - высокая пластичность и малая прочность.

Алюминиевый литейный сплав технологичный материал, обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов, по сравнению с алюминиевыми сплавами других типов. Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм. Из алюминиевых литейных сплавав АЛ9 изготовляют корпусные детали.

Химический состав данного сплава приведен в таблице 1.1, а механические свойства - в таблице 1.2.

Таблица 1.1. Химический состав алюминиевого литейного сплава АЛ9 (ГОСТ 1583-89), %

Аl	Мn	Si	Fe
основа	0,2-0,4	6,0-8,0	Не более 0,6

Таблица 1.2. Механические свойства серого чугуна СЧ20 по ГОСТ 1412-85

увр, МПа	Относительное удлинение, %	НВ
157	2	50

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт, и техническое обслуживание изделия по наиболее эффективной технологии в сравнении с аналогичными конструкциями при одинаковых условиях их изготовления, эксплуатации, при одних и тех же показателях качества.

Применение эффективной технологии предполагает оптимальные затраты труда, материалов, средств, времени при технологической подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функционированию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание.

Единым критерием технологичности конструкции изделия является ее экономическая целесообразность при заданном качестве и принятых условиях производства.

В условиях единичного производства изделия на каждом рабочем месте обрабатываются разнообразные детали, повторяющиеся через неопределенное время или не повторяющиеся вовсе. Это требует применения широкоуниверсальных и точных станков и высококвалифицированных рабочих, работающих, как правило, без специальных приспособлений и инструментов.

Серийное же производство предполагает периодическое повторение производства установленных серий изделий. Поэтому на рабочих местах выполняется несколько определенных, периодически повторяющихся операций. При этом широко применяются высокопроизводительные специальные станки и автоматы, сложные специальные приспособления и специальные инструменты. Применение станочных приспособлений способствует решению двух основных задач: обеспечение заданной точности обработки; повышению производительности и облегчению труда рабочих.

Анализ технологичности конструкции изделия производится с целью повышения производительности труда, снижения затрат и сокращения времени на технологическую подготовку производства. Конструкция изделия может быть признана технологической, если она обеспечивает простое и экономичное изготовление изделия и отвечает следующим основным требованиям:

1. Конфигурация деталей и их материалы позволяют применять наиболее прогрессивные заготовки, сокращающие объемы механической обработки.

2. При конструировании изделий используются простые геометрические формы, позволяющие применять высокопроизводительные методы производства. Предусмотрена надежная технологическая база в процессе обработки.

3. Обоснованы заданные требования к точности размеров и формы детали.

4. Использованы стандартизация и унификация деталей и их элементов.

5. Для снижения объема механической обработки предусмотрены допуски только по размерам посадочных поверхностей.

6. обеспечена достаточная жесткость детали.

7. Предусмотрена возможность удобного подвода жесткого и высокопроизводительного инструмента к зоне обработки детали.

8. Обеспечен свободный вход и выход инструмента из зоны обработки.

9. Учтена возможность одновременной установки нескольких деталей.

С одной стороны конструкция изделия в значительной мере определяет содержание технологического процесса, его построение (маршрут), структуру операций, применяемые методы обработки, оборудование, оснастку и инструменты.

Оценка технологичности конструкции детали может быть двух видов: количественной и качественной. Качественная оценка предшествует количественной и сводится к определению соответствия конструкции детали вышеуказанным требованиям. Качественную оценку технологичности конструкции заданной детали «корпус» оцениваем на «хорошо».

Количественную оценку технологичности конструкции детали можно произвести по следующим показателям:

1) по коэффициенту использования материала:

КИМ = МД ,

ММ

где:

МД - масса детали по чертежу, кг;

ММ - масса материала, расходуемого на изготовление детали, кг.

Коэффициент использования материала:

КИМ = 1,75 = 0,71

2,45

2) коэффициенту точности обработки детали:

КТ = ТН = 8 = 0,18

ТО 45

где:

ТН - число размеров необоснованной степени точности обработки;

ТО - общее число размеров, подлежащих обработке.

3) коэффициенту шероховатостей поверхности детали:

КШ = ШН = 34 = 0,71

ШО 48

где:

ШН - число поверхностей детали, не обоснованной шероховатости, шт;

ШО - общее число поверхностей детали, подлежащих обработке, шт.

В результате проведенного анализа, делаем вывод, что данная конструкция детали «корпус» в целом технологична.

1.3 Определение типа производства

Тип производства - это классификационная категория производства, определяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности и объема выпуска изделий. Различают три типа производства: единичное, серийное, массовое (ГОСТ 14.004-83).

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается.

Серийное производство характеризуется изготовлением изделий периодическими партиями. Серийное производство является основным типом машиностроительного производства и условно подразделяется на крупно-, средне-, и мелкосерийное.

Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых в течении продолжительного времени; на большинстве рабочих мест при этом выполняется одна рабочая операция.

Тип производства можно определить по технологическим характеристикам различных производств.

Тип производства можно определить в зависимости от объема годового выпуска и массы детали по таблице 1.3.

Таблица 1.3.

