Производство детали "диск"

Общие сведения

Химический состав

Заготовку для данной детали можно получить из листового проката либо штамповать на КГШП, либо получить заготовку литьем. Выберем получение из проката. Выбор способа можно объяснить следующими факторами:

ґ Выбранный материал не относится к литейным сталям

ґ Штамповкой получить заготовку возможно, но ввиду тонкого сечения диска - 10 мм заготовку будет коробить и останутся большие внутренние напряжения.

ґ Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом деформировании.

ґ Прокат применяется в условиях массового или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объем механической обработки.

Заготовку можно получить вырезкой гидроабразивным методом, а затем согнуть на прессе, чтобы получить заготовку максимально приближенную по форме к готовой детали.

Из-за появлений напряжений после операции сгибания необходима нормализация.

Таким же способом можно вырезать заготовку при помощи плазменной резки, но, в этом случае нужен больший припуск на механическую обработку для удаления оплавленного металла после резки, что приводит к увеличению времени обработки резанием.

Кроме того гидроабразивная вырезка позволяет получить достаточно чистые поверхности у заготовки без заусенцев с минимальными припусками.

Поэтому, делаем вывод, что наиболее благоприятный вариант получения заготовки будет гидроабразивная вырезка из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74.

Экономическую целесообразность выбора рассмотрим в следующем разделе.

Расчет себестоимости будем производить по 2 вариантам:

1) При вырезке с помощью гидроабразивной установки из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74. [4]

где: - стоимость материала

- стоимость операций правки и разрезки

где: - масса заготовки ()

- цена одного килограмма материала заготовки (Сталь 38Х2МЮА - 56,9 руб.) [5]

- масса готовой детали ()

- стоимость отходов (6500 руб./т) [6]

- штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.

коэффициент выполнения норм

где: - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

где: коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем у аналогичные расходы у базового станка (1,3) [ссылка];

 практические часовые затраты на базовом рабочем месте;

удельные часовые капитальные вложения в станок, руб./час;

,

где: балансовая стоимость станка (16 000 000 руб.);

годовой  фонд времени работы станка (;

  коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

удельные часовые капитальные вложения в здание, руб./час.

,

где: производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов,

,

 площадь станка в плане ();

коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проездов, проходов и др. (в зависимости от площади станка - 2);

годовой  фонд времени работы станка (;

  коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

- штучно-калькуляционное время (мин)

- длина вырезаемого контура (1160 мм.);

Таким образом, стоимость заготовки будет равна:

Технологическая себестоимость получения одной заготовки при гидрообразивной резке с учетом затрат на сопла:

Время работы сопла - 240 часов; стоимость одного сопла - 1000 € = 40000 руб.

Рассчитаем стоимость работы сопла при вырезе одной детали:

240 час. - 40000 руб.

0,23 час. руб.

1) Число заготовок, получаемых с учетом полного износа сопла:

2) Количество сопел, нужное для получения 20000 шт.

В итоге необходимо 20 сопел.

Общая технологическая себестоимость получения одной заготовки из листового проката при гидрообразивной резке:

Общая стоимость изготовления заготовки из листового проката при гидроабразивной резке - 568,67 руб. с учетом затрат на сопла.

2.2 Разработка схем базирования и закрепления заготовки по операциям

Исходя из анализа точности и технологичности разделов 1.1.5-1.1.6 предлагаются следующие схемы базирования по операциям.

Операция 015 1 установ.

Базирование осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне, с дополнительными опорами, что позволяет обработать торец и расточить центральное отверстие. Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон обеспечивает достаточную точность для перечисленных выше обработок.

При такой схеме базирования получаемые поверхности для базирования во втором установе не имеют радиальных и торцевых биений друг относительно друга.

Операция 015, 2 установ.

Базирование осуществляется по уже обработанной поверхности на первом установе. Обрабатываемый торец диска будет параллелен базовому. Погрешность базирования на выдерживаемый размер при этом способе зависит от оснастки станка.

