Технологические процессы изготовления деталей машин

1

21

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В современных условиях становления Республики Беларусь рыночных отношений, когда все предприятия приобрели хозяйственную самостоятельность, наиболее остро встают вопросы о необходимости принятия обоснованных управленческих решений, совершенствований технологии изготовления продукции, сокращений трудоёмкости, повышения качества выпускаемой продукции и др. Всё это обуславливает конкурентоспособность выпускаемой для отраслей народного хозяйства и на экспорт продукции.

Научно - технический прогресс в машиностроении в значительной степени определяет развитие и совершенствование всего народного хозяйства республики. Важнейшими условиями ускорения 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 машины, надёжность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства её конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машин; 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 - всё это направлено на решение главных задач: повышения эффективности производства и качества продукции.

При выполнении курсовой работы и в частности проектировании технологических процессов изготовления деталей машин учитывалось основное направление в современной технологии машиностроения.

1. Приближение заготовок по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям, что даёт возможность сократить расход металла, значительно снизить трудоёмкость обработки деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее. Для этого рекомендуется применить штамповку в закрытых штампах и чеканку деталей, получать заготовки методом горячего и холодного выдавливания, прокаткой на специальных станках сложных фасонных профилей, а также периодического сечения; использовать горизонтально - ковочные машины, горячештамповочные прессы и другое высокопроизводительное и обеспечивающее высокую точность оборудование. При получении отливок рекомендуется применять методы точного литья, литьё под давлением, центробежное литьё, которые обеспечивают получение отливок деталей с допусками по 12…14 квалитетам точности и небольшим поверхностным дефектом.

2. Повышение производительности труда путём применения автоматических линий, автоматов, агрегатных станков, многорезцовых гидрокопировальных полуавтоматов, станков с числовым программным управлением, в том числе и многооперационных; новых, более совершенных методов обработки; новых марок материалов режущих инструментов, скоростного шлифования, алмазного хонингования и выглаживания, шлифования кругами из эльбора, приспособлений с быстродействующими зажимами, механизации и автоматизации загрузки и разгрузки деталей на станках, быстросменных инструментальных наладок и прочее; новых, более совершенных методов, организации комплексных технологических процессов обработки деталей машин и сборки изделий.

3. Концентрация нескольких различных операций на одном станке для одновременной или последовательной обработки большим количеством инструментов с высокими режимами резания и автоматизацией вспомогательных приёмов.

4. Применение электрохимических и электрофизических способов размерной обработки деталей. К ним относятся электроискровая, электроконтактная, электроимпульсная, анодно - механическая обработки, лучевые, ультразвуковые, электрохимические и электроабразивные способы.

5. Достижение наиболее производительными методами обработки высокой точности размеров и формы деталей, качества поверхностей, точности сопряжения, обеспечивающих надёжность и долговечность деталей машин. деталь технологический процесс

6. Организация технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий в поточные линии.

7. Значительным резервом повышения производительности труда и улучшения использования основного технологического оборудования в машиностроении является снижение трудоёмкости перемещения деталей между рабочими местами и цехами. Транспорт во многих случаях приобретает значения фактора, организующего производство.

Всё это позволит усовершенствовать базовый технологический процесс и сделать его более экономичным.

1. Общий раздел

1.1 Описание конструкции и служебного назначения детали

Данная деталь изготавливается из стали 45Х, которая имеет следующий химический состав и механические свойства.

Таблица 1.1.1 Химический состав стали 45Х (ГОСТ 4543 - 71)

Углерода (С), %	Кремния (Si), %	Марганца Мп), %	Серы (S)	Фосфора (Р)	Никеля (N), %	Хрома (Сг), %
			Не более, %
0,40-0,43	0,04	0,5-0,8	0,04	0,04	0,30	1,2-1,8

Моя марка стали 45Х - хромистая улучшенная сталь (ЗОХ, 35Х, 38Х, 40Х, 45Х, 50Х) имеет более высокую прочность. Сталь данной группы склонна к отпускной хрупкости.

