Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью выполнения дипломного проекта является анализ технологического процесса и разработка комплекта технологической и конструкторской документации детали “Шкив“, анализ базового технологического процесса изготовления детали “Крышка передняя”. Детали изготавливается литьем в песчаные формы. Шкив является составной частью вакуумно-золотникового агрегата типа АВЗ-20Д. Этот агрегат предназначен для откачки воздуха неагрессивных газов паров газовых смесей сред предварительно очищенных от капельной влаги механических загрязнений из герметичных вакуумных систем в стационарных установках. Шкив предназначен для передачи вращательного движения от электродвигателя к насосу посредством клиновых ремней.

Насос в основном производится на экспорт. Поэтому для продвижения подобной продукции на рынке сбыта необходимо, чтобы она отвечала мировым стандартам, требованиям техники безопасности, была надежной, долговечной эргономичной, имела гарантийное и послегарантийное обслуживание, по своим характеристикам не уступала продукции конкурентов и имела приемлемую цену, сопоставимую с её качеством. Добиться таких показателей для отечественной продукции нелегко, для этого необходимы коренные изменения в организации производства, планировании цехов, организации работ по изготовлению деталей и их сборке.

В целях постоянного ускорения обновления продукции машиностроения при высоких темпах роста производительности труда и снижении затрат производства предусматривается развивать его в основном за счет использования станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, гибких производственных модулей и систем.

Широкое применение станков с ЧПУ в серийном типе производства уменьшает значительно трудоемкость, себестоимость детали, увеличивает точность, качество и количество изготавливаемых деталей.

Связь между качеством продукции, её конкурентоспособностью, потребительскими характеристиками и условиями в которых изготавливают данную продукцию очевидна. Условия работы рабочих и стимулирование их к труду на наших предприятиях поставлено плохо и это большая ошибка руководства. Причины плохих условий труда в устаревшем оборудовании и плохой организацией контроля за правильностью выполнения рабочими поставленных перед ними задач. Решение проблемы заключается в улучшении условий труда, которое невозможно без механизации и автоматизации производства. Достигнуть этого можно, применяя прогрессивные методы обработки, станки с программным управлением, быстродействующую оснастку, специальный режущий с повышенной износостойкостью и мерительный инструмент, а также за счет рациональной организации труда на производстве.

Научно-технический прогресс в машиностроении в значительной степени определяет развитие и совершенствование всего народного хозяйства страны. Важнейшими условиями научно-технического прогресса являются рост производительности труда, повышение эффективности общественного производства и улучшение качества продукции.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машин, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машин, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машин в целом, эффективное использование современных автоматических и поточных линий, станков с программным управлением (в том числе и многооперационных), электронных вычислительных машин и другой новой техники, применение прогрессивных форм организации и экономики производственных процессов - все это направлено на решение главных задач: повышения эффективности производства и качества продукции.

1. Анализ служебного назначения изделия, детали. Описание конструктивных особенностей детали и условия ее эксплуатации

Агрегат вакуумный золотниковый типа АВЗ-20Д предназначен для откачки воздуха влаги неагрессивных газов паров газовых смесей сред предварительно очищенных от капельной механических загрязнений из герметичных вакуумных систем в стационарных установках находящихся в помещениях при температуре окружающей и откачиваемой среды от 283 до 308К (от +10 до+35 С)

Агрегат непригоден для откачки сред взрывоопасных отравляющих вступающих в реакцию со смазочными маслами и разъедающих черные металлы а также для перекачки среды из одной емкости в другую

В обозначении агрегата

-20- быстрота действия л/с

-Д- двухступенчатый те. последовательное действие двух ступеней

Основными параметрами агрегатов АВЗ являются быстрота действия и предельное остаточное давление Техническая характеристика агрегата типа АВЗ-20Д приведена в таблице 11.

Агрегат состоит из насоса 1 (рисунок 1.1 ) двигателя 2 смонтированного на основании 3 закрепленного на корпусе насоса Передача вращательного движения от двигателя к насосу осуществляется посредством ремней клиновых 4 Натяжение ремней обеспечивается натяжными винтами 6 Шкивы насоса и двигателя после их установки и закрепления закрываются ограждениями 5 Сверху на корпусе насоса устанавливается маслоотделитель 7. Входной патрубок насоса и выходной патрубок маслоотделителя закрыты заглушками, которые можно в условиях эксплуатации использовать как « ответные фланцы », предварительно выполнив в них отверстия размерами, равными проходным сечениям входа и выхода откачиваемой среды.

Корпус насоса разделен перегородкой ”а” на две камеры “б“ и “в“, в которых находится роторный механизм (рисунок 1.2). В перегородке корпуса

Таблица 11 Техническая характеристика агрегата типа АВЗ-20Д

Наименование параметра	Значение
1 Быстрота действия в диапазоне давлений от атмосферного до 026кПа (2 мм рт ст) л/с 2 Предельное остаточное давлениекПа (мм рт ст) не более а) парциальное без газобалласта б) полное без газобалласта в) полное с газобалластом 3 Наибольшее давление воды кПа (ммрт. ст) 4 Наибольшее рабочее давление кПа(мм рт ст) 5 Наибольшее входное давление кПа (мм рт ст) 6 Потребляемая мощность кВт 7 Наибольшая температура рабочей жидкостиК ( С) 8 Рабочая жидкость 9.Охлаждение 10. Передача 11. Двигатель (асинхронный) 12. Масса агрегата кг не более 13. Частота вращения вала с (об/мин) 14. Средняя наработка на отказ час. не менее 15. Средний срок службы до капитального ремонта год не менее 16. Средний срок сохраняемости год не менее 17. Коэффициент готовности не менее	20 13 10-5 (110-4 ) 1110-3 (810-3 ) 6710-3 (510-2 ) 33 (25) 133 (10) 353 (80) 2,2 353 (80) масло вакуумное ВМ-1 ОСТ 38.01402-86 Воздушное клиноременная АИР90L4 175 1283 033 (770 20) 1250 1,37 1

имеется осуществляется посредством манжет 17. В верхней части корпуса 1 имеются расточки под направляющие а над ними - входные камеры первой и второй ступеней.

