Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механический факультет

Кафедра ТМ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Технология машиностроения»

Выполнил,

Студент гр. МС-00н 02.06.04 В.А. Антонюк

ПК.04.0427.55.000

Консультант,

02.06.04 Е.А.Чернышёв

Нормоконтролер,

02.05.04 Е.А. Чернышёв

Донецк 2004

ЗАДАНИЕ

Разработать технологический и операционный процесс обработки заданной детали. Рассчитать и выбрать режимы резания, экономически сравнить варианты механической обработки, составить карты-наладки, разработать техническую документацию, рассчитать и сконструировать станочное приспособление, рассчитать и сконструировать КИП.

Исходными данными при проектировании являются: базовый технологический процесс, основные сведения о детали (чертеж детали, масса, годовая программа выпуска).

РЕФЕРАТ

Курсовой проект: с.41, табл. - , рис. -5, 8 источников, 4 приложения.

Объект исследования - технологический процесс обработки детали.

Цель работы: снизить себестоимость изготовления детали.

Курсовой проект содержит: описание служебного назначения изделия, анализ базового технологического процесса, определение типа производства, конструкционный и технологический анализ чертежа детали, выбор способа получения заготовки, расчет и выбор припусков для двух поверхностей, расчет и выбор режимов резания, нормирование технологического процесса, экономическое сравнение вариантов механической обработки, карты-наладки.

Разработано: маршрутно-технологический процесс обработки детали, операционный технологический процесса, техническая документация, станочное приспособление, контрольно-измерительное приспособление.

КРОНШТЕЙН, МЕЛКОСЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ОБОРУДОВАНИЕ, БАЗИРОВАНИЕ, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ, ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ, КАРТЫ-НАЛАДКИ, СТАНОЧНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, КИП

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Служебное назначение машины, узла, изделия

2. Анализ базового технологического процесса

3. Определение типа производства по заданной программе выпуска

4. Конструкционный и технологический анализ чертежа детали

5. Разработка чертежа детали

6. Выбор способа получения заготовки

7. Расчет и выбор припусков

8. Разработка чертежа заготовки

9. Разработка маршрутно-технологического процесса

10. Разработка операционного техпроцесса

10.1 Выбор и анализ выбора оборудования

10.2 Выбор и анализ выбора баз

10.3 Выбор и анализ выбора приспособлений

10.4 Выбор и анализ выбора режущего инструмента

10.5 Выбор и анализ выбора мерительного инструмента

11. Расчет и выбор режимов резания

12. Нормирование технологического процесса

13. Экономическое сравнение вариантов механической обработки

14. Составление карт-наладок

15. Разработка технической документации

16. Расчет и конструирование станочного приспособления

16.1 Определение усилия закрепления деталей

16.2 Конструирование станочного приспособления

16.3 Расчет на прочность

16.4 Расчет на точность

17. Расчет и конструирование КИП

17.1 Описание конструкции

17.2 Расчет КИП на точность

Выводы

Перечень ссылок

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей, стоящей перед машиностроением, является повышение эффективности научно-технического прогресса, рост производительности труда. Успешное выполнение такой задачи может быть осуществлено высококвалифицированными специалистами, овладевшими прогрессивными методами проектирования и эксплуатации современного оборудования и технологических процессов.

Цель данного курсового проекта является снижение себестоимости изготовления детали и повышения качества ее изготовления. Достижение данных целей представляется возможным при решении следующих задач: анализ базового технологического процесса, конструкционный и технологический анализ чертежа детали, выбор способа получения заготовки, расчет припусков, разработка технологического процесса, разработка операционного процесса, расчет и выбор режимов резания, экономическое сравнение вариантов механической обработки и выбор лучшего, конструирование станочного приспособления, конструирование контрольно-измерительного приспособления.

1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ МАШИНЫ, УЗЛА, ИЗДЕЛИЯ

Корпусные детали в большинстве случаев являются базовыми деталями, на которые монтируются отдельные сборочные единицы и детали, соединяемые между собой с требуемой точностью относительного положения. Корпусные детали должны обеспечить постоянство точности относительного положения деталей и механизмов как в статическом состоянии, так и в процессе эксплуатации машин, а также плавность их работы и отсутствие вибраций.

Кронштейны являются простыми корпусными деталями, часто выполняют функции дополнительных опор для валов, червяков, ходовых винтов, конических передач и других деталей привода или являются деталями - основаниями для установки и обеспечения правильного относительного положения отдельных узлов станков и машин (электродвигателей, насосов, бачков, редукторов).

Данный кронштейн является корпусной деталью машины, координирует относительное положение всех остальных деталей и механизмов, и обеспечивает их правильное относительное перемещение в процессе работы.

Предположительно, кронштейн работает без динамических нагрузок, температурных колебаний, больших нагрузок и т.д. Это обуславливает отсутствие жестких требований к пространственным отклонениям формы и расположения поверхностей.

Пазы и отверстия служат для сборки с другими деталями.

2. АНАЛИЗ БАЗОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Анализ базового технологического процесса производим с точки зрения получения заданного качества продукции, уменьшения металлоемкости, трудоемкости и увеличения производительности.

В базовом техпроцессе можно отметить, что способ получения заготовки выбран рационально, т. к. простая форма детали и тип производства предполагает использовать сортовой прокат, т. о. мы исключаем дополнительные операции (штамповка, литье и т. д.). Следует также отметить правильность установки последовательности операций процесса для достижения заданной точности детали (вертикально-фрезерная операция > вертикально-сверлильная операция > термическая обработка > плоскошлифовальная операция). Для обработки детали применяются рациональные режимы резания, что способствует достижению заданной точности и увеличению производительности. При фрезерной обработке применяется высокопроизводительный режущий инструмент из твердосплавного материала.