Введение в эту сталь бора повышает её прокаливаемость, но несколько повышает порог хладнохрупкости. Детали из хромистой стали, работающие на износ в условиях трения, подвергаются цианированию.

Введение в хромистую сталь марганца повышает её прокаливаемость и прочностные свойства. Хромо-марганцовую сталь применяют часто в качестве заменителя более дорогой и дефицитной хромисто-никелевой стали.

Таблица 1.1.2 Механические свойства стали 45Х (ГОСТ 4543 - 71)

1.2 Анализ детали на технологичность

Анализ технологичности детали производим двумя методами - качественным и количественным. Качественный метод - с точки зрения механической обработки деталь достаточно технологична, допускает применения высокопроизводительных режимов обработки, имеет достаточно несложную геометрическую форму, то есть состоит из поверхностей вращения, что позволяет обеспечить точность и стабильность обработки. Большинство размеров имеют возможность непосредственного измерения универсальным инструментом. Деталь имеет поверхности с повышенным требованием к точности обработки и довольно высоких требований к шероховатости обрабатываемых поверхностей. Исходя из выше перечисленных факторов, делаем вывод, что данная деталь достаточно технологична по качественным показателям.

Количественная оценка конструкции детали.

В качестве количественных показателей на технологичность могут рассматриваться: коэффициент использования материала, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости и коэффициент унификации.

Коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости поверхности определяются в соответствии с ГОСТ 188831 - 73. Для этого необходимо рассчитать среднюю точность обработки поверхности и среднюю шероховатость обработки поверхности.

Определение коэффициента точности по формуле:

где Тср - средняя точность обработки детали определяется по формуле:

где Тi - точность обработки i-ой поверхности;

ni - количество i-х поверхностей по соответствующему классу точности.

Средняя точность детали:

Коэффициент точности:

Определение коэффициента шероховатости по формуле:

где Шср - средняя шероховатость детали определяется по формуле:

Шi - шероховатость i-й поверхности;

ni - количество i-й поверхностей с соответствующей шероховатостью.

Средняя шероховатость детали:

Коэффициент шероховатости:

Определяем коэффициент использования материала по формуле:

где: Мд - масса детали;

Мзаг - масса заготовки;

Определяем коэффициент унификации по формуле:

где Qu - количество унифицированных размеров;

Qo - общее количество размеров

2. Технологический раздел

2.1 Характеристика заданного типа производства

Тип производства определяем по методике, изложенной в литературе [2],[3]. Коэффициент закрепления операции Кзо:

где Oi - сумма операций;

Pi - принятое число рабочих мест.

Если Кзо = 1 то производство массовое, 1 < Кзо < 10 - крупносерийное, 10 < Кзо < 20 - среднесерийное, 20 < Кзо < 40 - мелкосерийное. В единичном производстве коэффициент закрепления операции принимается более Кзо > 40.

Число операций Oi, закреплённых за одним рабочим местом:

где Кзн, Кзфi - коэффициенты загрузки оборудования, соответственно, нормативный и фактический на i-ом рабочем месте.

Фактический коэффициент загрузки оборудования Кзфi на i-ой операции:

где mp - расчётное число рабочих мест (число станков), необходимых для выполнения i-ом рабочем месте.

Pi - принятое расчётное число рабочих мест.

Расчётное число рабочих мест округляем до ближайшего числа, получая при этом принятое расчётное число рабочих мест. Спрi = Pi.

Расчётное число рабочих мест (число станков) Срi, шт, необходимо для выполнения i-ой операции:

где Тшт - штучное время (станкоёмкость) выполнения i-ой операции; Кзн - нормативный коэффициент загрузки оборудования в серийном производстве.

2.2 Выбор вида и метода получения заготовки. Экономическое обоснование выбора заготовки

В базовом технологическом процессе в качестве заготовки используется круглый горячий прокат нормальной точности по ГОСТ 2590 - 88 . Данный метод получения заготовки является одним из самых дешёвых методов и поэтому получил высокое применение во всех планах производства.