Масса детали, кг	Объем годового выпуска деталей, шт
	Тип производства
	Единичное	Мелко-серийное	Средне-серийное	Крупно-серийное	Массовое
< 1,0 1,0 - 2,5 2,5 - 5,0 5,0 - 10 > 10	< 10 < 10 < 10 < 10 < 10	10 - 2000 10 - 1000 10 - 500 10 - 300 10 - 200	1500 - 100000 1000 - 50000 500 - 35000 300 - 25000 200 - 10000	75000- 200000 50000- 100000 35000 - 75000 25000 - 50000 10000 - 25000	200000 100000 75000 50000 25000

Годовая программа выпуска деталей в задании по курсовому проектированию - 30 000 шт, масса детали - 1,75 кг. Тогда по таблице 1.3. определяем, что мы имеем среднесерийное производство.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций (ГОСТ 3.1121-84):

КЗ.О. = ? О ,

? Р

где

? О - суммарное число различных операций, закрепленных за каждым рабочим местом;

? Р - суммарное число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Принято:

КЗ.О. ? 1 - массовое производство;

1 < КЗ.О. ? 10 - крупносерийное производство;

10 < КЗ.О. ? 20 - среднесерийное производство;

20 < КЗ.О. ? 40 - мелкосерийное производство;

КЗ.О. > 40 - единичное производство.

В соответствии с приведенной формулой для коэффициента закрепления операций необходимо установить соотношение между трудоемкостью выполнения операций и производительностью рабочих мест (оборудования), предназначенных для проведения данного технологического процесса при условии загрузки этого оборудования в соответствии с нормативными коэффициентами.

Данные о штучном или штучно-калькуляционном времени (ТШТ.(Ш-К)), затраченном на каждую операцию на данном этапе определяем предварительно. Суммарная трудоемкость операций:

? ТШТ.(Ш-К) = 125,66 мин.

Располагая данными о штучном или штучно калькуляционном времени, затраченном на каждую операцию, можно определить количество станков:

mр = N Ч ТШТ.(Ш-К) ,

60 Ч FД Ч зз.н.

где:

N - годовая программа выпуска деталей, шт;

ТШТ.(Ш-К) - штучное или штучно-калькуляционное время, мин;

FД - действительный годовой фонд рабочего времени, FД = 4029 ч (при двухсменной работе);

зз.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования на участке цеха при двухсменной работе для среднесерийного производства принимаем зз.н. = 0,8.

Данные расчетов записываем в таблицу 3.2.

После расчета для всех операций значений ТШТ.(Ш-К) и mр устанавливаем принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение mр.

Суммарное число рабочих мест: ? Р= 14.

Далее для каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле:

зз.ф. = mр ,

Р

Полученные данные записываем в таблицу 1.4

Если зз.ф. операции оказывается выше нормативного, следует увеличить для данной операции количество станков. Если же на каких то операциях зз.ф. значительно ниже нормативного зз.н., следует проанализировать возможность дозагрузки рабочего места другими, примерно равноценными по трудоемкости операциями. Тогда количество операций на данном рабочем месте может быть увеличено.

Таблица 1.4. Данные для расчета КЗ.О.

Операция	ТШТ.	mр	Р	зз.ф.	О
1. Вертикально-фрезерная	8,35	0,042	1	0,042	18
2. Вертикально-фрезерная	9,5	0,048	1	0,048	17
3. Слесарная	4,2	0,021	1	0,021	36
4. Координатно-расточная	14,25	0,071	1	0,071	11
5. Слесарная	6,9	0,035	1	0,035	23
6. Токарно-винторезная	7,81	0,039	1	0,039	21
7. Координатно-расточная	16,5	0,083	1	0,083	9
8. Притирочная	5,41	0,027	1	0,027	28
9. Координатно-расточная	11,87	0,059	1	0,059	14
10. Координатно-расточная	13,15	0,066	1	0,066	12
11. Сверлильная	5,5	0,028	1	0,028	28
12. Вертикально-фрезерная	10,92	0,055	1	0,055	15
13. Слесарная	5,8	0,029	1	0,029	28
14. Слесарная	5,5	0,028	1	0,028	28
	? ТШТ.=125,66		? Р= 14		? О=278

Количество операций, выполняемых на одном рабочем месте, можно определить по формуле:

О = зз.н. ,

зз.ф.

Подсчитываем суммарное количество операций: ? О = 278

Определяем коэффициент закрепления операций:

КЗ.О. = ? О = 278 = 19,8

? Р 14

По коэффициенту КЗ.О. устанавливаем, что мы имеем среднесерийное производство.

Согласно ГОСТ 14.312-74, форма организации серийного производства может быть поточной или групповой.

Принимаем групповую форму организации производства, которая характеризуется периодическим запуском деталей партиями, и является признаком серийного производства.

Количество деталей в партии (n, шт) для одновременного запуска определяется упрощенным способом по формуле:

n = NЧб = 10000 Ч 6 = 230 шт

260 260

где:

б - периодичность запуска в днях (рекомендуется следующая периодичность запуска деталей: 3, 6, 12, 24 дня);

260 - количество рабочих дней в году.

Размер партии может быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства. Размер партии принимают не менее сменной выработки.

Серийность производства можно ориентировочно определить по данным таблицы 1.5.

Таблица 1.5.