На чертеже не указаны конструкторские базы, т. о. можно предположить, что к ним не предъявляются особые требования. Для увеличения производительности поперечно-строгальной операции целесообразно применить обработку не одной детали, а партии состоящей из 5-10 деталей (большее количество нежелательно из-за увеличения длины резания и геометрии стола станка). Для получения пазов можно применить вертикально-фрезерную операцию, используя концевую фрезу. Если использовать станок с ЧПУ, то наружные поверхности детали можно обрабатывать по контуру. Также, можно применить горизонтально-фрезерную операцию используя цилиндрическую фрезу.

Для увеличения производительности сверлильной операции можно применить многошпиндельные станки для одновременного сверления нескольких отверстий. При вертикально-сверлильной операции, в качестве приспособления, целесообразно использовать кондуктор. Таким образом можно не применять разметочную операцию.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА ПО ЗАДАННОЙ ПРОГРАММЕ ВЫПУСКА

Для определения типа производства исходными данными являются масса детали и годовая программа выпуска. Т. к. m = 2,9 кг, N_год = 500 шт., то по таблице [2] определяем, что это мелкосерийное производство.

Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры изделий партиями или сериями, повторяющимися через определенные промежутки времени и широкой специализацией рабочих мест. По уровню механизации и автоматизации мелкосерийное производство приближается к единичному.

4. КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ

Деталь - кронштейн - изготавливается из конструкционной стали 45 (у_т=360 МПа, у_вр=610 МПа) ГОСТ 1050-88 и проходит термическую обработку улучшением (260…280 НВ). Поверхностные покрытия не применяются. Чертеж содержит: сведения о массе детали; все проекции, разрезы и сечения, четко и однозначно определяющие положение и конфигурацию детали; все размеры, шероховатости поверхностей. К пространственным отклонениям геометрической формы и взаимного расположения поверхностей жесткие требования не предъявляются.

В виду того, что деталь имеет простую форму упрощение её конструкции нежелательно, а замена материала нецелесообразна, т. к. выбранный материал вполне соответствует условиям работы детали. Существует возможность применения более производительных методов обработки. Так, например, для увеличения производительности поперечно-строгальной операции целесообразно применить обработку не одной детали, а партии состоящей из 5-10 деталей. Для получения пазов можно применить вертикально-фрезерную операцию, используя концевую фрезу. Для увеличения производительности вертикально-сверлильной операции можно применить многошпиндельные станки для одновременного сверления нескольких отверстий. Нетехнологичны в данной конструкции детали являются 4 паза, т. к. для их обработки применяется малопроизводительная поперечно-строгальная операция.

Не все размеры на чертеже легко контролируемы с достаточной точностью. Так, например, ширину паза, расстояние между отверстиями очень сложно контролировать, поэтому на них предусмотрены достаточно большие допуски. Черновые и чистовые базы выбраны правильно (для базирования данной детали применяется координатный угол). Введение искусственных баз не требуется. Конструкторские и технологические базы совмещены. Учитывая экономические факторы, рациональный метод получения заготовки - сортовой прокат. Труднодоступных поверхностей для обработки нет.

Конструкция детали допускает обработку плоскостей напроход, имеется свободный доступ к обрабатываемым поверхностям, глухих отверстий не имеет. В конструкции имеются тупые углы, но замена их плоскостями, расположенными параллельно или перпендикулярно друг к другу нежелательна. Деталь имеет достаточную жесткость. Базовые поверхности имеют достаточные размеры.

В целом деталь технологична.

5. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ

Чертеж детали представлен в приложении А. Чертеж содержит: сведения о массе детали, термообработке; все проекции, разрезы и сечения, четко и однозначно определяющие положение и конфигурацию детали; все размеры, шероховатости поверхностей. К пространственным отклонениям геометрической формы и взаимного расположения поверхностей особые требования не предъявляются.

6. ВЫБОР СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Корпусные детали являются базовыми деталями машин, на которых монтируются отдельные сборочные единицы. Технические требования к корпусным деталям состоят в высоких требованиях к точности геометрической формы, размеров и относительного положения базовых поверхностей.

Для простых по конфигурации деталей часто заготовкой является прокат. Хотя в этом случае объем механической обработки возрастает, такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций. Прокатка позволяет с наименьшими удельными затратами производить изделия, которые либо полностью воспроизводят поперечное сечение детали, либо максимально приближаются к нему. Прокатка обладает более высокими технико-экономическими показателями по сравнению с другими способами обработки металлов: высокой производительностью, низкой себестоимостью и высоким коэффициентом использования металла при производстве проката. Заготовки из проката используют при непосредственном изготовлении из них деталей на металлорежущих станках.

В условиях мелкосерийного производства в качестве заготовки используем квадратный сортовой прокат (ГОСТ 2591-71), т. к. он является самым дешевым и удобным для изготовления детали заданной конфигурации. Рассчитаем коэффициент использования материала:

Применение других способов получения заготовки нерационально, т.к. обработка давлением предусматривает изготовление дорогих штампов, что в условиях мелкосерийного производства недопустимо, а применение литья невозможно из-за того, что сталь 45 не обладает литейными свойствами.

В качестве материала заготовки используем углеродистую сталь 45 (у_т=360 МПа, у_вр=610 МПа) ГОСТ 1050-88, обладающую высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью резанием, способностью упрочняться в результате термической обработки.