Необходимо учесть, что понадобятся кулачки меньшего размера, для обработки фаски центрального отверстия.

Данная схема базирования позволяет согласно требованиям чертежа добиться требований по взаимному расположению поверхностей:

Є допуск перпендикулярности плоскостей диска относительно центральной оси - 0,01 мм;

Є допуск плоскостности поверхностей диска - 0,01 мм на всей длине;

Є допуск перпендикулярности поверхностей крепления поршней относительно центральной оси - 0,01 мм;

Є допуск перпендикулярности оси отверстий для крепления поршней, относительно соответствующих поверхностей кронштейнов - 0,01 мм.

Операция 020.

Вертикальное протягивание исключает погрешность обработки отклонением протяжки от оси отверстия под действием силы тяжести. Ось отверстия совмещается с осью протяжки заходным конусом.

В данном установе важна ориентация детали, поэтому добавим дополнительную ориентацию к базированию:

Так как для изготовления детали диск используется многооперационный станок, позволяющий проводить фрезерные операции не снимая деталь, использование фрезерного станка не целесообразно и вносит лишние затраты на оборудование. Так же т.к. данный станок высокоточный и позволяет обработать отверстия с требуемой точностью, можно обойтись без использования сверлильного станка.

2.3 Оборудование

Токарные и фрезерные обработки - выбираем центр обрабатывающий токарно-фрезерный GMX 200 S Linear. [20]

Многооперационные токарные станки позволяют:

- снизить количество операций;

- сократить время обработки за счет быстрой смены инструмента;

- повысить точность обработки поверхностей;

- увеличить производительность труда;

- увеличение срока службы;

- повышение эффективности за счет исключения человека из производственного процесса;

- улучшение условий труда, освобождение человека от тяжелых условий труда;

- обеспечение ритма работы.

GMX 200 S linear располагает всеми основными моментами, присущими токарно-фрезерным центрам. Неоспоримым преимуществом здесь служит впервые проведенная адаптация новой системы управления Siemens SolutionLine-Steuerung с встроенной системой программирования ShopTurn-Programmiersystem. GMX 200 S linear открывает область подготовки управляющих программ у действующего оборудования с графической поддержкой для токарно-фрезерных центров. Чтобы программировать также просто и надежно на универсальном станке, как и на токарно-фрезерном центре, имеется упрощенный выбор требуемых циклов, включая 3-D симуляцию заготовки всех токарно-фрезерных операций вплоть до В-осевого контура. Т.о. оператору легче и быстрее получить готовую деталь. Не последнюю роль в новом GMX 200 S linear играет ShopTurn feature, делая его высокопроизводительным в среднесерийном производстве, а также гибким и универсальным центром от мелкосерийного до единичного производства, где комплектность заготовок неограниченна.

Оснащение новым дисковым магазином на 36 инструментов и эргономичной фронтальной загрузкой инструментов, а также защищённой сменой инструментов.

Будь то токарная обработка, сверление или фрезерование деталей типа втулок, прутка и валов с новым GMX 200 linear серия GMX linear уже хорошо оснащена для больших заданий по обработке. Линейный привод, крестовидные салазки с осями Y и B и высокодинамичный токарный и фрезерный шпиндель с 100 Нм и макс. 12.000 об/мин комбинируют характеристики Highend-токарного станка с силой высокотехнологичного обрабатывающего центра. Число оборотов и синхронная по углам передача инструмента, а также интегрированные шпиндельные моторы гарантируют как при версии с контршпинделем так и с задней бабкой кратчайшие процессы.

Благодаря большому запасу инструментов и возможности наладки параллельно основному времени, возможно, экономичное производство малых партий. Новый станок GMX 200 linear расширяет серию токарно-фрезерных центров GILDEMEISTER в зоне с диаметром до 560 мм и превращает эту серию в обширнейшую программу 6-сторонней полной обработки с линейной технологией.