Серийность производства	Количество деталей в партии
	Крупных	Средних	Малых
Мелкосерийное	2 - 5	6 - 25	10 - 50
Среднесерийное	6 - 25	26 - 150	51 - 300
Крупносерийное	свыше 25	свыше 150	свыше 300

Следовательно, в целом, производство детали «корпус» относим к среднесерийному.

2. Анализ исходных данных

Исходными данными являются годовая программа выпуска деталей - 10 000 шт., рабочий чертеж детали и заводской комплект документов на технологический процесс механической обработки.

Для данной детали «корпус» по чертежу определяем, какие параметры необходимо обеспечить при механической обработке (параметры отверстий ш22 Н7 и наружной цилиндрической поверхности ш88 f7 были рассмотрены в разделе 1.1.):

1. Точность размеров: отверстие ш8 u8 - по 8 квалитету; межосевое расстояние отверстий 45 Js9 - по 9 квалитету; отверстия ш54 D10 и глубина выемки 10 Js10 - по 10 квалитету; остальных размеров - по 14 квалитету.

2. Точность формы: допуск плоскостности нижней присоединительной поверхности Ж - 0,03 мм.

3. Точности расположения: позиционный допуск осей отверстий М10-7Н равен 0,5 мм; позиционный допуск осей отверстий ш12 равен 0,25 мм; позиционный допуск оси отверстия ш8 u8 равен 1 мм; допуск параллельности верхней присоединительной поверхности относительно нижней присоединительной поверхности Ж равен 0,05 мм; допуск соосности оси отверстия ш54 D10 относительно базовой оси Е равен 0,04 мм.

4. Качество поверхностного слоя: шероховатость верхней присоединительной поверхности Ra = 3,2 мкм; шероховатость нижней присоединительной поверхности Ra = 2,5 мкм; шероховатость поверхности отверстия ш8 u8 Ra = 2,5 мкм; шероховатость поверхностей ш54 D10 Ra = 2,5 мкм; шероховатость поверхностей отверстий М10-7Н Ra = 5 мкм; шероховатость поверхности отверстия ш8 u8 Ra = 2,5 мкм; шероховатость поверхности выемки Ra = 2,5 мкм; шероховатость остальных механически обрабатываемых поверхностей Ra = 12,5 мкм.

5. Деталь «корпус» термической обработке не подвергается.

3. Разработка технологического процесса обработки детали

Из существующих видов технологических процессов: еденичного, типового и групповрго, для данного производства изготовления детали «корпус» выбираем типовой технологический процесс.

Типовой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

3.1 Выбор типового технологического процесса

Данная деталь «корпус» относится к корпусным деталям. Корпусные детали - это базовые детали, служащие для размещения в них сборочных единиц и отдельных деталей. Характерная особенность корпусов - наличие опорных (достаточно протяженных и точных) плоскостей и отверстий. Корпусные детали делятся на две основные группы: коробчатого типа и фланцевого типа. Анализируемая деталь относится к корпусам фланцевого типа, так как плоскости разъема, являются торцевыми поверхностями основных отверстий.

К корпусным деталям предъявляют комплекс технических требований, определяемых в каждом конкретном случае, в первую очередь, исходя из служебного назначения детали. Соблюдение технических требований означает формирование требуемых физико-механических свойств материала детали, получение необходимой прочности и виброустойчивости, обеспечение требуемой геометрической точности детали и создание условий для удобства выполнения механосборочных и эксплутационных работ. Технические требования, относящиеся к параметрам геометрической точности детали, выполняют в результате обработки резанием на различных этапах технологического процесса изготовления корпусной детали.

Структура и содержание технологического процесса обработки резанием заготовки корпусной детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, вида заготовки, сложности предъявляемых технологических требований и характера производства.

Несмотря на многообразие конструктивного исполнения корпусных деталей, различия их геометрических форм, размеров и предъявляемых технологических требований в разработке и построении технологического процесса обработки резанием имеются общие закономерности. Эти закономерности относятся к задачам выбора технологических баз, к определению последовательности обработки поверхностей в соответствии с намеченными технологическими базами, к определению необходимого числа переходов по обработке определенных поверхностей детали, к выбору оборудования и формированию операций.

Для различных по конструкции и размерам корпусных деталей технологический процесс обработки резанием включает следующие основные этапы:

- черновая и чистовая обработка плоских поверхностей или плоскости и двух отверстий, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз;

- обработка остальных наружных поверхностей;

- черновая и чистовая обработка главных отверстий;

- обработка мелких и резьбовых отверстий;

- отделочная обработка плоских поверхностей и главных отверстий;

- контроль точности обработанной детали.

Приведенные этапы являются общими, и построение технологических процессов обработки резанием заготовок различных корпусных деталей обычно не выходит за их рамки.

3.2 Анализ заводского технологического процесса обработки детали

При разработке технологического процесса механической обработки детали «корпус» мы не будем коренным образом перерабатывать существующую технологию.

Заводской технологический процесс обработки детали рационален для использования в единичном и мелкосерийном производствах.