7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПРИПУСКОВ

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовок в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков. ГОСТы и таблицы позволяют назначать припуски независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода материала и трудоемкости изготовления детали.

Расчет припусков осуществляем для двух поверхностей Ш25Н8 и Ш60Н9.

Для удобства расчет произведем в виде таблицы.

Таблица 7.1 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия кронштейна Ш25Н8

Технологические переходы	Квалитет	2Zmin, мкм	D, мм	Td, мкм	Операционный размер, мм
Сверление	12	23000	23,000	210
Зенкерование	10	1290	24,500	84
Развертывание	8	416	25,000	33



Рисунок 7.1 - Схема расположения припусков и допусков Ш25Н8.

Таблица 7.2 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности кронштейна Ш60Н9

Технологические переходы	Квалитет	2Zmin, мкм	В, мм	Td, мкм	Операционный размер, мм
Сортовой прокат		-	65	1600
Черновое фрезерование	12	2400	61,5	300	61,5-0,3
Чистовое фрезерование	10	780	60,42	120	60,42-0,12
Шлифование	9	300	60,000	74	60-0,074

Рисунок 7.1 - Схема расположения припусков и допусков Ш60Н9

8. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ЗАГОТОВКИ

Заготовка представляет собой прокат квадратного сечения, поэтому чертеж заготовки не разрабатывается.

Рисунок 8.1 - Сечение квадратного проката

9. РАЗРАБОТКА МАРШРУТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

010 Вертикально-фрезерная операция (станок вертикально-фрезерный). Базы - наружные поверхности; фреза торцевая, фреза концевая; тиски поворотные.

А. Установить и снять заготовку.

1. Фрезеровать верхнюю плоскость.

Б. Выверить и переустановить заготовку.

2. Фрезеровать боковую грань предварительно.

В. Выверить и переустановить заготовку.

3. Фрезеровать нижнюю плоскость.

Г. Выверить и переустановить заготовку.

4. Фрезеровать боковую грань предварительно.

Д. Выверить и переустановить заготовку.

5. Фрезеровать торцы и углы под 45⁰.

Е. Переустановить заготовку.

6. Фрезеровать два паза.

Ж. Переустановить заготовку.

7. Фрезеровать два паза.

020 Вертикально-фрезерная операция (станок вертикально-фрезерный). Базы - наружные поверхности; фреза торцевая; тиски.

А. Установить и снять заготовку.

1. Фрезеровать боковую грань.

Б. Переустановить заготовку.

2. Фрезеровать боковую грань.

030 Горизонтально-фрезерная операция (станок горизонтально-фрезерный). Базы - наружные поверхности; фреза дисковая; тиски.

А. Установить и снять заготовку.

1. Фрезеровать паз.

Б. Переустановить заготовку.

2. Фрезеровать паз.

040 Вертикально-сверлильная операция (станок вертикально-сверлильный). Базы - наружные поверхности; сверла спиральные, зенкер, развертка; скальчатый кондуктор.

А. Установить и снять заготовку.

1. Сверлить 4 отверстия.

2. Сверлить отверстие Ш25.

3. Зенкеровать отверстие Ш25.

4. Развертывать отверстие Ш25.

050 Термическая операция. Улучшить 260…280НВ.

060 Плоскошлифовальная операция (станок плоскошлифовальный). Базы - наружные поверхности; шлифовальный круг.

А. Установить и снять заготовку.

1. Шлифовать боковую поверхность.

Б. Переустановить заготовку.

2. Шлифовать боковую поверхность.

программа выпуска процесс оборудование

10. РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИОННОГО ТЕХПРОЦЕССА

10.1 Выбор и анализ выбора оборудования

Выбор оборудования производим после разработки технологического процесса. Это значит, что уже выбраны методы обработки (фрезерование, сверление, шлифование), точность, шероховатость и припуск на обработку поверхностей.

Наиболее распространенным методом обработки плоских и фасонных поверхностей является фрезерование. По уровню производительности оно превосходит строгание и уступает лишь наружному протягиванию. Таким образом, для обработки напроход плоских поверхностей используем фрезерование.

В зависимости от расположения узлов станка (компоновки) различают консольные и бесконсольные фрезерные станки. При выборе станка следует исходить из того, чтобы на нем можно было обрабатывать все наружные плоскости детали при минимальном количестве перестановок.

Вертикально-фрезерные консольные станки предназначены для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими, концевыми, торцевыми, фасонными и другими фрезами. На станках обрабатывают горизонтальные и вертикальные плоскости, рамки, углы, зубчатые колеса, модели штампов, пресс-форм и другие детали из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и пластмасс. Мощность приводов и высокая жесткость данного станка позволяют применять твердосплавный инструмент.

Таким образом, при выполнении вертикально-фрезерной операции (№10) применяем консольный вертикально-фрезерный станок модели 6Р12 (N=7,5кВт, размеры стола: 320х1250).

При выполнении второй вертикально-фрезерной операции (№20) применяем станок такой же модели. Применение двух станков объясняется тем, что второй станок будет использоваться для чистового фрезерования, так как к станкам предназначенным для чистовой обработки предъявляются более жесткие требования по точности настройки.

Консольные горизонтально-фрезерные станки предназначены для обработки неплоских поверхностей, пазов, уступов, винтовых канавок. Наиболее распространенный инструмент для данных станков: дисковая и цилиндрическая фреза.

Исходя из всего вышеизложенного, для реализации горизонтально-фрезерной операции (№30) выбираем консольный горизонтально-фрезерный станок модели 6Р82Ш (N=7,5кВт, размеры стола: 320х1250).