Цикл откачки среды плунжером за один оборот вала насоса заключается в следующем при вращении эксцентрика плунжер сжимает среду находящуюся в роторной камере со стороны клапанов. Сжатая среда открывает выпускные клапаны и через клапанную камеру маслоотделитель выходит в трубопровод и далее в атмосферу. В это время с другой стороны плунжера в образовавшееся разреженное пространство через окна в хвостовой части плунжера поступает среда из входной камеры. Такой же рабочий цикл совершается и во второй роторной камере но с отставанием или опережением на 180 . Среда из роторной камеры первой ступени во вторую ступень в насосах последовательного действия проходит через сквозную щель “г“ внутри корпус.

Плунжер имеет хвостовик и цилиндрическую часть надеваемую на эксцентрик. При вращении эксцентрик цилиндрическая часть плунжера совершает планетарное движение относительно оси вала. При этом плунжер не касается стенок роторных камер а проходит около них с необходимым зазором.

Вал насоса вращается в двух подшипниках 19 расположенных в передней и задней частях 2 и 3. Уплотнение по валу (со стороны маховика) обеспечивается посредством манжет 20. На вал надеты эксцентрики смещенные на 180относительно друг друга. Для плавной работы насоса и уравновешивания роторного механизма маховик (шкива насоса) выполнен с противовесом. Дозатор 13 позволяет производить откачку парогазовых смесей с парциальным давлением паров воды на входе в насос.

Во время откачки пары воды подвергаясь в насосе сжатию конденсируется в камере сжатия и смешиваясь с маслом не удаляются из насоса. К моменту установления равновесия между упругостью паров в насосе и в откачиваемом объеме откачка паров прекращается.

Поток откачиваемой среды при работе насоса проходит через маслоотделитель и далее через выходной патрубок в трубопровод и атмосферу. При этом в маслоотделителе происходит отделение среды от масла. Масло скапливается в нижней части маслоотделителя и по трубке стекает в маслокамеру.

Шкив предназначен для передачи вращательного момента. Передача вращательного движения от двигателя к насосу осуществляется посредством клиновых ремней которые надеты на шкив. Вращение передается за счет силы трения которая возникла между шкивом и ремнями в результате их натяжения. Натяжение ремней обеспечивается натяжными винтами. В своей конструкции шкив имеет шпоночный паз при помощи которого осуществляется передача вращательного момента от шкива на вал на который он насажен. На шкиву имеется резьбовое отверстие М8-7Н предназначенное для жесткой фиксации шпонки вала в шпоночном пазу шкива.

Проанализируем поверхности шкива. Исполнительной поверхностью является поверхность шкива, соприкасающаяся с приводным ремнем, т.е. рабочие поверхности канавок. К основной относится отверстие диаметром 24Н7 со шпоночным пазом. Вспомогательной поверхностью является резьбовое отверстие М8-7Н, которое предназначена для фиксации шкива на валу. Свободной является необрабатываемая поверхность обода шкива, не соприкасающаяся с поверхностями других деталей изделия.

В крышку переднюю вставлены подшипники, в которых вращается вал насоса. Крышка передняя предназначена для завершения конструкции насоса, а также для предотвращения истечения откачиваемых воздуха, неагрессивных газов, паров и парогазовых смесей. Проанализируем поверхности крышки. Исполнительной поверхностью является торец крышки, который соприкасается с корпусом и крепится к нему. К основной относится центровое отверстие, в которое запрессованы подшипники. Вспомогательными поверхностями являются отверстия, при помощи которых крышка крепится к корпусу насоса, а также канавки под уплотнения, при помощи которых исключается утечка откачиваемых сред.

2. Анализ технических требований на изготовление деталей

Технические требования на изготовление детали характеризуют основные пара метры их качества, проверяемые при окончательном контроле или испытаниях. При конструировании и построении машин необходимо наряду с расчетами кинематическими, расчетами на прочность, жесткость и износоустойчивость производить расчеты на прочность.

Точность - основная характеристика деталей машин или приборов. Абсолютно точную деталь изготовить невозможно, так как при ее обработке возникают погрешности, поэтому точность обработки может быть различной. Размерная точность детали, полученная в результате обработки зависит от многих факторов

размерной точности точности соблюдения шероховатости

точности соблюдения форм и взаимного расположения

точности соблюдения твердости.

Заданные точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее служебным назначением. Необоснованно завышенные требования к точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции удлиняют цикл обработки увеличивают трудоемкость обработки и повішают себестоимость детали.

Рабочие чертежи деталей позаоляют достаточно полно определить их конфигурации и конструктивные особенности. Для этого на чертежах выполнены все необходимые разрезы деталей и показаны виды для получения более полной информации о конструкции. На чертеже шкива выполнен выносной элемент - резьбовое отверстие в масштабе 2:1 проставлены необходимые размеры и шероховатость.

Простановка размеров на чертежах выполнена согласно ГОСТ 2.307-68 который устанавливает общие правила нанесения размеров. Проставленные размеры и выбранные измерительные базы обеспечивают удобство надежность и производительность контроля возможность применения простых по конструкции контрольно-измерительных инструментов. Простановка увязана с последовательностью выполнения и содержанием операций обработки. На обрабатываемых поверхностях получаемая после окончательной обработки указана шероховатость по ГОСТ 2789-73. В соответствии с назначением деталей и выполняемых ими функций а также взаимодействия их с другими деталями в изделии на чертеже установлены допуски расположения.

При анализе технических требований выявляются технологические задачи обработки деталей. Выявляем наиболее ответственные поверхности деталей. Они характеризуются самыми жесткими требованиями к шероховатости поверхности, точности размеров и формы. Эти требования определяют методы окончательной обработки поверхностей.