Недостатком горячего проката является множество отходов на стружку. Для данной детали подходит именно метод горячего проката, поэтому мы не производим расчёт сравнения двух вариантов, а просто рассчитываем стоимость заготовки.



где: Qм - масса заготовки;

q - масса отходов

Цо - цена за 1 кг отходов

Кт.з. - коэффициент затрат

Цм - цена материала

Qм - масса заготовки

2.3 Анализ заводского технологического процесса и разработка проектного варианта

Для проведения анализа базового варианта технологического процесса обработки детали составим таблицы 2.31 и 2.3.2

Таблица 2.3.1 Данные базового технологического процесса

№	Наименование операции и переходов	Марка станка
010	Фрезерно-центровальная	2Г942
020	Токарно-винторезная	16К20
030	Токарно-винторезная	16К20
040	Сверлильная с ЧПУ	2С150ПМФ4
050	Сверлильная с ЧПУ	2С150ПМФ4
060	Вертикально-сверлильная	2Н125
070	Кругло-шлифовальная	6Р13Ф3

Таблица 2.3.2 Данные для обоснования предлагаемого технологического процесса

№»	Наименование операции и переходов	Марка станка
010	Фрезерно-центровальная	2Г942
020	Токарно-винторезная	16К20
030	Горизонтально-фрезерная с ЧПУ	6Р13Ф3
040	Кругло-шлифовальная	3М151

Анализируя заводской технологический процесс изготовления детали «Вал» я объединил операции 020 токарно-винторезную и 030 токарно-винторезную в одну 020 токарно-винторезную и заменил операции 040 сверлильную с ЧПУ, 050 сверлильную с ЧПУ и 060 вертикально-сверлильную на одну 040 фрезерно-горизонтальную с ЧПУ, таким образом, я усовершенствовал технологический процесс, уменьшив количество станков и сократив количество рабочих мест.

2.4 Выбор и обоснование технологических баз

Выбор баз является важным этапом разработки технологического процесса так как от него зависит точность обработки.

При выборе баз необходимо соблюдать следующие правила:

1. Использовать черновую поверхность в качестве базы можно только один раз, при этом эта поверхность должна иметь наименьший припуск, наименьшее количество внешних дефектов.

2. При разработке технологического процесса необходимо использовать по возможности принцип постоянства баз.

3. На отделочных или чистовых операциях необходимо по возможности применять принцип совмещения баз, а именно в качестве технологической базы использовать конструкторскую или измерительную.

Ниже приведены схемы установки детали при обработке её на различных операциях, выполненные по ГОСТ 3.1107 - 81, и соответствующей им схемы базирования выполненной по ГОСТ 21475 - 81.

Обработка по данной операции ведется с установкой заготовки на опорной призме ГОСТ 12195-66.

2.5 Выбор оборудования и станочных приспособлений

Оборудование выбираем по литературе [3]. Станочные приспособления выбираем по литературе [4].

2.6 Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента

Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента производим по литературе [4], [5], [10].

Выбираем измерительный инструмент в зависимости от производства. Поскольку производство массовое, нужно стремится применить специальный инструмент (калибры-пробки, калибры-втулки, шаблоны и т.п.), так как это снижает время, а следовательно повышает производительность.

Выбор режущего инструмента производим в зависимости от условий обработки, например - материал пластины в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки (чистовой, черновой).

2.7 Определение операционных и промежуточных припусков

Расчет припуска на обработку и промежуточных предельных размеров производим по методике изложенной в литературе [3] на наиболее точную поверхность.