Для обработки корпусных деталей осевым инструментом, часто используют станки сверлильно-расточной группы (вторая группа). В ряде случаев расточные работы, ранее выполнявшиеся на расточных и токарных станках, переводятся на сверлильные станки. Объясняется это тем, что сверлильные станки дешевле расточных, занимают мало места и удобны в эксплуатации.

Детали весом до 30 кг можно обрабатывать на вертикально-сверлильных станках; детали большего веса обрабатывают на радиально-сверлильных или горизонтально-расточных станках.

Учитывая вес и конфигурацию обрабатываемой детали, для получения отверстий и их чистовой обработки (вертикально-сверлильная операция), используем вертикально-сверлильный станок модели 2Н135 (N = 4,0кВт, размеры стола: 450х500).

Для получения заданного качества, окончательную обработку боковых граней (плоскошлифовальная операция) данной детали производим на плоскошлифовальном станке модели 3Г71, шлифованием периферией круга. Плоскошлифовальные станки имеют прямоугольный или круглый стол, причем станки с круглым столом более производительны. На них, в случае малого припуска, можно выполнять непрерывное шлифование.

Плоское шлифование следует выполнять с обильным охлаждением, т.к. это уменьшает деформации детали из-за нагрева и улучшает условия работы шлифовального круга.

10.2 Выбор и анализ выбора баз

Погрешности, возникающие при базировании и закреплении обрабатываемых деталей, непосредственно влияют на точность обработки. Поэтому правильный выбор баз имеет большое значение.

Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм детали, технических требований и масштаба выпуска. Корпусные детали имеют основные базирующие поверхности обычно в виде плоскости или комбинации плоскостей, при помощи которых они присоединяются к деталям. В качестве вспомогательных баз, при помощи которых обеспечивают правильное положение в машине других присоединяемых к ним деталей, могут быть поверхности отверстий и плоскости.

На производстве при изготовлении корпусных деталей наиболее часто используют два способа базирования: по трем плоскостям, образующим координатный угол; по плоскости и двум отверстиям, с посадкой на установленные пальцы приспособления. К преимуществам второго способа относятся: простота конструкции приспособления, возможность соблюдения постоянства баз на большинстве операций технологического процесса. По сравнению с установкой на шесть точек эта схема обеспечивает большую доступность режущего инструмента к обрабатываемой заготовке. При таком способе базовую плоскость заготовки подвергают чистовой обработке, а отверстия развертывают с точностью Н7.

Анализируя второй способ базирования, приходим к выводу, что его применение нерационально, так как для получения чистовых баз необходимо использовать вертикально-фрезерно-сверлильный станок, а данный станок в мелкосерийном производстве не применяется. Использование отверстий в качестве чистовых баз предусматривает их обработку с точностью Н7, а в техпроцессе они обрабатываются с точностью Н12, это приведет к повышению себестоимости детали.

Учитывая, что в качестве заготовки используется квадратный прокат, то для базирования заготовки на вертикально-фрезерных, горизонтально-фрезерной, вертикально-сверлильной, плоскошлифовальной операциях будем использовать координатный угол.

Рисунок 10.1 - Теоретическая схема базирования для вертикально-фрезерных и вертикально-сверлильной операций (а), горизонтально-фрезерной операции (б), плоскошлифовальной операции (в)

10.3 Выбор и анализ выбора приспособлений

Станочные приспособления применяют для установки заготовок на металлорежущих станках. Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; позволяет устранить разметочные операции и сократить штучное время; снизить себестоимость изготовление детали.

Приспособления могут подразделяться на сверлильные, фрезерные, токарные, шлифовальные, расточные и др.

При реализации вертикально-фрезерных операций, в качестве приспособления, выбираем машинные тиски. Ввиду простоты их конструкции и наладки, а также низкой себестоимости. Машинные тиски позволяют реализовать теоретическую схему базирования (координатный угол). Кроме того они имеют возможность поворачиваться на заданный угол, что необходимо при фрезеровании концевой фрезой углов, расположенных под 45⁰.

При выполнении горизонтально-фрезерной операции будем также использовать станочные тиски.

Кроме разнообразных тисков на фрезерных станках используются нормализованные угловые столы, которые могут разворачиваться в двух или трех плоскостях относительно стола станка. Кроме этого могут применяться и другие конструкции базовых приспособлений, рассчитанные на применение сменных наладок. Однако, применение машинных тисков в условиях мелкосерийного производства наиболее оправдано с экономической точки зрения.

Для обработки отверстий на сверлильных станках используется многообразная оснастка: скальчатые и другие типы кондукторов, поворотные столы и стойки, многошпиндельные и револьверные головки. Из стандартных и переналаживаемых приспособлений для сверлильных станков наиболее широко применяются скальчатые кондукторы консольного и портального типов, с ручным или пневматическим зажимом. Скальчатые кондукторы позволяют обрабатывать самые разнообразные по форме и размерам детали. Скальчатые портальные кондукторы применяются для обработки отверстий в деталях сравнительно больших габаритов, где требуется повышенная жесткость приспособления. Так как обрабатываемая деталь имеет малые габариты, то в качестве приспособления при реализации вертикально-сверлильной операции будем использовать консольно-скальчатый кондуктор.



Рисунок 10.2 - Консольно-скальчатый кондуктор

В корпус 1 встроен пневмоцилиндр 3, шток 4 которого служит средней скалкой кондуктора и связан с плитой 2. Две другие скалки 7 служат для направления плиты 2относительно корпуса 1 при ее вертикальных перемещениях. Сжатый воздух поступает в верхнюю (зажим) или нижнюю (разжим) полости цилиндра 3 через штуцеры 6 и кран управления 5. В плите 2 непосредственно монтируются кондукторные втулки.