2.1 Анализ технических требований на изготовление шкива

Наиболее ответственной и точной поверхностью шкива является отверстие со шпоночным пазом при помощи них осуществляется передача вращательного момента от шкива на вал. Поэтому шпоночный паз должен обеспечивать хорошее центрирование и исключать относительное проворачивание соединенных деталей, поэтому боковые зазоры нежелательны. Собираемость и требуемый характер шпоночного соединения зависят от точности формы и взаимного расположения сопрягаемых поверхностей, т.е. возможных перекосов и смещений шпоночного паза. На чертеже проставлен допуск симметричного расположения паза относительно посадочной цилиндрической поверхности который равен 0,1 мм что позволяет обеспечить вышеуказанные требования.

Отверстие диаметром 24Н7 при помощи которого шкив насажен на вал выполнено по 7 квалитету шероховатость R_а= 16 мкм. Эти точностные параметры необходимы и достаточны для обеспечения более плотного центрирования шкива на валу.

Боковые поверхности текстропных канавок необходимо выполнять с шероховатостью R_а= 16мкм для обеспечения более плотного прилегания к ним клиновіх ремней и уменьшения их износа.

Допуск радиального биения рабочих поверхностей канавок не должно превышать 01мм для обеспечения нормальных условий работы при вращении шкива и увеличения силы трения возникающей между поверхностями канавок и поверхностями клиновых ремней в результате их натяжения.

Резьбовое отверстие М8-7Н предназначенное для жесткой фиксации шкива на валу необходимо выполнить со степенью точности резьбы 7 и шероховатостью R_а= 32 мкм. На чертеже в технических требованиях указано чтосмещение отверстия относительно оси шпоночного паза не должнопревышать 1 мм, воизбежание срыва резьбы во время работы.

Допуск торцевого биения торцовых повехностей шкива не должен превышать 012мм для исключения значительных вибраций при вращении шкива во время работы.

Допуск радиального биения наружной поверхности составляет 012мм относительно оси шкива достаточен для нормальной работы так как шкив вращаетсяс небольшой частотой вращения 77020 об/мин.

Остальные поверхности особой ответственности во время работы не несут поэтому к ним пребъявляются менее жесткие требования.

2.2 Анализ технических требований на изготовление крышки передней

Наиболее ответственной и точной поверхностью крышки передней является отверстие 80Н7 , в которое запрессовывают подшипники, так как их долговечность зависит от монтажа подшипниковых узлов, то неправильно выбранные посадки, перекосы при монтаже, повреждения и загрязнения при сборке могут вызвать прежде временный выход подшипника из строя, а значит и всего изделия.

Допуск плоскостности поверхности торца не менее 0,06мм, так как неплотное прилегание поверхности торца к корпусу приведет к появлению зазоров между ними, что может привести к протеканию перекачиваемых сред и возникновения вибраций во время работы насоса.

Допуск параллельности поверхности торца со стороны подшипников относительно поверхности В составляет 0,05мми допуск перпендикулярности той же поверхности торца относительно поверхности Б составляет 0,03мм. Не соблюдение этих допусков вызовет затруднения при закреплении крышки к корпусу насоса.

Допуски соосности отверстия 80Н7 относительно цилиндрической поверхности 203,2h 0,08мм и отверстия 60Н11 относительно его оси 0,015мм. При не соблюдении этих допусков возникнут затруднения при сборке насоса.

Позиционные допуски оси отверстия d и оси отверстия d1 составляют 0,05 мм ( допуски зависимые). Не соблюдение этих допусков приводит к затруднениям при установке маслопровода и дозатора.

Позиционный допуск оси отверстия 85 ( ) 0,1мм (допуск зависимый), что достаточно для нормальной работы насоса.

Позиционный допуск осей отверстий 9 составляет 0,04мм ( допуск зависимый ), что достаточно для точного и жесткого крепления крышки на корпусе насоса.

Позиционный допуск осей отверстий М8-7Н составляет 0,2мм. Не соблюдение этого допуска может вызвать затруднения при креплении к крышке передней крышки.

3. Определение типа производства и партии запуска

Тип производства и соответствующая ему форма организации работ определяют характер технологического процесса и его структуру. В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий осуществляется производственный процесс. Все разнообразные производства условно делятся на три основных типа единичное, серийное и массовое.

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о. который показывает отношение всех различных технологических операций к числу рабочих мест

К_зо= О/ Р;(3.1)

где О - суммарное число технологических операций;

Р - суммарное количество рабочих мест.

Располагая штучным временем затраченным на каждую операцию определяем количество станков:

m_p=NТ_шт / 60 F_дз.н.; (3.2)

где N - годовая программа N= 4000 шт;

F_д- действительный годовой фонд времени F_д = 4029ч ( [1] с.22 таблица 2.1 );

_з.н- нормативный коеффициент загрузки оборудования принимаем _з.н= 08.

Нормирование переходов и операций выполняем пользуясь приближенными формулами ( [1] с.146 приложение 1 ).

Операция 010. Токрно-винторезная.

Установ А:

- черновая подрезка торца R_а= 63мкм 0037 ( D² - d²)= 0037(190²- 0²) = 13 мин;

- черновая обточка по 11 квалитету 01 dl= 011899175 = 033мин;

рассверливание 031 dl= 0312053 = 033мин;

растачивание 018 dl=0182453 = 023мин

Установ Б:

- чистовая обточка по 11 квалитету 01 dl= 011899175 = 033мин.

Т_о= 252мин

Вспомагательное время Т_в= 285мин время затрачиваемое на обслуживание и отдых Т_об.от.= 034мин.

Тогда, штучное время Т_шт=252 + 285 + 034 = 574мин.

Операция 020. Долбежная.

- долбление шпоночного паза 12мин

Вспомагательное время Т_в= 16мин время затрачиваемое на обслуживание и отдых Т_об.от.= 04мин.