Суммарное значение пространственных отклонений сзаг, для заготовки данного типа при данной схеме базирования определяется по формуле:



Остаточное пространственное отклонение после точения определяем по формуле:

Расчёт минимальных припусков производим по формуле:

Минимальный припуск на шлифование:

Минимальный припуск на точение:

Графу таблицы “Расчётный размер” заполняется, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

- под точение

- для заготовки

Значение допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Рассчитываем номинальный диаметр заготовки:

Производим проверку правильности расчётов по формулам:

0,35-0,272=0,078 2,95-1,98=0,97

0,13-0,052=0,078 1,1-0,13=0,97

Следовательно расчёты произведены правильно.

На остальные поверхности назначаем припуски, допуски и предельные отклонения по ГОСТ 7505-89. И сводим в таблицу 2.7.2

Таблица 2.7.2 Припуски поверхности проката

Размер	Припуски, мм	Допуск мкм
	табличные	расчётный
O30h9	2·3	2*1,45
304	2·2	-
8H11	2 ·4	--

2.8 Расчёт и назначение режимов резания

Расчёт режимов резания производим по методике изложенной в литературе [10].

Производим расчёт для 010 операции (фрезерно-центровальная).

Выбираем подачу на зуб при фрезеровании торцов: Sz=0,04 мм

Выбираем стойкость инструмента Т=150, допустимый износ зубьев составляет h=1 мм.

Определяем скорость главного движения резания допустимую режущими свойствами фрезы: для D=125мм, c числом зубьев z= 8, t=3мм и Sz=0,04 - Vтаб=360м/мин.

К поправочной скорости выбираем поправочные коэффициенты:

Тогда

Находим частоту вращения шпинделя по формуле:

;

Корректируем по паспорту станка: n=456. Находим действительную скорость резания по формуле:

Определяем скорость подачи по формуле:

Эта величина совпадает с паспортными данными станка, то есть

Sм=146 мм/мин.

Определяем основное время по формуле:

Расчет режимов резания остальных операций заносим в таблицу 2.8.1

Таблица 2.8.1 Расчёт режимов резания

№	Операция / переход	D/B	L	t	i	So	nр	nпр	Vр	Vпр	To
010	Фрезерно-центровальная фрезеровать торцы 1;6 и центровать отверстия 1;6	304	20	3	2	0,2	545	456	179	178	1,2	1,49
		304	15	3	1	0,2	545	456	179	178	1,2
		8,5	12	2	1	0,2	264	220	14	12	0,29
		8,5	8	1,6	1	0,1	278	230	14	12	0,29
020	Токарно-винторезная, точить поверхность 3 предварительно, точить поверхность 3,точить фаску 7, точить поверхность 3 предварительно, точить поверхность 3, точить поверхность3, точить фаску 8	O31h11	240	1,5	1	0,2	630	590	69	67	1,9	5,59
		O30h9	240	0,5	1	0,2	800	750	79	78	2,4
		2x45	6,5	1	2	0,1	630	570	61	59	0,1
		O31h11	66	1,5	1	0,2	630	590	69	67	0,53
		O30h9	66	0,5	1	0,2	800	750	79	78	0,66
		2x45	5,5	2	1	0,1	630	590	61	59	0,1
030	Вертикально-фрезерная с ЧПУ фрезеровать шпоночный паз, фрезеровать шпоночный паз, сверлить отверстие, сверлить отверстие	8H11	40	4	2	0,2	500	490	13	12,6	2,5	8,4
		8H11	56	4	2	0,2	500	490	13	12,6	3,5
		O14H14	34	2	2	0,05	400	380	5	4,6	1,7
		O14H14	34	2	2	0,05	400	380	5	4,6	1,7
040	Кругло-шлифовальная шлифовать поверхность 3; 18; 19	O30h9	110	0,35	1	0,007	4800	4600	35	34,2	1,08	3,64
		O30h9	68	0,35	1	0,007	4800	4600	35	34,2	1,58
		O30h9	40	0,35	1	0,007	48000	4600	35	34,2	0,98

2.9 Расчёт норм времени

Расчет штучного времени на операции производим по методике изложенной в литературе [2], [3].