Использование обрабатывающих центров GMX 200 S Linear позволяет снизить количество используемых станков, сократить время обработки, а так же добиваться высокой точности обработки.

Гидроабразивная установка - Системы водоструйной резки фирмы "Water Jet Sweden AB"

Под гидроабразивной резкой подразумевается резка высокоскоростной струёй воды или струёй воды, смешанной с абразивом (гидроабразивная резка). Принцип действия этого метода заключается в том, что поток воды, проходя через отверстие диаметром 0,2 … 0,4 мм, разгоняется до скорости порядка 900 м/мин и направляется на разрезаемую поверхность. При гидроабразивной резке в поток воды добавляется абразив. Во время столкновения с разрезаемым материалом кинетическая энергия струи преобразуется в механическую энергию микроразрушения обрабатываемого материала, и происходит резание.

Преимущества гидроабразивной резки:

· метод гидроабразивной резки может быть применён абсолютно к любым материалам

· разрезаемый материал не подвергается термическому воздействию (холодное резание);

· отсутствие пыли и вредных газов (поток струи воды уносит пыль с собой);

· инструмент резки (струя воды или вода + абразив) не нуждается в переточке;

· низкое тангенциальное усилие резания на деталь (в общем случае даже не требуется зажима разрезаемого материала);

· небольшая, порядка 1 мм, ширина реза (уменьшение отходов и улучшение экономичности раскроя);

· высокая скорость резания;

· возможность резки сложных контуров по фасонным поверхностям;

· рациональный расход материалов;

· быстрое реагирование на нужды производства.

Water Jet Sweden AB (Швеция) является европейским лидером по производству высокотехнологичных прецизионных установок гидроабразивной/водной резки. Специалисты компании имеют более чем 30-летний опыт в проектировании и производстве таких станков с применением ЧПУ.

Чрезвычайно высокая механическая точность приводов, использующих прецизионные шарико-винтовые пары BOSCH или линейные двигатели, собственный всемирно известный патент на встроенную систему направляющих, а также совместная работа с ведущим поставщиком систем управления FANUC, позволила Water Jet Sweden производить установки гидроабразивной резки с крупногабаритной поперечной балкой, которая быстро и легко перемещается и работает с максимальной точностью.

Для своих машин компания Water Jet Sweden использует только высококачественные комплектующие, увеличивающие срок службы установок гидроабразивной резки. Первая машина, созданная основателем компании, господином Я. Ридом, в 1975 году для компании "Forlaget Karnan", до сих пор используется в производственных условиях, сохраняя заданную точность. Компания заявляет, что номинальный срок службы машины Water Jet Sweden составляет не менее 20 лет.

Основные технические характеристики некоторых установок гидроабразивной резки Water Jet Sweden приведены в таблице.

Технические характеристики некоторых установок гидроабразивной резки Water Jet Sweden

В создании прецизионных установок с крупногабаритным столом компания является абсолютным мировым лидером. В 2006 году Water Jet Sweden выпустила установку гидроабразивной резки с размерами рабочей зоны 4 м х 18 м.

Для повышения производительности установки гидроабразивной резки Water Jet Sweden могут быть оборудованы несколькими режущими головками, расположенными либо независимо друг от друга на одном портале либо на одном широком суппорте.

CNC-управляемые оси X, Y, Z - стандарт для всех установок гидроабразивной резки Water Jet Sweden. Кроме того, компания выпускает установки с 4-мя и 5-ю управляемыми осями, позволяющими осуществлять сложную резку деталей из листового материала; например, вырезку деталей с внутренними и наружными фасками по любым криволинейным поверхностям, вырезку наклонных отверстий любого профиля с прямолинейной образующей и обработку сложных криволинейных пазов.

Помимо 4-х и 5-ти координатной резки деталей из листового материала, реализуемых с помощью режущей головки Beveljet, Water Jet Sweden выпускает станки для объёмной 5-ти координатной гидроабразивной резки, имеющей возможность направлять гидроабразивную струю под любым углом к поверхности стола, в том числе горизонтально.