Тогда, штучное время Т_шт= 12 + 16 + 04 = 32мин

Операция 030. Токрно-винторезная.

Установ А:

- черновая подрезка торца R_а= 63мкм 0037( D² - d²)= 0037(1899²- 55²) = 12 мин;

черновая подрезка торца R_а= 63мкм 0037( D² - d²)= 0037(55²- 24²) = 01 мин.

Установ Б:

- чистовая обточка по 11 квалитету 01 dl= 01186635 = 063мин;

черновое и чистовое обтачивание фасонным резцом

063( D² - d²)= 063 (1866²- 1626²) = 53 мин.

Т_о= 723мин

Вспомагательное время Т_в= 28мин время затрачиваемое на обслуживание и отдых Т_об.от.= 06мин.

Тогда, штучное время Т_шт=723 + 28 + 06 = 1063мин.

Операция 040. Вертикально-сверлильная.

- сверление 052 dl= 05267155= 01мин

Вспомагательное время Т_в= 146мин время затрачиваемое на обслуживание и отдых Т_об.от.= 06мин.

Тогда, штучное время Т_шт= 01 + 146 + 06 = 216мин.

Значение штучного времени приведены в таблице 3.1. Производим расчет количества станков по всем операциям и вносим рассчитанные значения в таблицу 3.1.По всем операциям устанавливаем принятое число рабочих мест Р округляя до большего целого числа полученное значение m_р.

Таблица 3.1 Расчет типа производства

Операция	Тшт	mр	Р	з.н.	О
010.Токарно-винторезная 020.Долбежная 030.Токарно-винторезная 040.Вертикальносверлильная	574 32 1063 216	011 006 02 004	1 1 1 1 Р=4	011 006 02 004	727 133 4 20 О=454

010.Токарно-винторезная

m_р= 4000774/ 60402908 = 011

Принимаем число рабочих мест Р=1шт

020.Долбежная

m_р= 400032/ 60402908 = 006

Принимаем число рабочих мест Р=1шт

030.Токарно-винторезная

m_р= 40001063/ 60402908 = 02

Принимаем число рабочих мест Р=1шт

040.Вертикально-сверлильная

m_р= 4000216/ 60402908 = 004

Принимаем число рабочих мест Р=1шт

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

_з.н= m_р/Р; (3.3)

_з.н010=011/1=011; _з.н030=02/1=02;

_з.н020=006/1=006; _з.н040=004/1=004.

Количество операций выполняемых на рабочем месте по формуле:

О=_з.н / _з.ф;(3.4)

О₀₁₀=08/011=727;О₀₃₀=08/02=4;

О₀₂₀=08/006=133;О₀₄₀=08/004=20.

После заполнения всех граф таблицы подсчитываем суммарные значения для О и Р определяем К_з.о. и тип производства.

К_з.о.=454/4=1135

Согласно ГОСТ 14.004-74 коэффициент закрепления операций для среднесерийного производства находится в пределах 10…20. Следовательно, производство будет среднесерийным.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, которые состоят из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по конструкции, одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого типа производства является изготовление всей партии полностью как в обработке деталей, так и в сборке.

В серийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными станками.

Станки применяются разнообразных видов универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. При использовании универсальных станков должны широко применяться специализированные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент и измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанных деталей. Все это оборудование и оснастку в серийном производстве можно применять достаточно широко, так как при повторяемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который выгодой окупает затраты на них. Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции.

В серийном типе производства изготовление партии деталей и серии изделий регулярно повторяющиеся через определенные промежутки времени. Серийное производство многономенклатурное; его характерный признак - выполнение на большинстве рабочих мест по несколько периодически повторяющихся операций.

При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.

Количество деталей в партии для одновременного запуска:

n = Na / 258,(3.5)

где N - годовая программа;

а - периодичность запуска, принимаю 24 дня.

Тогда,

n = 4 00024/ 258 = 744, 19 744 шт.

4. Анализ технологичности конструкции детали

Одним из факторов, существенно влияющих на характер технологического процесса, является технологичность конструкции изделия. Деталь считается технологичной, если ее обработка ведется с максимальной производительностью и минимальной себестоимостью. При анализе на технологичность необходимо стремиться к наименьшему числу нетехнологичных элементов. Анализ детали производится для того чтобы узнать удобна ли деталь в обработке а также найти менее трудоемкие и менее дорогие экономичные методы получения деталей.

Показатели технологичности делят на качественные и количественные. Качественные показатели характеризуют технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и производится как предварительная. Качественные показатели материал установка ( базирование и закрепление) простановка размеров допуски формы и расположения геометрическая форма, возможность применения рационального и производительного способа обработки.

Шкив и крышка передняя изготовлены из серого чугуна марки СЧ 20 ГОСТ 1412-85. Согласно механическим свойствам серого чугуна он пригоден для изготовления шкива данной конструкции и размеров работающего в требуемых технических условиях. В обозначении марки СЧ 20 20- предел прочности при растяжении в кгс/мм².

Механические свойства серого чугуна марки СЧ 20 по ГОСТ 1412-85

- предел прочности при растяжении G_в=196 МПа

- предел прочности на изгиб G_и=392 МПа

- твердость НВ 1668…2364 Мпа или НВ 170…241 кгс/мм².

Марку СЧ 20 применяют при ответственном литье с толщиной стенок _ст=1030 мм. Изготовляют детали требующие значительной прочности и работающие при температуре до 300С.

Поскольку структура чугуна состоит из металлической основы и графита, то и свойства чугуна будут зависеть как от свойств металлической основы, так и от количества и характера графитных включений.

Именно благодаря наличию графита чугун имеет преимущества перед сталью: во-первых, наличие графита облегчает обрабатываемость резанием, делает стружку ломкой ( стружка ломается, когда резец доходит до графитного включения ); во-вторых, чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами благодаря смазывающему действию графита; в-третьих, наличие графитных включений быстро гасит вибрации и резонансные колебания; в-четвертых, чугун почти не чувствителен к дефектам поверхности, надрезам.