В качестве примера рассчитываем штучное время на токарно - винторезную операцию, рассчитывается по формуле:

Тшт = То + Тв + Тоб

n=20шт - количество деталей в настроечной партии, шт.;

То - основное время, мин;

Тв - вспомогательное время, мин.

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

Тв = (Туе + Тзо + Туп + Тиз) * К;

Туе - время на установку и снятие детали, мин;

Тзо - время на закрепление и открепление детали, мин;

Туп - время связанное с управление станком, мин;

Тиз - время на измерение детали, мин;

К - коэффициент серийности;

Тв = (0,3 + 0,11 + 0,045 + 0,19) * 1 = 0,645 мин;

Общее время на обслуживание рабочего места по формуле:

Той = То + Тв = 3,302 + 0,645 = 3,677 мин;

Тогда штучное время составит:

Тшт = 3,302+0,645 + 0,239 = 4,186 мин

Результаты определения Тшт заносим в таблицу 2.9.1.

Таблица 2.9.1 Расчет норм времени для проектируемого технологического процесса

Наименование операции	То	Тв	Тоб	Тшт
	минуты
010 Фрезерно-центровальная 2Г942	0,768	0,445	0.0721	1,2851
020 Токарно-винторезная 16К20	3,302	0,645	0,239	4,186
030 Вертикально- фрезерная 6Р13Ф3	12,11	0,59	0.24	12,94
040 Кругло-шлифовальная 3Т153Е	0,25	0,33	0,03	0,61

2.10 Технико-экономическое сравнение вариантов технологических процессов обработки детали

Для технико-экономического сравнения вариантов, разобрав базовый технологический процесс, разрабатываемый проектируемый технологический процесс с усовершенствованными операциями, оборудованием, режущим и измерительным инструментом в котором предусмотрены более рациональные режимы резания, нормы времени, более низкие затраты на инструмент и оборудование благодаря чему получилась более низкая технологическая себестоимость.

Таблица 2.10.1 Данные базового технологического процесса

	Заводской вариант техпроцесса	Тшт. мин
010 020 030 040 050 060 070	Фрезерно-центровальная Токарно-винторезная Токарно-винторезная Сверлильная с ЧПУ Сверлильная с ЧПУ Вертикально-сверлильная Кругло-шлифовальная	1,61 7,15 5,212 7,2 5,61 3,68 0,61
Итого:	31,072

Таблица 2.10.2 - Данные для обоснования предполагаемого технологического процесса

	Проектный вариант техпроцесса	Тшт. мин
010 020 030 040	Фрезерно-центровальная Токарно-винторезная Вертикально-фрезерная с ЧПУ Кругло-шлифовальная	1,285 4,186 12,94 0,61
Итого:	19,712

В результате сократилось штучное время на обработку детали.

Литература

1. Кузьмин Б. А., «Технология металлов и конструкционные материалы» - М; Машиностроение. 1989.

2. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. «Курсовое проектирование по предмету "технология машиностроения"» -Мн.: Выш. Школа, 1983.

3. Добрыднев И. С. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения.»-М.: Машиностроение. 1985.

«Справочник технолога машиностроителя.» Т. 1 Под общ. редА. Н.Маловой. -М.: Машиностроение. 1972.

«Справочник технолога машиностроителя.» Т. 2 Под общ. ред. А. Н.Маловой. - М.: Машиностроение. 1972.

Нефёдов Н. А., Осипов К. А.

«Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту» -М; Машиностроение. 1990.

7. «Краткий справочник металлиста» Под общ. ред. П. Н. Орлова. - М.: Машиностроение. 1987.

8. Нефёдов Н. А. «Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах» - М.: Выш. Школа, 1986.

9. «Общемашиностроительные нормативы режимов резания» - Ч 1,2, 3 -М; Машиностроение. 1974.

10. «Справочник технолога машиностроителя.» Т. 1 Под общ. ред. А. Н.Касиловой. - М: Машиностроение. 1985.

Размещено на Allbest.ru