При обработке на металлорежущих станках применяют три вида установки детали: с выверкой на станке, по разметочным рискам и в приспособлении. В анализируемом технологическом процессе установка деталей производится по предварительно нанесенным разметочным рискам применяется преимущественно в единичном, реже в мелкосерийном производствах. Данный способ установки занимает значительное время и не обеспечивает равномерного распределения припусков. Для разрабатываемого технологического процесса будем использовать, по возможности, способ с выверкой на станке, так как он несколько снижает трудоемкость выверки и дает более равномерно распределение припусков. Также будем использовать установку обрабатываемых деталей и в приспособлениях, так как данный способ применяется в серийном и массовом производствах: при этом обеспечивается требуемая ориентировка деталей с минимальной затратой рабочего времени.

Серийное производство, характерное для основной массы машиностроительных предприятий, предполагает периодическое повторение производства установленных серий изделий. Поэтому на рабочих местах выполняется несколько определенных, периодически повторяющихся операций.

В среднесерийном производстве заданная точность обработки деталей достигается методом автоматического получения размеров на настроенных станках. Станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от детали точность достигалась автоматически, почти независимо от квалификации внимания рабочего. При этом повышается точность обработки и снижается появление брака; повышается производительность и экономичность производства.

В серийном производстве в процессе обработки партии деталей на настроенных станках при отсутствии влияния систематических или переменных систематических погрешностей размеры их не остаются постоянными. Фактические размеры отдельных деталей партии отличаются друг от друга и от настроенного размера на величину случайной погрешности и колеблются в некоторых пределах. В результате возникновения случайных погрешностей обработки происходит рассеивание размеров деталей, обработанных при одних и тех же условиях. Рассеивание размеров вызывается совокупностью многих причин случайного характера, неподдающихся точному предварительному определению и проявляющих свое действие независимо друг от друга. К таким причинам относятся:

- колебания в твердости обрабатываемого материала;

- колебания величины снимаемого припуска;

- колебание положения заготовки в приспособлении, связанные с

погрешностями и ее установки и базирования;

- колебания температурного режима обработки;

- затупление инструмента;

- колебания упругих отжатий элементов системы СПИД под влиянием нестабильных сил резания и т.п.

Задача управления точностью обработки и снижения ее погрешностей решается по нескольким направлениям:

- точностные расчеты и осуществление первоначальной настройки станков, обеспечивающие минимальные систематические погрешности, связанные с настройкой, и наибольший период работы станков без настройки;

- расчеты режимов резания с учетом фактической жесткости системы станок - приспособление - деталь, при которых обеспечиваются требуемое уточнение деталей в процессе их обработки;

- точное управление (ручное и автоматическое) процессом обработки и своевременное точное поднастройка станков.

Для серийного производства следует применять станки с числовым программным управлением, которые имеют возможность обрабатывать несколько поверхностей по специальным программам.

В целом, по анализируемому заводскому технологическому процессу обработки детали можно сказать, что выбор баз для операций техпроцесса сделан правильно, установка последовательности операций процесса соответствует заданной точности детали. Однако есть возможность для уменьшения припусков на обработку некоторых поверхностей, и уменьшения в целом массы заготовки.

Заводской технологический процесс для данного производства детали разработан правильно, однако заполнение технологических карт не совсем полно.

3.3 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме работ выпуска детали.

На выбор размеров и качества заготовки большое влияние оказывает конструкция и материал детали, ее шероховатость. Вид заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки. При выборе заготовки необходимо учитывать и экономичность ее производства.

Выбор заготовки для дальнейшей механической обработки является одним из важных этапов проектирования технологического процесса изготовления детали. От правильности выбора заготовки, установление ее форм, размеров, припусков на обработку, точности размеров и твердости материала в значительной степени зависят характер и число операций и переходов, трудоемкость изготовление детали, величина расхода материала и инструмента и, в итоге, стоимость изготовление детали.

В анализируемом заводском технологическом процессе обработки детали «корпус» способом получения заготовки применяется литье в песчаную форму. Данный способ является наиболее универсальным методом и наиболее широко применяется для корпусных деталей. В анализируемом технологическом процессе используется ручная формовка. Изготовление формы, в данном случае, требует больших затрат времени.

Для разрабатываемого технологического процесса обработки детали способом изготовления заготовки, выбираем литье в песчаные формы, так как это наиболее универсальный метод получения отливки, с машинной формовкой. Машинная формовка с применением металлических или деревянных моделей не требует рабочих высокой квалификации, ее применяют для малых и средних отливок в серийном и массовом производстве. Она обеспечивает более высокую производительность. Машинная формовка по сравнению с ручной позволяет получить более качественные однородные отливки со стабильными параметрами точности. Параметр шероховатости Ra = 5 … 20 мкм.

Точность отливок в целом характеризуется классом размерной точности (22 класса), степенью коробления (11 степеней), степенью точности поверхностей (22 степени), классом точности массы (22 класса) по ГОСТ 22645-85.

Для данной детали «корпус», массой 1,75 кг, с номинальным размером обработки присоединительных поверхностей 77 мм, по ГОСТ 26645-85 определяем:

- класс размерной точности отливки - 8;

- класс точности массы отливки - 9;

- степень коробления элементов отливки - 7;

- степень точности поверхности отливки - 11.

Точность отливки: 8 - 7 - 11 - 9 по ГОСТ 26645-85.