Литейные свойства чугуна лучше по сравнению со сталью. Более низкая температура плавления и окончание кристаллизации при постоянной температуре обеспечивают не только удобство в работе, но и лучшие жидкотекучесть и заполняемость формы.

С точки зрения механической обработки шкив в отношении технологичности имеет только одно затруднение - изготовление резьбового отверстия М8- 7Н, перпендикулярного оси шкива. Для получения этого отверстия используют специальное приспособление, что облегчает изготовление.

Для повышения технологичности необходимо исключить резьбовое отверстие из конструкции шкива. Это не возможно, т.к. отверстие предусмотрено условиями эксплуатации. Механическая обработка остальных поверхностей не имеет затруднений: растачивание отверстия и подрезка торцев осуществляется напроход; формирование текстропных канавок - удобен доступ к ним и применение фасонного резца.

Количественные показатели технологичности выражаются числовыми показателями как абсолютными, так и относительными. Количественные показатели коэффициент использования заготовки к_з коэффициент использования материала к_м коэффициент шероховатости к_ш коэффициент точности к_т себестоимость.

Коэффициент использования заготовки

к_з= m_д / m_з , (4.1)

Тогда,

к_з = 37/ 82= 045

Коэффициент использования материала

к_м=m_д / m_з + m_отх, (4.2)

Тогда,

к _м = 37/ 82 + 82015=039

где m_отх - отходы при механической обработке (для чугунных отливок от массы детали составляет 15-20 % ).

Коэффициент шероховатости

к_ш =1/Б_ср 032 (4.3)

где Б_ср - средняя шероховатость (таблица 1.2)

R_а -шероховатость поверхности

n - количество поверхностей одного квалитета.

Тогда,

Б_ср= (R_а1n₁+ R_а2n₂+…)/(n₁+ n₂ + …) = (536 + 323 + 161) / 9= 509

Тогда,

к_ш= 1/ 509 = 019 0,32

Коэффициент точности обработки:

к_т= 1- (1/А_ср ) 0,8 , (4.4)

где А_ср- средний квалитет точности детали.

Таблица 4.1 Характеристика поверхностей

Наименование поверхности	Количество n	Квалитет точности	Параметр шероховатости Rа
Цилиндрическая поверхность 1866 166 Отверстия 24 М8 Торцевая поверхность 1866 55 Шпоночный паз 8 273	1 1 1 1 2 1 1 1	11 14 7 7 11 14 9 14	63 63 16 32 63 63 32 63

Значит,

А_ср=(143+113+91+72)/ 9 = 10,9

Следовательно,

к_т= 1- (1/10,9) = 0,9 0,8

В остальном шкив технологичен - допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляет технологических трудностей.

С точки зрения механической обработки крышка передняя в отношении технологичности имеет несколько затруднений. Конструкция детали имеет достаточно сложную конфигурацию, что приводит к применению дополнительных операций и на всех операциях специальных приспособлений. Изменить конфигурацию крышки не имеется возможным, так как данная конфигурация предусмотрена конструкцией и принципом работы насоса. С точки зрения точности и шероховатости не представляет технологических затруднений.

5. Анализ существующего технологического процесса

Технологический процесс изготовления детали должен полностью обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на ее изготовление . Обработка детали должна вестись с минимальными затратами труда и издержками производства, с наиболее полным использованием технических средств производства, при наименьшей затрате времени, наименьшей себестоимости и трудоемкости изготовления. Одно из основных требований, предъявляемых к технологическому процессу механической обработки, заключается в том, чтобы процесс обработки протекал в рациональной организационной форме, с полным использованием всех технических возможностей станка, инструментов и приспособлений при оптимальных режимах резания.

Выбор технологических баз и последовательности обработки поверхностей заготовки является наиболее ответственным этапом разработки технологического процесса. Правильность применения решения во многом определяет достижение требуемой точности детали в процессе ее изготовления и экономичность технологического процесса.

5.1 Анализ существующего технологического процесса изготовления шкива

Операция005. Заготовительная.

В базовом технологическом процессе способ получения заготовки литье в песчаные формы с помощью ручной формовки. Это наиболее универсальный и распространенный способ получения отливок. Он используется в единичном, серийном и даже в массовом производстве. Однако этот способ имеет существенный недостаток - изготовление форм требует больших затрат времени. Следовательно, экономически целесообразно заменить ручную формовку машинной. Это позволит улучшить качество заготовок (более качественные однородные отливки со стабильными параметрами точности) и условия труда, повысить производительность, не требуется рабочих высокой квалификации.

Операция 010. Токарно-винторезная.

Обработка производится на токарно-винторезном станке модели 1К62. Базирование и закрепление заготовки производится в четырехкулачковом патроне. В качестве черновой базы используется наружная цилиндрическая поверхность 6 (рисунок 5.1), которая применяется однократно. В качестве установочной базы используется торец заготовки (поверхность 5). В результате исключается возможность использовать в качестве базы поверхность 6 на последующих операциях, что имеет большое значение при базировании. На этой операции подготавливается другая базовая поверхность - отверстие диаметром 24Н7 (поверхность 1), которая и используется в качестве двойной направляющей на последующих операциях 030, 040.

Для получения данного отверстия 24мм с точностью по 7 квалитету, необходимо производить три стадии обработки для достижения заданной точности. Предварительное сверление 20 необходимо производить на одном станке (на черновой операции), а окончательное растачивание - на другом станке (операции).

Более рационально в качестве черновой базы использовать необрабатываемую поверхность 9 ( рисунок 5.1). Установочной базой при этом будет является другой торец заготовки (поверхность 3). Тогда появляется возможность обработать наружную цилиндрическую поверхность 6 напроход, что уменьшит время затрачиваемое на обработку.