10.4 Выбор и анализ выбора режущего инструмента

Для выполнения вертикально-фрезерных операций, в качестве режущего инструмента, выбираем торцовую фрезу, т.к. она характеризуется наибольшей производительностью и применяется в основном при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Их ось устанавливается перпендикулярно к обработанной поверхности детали. Главную работу выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности. Торцевые режущие кромки являются вспомогательными. Профилирующими точками являются вершины режущих кромок зубьев. В качестве материала режущей части выбираем Т15К6.

Для выполнения горизонтально-фрезерной операции выбираем дисковую фрезу, т.к. они, в большинстве случаев, применяются при фрезеровании пазов и канавок. Выбор именно этой фрезы, объясняется тем, что ширина пазовых фрез изготавливается по 9 квалитету, таким образом мы сможем выдержать допуск, предусмотренный на паз. В качестве материала режущей части выбираем Т15К6.

Сверло представляет собой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращательном движении сверла вокруг своей оси и поступательном движении подачи вдоль оси инструмента.

Спиральное сверло является основным типом сверл, наиболее широко распространенным в промышленности. Его используют при сверлении и рассверливании отверстий диаметром до 80 мм и шероховатостью R_z в пределах 40-160 мкм. Таким образом для получения отверстий окончательно выбираем спиральные сверла Ш23мм, Ш12мм.

Для увеличения диаметра цилиндрического отверстия, с целью повышения его точности и чистоты поверхности, получения отверстий заданного профиля выбираем зенкер Ш24,5мм.

В качестве чистовой обработки применяем развертку Ш25мм, т.к. развертывание является основным методом чистовой обработки отверстий. В качестве материала режущей части осевого инструмента выбираем Р6М5.

10.5 Выбор и анализ выбора мерительного инструмента

Выбор измерительных средств определяется масштабом производства, точностью размеров, требованиями к погрешностям формы контролируемых поверхностей. Т.к. тип производства мелкосерийное, то используем универсальный мерительный инструмент. Универсальные измерительные средства используются для измерения различных геометрических параметров либо непосредственно, либо в сочетании с предметными столиками, плитами, стойками, штативами и другими дополнительными приспособления.

В данной курсовой работе необходимо контролировать диаметральные и линейные размеры, поэтому будем использовать линейку, штангенциркуль и калибр-пробку. Условие использования мерительного инструмента:

Д_изм ? 0,3Т,

где Д_изм - погрешность измерения,

Т - поле допуска на размер.

Данное условие выполняется для всех контролируемых размеров.

Линейку будем использовать для контроля линейных размеров, допуск которых больше 0,4мм. Это объясняется тем, что контроль допуска на все линейные размеры можно обеспечить линейкой с ценой деления 1мм (Д_изм = 0,4мм). Остальные линейные размеры контролируются с помощью штангенциркуля.

Для контроля отверстия Ш25 используем калибр-пробку несмотря на то, что производство мелкосерийное, так как измерить заданное отклонение можно только этим способом.

Для контроля остальных отверстий используем штангенциркуль с ценой деления 0,1 мм.

11. РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Рассчитывать режимы резания будем для двух операций: сверление отверстия Ш23мм и фрезерование паза 20+0,52 мм.

При сверлении глубина резания равна половине диаметра сверла. Т.о. t=23/2=11,5мм.

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу: S = 0,3мм/об.

Скорость резания при сверлении:

Значение коэффициента С, периода стойкости Т и показателей степени выбираем из таблиц.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

где К_мv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_lv - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

К_иv - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Рассчитаем частоту вращения шпинделя:

об/мин,

Принимаем n_min = 400об/мин. Скорость резания не пересчитываем, так как отличие частот вращения незначительно.

Крутящий момент определяем по формуле:

Осевая сила:

Мощность резания определяем по формуле:

= 4кВт

При фрезеровании дисковой фрезой, глубина определяет продолжительность контакта зуба фрезы с заготовкой; глубину измеряют в направлении, перпендикулярном к оси фрезы.

Таким образом глубина фрезерования равна 40 мм.

При черновом фрезеровании исходной величиной подачи является величина её на один зуб.

По справочнику определяем, что при фрезеровании пазов S_z=0,1мм.

Скорость резания - окружная скорость фрезы, м/мин:

Значение коэффициента С, периода стойкости Т и показателей степени выбираем из таблиц. Общий поправочный коэффициент на скорость резания.

Учитывающий фактические условия резания:



где К_мv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_пv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Рассчитаем частоту вращения шпинделя:

об/мин,

Принимаем n_min = 50об/мин. Скорость резания не пересчитываем, так как отличие частот вращения незначительно.

Определим силу резания:

Крутящий момент:

Мощность резания:

12. НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

где ,

t_о - основное (технологическое) время;

t_в - вспомогательное время;

t_обс - время на обслуживание рабочего места;

t_отд - время на перерыв, отдых и личные потребности;

t_пз - подготовительно-заключительное время;

n - количество деталей в партии, шт.

Расчет t_шт-к выполним для двух операций - горизонтально-фрезерной и вертикально-сверлильной.

Для горизонтально-фрезерной операции:

где L - длина резания, мм:

L=l+y+Д=40+62=102мм,

у - величина врезания [ ];

Д - величина перебега;

S_мин - минутная подача, мм/мин.