Припуск на механическую обработку данной отливки выбираем по таблицам припусков на механическую обработку цветных, легких сплавов. Выбираем припуск на обработку - 3мм.

3.4 Экономическое обоснование выбора заготовки

В данном курсовом проекте способом получения заготовки для среднесерийного производства выбрано литье в песчаные формы с машинной формовкой, в анализируемом заводском технологическом процессе - литье в песчаные формы с ручной формовкой. Выбранный метод получения заготовки практически аналогичен заводскому и не вызывает изменений в технологическом процессе механической обработки, но значительно менее трудоемкий, что уменьшает стоимость заготовки.

Проведем упрощенное сравнение возможных вариантов получения заготовки.

1. Коэффициент использования материала для данных способов получения заготовки одинаков. Он определяется:

Ки.м. = Мд = 1,75 = 0,71

Мз 2,45

где:

Мд - масса детали;

Мз - масса заготовки, кг.

Полученный коэффициент использования материала подходит для серийного производства, так как Ки.м. ? 0,5 - 0,6.

2. Сравнение методов получения заготовки на основании расчета стоимости заготовки.

Стоимость отливки (в рублях ), с учетом затрат при литье можно определить по формуле:

СЗ = М Ч ЦМ - МО Ч ЦО + Сз.ч. Ч ТШТ Ч (1 + СЦ/100),

где:

М - масса исходного материала на одну заготовку, кг;

ЦМ - оптовая цена на материал;

МО - масса отходов материала, кг, МО = МЗ - МД;

ЦО - цена одного килограмма отходов;

Сз.ч. - средняя часовая заработная плата основных рабочих по тарифу, руб/чел.-ч;

ТШТ - штучное время на литье заготовки, ч;

СЦ - цеховые накладные расходы. (принимаем 100 %).

Тогда, стоимость заготовки, при анализируемом заводском технологическом процессе, будет равна:

СЗзав = 2,5 Ч 50 - 0,75 Ч 25 + 67 Ч 0,4 Ч (1 + 100/100) = 160 руб.

Определяем стоимость заготовки при разрабатываемом технологическом процессе:

СЗраз = 2,45 Ч 50 - 0,7 Ч 25 + 50,3 Ч 0,2 Ч (1 + 100/100) = 125 руб

Определяем экономический эффект при сопоставлении способов получения заготовок при анализируемом заводском и разрабатываемом техпроцессах:

ЭЗ = (СЗзав - Сзраз) Ч N,

где:

N - годовая программа, N = 10 000 шт.

ЭЗ = (СЗзав - СЗраз) Ч 10 000 = (160 - 125) Ч 10 000 = 350 000 руб.

3.5 Выбор технологических баз

Выбор баз является один из важнейших вопросов при разработке технологического процесса деталей, т.к. правильным выбором баз в значительной степени обеспечивается точность обработки.

К основным принципам и требованиям, которыми целесообразно руководствоваться при выборе технологических баз, относятся следующие:

1) принцип совмещения баз, когда в качестве технологических баз принимаются основные базы, т.е. конструктивные базы используемые для определения положения детали в изделии;

2) принцип постоянства баз, когда на всех основных операциях используют одни и те же базы;

3) требование хорошей устойчивости и надежности установки заготовки.

На основе анализа технических требований к изделию и условий его эксплуатации выявляют конструкторские и сборочные базы детали и устанавливают технологические базы для всех предполагаемых операций ее обработки; одновременно с этим устанавливают последовательность обработки отдельных поверхностей.

Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия: конструировании, изготовлении, измерении, а также при рассмотрении изделия в сборе. Это обстоятельство и положено в основу классификации баз ГОСТ 21495-76.

Для обеспечения наибольшей точности обрабатывания деталей всегда стремятся к принципу единства баз, т.е., чтобы конструктивная, технологическая и измерительная базы представляли собой одну и ту же поверхность детали.

При обработке корпусных деталей используются следующие методы базирования:

- обработка от плоскости, т.е. вначале окончательно обрабатывают установочную плоскость, затем принимают ее за установочную базу и относительно ее обрабатывают точные отверстия;

- обработка от отверстия, т.е. вначале окончательно обрабатывают отверстие и затем от него обрабатывают плоскость.

Более точной является обработка от отверстия, особенно при наличии в корпусах точных отверстий больших размеров и при высокой точности расстояния от плоскости до основного отверстия. Но наиболее чаще применяется обработка от плоскости, т. к. это базирование более простое и удобное.

Для выполнения конструктивных требований, предъявляемых к деталям класса корпусов, будем использовать принцип постоянства и совмещения баз и используем обработку от плоскости. Выберем за основную технологическую базу торцевую поверхность размера ш88f7, и будем использовать данную поверхность, как базовую при установке деталей при механической обработке. При изготовлении основных точных отверстий ш22Н7 данная поверхность будет базовая. При изготовлении другой точной поверхности ш88f7 и прилегающих к ней поверхностей, технологической базой принимается противолежащая торцевая поверхность детали - база Ж.

3.6 Выбор методов обработки поверхностей заготовки

Для ориентировочного выбора маршрута обработки элементарных поверхностей в зависимости от квалитета точности и шероховатости используем таблицы справочника технолога машиностроителя [1]. Выбираемые варианты обработки поверхностей заготовки записываем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Варианты методов обработки поверхностей.