Операция 020. Долбежная.

Производится долбление шпоночного паза 8Р9 ( ). Процесс долбления трудоемкий и низко производительный. Шпоночный паз более эффективнее получить методом протягивания. Протягивание является высокопроизводительным процессом, при котором машинное время в несколько раз меньше времени, затрачиваемого на долбление того же паза.

Операция 030.Токарно-винторезная.

Обработка производится на токарно-винторезном станке модели 1К62. Базирование и закрепление заготовки производится в четырехкулачковом патроне по наружной поверхности 6 (рисунок 5.1), которая является двойной опорной базой. В качестве установочной базы используется торец заготовки (поверхность 8).

Базирование и закрепление заготовки по наружной цилиндрической поверхности исключает возможность окончательной ее обработки, а также получение текстропных канавок. Для этого производится переустанов, что увеличивает трудоемкость обработки. Наиболее целесообразно базирование и закрепление произвести по отверстию (поверхность1) (двойная направляющая база), полученному на последующих операциях.

Операция 040. Вертикально -сверлильная.

Производится сверление отверстия 67мм под резьбу М8-7Н и зенкование фаски на этом отверстии на вертикально-сверлильном станке модели 2А55. Базирование и закрепление заготовки производится в оправке по отверстию со шпоночным пазом (поверхности 1и 2), которые является двойной направляющей базой, и с упором в торец (поверхность 8), который является опорной базой. Причем оправка разработана так, что не мешает выходу сверла в процессе обработки. Для направления сверла используют кондукторную втулку, так как смещение отверстия на должно превышать 1мм относительно оси шпоночного паза. Согласно конфигурации и размерам детали для сверления необходимо применять удлиненное сверло.

Операция 050. Слесарная.

Производится нарезание резьбы М8-7Н. Экономически целесообразно перевести на станок с ЧПУ не только сверление отверстия под резьбу М8-7Н и зенкование фаски, но и нарезание самой резьбы. Следовательно, исчезает необходимость в последующей слесарной операции. Необходимо вместо ручного метчика использовать машинный.

Также более рационально токарно-винторезные операции 010 и 030 перевести на станки с ЧПУ, что позволит значительно уменьшить трудоемкость, Улучшить точность и качество обработки, увеличить производительность. Это позволит применить прогрессивный режущий инструмент с повышенной износостойкостью и быстродействующие приспособления.

5.2 Анализ существующего технологического процесса изготовления крышки передней

Операция 005.Заготовительная

В базовом технологическом процессе способ получения заготовки литье в песчаные формы с помощью ручной формовки. Это наиболее универсальный и распространенный способ получения отливок. Он используется в единичном, серийном и даже в массовом производстве. Однако этот способ имеет существенный недостаток - изготовление форм требует больших затрат времени. Следовательно, экономически целесообразно заменить ручную формовку машинной. Это позволит улучшить качество заготовок (более качественные однородные отливки со стабильными параметрами точности) и условия труда, повысить производительность, не требуется рабочих высокой квалификации.

Операция 010. Карусельно-фрезерная.

Обработка производится на станке модели 6А23. Три детали устанавливаются в специальные кассеты и закрепляются пневмозажимами.

Установ А. Производится фрезерование начерно плоскости разъема крышки, с учетом припуска для дальнейшей обработки.

Установ Б. Производится черновое фрезерование плоскости со стороны подшипника, с учетом припуска для дальнейшей обработки.

Операция 020.Фрезерная.

Обработка производится на станке модели 3Е756М. Установка деталей осуществляется на магнитном столе, закрепляется при помощи электромагнита, с учетом припуска для чистовой обработки.

Операция 030. Токарная.

Деталь базируется в специальном пневмоприспособлении и зажимается прихватами. На этой операции производится расточка отверстия 80Н7( ^+0,03 ) с подрезкой донышка, растачивание 40,5Н11 ( ^+0,16 ) и 60Н11 ( ^+0,19 ) с подрезкой донышка, расточка фасок в отверстиях 60 и 80.

Операция 040. Токарная (черновая ).

Базирование и закрепление крышки осуществляется в специальном пневмоприспособлении по 80Н7. Производится черновое точение плоскости (уступа) с размера 398 до 204.

Операция 041. Токарная ( чистовая ).

Базирование и закрепление детали осуществляется в специальном приспособлении по 80Н7. Производится чистовое точение плоскости 398/203 h6,точение канавки 205,5h12 шириной 50,1, глубиной 2,20,1мм.

Операция 050. Токарная.

Базирование и закрепление детали осуществляется в специальном приспособлении по 80Н7. Производится растачивание 85( ) с подрезкой донышка на глубину 5,40,1мм.

Операция 060. Радиально-сверлильная.

Обработка производится на станке модели 2А55. Осуществляется сверление 14 отверстий 9 напроход и 4 отверстий 6,7 ^+0,26, зенкование 14 отверстий 18мм.

Операция 066. Разметочная.

Разметка осевых отверстий под дозатор и под смазку.

Операция 070. Сверлильная с ЧПУ.

Обработка производится на станке модели 2Р135Ф2. Установка детали в приспособление (кондуктор) осуществляется до упора. Сначала производится зацентровка отверстий 6,3; 22,4 под резьбу М241,5. Производится сверление 1отверстия 10 напроход в расточку 80Н7, зенкование 36 и 30, рассверливание 10 на 14,5^+0,3 на глубину 15^+1,0 ,зенкование фасок 1,645. Затем осуществляется нарезание резьб М241,5-7Н и М161,5-7Н.

Операция 070а. Сверлильная.

Обработка производится на станке модели 2А55. Базирование и закрепление производится в кондукторе при помощи пневмозажима. Производится сверление 5отверстий 6,7^+0,26 напроход и 2 отверстия 10, зенкование фасок в 7 отверстиях 6,7мм.

Операция 076. Резьбонарезная.