Вспомогательной время состоит из времени: установки-снятия детали, инструмента; управления (пуск, останов станка, изменение режимов); закрепления-открепления (во время работы); измерения. Все значения вспомогательного времени выбираются из справочника t_всп= 2,4 [5,стр.222].

t_обс и t_отд выражается в процентах от оперативного времени. Для горизонтально-фрезерных станков 6% [5,стр.6,табл.1]. Таким образом t_обс=0,2мин, t_отд=0,2мин.

t_пз = 14мин [5,стр.124]. В подготовительно-заключительное время входит: время на ознакомление с работой и чертежом; время на подготовку рабочего места; настройку станка, инструмента.

Подставляя значения в исходную формулу получаем:

Для вертикально-сверлильной операции:

а) для сверления отверстия Ш25,

у - величина врезания;

Д - величина перебега;

n - частота вращения шпинделя, об/мин;

S_. - подача, мм/об.

t_всп = 1,2 мин [6,стр.224].

t_обс и t_отд выражается в процентах от оперативного времени. Для вертикально-сверлильных станков 5% [5,стр.6,табл.1]. Таким образом t_обс=0,09 мин, t_отд=0,09 мин.

t_пз = 14мин [5,стр.124].

б) для зенкерования отверстия Ш25,



В данном случае вспомогательное время будет связано только с переходом. t_всп= 0,45 мин [5,стр.295].

t_обс=0,04 мин, t_отд=0,04 мин.

в) для развертывания отверстия Ш25,

В данном случае вспомогательное время будет связано только с переходом. t_всп= 0,55 мин [5,стр.295].

t_обс=0,06 мин, t_отд=0,06 мин.

г) для сверления отверстия Ш12,

В данном случае вспомогательное время будет связано только с переходом. t_всп=0,5.

t_обс=0,1 мин, t_отд=0,1мин.

Подставляя все полученные значения получаем:

13. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Экономический расчет проводится элементным методом, т.е. считаются все элементы. Сравнивать будем два варианта мехобработки - строгание и фрезерование пазов.

Переменная часть себестоимости считается по формуле:

где М₀ - стоимость заготовки, 30гр.;

З₀ - зарплата основных рабочих:

Н_чс - норматив часовой зарплаты станочника соответствующего разряда;

К_м - коэффициент станочного обслуживания, равен 1.

З_н - зарплата наладчика:

Н_чн - норматив часовой зарплаты наладчика;

m - число смен. Принимаем 2;

К_он - число станков обслуживаемых наладчиком в смену. Принимаем 4;

А₀ - амортизация оборудования:

Ф - стоимость оборудования. (1,12 от цены станка);

Н_а - норма амортизационных отчислений. (0,116 от цены станка);

А_Т0 - амортизация от техоснащения:

Ф_ТО - стоимость техоснащения;

Р₀ - затраты на ремонт и обслуживание оборудования:

Н_м, Н_э - нормативы затрат на ремонт механической и электрической частей;

К_м, К_э - коэффициенты сложности ремонта;

К_Т - коэффициент класса точности оборудования. Принимаем 1;

И - затраты на инструмент:



Ф_и - цена единицы инструмента;

Т₀ - основное время на операцию;

Т_сл.и. - срок службы инструмента (количество переточек). Принимаем 3Т;

Пэ - затраты на электроэнергию:

N_э - мощность электродвигателя в кВт;

з_зо - коэффициент загрузки. Принимаем 0,7;

Ц_э - тариф электроэнергии. Принимаем 18 коп.

П_п - затраты на содержание производственной площади:

Н_п - годовые издержки;

П_с - площадь станка в плане;

К_су - коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станков с ЧПУ.

Ппр - затраты для станков с ЧПУ. Принимаем 1.

Приведенные затраты:

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений. Принимаем 0,2.

Таким образом, убеждаемся в том, что оборудование выбрано верно. При использовании вертикально-фрезерного станка, для реализации данного техпроцесса, себестоимость изготовления детали значительно уменьшается, а уменьшение себестоимости является целью проектирования техпроцесса.

14. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ-НАЛАДОК

Карты наладки на вертикально-фрезерную, горизонтально-фрезерную, вертикально-сверлильную и плоскошлифовальную операции представлены в приложенииВ

.

15. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

В разработку технической документации входит составление маршрутной карты, операционных карт и карт-эскизов. Все эти документы представлены в приложениях

.

16. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

16.1 Определение усилия закрепления детали

Силу закрепления Q_з определяют из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчетах всегда учитывают силы резания, реакции опор, силы трения.

Исходные данные: М_кр = 70Нм, Р_о = 6735Н, f = 0,16.

Составим расчетную схему сил действующих при сверлении.

Рисунок 16.1 - Расчетная схема

3R = P_o + Q_з,

М_крК = М_тр1 + М_тр2,

где М_тр1 - момент трения, создаваемый силами на верхней плоскости;

М_тр2 - момент трения, создаваемый силами на нижней плоскости.

Коэффициент запаса К служит для обеспечения надежного закрепления

заготовки:

где К₀ - коэффициент гарантированного запаса. К₀=1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях. К₁=1,2 при черновой обработке;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. К₂=1,15;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом точении. К₃=1;

К₄ - коэффициент, учитывающий постоянство силы закрепления. При использовании пневмопривода К₄=1;

К₅ - коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных устройств. К₅=1;

К₆ - коэффициент, который учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры. При установке на штыри К₆=1.

Принимаем значение коэффициента запаса К=2,5.

16.2 Конструирование станочного приспособления

При конструировании к приспособлениям предъявляются некоторые требования - точность, жесткость, компактность. Главная задача при конструировании сводится к максимальной механизации и автоматизации приспособлений с целью повышения точности обработки, производительности и облегчения труда рабочих.