Поверхности	Вид поверхности	Квалитет допуска	Шероховатость	Вариант обработки поверхности
1	2	3	4	5
1. Торцевая поверхность детали Ж.	Плоская поверхность		Ra 2,5	Черновое и чистовое фрезерование, чистовое шлифование.
1	2	3	4	5
2. Торцевая поверхность отверстия ш76	Плоская поверхность		Ra 12,5	Получистовое фрезерование.
3. Поверхности камер ш54D10, 10Js10.	Внутренняя поверхность вращения, плоская поверхность.	10	Ra 2,5	Черновое и чистовое фрезерование, тонкое растачивание.
4. Поверхности отверстий ш22Н7.	Внутренние поверхности вращения.	7	Ra 1,25	Сверление, зенкерование, тонкое растачивание.
5. Поверхности паза ш10, 1,5±0,5.	Внутренняя поверхность вращения, плоская поверхность.	14	Ra 12,5	Получистовое фрезерование.
6. Поверхности отверстий ш3.	Внутренние поверхности вращения	14	Ra 12,5	Сверление.
7. Поверхность ш88f7.	Наружная поверхность вращения	7	Ra 5	Получистовое обтачивание.
8. Торцевая присоединительная поверхность (73).	Плоская поверхность	14	Ra 3,2	Чистовое торцевое точение.
9. Поверхности выемок ш154.	Наружная поверхность вращения, плоская поверхность	14	Ra 12,5	Получистовое обтачивание и торцевое точение.
10. Поверхности отверстий ш12, ш10, ш8,63 (под нарезание резьбы)	Внутренние поверхности вращения	14	Ra 12,5	Сверление.
11. Поверхности отверстий ш8u8.	Внутренние поверхности вращения	8	Ra 2,5	Сверление, зенерование.

3.7 Составление технологического маршрута обработки детали

Маршрут обработки выбирают исходя из требований чертежа и принятой заготовки. Приступая к составлению технологического маршрута, необходимо в первую очередь наметить план обработки - структуру операций.

При составлении технологического маршрута руководствуются следующими общими правилами:

1) последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности.

2) в первую очередь следует обрабатывать поверхность, которая будет служить технологической базой для последующих операций.

3) отверстия нужно сверлить в конце цикла, за исключением тех случаев, когда они являются базами для установки.

4) обработку поверхностей с точным взаимным расположением следует по возможности включать в одну операцию и выполнять за одно закрепление заготовки.

5) обработки ступенчатых поверхностей выполнять в такой последовательности, при которой общая длина рабочих движений режущего инструмента будет наименьшей.

6) технический контроль назначают после тех этапов обработки, где вероятно повышенное количество брака, перед сложными дорогостоящими операциями, после законченного цикла, а также в конце обработки детали.

Составляем общий план обработки детали для среднесерийного производства, устанавливаем последовательность выполнения технологических операций, уточняем методы обработки поверхности детали и технологические базы.

Общий план обработки детали.

1. Вертикально-фрезерная.

Размечается и кернится разметка под фрезерование, выдерживая размеры 32мм и 80мм.

Фрезеруется торцевая поверхность отверстия ш76 получистовым торцевым фрезерованием Ra=12,5.

2. Универсально-фрезерная.

Размечаются и кернятся центра рабочих камер.

Фрезеровать торцевую поверхность детали Ж сначала черновым торцевым фрезерованием, затем чистовым торцевым фрезерованием Ra=1,0 - 4,0.

Сверлить два отверстия ш18+0,5 мм, Ra=3,2 - 12.

Зенкеровать два отверстия ш20Н11 мм, Ra=2,5 - 6,3.

Фрезеровать дно двух камер чистовым торцевым фрезерованием и одновременно боковые поверхности камер цилиндрическим фрезерованием, выдерживая размеры ш53,8D12, 10Js12, Ra=2,5.

Фрезеровать выемку получистовым торцевым фрезерованием, выдерживая размеры ш10 и 1,7±0,2 мм, Ra=12,5.

Сверлить шесть отверстий, под нарезание резьбы ш8,63+0,1 мм, выдерживая размер 28 max, Ra=3,2 - 12.

Сверлить шесть отверстий, ш11+0,45 мм, выдерживая размеры 2±0,5 и 120°-10°, Ra=3,2 - 12.

Нарезать резьбу на шести отверстиях М10-7Н, выдерживая размер 24 min,

Rа=5.

Все переходы на данной операции выполняются по программе ЧПУ.

3. Слесарная.

Сверлить два отверстия ш3+0,25 мм, под углом 35°, Ra=3,2 - 12.

4. Токарная с ЧПУ.

Точить поверхность ш88f7, Ra=5, с подрезкой торца, выдерживая размер 73,2 мм, чистовым торцевым точением по программе ЧПУ, Ra=3,2.

Подрезать торец, выдерживая размер 78,2 чистовым торцевым точением по программе ЧПУ Ra=1,6 - 6,4.

Точить выемки, выдерживая размеры 2+1 и 33-0,5 мм, черновым торцевым точением по программе ЧПУ, Ra=12,5.