Обработка производится на станке модели 2А55. Производится нарезание резьбы в 3отверстиях М8-7Н напроход и М8-7Н в 4отверстиях.

Операция 080. Фрезерная с ЧПУ.

Обработка производится на станке модели 6Р13Ф3. Производится фрезерование канавки в полукруглой части детали. Обработка осуществляется согласно программе.

Операция 095. Фрезерная.

Обработка производится на станке модели 3Е756. Закрепление крышки осуществляется на магнитном столе при помощи электромагнита. Производится фрезерование плоскости выступа.

6. Выбор способа получения заготовки

Основным условием рациональной технологии есть максимальное приближение формы и размеров заготовки к форме готовой детали. Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. При выборе способа получения заготовки большое значение оказывает конструкция и материал детали. Вид заготовки влияет на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.

В базовом технологическом процессе метод получения заготовки литье в песчаные формы с помощью ручной формовки. Это наиболее универсальный и распространенный способ изготовления отливок. Он используется в единичном, серийном и даже в массовом производстве. Литьем в песчаные формы можно получить крупные и среднегабаритные заготовки простой и сложной формы. Однако этот метод имеет существенный недостаток - изготовление форм требует больших затрат времени. Применение роботизированных и автоматических линий с программным управлением производственным процессом обеспечивает высокое качество заготовок, улучшение условий труда и высокую производительность применяемого оборудования. Например, набивка одного кубического метра формовочной смеси вручную занимает 1,5…2 ч., а с помощью пневмотической трамбовки - 1 ч. Применение пескомета для набивки форм сокращает время набивки до 6 мин. Встряхивающие машины ускоряют набивку по сравнению с ручной в 15, а прессование - в 20 раз.

Следовательно, экономически целесообразно заменить ручную набивку машинной. Выполняем технико -экономическое сравнение двух этих методов для шкива и для крышки передней.

6.1 Выбор способа получения заготовки для детали шкив

Выполняем расчет стоимости заготовок для детали шкив, полученных различными методами.

Определяем стоимость отливки, полученной литьем в песчаные

формы ручной набивкой по формуле

S_заг1 = ( C /1000 ) m_зk_тk_сk_вk_мk_п - (m_з - m_д ) (S_отх / 1000), (6.1)

где С - базовая стоимость 1т заготовок,

m_з - масса заготовки ( m_з = 8,2 кг),

k_т - коэффициент, зависящий от точности отливки (для отливки первого класса точности k_т = 1,1 ( 4 с.33, таблица 2.8),

k_м - коэффициент, зависящий от марки материала ( для серого чугуна k_м = 1,04),

k_с - коэффициент, зависящий от группы сложности (для второй группы сложности k_с = 0,83 ),

k_в - коэффициент, зависящий от массы отливки (для массы 8,2 кг k_в = 0,91),

k_п - коэффициент, зависящий от объема производства (для третье группы серийности k_п = 1,0),

S_отх - цена за 1т отходов .

Тогда,

S_{заг 1}= (4800/1000) 8,2 1,1 0,83 0,91 1,04 - (8,2- 3,7)(331/1000) = 32,5 грн.

Коэффициент использования заготовки

к_з = m_д / m_з (6.2)

Тогда,

к_з = 3,7/ 8,2 = 0,45

Коэффициент использования материала

к_м = m_д /(m_з + m_отх ) (6.3)

Тогда,

к_м = 3,7 /(8,2+ 8,20,15) = 0,39

Для определения стоимости отливки, полученной литьем в песчаные формы машинной формовкой, установим припуски на механическую обработку и допуски на размеры отливки по ГОСТ 26645-85 ( [ ] таблица 1.4.1).

Определяем массу отливки, полученной предлагаемым методом:

m_з= V, (6.4)

где - плотность материала( для чугуна = 7,0 г / см³ ),

V- объем отливки, рассчитанный по полученным размерам ( V= 936,2 см³).

m_з = 7,0936,2 = 6553,38 г 6,6 кг

Таблица 6.1 Припуски и размеры заготовки, мм

пов-сти	Номинал размера	Допуск размера	Общий допуск	Величина припуска	Окончательный размер
1	50	3,2	4	3.3	56
2	35	2,8	3.2	2.9	41
3	186,6	4,4	5	5.4	197,4
4	24	2,4	3,2	4,0	16

Определяем стоимость отливки

S_заг2 = ( C /1000 ) m_зk_тk_сk_вk_мk_п - (m_з - m_д ) (S_отх / 1000), (6.5)

где m_з - масса заготовки ( m_з = 6,6 кг),

k_т - коэффициент, зависящий от точности отливки (для отливки первого класса точности k_т = 1,1 ( 1 с.33, таблица 2.8),

k_м - коэффициент, зависящий от марки материала ( для серого чугуна k_м = 1,04),

k_с - коэффициент, зависящий от группы сложности (для второй группы сложности k_с = 0,83 ),

k_в - коэффициент, зависящий от массы отливки (для массы 6,6 кг k_в = 0,91),

k_п - коэффициент, зависящий от объема производства ( для третье группы серийности k_п = 1,0).

Тогда,

S_заг2 = (4800/1000) 6,61,10,830,911,04 (6,6-3,7)(331/1000) = 26,2 грн.

Коэффициент использования заготовки к_з = 3,7/ 6,6 = 0,56

Коэффициент использования материала к_м = 3,7 /(6,6+ 6,60,15) = 0,48

Сравним эти два метода получения заготовки. Коэффициенты использования заготовки и материала у отливки машинной формовки выше, чем у отливки ручной. Себестоимость отливки второго метода меньше, чем у отливки первого метода.

Следовательно, для данной детали наиболее целесообразно применить второй метод, т.е. литье в песчаные формы машинной формовкой.

Годовой экономический эффект

Э_г = (S_заг1 - S_заг2 ) , (6.6)

где - годовая программа выпуска деталей ( = 4 000 шт.).