Разработка новых компонентов и программного обеспечения для станков водной резки осуществляется в г. Роннеби, Швеция совместно с поставщиком CAD/CAM IGEMS. Water Jet Sweden осуществляет программу постоянного совершенствования функций гидроабразивной резки, которые требуются заказчикам.

Помимо изготовления машин для гидроабразивной обработки, компания Water Jet Sweden занимается модернизацией, разработкой и применением собственных передовых технологий гидроабразивной резки.

В силу огромного опыта работы в области гидроабразивной резки Water Jet Sweden обладает оборудованием, технологией и программным обеспечением, которые обеспечивают исключение образования конусности при 3-х координатной обработке.

Скорости резания некоторых материалов, достигаемых с помощью систем Water Jet Sweden, приведены на рис.1. При этом толщина разрезаемого материала может достигать порядка 300 мм.

Производство станков находится в новых фабричных помещениях в Роннеби, Швеция, где выполняется окончательная сборка и тестирование оборудования перед поставкой, а также проводится обучение персонала заказчика. Установка оборудования на заводе клиента и продолжение обучения специалистов клиента осуществляются высококвалифицированным персоналом.

Официальным представителем фирмы Water Jet Sweden в России является компания Росмарк-Сталь, осуществляющая весь комплекс сервисного обслуживания, поставку запасных частей и расходных материалов непосредственно со склада в Санкт-Петербурге.

Для протягивания шлицев - Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания 7Б64.

Для обработки протягиванием сквозных отверстий различной конфигурации: круглых, шлицевых, прямоугольных со шпоночными пазами.

Для низкотемпературного азотирования - Шахтная печь для каталитического газового азотирования.

2.4 Инструмент

Весь инструмент используемый для обработки вала выбирается из каталога Sandvik Coromant. [7]

Инструмент выбирается в зависимости от типа обработки:

1. Для черновых операций используются:

Сверло CoroDrill CoroDrill® Delta-C 2 ? 3 x Dc

Концевая фреза CoroMill Plura

Сверло CoroDrill Delta-C R841-0675-30-A1A 1220

2. Для чистовой обработки:

Резец токарный проходной CoroTurn RC SNMG 12 04 08-PR

Концевая фреза CoroMill Plura

Концевая фреза CoroMill Plura

Резьбофреза CoroMill Plura

2.5 Разработка технологического процесса изготовления детали

2.5.1 Назначение маршрута обработки отдельных поверхностей

Для того чтобы назначить маршрут обработки отдельной поверхности воспользуемся таблицами средне-экономической точности обработки. Одна и та же поверхность может иметь несколько вариантов обработки. Средне-экономическая точность это точность, обеспечивающая на станке нормальной точности рабочим средней квалификации на средних режимах.

По требованиям точности для поверхностей назначаем маршруты обработки и заносим все данные в таблицу.

Назначение маршрута обработки отдельных поверхностей детали

Маршрут обработки

Список литературы

1. С.И. Дмитриев, Е.А. Евгеньева «Технология машиностроения» расчет припусков на обработку.

2. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» под ред. А.Ф. Горбацевича.

3. В.В.Шевельков Проектирование и производство литых заготовок Псков ППИ СПбГТУ 2000г.

4. Е.А. Евгеньева, С.И. Дмитриев «Технология машиностроения».

5. http://www.sandvik.coromant.com/sandvik/3030/Coromant/Internet/S006826.nsf

6. «Справочник технолога-машиностроителя» под ред. Косиловой, Мещерякова в 2-х томах.

7. http://www.s-metal.com.ua

8. Курсовое проектирование по технологии машиностроения» под ред. А.Ф. Горбацевича.

9. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2-я. М. «Машиностроение», 1972 г

10. «Общие машиностроительные нормативы времени и режимов резания» в 2-х томах.

11. М.Е. Егоров «Основы проектирования машиностроительных заводов» М. высшая школа 1969 г.

Размещено на Allbest.ru