5. Вертикально-фрезерная.

Фрезеровать три подторцовки, выдерживая размер R 30…40 мм черновым торцевым фрезерованием Ra=12,5.

6. Вертикально-сверлильная.

Сверлить три отверстия ш12, выдерживая размер ш135, Ra=12,5.

Зенкеровать три фаски 1,6Ч45°, Ra=12,5.

7. Координатно-расточная.

Расточить два отверстия ш22Н7, выдерживая размер24 мм, тонким растачиванием, Ra=1,25.

Точить две фаски (1,7±0,5)Ч45°, Ra=12,5.

Расточить два отверстия ш54D10, выдерживая размер 10Js10, тонким растачиванием, Ra=2,5.

8. Слесарная.

Зачистить заусенцы Ra=6,3.

Маркировать деталь.

9. Шлифовальная.

Шлифовать торцевую поверхность, выдерживая размер 73-0,15, чистовым шлифованием Ra=2,5.

10. Контрольная.

Проверяются основные параметры детали выборочным контролем партии продукции.

Сравнивая общий план обработки деталей при разрабатываемом технологическом процессе с планом обработки деталей при заводском технологическом процессе, можно сделать вывод, что количество операций уменьшилось, и поэтому снизилась трудоемкость изготовления изделия.

3.8 Экономическое обоснование выбора варианта технологического маршрута обрабатываемой детали

Критерием оптимальности выбора одного из вариантов плана обработки детали является минимум приведенных затрат на единицу продукции.

Технологическая себестоимость механической обработки СО (руб/час) вычисляется по формуле:

СО = СП.З. Ч ТШТ ,

60 Ч КВ

где:

СП.З. - основная и дополнительная зар. плата с начислениями, коп/час;

ТШТ - штучное время на операцию, мин.

КВ - коэффициент выполнения норм (КВ = 1,3).

Часовые приведенные затраты определяются по формуле:

СП.З. = СЗ + СЧ.З. + ЕН Ч (КС + КЗ),

где:

СЗ - основная и дополнительная зар. плата с начислениями, руб/час;

СЧ.З. - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, руб/час;

ЕН - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (ЕН = 0,15);

КС,КЗ - удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание, руб/час.

Вычисляем технологическую себестоимость механической обработки по каждой операции и каждому производству, определяем суммарные технологические себестоимости, полученные данные заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Технологическая себестоимость операций техпроцесса.

Наименование позиций	Стоимость, коп.
	Заводской тех. процесс	Разрабатываемый тех. процесс
Стоимость заготовки (СЗ), руб. Себестоимость обработок по операциям техпроцессов: Операция 1. Вертикально-фрезерная. Операция 2. Вертикально-фрезерная. Операция 3. Слесарная. Операция 4. Координатно-расточная. Операция 2. Универсально-фрезерная. Операция 5. Слесарная. Операция 6. Токарно-винторезная. Операция 4. Токарная с ЧПУ. Операция 7. Координатно-расточная. Операция 8. Притирочная. Операция 9. Координатно-расточная. Операция 10. Координатно-расточная. Операция 11. Вертикально-сверлильная. Операция 12. Вертикально-фрезерная. Операция 13. Слесарная. Операция 14. Слесарная. Операция 9. Шлифовальная.	160 17,5 23,8 8,8 29,8 - 14,5 16,4 - 34,7 11,4 24,9 27,6 11,6 12,9 11,6 11,4 -	125 17,5 - - - 79,8 14,5 - 15,5 - - 24,9 - 11,6 12,9 11,6 - 14,5
Технологическая себестоимость обработки	?СОзав = 256,1	?СОраз = 202,8

Приведенную годовую экономию, или экономический эффект ЭГ (в рублях) при использовании мелкосерийного производства в сравнении с единичным производством, можно определить как

ЭГ = (СОзав - СОраз) Ч N = (256,1 - 202,8) Ч 10 000 = 533 000 руб.

3.9 Выбор средств технологического оснащения

Технологическое оборудование - орудия производства, которых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическую оснастку и при необходимости источник энергии.

Вопросы выбора групп, типов и моделей оборудования рассматриваются на различных стадиях технологической подготовки производства. Предварительно группу оборудования выбирают при назначении способа обработки поверхности, обеспечивающего выполнения технических требований, предъявляемых поверхностям. Затем при составлении технологического маршрута обработки и при его технико-экономическом обосновании выбирают конкретную модель станка по следующим показателям:

1) вид обработки;

2) точность и жесткость станка;

3) габаритные размеры станка (высота и расстояние между центрами,

размеры стола);

4) мощность станка, частота вращения шпинделя, скорость подачи;

5) возможность механизации и автоматизации выполняемой операции и т.п.;

6) цена станка.

При выборе станков для серийного производства особое внимание следует обращать на использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ), являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в серийном машиностроении.

Произведем подбор технологического оснащения для выбранного плана обработки детали.

Общий план обработки детали для среднесерийного производства.

1. Вертикально-фрезерная.

Обработку детали будем производить на вертикально-фрезерном станке 6Р13.

Деталь закрепляется прихватами на столе станка и базируется по торцевой поверхности детали Ж.