Тогда, Э_г = (32,5- 26,2) 4 000 = 25 200грн.

6.2 Выбор способа получения заготовки для крышки передней

Выполняем расчет стоимости заготовок для детали крышки передней, полученных различными методами.

Определяем стоимость отливки, полученной литьем в песчаные формы ручной набивкой по формуле 6.1. Так как для обоих деталей все условия производства одинаковые и марка материала одна и та же СЧ20, масса крышки m_д=12,5кг, масса заготовки m_з= 14,6кг.

S_{заг 1}= (4800/1000)12,5 1,1 0,83 0,91 1,04 - (14,6- 12,5)(331/1000)=59,86грн.

Для определения стоимости отливки, полученной литьем в песчаные формы машинной формовкой (предлагаемый способ), установим припуски на механическую обработку и допуски на размеры отливки по ГОСТ 26645-85 [ ].

Определяем массу отливки, полученной предлагаемым методом:

m_з= V,

где - плотность материала( для чугуна = 7,0 г / см³ ),

V- объем отливки, рассчитанный по полученным размерам ( V= 1986,34 см³).

m_з = 7,01986,34 13,9 кг

Определяем стоимость отливки детали крышки передней

S_заг2 = (4800/1000) 13,91,10,830,911,04 (13,9-12,5)(331/1000) = 57,2 грн.

Коэффициент использования заготовки к_з = 12,5/ 13,9 = 0,89

Коэффициент использования материала к_м = 12,5 /(13,9+ 13,90,15) = 0,78

Сравним эти два метода получения заготовки. Коэффициенты использования заготовки и материала у отливки машинной формовки выше, чем у отливки ручной. Себестоимость отливки второго метода меньше, чем у отливки первого метода.

Следовательно, для данной детали наиболее целесообразно применить второй метод, т.е. литье в песчаные формы машинной формовкой.

7. Выбор и обоснование способов механической обработки поверхностей

Существует большое количество различных способов обработки, используя которые можно обеспечить одинаковые технические требования. Выбор способов обработки и их совокупности для формирования элементарных поверхностей детали определяется экономической точностью, характерной для этих способов обработки[ ]. Маршрут обработки элементарных поверхностей строится на основе выполнения принципа поэтапности. Много вариантность маршрута обработки поверхностей (МОП) требует экономического обоснования выбранных вариантов.

Рассмотрим технологические методы обработки элементарных поверхностей заготовки, которые обеспечивают необходимые точностные параметры (рисунок 5.1). Между точностью и шероховатостью существует прямая зависимость: при достижении более высокой точности одновременно должен достигаться определенный параметр шероховатости и наоборот.

Поверхность 1- отверстие 24 (^+0,021). Для получения 7 квалитета и шероховатости R_а=1,6 мкм необходимо производить обработку в три стадии:

растачивание черновое 11 квалитет, шероховатость полученной поверхности

R_а= 6,3 мкм

растачивание получистовое 9 квалитет шероховатость поверхности

R_а= 3,2 мкм

растачивание чистовое 7 квалитет, шероховатость полученной поверхности

R_а= 1,6 мкм.

Поверхность 2 - шпоночный паз 8Р9 ( ), R_а= 3,2 мкм.

Для повышения взаимного расположения шпоночного паза предлагаю применить вместо долбления протягивание. Этот процесс обеспечивает точность обработки 7 - 9 квалитет, параметр шероховатости R_а= 2,5…0,32 мкм.

Поверхность 3 - торец 55 по IT11, шероховатость R_а= 63мкм.

Для получения таких точностных параметров достаточно одной стадии обработки.

Поверхность 4 - резьбовое отверстие М8-7Н, шероховатость R_а= 3,2 мкм.

Для получения таких точностных параметров производим следующую обработку: сверление под резьбу 67мм и нарезание резьбы. Перед сверлением для избежания увода сверла необходимо произвести центрование.

Поверхность 5 - торец шкива по IT11, шероховатость R_а= 63мкм.

Для получения таких точностных параметров достаточно одной стадии обработки.

Поверхность 6 - наружная цилиндрическая поверхность 1866h11 по IT11, шероховатость R_а= 63мкм. Производим черновую обработку, для возможности использования этой поверхности в качестве базы на последующей операции. Затем производится еще одна стадия обработки для обеспечения точности взаимного расположения.

Поверхность 7 - текстропные канавки, у которых шероховатость боковых поверхностей R_а= 63мкм. Обработка производится в две стадии обработки

получение профиля канавок отрезным резцом

получение профиля канавок специальным резцом.

Поверхность 8 - торец шкива по IT11, шероховатость R_а= 63мкм.

Для получения таких точностных параметров достаточно одной стадии обработки.

Поверхность 9 - механической обработке не подлежит.

Результаты анализа приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Механическая обработка элементарных поверхностей

Наименование обработки	Методы обработки	Основные элементарные поверхности
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.Заготовительная 2. Черновая 3. Получистовая 4. Чистовая 5.Контрольная	Литье, точность отливки 11т, Rz= 40 мкм Токарная IT 11, Ra = 6,3 мкм Токарная IT 9, Ra = 3,2 мкм Токарная IT 7, Ra = 1,6 мкм Протяжная IT9, Ra = 3,2 мкм Сверлильная IT 7, Ra = 3,2 мкм	+ + + +	+	+ +	+	+ +	+ + +	+ +	+ +	+

8. Выбор и обоснование схем базирования и закрепления

Выбор схем базирования заготовок на операциях механической обработки предопределяет фактическую точность выполнения размеров, правильность взаимного расположения поверхностей, рациональность распределения припусков, структуру операций и трудоемкость механической обработки, сложность и надежность станочных приспособлений, возможность механизации и автоматизации операций.

Исходным при выборе баз является формулирование задач, которые должны быть решены при выполнении той или иной операции. Эти задачи вытекают из требований чертежа детали и технических условий на изготовление детали.