В данном курсовом проекте разрабатывается станочное приспособление для вертикально-сверлильного станка.

Для обработки отверстий на сверлильных станках используется многообразная оснастка: скальчатые и другие типы кондукторов, поворотные столы и стойки, многошпиндельные и револьверные головки. Из стандартных и переналаживаемых приспособлений для сверлильных станков наиболее широко применяются скальчатые кондукторы консольного и портального типов, с ручным или пневматическим зажимом.

В качестве приспособления при реализации вертикально-сверлильной операции будем использовать консольно-скальчатый кондуктор с пневматическим зажимом.

Зная схему базирования заготовки, точность и шероховатость поверхностей базы, определяем тип и размер установочных элементов, их число и взаимное расположение. В качестве установочных опор выбираем опорные штыри с плоской головкой, так как базовые плоскости детали обработаны начисто. Располагаем их так, чтобы обрабатываемая деталь имела наибольшую устойчивость (в зависимости от конструкции). Отверстия под опоры в корпусе приспособления выполняем сквозными. Сопряжение опор с отверстиями выполняем по посадке Н7/n6.

Затем выбираем тип зажимного устройства, учитывая конфигурацию детали и силы закрепления. В настоящее время вследствие относительной простоты и невысокой себестоимости конструкции наибольшее применение получили пневмоприводы. К их достоинствам относятся: быстрота действия, простота управления, надежность и стабильность в работе, нечувствительность к температуре окружающей среды. Недостатки: большие габариты, невысокий КПД и не обеспечение плавности хода. Учитывая все вышеизложенное принимаем пневмопривод.

Расчет привода начинаем с определения усилия на штоке. Усилие на штоке зависит от силы закрепления, конструкции зажимного механизма и КПД_зм. Таким образом:

Затем определяем диаметр поршня и фактическую силу закрепления:

Принимаем из стандартного ряда D_п = 125мм, d_ш = 32мм.

Далее устанавливаем тип и размер деталей для направления и контроля положения режущего инструмента. Кондукторные втулки служат для определения положения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали и для предотвращения или уменьшения увода инструмента во время обработки. Кондукторные втулки по конструкции делятся на постоянные, сменные и быстросменные. Для сверления отверстия Ш12мм применяем постоянные кондукторные втулки, так как они используется в приспособлениях мелкосерийного производства, преимущественно в кондукторах для мелких неточных отверстий. Быстросменные втулки применятся при многопереходных операциях, когда отверстие последовательно обрабатывается несколькими инструментами. Втулки такого типа выбираем для сверления отверстия Ш25мм.

Конструктивные размеры всех втулок выбираются из ГОСТов.

Далее разрабатываем общий вид приспособления. Разработку общего вида ведем методом последовательного нанесения отдельных элементов приспособления вокруг контуров заготовки. Сначала вычерчиваем установочные детали, затем зажимные устройства, детали для направления инструмента. После этого вычерчиваем корпус приспособления, который объединяет все элементы.

Рабочий чертеж приспособления представлен в приложении В.

16.3 Расчет на прочность

Самым нагруженным элементом в конструкции станочного приспособления является резьбовое соединение кондукторной плиты и штока пневмоцилиндра.

Основные вид разрушения крепежных резьб - срез витков. В соответствии с этим основными критериями работоспособности и расчета для крепежных резьб являются прочность, связанная с напряжениями среза .

Условия прочности резьбы по напряжениям среза:

где F - сила на штоке, Н;

d₁ - внутренний диаметр резьбы, мм;

h - высота гайки или глубина завинчивания винта в деталь, мм;

К₁ - коэффициент полноты резьбы. Для треугольной резьбы К₁ = 0,87;

К2 - коэффициент нагрузки по виткамрезьбы. Принимаем равным 0,6;

d₂ - наружный диаметр резьбы, мм.

Так как материал винта и гайки, то по напряжениям среза рассчитываем только резьбу винта (d₁ d₂).

Условие прочности выполняется.

16.4 Расчет на точность

Погрешности изготовления сверлильных кондукторов влияют на точность расстояния между осями обрабатываемых отверстий, на точность расстояния от установочной базы до оси отверстий, а также на перпендикулярность осей отверстий к опорному торцу заготовки. При наличии поворотных устройств могут возникнуть погрешности углового расположения обрабатываемых отверстий и в частном случае их несоосность. Точность диаметральных размеров обрабатываемых отверстий от погрешности приспособлений не зависит (исключая погрешность кондукторных втулок).

Таким образом, погрешности изготовления однопозиционных приспособлений в общем случае не влияют на точность выполняемых размеров и погрешности формы обрабатываемых поверхностей, но вызывают погрешности взаимного положения поверхностей заготовки.

Точность приспособления рассчитывается по формуле:

где ?_баз - разность предельных расстояний измерительной базы относительно режущего инструмента, установленного на заданный размер. Так как конструкторская и технологическая базы совмещены, то погрешность базирования равна 0;

?_зак - разница между наибольшими и наименьшими величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера вследствие приложения силы закрепления. Так как нагрузка прикладывается в перпендикулярном направлении к установочной базе, то погрешность закрепления равна 0;

?_прис - погрешность приспособления, возникаемая при неточном изготовлении и сборки приспособления, и износа его установочных элементов при эксплуатации.

Погрешность приспособления определяется по формуле:

где ?_ус - характеризует неточность положения установочных элементов приспособления.