В качестве инструмента применяем торцевую фрезу 2214-0505 по ГОСТ 16223-81. Используется оправка 6222-0039.

2. Универсально-фрезерная.

В качестве технологического оборудования выбираем многоцелевой, вертикальный сверлильно-фрезерный станок модели СС2В05ПМФ4 с ЧПУ модели 2С42-65-17. На данном станке могут выполнятся следующие виды обработки: сверление, зенкерование, развертывание, чистовое растачивание отверстий, нарезание цилиндрической или конической, однозаходной или многозаходной резьбы в отверстиях метчиками или резцами, а также получистовое и чистовое контурное фрезерование (прямолинейное и криволинейное). Наличие магазина инструментов дает возможность производить комплексную обработку деталей средней сложности с одной установки. Наличие широких диапазонов бесступенчатого регулирования подачи и частоты вращения позволяет обрабатывать с нормативными режимами резания детали из разных материалов - стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Станок имеет три координатных следящих привода подачи. Частота вращения шпинделя изменяется в пределах диапазона регулирования бесступенчато. Станок оборудован устройством автоматической смены инструмента (УАСМ). Оно состоит из накопителя инструментов - дискового магазина с 20 гнездами, оснащенными механическими захватами инструментальных оправок, механизма подвода (отвода) магазина в зону смены инструмента, механизма зажима (разжима) оправки в шпинделе станка.

Станок оснащен универсальным устройством ЧПУ (УЧПУ) модели 2С42-65-17. Запись управляющей программы в память УЧПУ возможна с клавиатуры пульта или при помощи фотосчитывающего устройства с перфоленты.

Деталь будет устанавливаться на рабочем столе станка в специальном зажимном приспособлении. В приспособлении заготовка зажимается с помощью 3-х пневматических прихватов. Базирование заготовки будет производиться по обработанной торцевой поверхности.

Для обработки торцевой поверхности детали и обработки поверхностей рабочих камер будем использовать концевую фрезу с коническим хвостовиком ш32 по ГОСТ 17026-71. Для фрезерования паза ш10 на 1,5 мм используем концевую фрезу с коническим хвостовиком ш10 по ГОСТ 17026-71. Для сверления отверстий применяем сверла спиральные для обработки легких сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 19546-74. Зенкерование отверстий производится зенкерами для обработки деталей из легких сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 21581-76. Для нарезания резьбы применяем метчики с шейкой для метрической резьбы по ГОСТ 3266-81.

Перед началом обработки деталь выставляется по центру рабочих камер.

3. Слесарная.

Деталь устанавливается на верстаке в кондукторе. Базируется по торцевой поверхности отверстия ш76.

Для сверления применяется машина сверлильная ИП 1019. В качестве инструмента используются сверло спиральное для обработки легких сплавов с цилиндрическим хвостовиком ш3,2 по ГОСТ 19546-74.

4. Токарная с ЧПУ.

В качестве технологического оборудования используем токарный станок с ЧПУ РТ-706, так как он позволяет обрабатывать одновременно несколько поверхностей за несколько ходов.

Деталь устанавливается в приспособлении 9660-2787 и базируется по торцевой поверхности Ж.

Для подрезания торцов применяется токарный подрезной отогнутый резец, с пластинами из твердого сплава ВК6 по ГОСТ 18880-73.

5. Вертикально-фрезерная.

Обработку детали будем производить на вертикально-фрезерном станке 6Р13.

Деталь закрепляется прихватами на столе станка и базируется по торцевой поверхности детали Ж.

В качестве инструмента применяем торцевую фрезу 2214-0505 по ГОСТ 16223-81. Используется оправка 6222-0039.

6. Вертикально-сверлильная.

Обработка детали производится на универсальном вертикально-сверлильном станке 2Н125.

Деталь устанавливается на рабочем столе станка в специальном кондукторе и базируется по торцевой поверхности Ж и поверхности отверстия ш22Н7.

В качестве инструмента применяются сверла спиральные для обработки легких сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 19546-74. Для зенкерования фасок используется зенкер для обработки деталей из легких сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 21581-76.

7. Координатно-расточная.

В качестве технологического оборудования используется координатно-расточной станок 2Д450.

Деталь закрепляется прихватами 7011-0061 по ГОСТ 12937-67, базируется по торцевой поверхности Ж и наружной ш88f 7.

Для растачивания отверстий применяется токарный расточной резец с углом в плане 60° с пластинами из твердого сплава ВК6 по ГОСТ 18882-73.

Для точения фасок применяем токарный проходной прямой резец с углом в плане 45° с пластинами из твердого сплава ВК6 по ГОСТ 18869-73.

8. Слесарная.

Деталь устанавливается на верстаке.

В качестве инструмента используются напильник 2820-0013 по ГОСТ 1465-80 и шрифт 12-Пр3 но ГОСТ 26.008-85 для маркирования детали.

9. Шлифовальная.

Обработку детали возможно производить на плоскошлифовальном станке 3Б722.

Деталь закрепляется прихватами на столе станка и базируется по торцевой поверхности детали Ж.

В качестве инструмента применяем шлифовальный круг прямого профиля 24А 16 50 М1 8К5 по ГОСТ 17123-79.