При сверлении отверстий ?_ус зависит от четырех факторов: зазора во втулке, перекоса сверла, зазора самой втулки и точностью расположения отверстий в кондукторной плите.

Если перекоса сверла нет, то смещение s₁ оси сверла равно При прекосе сверла во втулке к величине s₁ добавляется смещение s_2. Из геометрических соотношений:

Суммарное смещение сверла:

При посадке Н7/n6 зазор в самой втулке равен 6 мкм.

Погрешность расположения отверстий в кондукторной плите принимаем 50мкм.

Таким образом:

?_и - погрешность, вызванная износом установочных элементов. Принимаем 20мкм.

?_с - погрешность установки приспособления на станке. Принимаем 15мкм.

Таким образом, подставляя полученные значения в формулу:

Так как _баз,_зак равны нулю, то:

Полученная величина погрешности удовлетворяет условию точности приспособления.

17. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КИП

17.1 Описание конструкции

Контрольно-измерительные приспособления предназначены для проверки размеров, геометрической формы и взаимного расположения поверхностей заготовок, деталей и узлов машин. Уменьшение времени, отводящегося для контрольно-измерительных операций, является важной задачей машиностроения, так как в некоторых случаях оно может достигать 30% от всего времени на изготовления изделия.

В данном курсовом проекте разрабатывается КИП для контроля параллельности верхней плоскости детали относительно нижней.

Отклонение от параллельности - это разность наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.

Контрольные приспособления должны обеспечивать заданную точность и производительность контроля, быть удобными в эксплуатации, простыми в изготовлении, надежными при длительной работе и экономичными. Однако чрезмерное повышение точности измерения может привести к усложнению и удорожанию приспособления и снижению его производительности.

Рисунок 17 - Приспособление для контроля отклонений от параллельности поверхностей

Корпусом для контрольного приспособления служит плита, выполненная с жестким требованием к плоскостности (0,01/100). На плите винтами крепятся две г-образные стойки. В верхней части стоек располагаются отверстия, предназначенных для крепления измерительных средств. В качестве измерительных средств приняты 2 индикатора часового типа ИЧ-10 по ГОСТ 577-68 (цена деления - 0,01 мм, диапазон измерения - 10 мм, допускаемая погрешность 0,020 мм).

Для реализации схемы базирования (координатный угол) на корпусе монтируются две планки расположенные под углом 90⁰. Планки крепятся двумя винтами. Материал - сталь марки 20Х. Для уменьшения износа планки закаляют до твердости 55-60 HRC.

Зажимные устройства в данной конструкции не применяются, так как деталь занимает вполне устойчивое положение на опорах приспособления и силы от измерительного устройства не нарушают этой устойчивости.

Контрольное измерение происходит следующим образом: при контакте с поверхностью детали показания индикаторов будут отличаться, а абсолютная величина разности показаний будет являться величиной отклонения контролируемых параметров от заданных значений.

17.2 Расчет КИП на точность

Погрешность измерения е_изм - разность между показанием контрольно-измерительного приспособления и действительным значением контролируемого параметра.

Условие годности контрольно-измерительного приспособления:

е_изм<КТ

где К=0,25 - коэффициент учитывающий квалитет измеряемой поверхности;

Т - поле допуска измеряемого размера;

Погрешность измерения:

где е_баз - разность предельных расстояний измерительной базы относительно режущего инструмента, установленного на заданный размер. Так как конструкторская и технологическая базы совмещены, то погрешность базирования равна 0;

е_закр - погрешность базирования, возникающая при закреплении. Так как деталь не закрепляют, то е_закр=0;

е_присп - погрешность базирования, зависящая от точности изготовления установочных элементов. В данном приспособлении плоскость основания имеет допуск плоскостности 0,01 мм. Значит е_присп=0,01 мм;

е_пу - погрешность передаточных устройств. Так как конструкция приспособления не содержит передаточных устройств, то е_пу=0;

е_эт - допуск на изготовление калибров на контроль размера. Так как контрольное приспособление не производит измерение размера, а только контролирует отклонение, то е_эт=0;

е_инд - допускаемая погрешность индикатора;

где е_п - погрешность передачи преобразования поступательного движения во вращательное;

Д - цена деления индикатора;

По ГОСТ 577-68 для рычажно-механического индикатора часового типа ИЧ-10 допускаемая погрешность составляет 20 мкм.

Получим:

Полученная величина погрешности удовлетворяет условию точности приспособления.

ВЫВОДЫ

Данный курсовой проект содержит: описание служебного назначения изделия, анализ базового технологического процесса, определение типа производства, конструкционный и технологический анализ чертежа детали, выбор способа получения заготовки, расчет и выбор припусков для двух поверхностей, расчет и выбор режимов резания, нормирование технологического процесса, экономическое сравнение вариантов механической обработки, карты-наладки.

Разработано: маршрутно-технологический процесс обработки детали, операционный технологический процесса, техническая документация, специальное станочное приспособление, специальное контрольно-измерительное приспособление.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Мн.: Высшая школа, 1983. - 256 с.

2. Технология машиностроения / Б.Л. Беспалов, Л.А. Глейзер и др. - М.: Изд. Машиностроение, 1973, 448 с.

3. Руденко П.А., Харламов Ю.А., Плескач В.М. Проектирование и производство заготовок в машиностроении. - К.: Высшая школа, 1991. - 247 с.

4. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение, 1985, - 496 с.

5. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках: мелкосерийное и единичное производство. Часть 1, 1967. - 413 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 2 том. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

7. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособления. - М.: Машиностроение, 1983. - 277 с.

8. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. - Л.: Машиностроение, 1975. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru