Описание конструкции и служебное назначение детали.
Технологический контроль чертежа детали анализ детали на технологичность.
2.Расчетная часть.
2.1Характеристика заданного типа производства.
2.2 Выбор метода и вида получения заготовки.
2.3Разработка маршрута обработки детали.
2.3.1 Анализ существующего технологического процесса
2.3.2 Разработка нового технологического процесса.
2.3.3 3 Характеристика выбранного оборудования
2.3.4 Описание Системы УЧПУ
2.4 Выбор и обоснование технологических баз.
2.5 Определение припусков на механическую обработку.
2.6 Выбор режущего, вспомогательного и мерительного инструментов.
2.7. Расчет режимов резания.
2.8 Расчет норм времени.
2.9 Технико-экономическое сравнение вариантов обработки детали.
Литература.
Приложения.
Введение.
Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности нашей страны. Непрерывное совершенствование машин характеризуется возрастанием их мощности, а так же повышением их точности и надежности.
В создание Технологии Машиностроения крупный вклад внесли профессора Л.И. Соколовский, А.М. Каширин, Б.С. Балакшин, В.М. Ковал, М.Е. Егоров и другие. Эти ученые разработали теоретические основы технологии машиностроения, вопросы точности обработки деталей и жесткости системы станок- приспособление- инструмент- деталь, теорию размерных цепей, типизацию Технологического Процесса и другие.
На современном этапе развития технологии трудно сосредоточить всю совокупность расширяющихся знаний во всех областях технологии производства машин в рамках одной специальности как технология машиностроения, технология литейного производства, технология ковки и штамповки и т.п.
В условиях массового и крупносерийного производства должны применяться заготовки экономичных форм с приближением их к формам готовых деталей и прокат специальных профилей, что значительно снизит трудоемкость обработки на металлорежущих станках.
В технологии обработки заготовок повысилось значение отделочных операций. Таким образом, при обработке заготовок должны преобладать методы обработки поверхности абразивным инструментом, лезвийным инструментом без снятия стружки.
В методах обработок заготовок резанием наметилась и утвердилась замена однолезвийного инструмента многолезвийным.
В области станкостроения на место станков с ручным управлениям пришли станки с Численно Программным Управлением.
Целью данного дипломного проекта является разработка нового прогрессивного технологического процесса механической обработки детали “корпус поршня” с использованием станков с ЧПУ.
1. Общий раздел.
1.1 Описание конструкции и служебное назначение детали.
Деталь «Корпус Поршня» имеет габаритные размеры o360х310 и массу 122кг. Изготавливается из легированной стали 20Х ГОСТ 4543-71
Деталь используется в приводе токарного станка, и работает в агрессивной среде со статическими нагрузками, а также испытывает деформации растяжения и сжатия.
Основными поверхностями являются: внутренняя цилиндрическая поверхность o285 H7 с шероховатостью 0,8 мкм, наружная цилиндрическая поверхность o360 H11 с шероховатостью мкм(является конструкторской базой).
Вспомогательными поверхностями являются: отверстие o25 H11с шероховатостью 3,2 мкм, 2 отверстия o12мм, конусные поверхности o335 и o325 мм, внутренний уступ o350
Остальные поверхности являются свободными.
Технические требования предъявляемые к заготовке:
по твердости HRC 101…143,штамповочные уклоны 5 ,класс точности Т2, группа сталей М2,Степень сложности С2.
Химические и физико-механические свойства представлены в таблицах 1.1.1 и 1.1.2
Таблица 1.1.1
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2
Относительное удлинение/
Относительное сужение, %
Ударная вязкость, кгс/см2
Предел текучести, Н/мм2
600
11
40
6
650
Таблица 1.1.2
C
Si
Mn
Cr
S
P
Ni
Cu
0.17 - 0.23
0.17 - 0.37
0.50 - 0.80
0,7- 1.00
0.045
0.050
1-1,5
0,4-0,6
1.2 Анализ технологичности детали.
На чертеже даны все размеры, сечения которые дают полное представление о детали, на основные размеры указаны допуски и шероховатости и имеются особые технические требования: HRC 101…143
Деталь технологична, так как поверхности можно обрабатывать проходными резцами, есть свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям, способ получения заготовки довольно прост.
Деталь не технологична, так как жесткость детали не достаточна, т.к. она тонкостенная, и ограничивает режимы резания. Так же имеется 2 отверстия, расположенных под углом в 60,закрытый паз так же является недостатком.
Но в целом деталь достаточно технологична.
Количественный анализ технологичности детали.
При количественной оценке технологичности согласно ГОСТ 14.201-73 вычисляются коэффициенты Куэ, Ктч, К-ш, для этого составляют таблицу 1.2
Таблица 1.2
Наименование поверхности
количество поверхностей
количество унифицированных пов
квалитет
шероховатость
Наружные цилиндрические поверхности:
o360H11
o335
o325
o305
Конус:
O325
O335
Фаска 2Х 45
Внутренние цилиндрические поверхности:
O 350
O285
O295
Конус O315
Уступ O 70
Отверстие:
O25H11
2 отверстия O12
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
1
1
-
1
-
-
-
11
14
14
14
14
14
14
14
7
14
14
14
11
14
12.5
12.5
12.5
12.5
12.5
12.5
12.5
12.5
0.8
12.5
12.5
6.3
3.2
6.3
Qэ=16 Qуэ=13
Коэффициент унификации конструктивных элементов
Ку.э= Qуэ / Qэ=13/16=0.8
По этому показателю деталь технологична, так как Ку.э > 0,6
Коэффициент точности обработки
где ni- число поверхностей детали, точностью соответствующей 1му из 19ти кв.; Аср- средний квалитет точности.
По этому показателю деталь технологична, так как Кт.ч ? 0,8
Коэффициент шероховатости поверхности
где Бср--- это средняя шероховатость, мкм.; n- количество поверхностей соответствующего качества шероховатости. П-значения параметра шероховатости, Ra ; По этому показателю деталь технологична, так как Кш < 0,32По проведённому анализу можно сделать вывод, что деталь технологична.
2.2 Выбор вида и метода получения заготовки.
Выбор вида и метода получения заготовки определяется: назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, типом производства, а также экономичностью изготовления.
Вид заготовки оказывает существенное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.
В данном курсовом проекте проведем технико-экономический расчет двух возможных видов получения заготовки.
Выбираем следующие варианты заготовок: прокат и штамповка.
а) б)
Рис.2.2 Виды заготовок (а - прокат; б - штамповка).
Для определения более рационального варианта заготовки произведем технико-экономический расчет показателей, коэффициента использования материала Ким, себестоимость изготовления заготовки Sзаг.
Для подсчета показателей определяем массу заготовок по двум вариантам:
; -прокат; -штамповка
,где
d - диаметр, см
L - длина, см
? - плотность материала, кг/см3
?= 0,00785 кг/см3
кг.
mшт=144 кг.(из данных чертежа)
Экономический эффект по использованию материала.
руб.
Sm=28 - цена 1 кг материала, руб.
mпр, mшт - масса вариантов заготовок, кг.
Экономический эффект изготовления заготовки.
, где
Sз1,Sз2 - себестоимость вариантов заготовки.
руб.
Q - масса заготовки, кг
S - цена 1кг материала, руб.
q - масса детали, кг.
Sотх - цена отходов за тонну, руб.
Км=1 Кт=1.06 Кс=0.7 Кв=0.78 Кп=0.5
руб.
руб.
Таблица 2.2
Вид заготовки
Коэффициент использования материала
Себестоимость изготовления, руб.
Годовая экономия, руб.
Прокат
Штамповка
0.5
0.85
7164
1166
15680000/299990000
Метод получения заготовки штамповкой экономичней, чем заготовка полученная прокатом.
2.3 Разработка маршрута обработки детали.
2.3.1 Анализ существующего технологического процесса.
Для полноты разработки нового технологического процесса изготовления детали, необходимо проанализировать старый ТП. Основные данные по процессу представлены в таблице 2.3.1
Таблица 2.3.1
№ опер.
Наименование и содержание операции
Оборудование
Тш, мин.
005
010
015
020
025
030
035
040
045
050
055
060
065
070
Заготовительная
Слесарная
Очистить от окалины
Токарно-винторезная
1.Подрезать торец
2.Точить наружную поверхность
3.Точить конус
4.Точить наружную поверхность
5.точить конус
6.Точить наружную поверхность
7.Точить наружную поверхность o305
Токарно-винторезная
1.Снять фаску
2.Расточить o275
3.Расточить o265
4.Расточить фаску
Контрольная
Токарно-винторезная
1.Расточить o350
2.Расточить o285 начерно
3.Расточить начисто
4.Расточить конус
5.Расточить o295
6.Расточить уступ o70
Контрольная
Сверлильная
1.Сверлить отверстие o12
2. Сверлить отверстие o12
Сверлильная
1.Сверлить отверстие o25
2.Зенкеровать отверстие
3.Сверлить по ввод фрезы
Фрезерная
1.Фрезеровать окно
Внутришлифовальная
1.Шлифовать начерно o285
2.Шлифовать начисто
Слесарная
Моечная
Приемочный контроль
16К20
16К20
16К20
2Р135
2Р135
6Р13
3К229В
0.78
6.8
6.2
19.6
8.56
1.26
16.9
3.84
Данный ТП имеет некоторые недостатки:
1 Нерациональность выбора заготовки;
2 Нерациональность выбора оборудования, используются устаревшие модели станков, которые не могут высокопроизводительно изготовить деталь и увиливают время на ее изготовление.
3 Неприменимость высокопроизводительных методов обработки.
Их можно устранить, заменив оборудование в 015; 020; 030; 040 и 045 операциях на более производительное. Применение станков с ЧПУ позволит сократить время на обработку и снизить себестоимость изготовления детали.
2.3.2 Разработка нового технологического процесса.
При разработке нового технологического процесса необходимо учесть положительные и отрицательные стороны существующего технологического процесса, то есть в новом технологическом процессе необходимо выбрать более рациональный вид заготовки, использование более нового оборудования и более высокопроизводительных методов обработки.
Предложенный вариант технологического процесса сведем в таблицу 2.3.2
Таблица 2.3.2
№ опер.
Наименование и содержание операции
Оборудование
Станочные
приспособления
Режущий и вспомогательный инструмент
Мерительный инструмент
Штучное
время
005
Заготовительная
010
Слесарная. Очистить от окалины
Верстак
015
Токарно-винторезная
1.Подрезать торец
2.Точить поверхность o325
3.Точить конус
4.Точить поверхность o335
5.Точить конус
6.Точить наружную поверхность o305 с одновременной подрезкой торца
7.Снять фаску 2х45
8.Расточить фаску
9.Расточить внутреннюю поверхность o275
10.Расточить внутреннюю
поверхность o265 с одновременной подрезкой торца
16К20Ф3
Токарно-винторезный станок с ЧПУ
Патрон 3-х кулачковый
Резец проходной Т15К6
Резец Расточной Т15К6
Штангель-циркуль ЩЦ-II-160-0,01
16,7 [мин]
020
Контрольная
Стол ОТК
025
Токарно-винторезная
1.Подрезать торец
2.Точить поверхность o325
3.Точить наружную поверхность o360
4.Расточить поверхность o350 с подрезкой торца
5.Расточить внутреннюю поверхность o285 начерно
6.Расточить внутреннюю поверхность o285 начисто
7.Расточить конус 15
8.Расточить внутреннюю поверхность o295
10.Расточить уступ o70
16К20Ф3
Токарно-винторезный станок с ЧПУ
Патрон 3-х кулачковый ГОСТ 16886-71
Резец Расточной Т15К6
Штангель-циркуль ЩЦ-II-160-0,01
17,2 [мин]
030
Контрольная
Стол ОТК
035
Сверлильная
1.Сверлить 2 отверстия o12 мм последовательно
2.Сверлить o12мм
3.Зенкеровать o12мм
4.Сверлить под ввод фрезы
2Р135Ф2-1
Вертикально- сверлильный станок с ЧПУ
Специальное сверлильное приспособление
Сверло Р6М5
Калибр- пробка
10,8 [мин]
040
Фрезерная
1.Фрезеровать окно
6Р13 Вертикально-Фрезерный станок
Специальное приспособление
Фреза Концевая
5,5 [мин]
045
Внутришлифо-вальная
1.Шлифовать предварительно внутреннюю поверхность o285
1.Шлифовать окончательно.
3К229В Внутришлифовальный станок
Патрон 3-х кулачковый
Шлифовальный круг
Штангель-циркуль ЩЦ-II-160-0,01
12,85 [мин]
050
Слесарная
055
Моечная
060
Приемочный контроль
2.3.3 Характеристика выбранного оборудования.
В данном технологическом процессе применяются такие станки как: 16К20Ф3. Он предназначен для точения наружных поверхностей, растачивания отверстий, нарезания резьбы. Его основные технические характеристики:
При наибольшем диаметре обрабатываемого отверстия[мм] 320
Диаметр шлифуемых отверстий [мм] 100-400
Частота Вращения Шпинделя [об/мин] 3500,4500
Мощность Двигателя [КВт] 7,5
Габариты [мм] 4630х2405х2000
2.3.4 Описание системы Управления ЧПУ.
В новом Технологическом Процессе применятся Оперативная система управления станком на базе устройства “Электроника-НЦ-31”, которая обеспечивает ввод, отладку и редактирование программ обработки непосредственно на станке с помощью клавиатуры. Программа и вводится оператором с чертежа детали или при обработке сложных деталей с бланка подготовленного технологом - программистом. Контроль программы осуществляется с помощью цифровой индикации, а ее корректировку -непосредственно на станке от клавиатуры на панели управления.
В устройстве “Электроника-НЦ-31” возможна передача программ в кассету внешней памяти (КВП) для хранения вне станка и последующего ввода программы из КВП в систему управления. Устройство ЧПУ - контурное, оперативно управляет следующим: электроприводом подач по двум координатным осям. Интерполяция - линейная и круговая. В память устройства введены стандартные рабочие циклы: точение конусов, обработка любых дуг окружностей, нарезание резьбы, продольное и поперечное точение с разделением величины припуска на рабочие ходы и ввода программы в память устройства. Разрешающая способность по координате Z 0,01mm, по координате X 0,005mm.
2.3 Выбор и обоснование технологических баз.
При разработке технологической операции необходимо особое внимание уделить выбору технологических баз. При этом должны соблюдаться основные правила базирования: 1. правило шести точек; 2. правило совмещения баз; 3. постоянство баз.
Поверхности, выбранные в качестве базовых, указаны на рис. 2.4, а данные по базовым поверхностям сводим в таблицу 2.4. Выбор баз производим в соответствии с ГОСТ 21495-76
Таблица 2.4
№ опер.
Наименование операции
Базовая поверхность
Приспособление
015
Токарно-винторезная с ЧПУ
А
Патрон 3-х кулачковый
025
Токарно-винторезная с ЧПУ
Б
Патрон 3-х кулачковый
035
Сверлильная с ЧПУ
АВ
Специальное приспособление
040
Фрезерная
АБВ
Специальное приспособление
045
Шлифовальная
Б
Патрон 3-х кулачковый
2.4 Определение припусков на механическую обработку.
От величины припусков на обработку детали зависит себестоимость ее изготовления. Повышенный припуск ведет к увеличению расхода материала, затратам труда и другим производственным расходам. При заниженном припуске увеличивается возможность получения бракованной детали. Поэтому очень важно правильное назначение общих и межоперационных припусков.
Используя два вида определения припусков, аналитический и статический, определим припуски на несколько поверхностей.
Все данные расчетов заносим в таблицы.
№ перехода
Вид заготовки
Точность обработки
Элементы припуска, мкм
Припуск, мм
Размер заготовки, мм
Квал
допуск
Rz
T
?o
?y
2zmin
2zmax
min
max
0
Заготовка
H14
1.3
300
300
341
-
-
-
274.68
275.169
1
Точение черновое
H12
0.52
50
50
20.4
130
8
8.8
283.48
283.969
2
Точение чистовое
H10
0.13
20
25
13.6
130
0.85
0.853
284.33
284.432
3
Шлифование черновое
H 8
0.081
10
20
6.82
110
0.36
0.359
284.69
284.742
4
Шлифование чистовое
H7
0.052
5
15
0.68
110
0.31
0.309
285
285.052
Rz - высота микронеровности, оставшейся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм.
Т - глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм.
2.5 Выбор вспомогательного, режущего и мерительного инструментов.
При разработке технологического процесса обработки детали большое значение, для повышения производительности и снижения себестоимости, имеет правильный выбор инструментов для изготовления детали и для контроля размеров. При выборе инструментов следует стремиться к применению стандартных инструментов, но если целесообразно, можно применять специальный, комбинированный или фасонный инструмент.
Режущий инструмент выбирают в зависимости от методов обработки, свойств обрабатываемого материала, требуемой точности и качеств поверхности.
Таблица 2.6
№ опер.
Вспомогательный, режущий и мерительный инструменты. Их ГОСТ и материал режущей части.
Шлифовальный круг 16167-80, штангенциркуль ГОСТ 166-89,патрон 3-х кулачковый ГОСТ 16886-71
2.6 Подробная разработка двух операций технологического процесса.
Этот пункт делается для двух разнохарактерных операций технологического процесса таких, как токарная с ЧПУ и сверлильная. Производят расчет режимов резания аналитическим и табличным методом.
1. Определение режимов резания на токарную операцию с ЧПУ 025 .Точить o360 начерно с одновременной подрезкой торца, расточить o350 начерно с подрезкой торца, расточить o285 начерно, расточить внутреннюю поверхность на чисто точить, точить конус ?1:3,расточить внутреннюю поверхностьo295,расточить уступ o70.
Значение минутной подачи Sm определяют по формуле:
Sm= So X
Sm1=0,29х1304=378 мм/мин
Sm2=0,42х651=273 мм/мин
Sm=0,9х216=194 мм/мин
С учетом П.Д.С. выбираем ближайшее имеюшееся на станке подачи Sф и Ч.В.Ш. фактическое.
Для o12 =1000 Sф= 315
Для o25 для сверления=500 Sф= 250
для зенкерования=200 Sф= 160
Фактическую скорость резания определяют по формуле:
Vф= хDx ф/1000
Для o12 V=3,14х12х1000/1000=37,7
Для o25 V=3,14ч25ч200/1000= 39,25 и V=3,14х25х200х1000=15,7
c. Определение мощности резания.
Nt=4.5 кВт
Кпи=1.1 - коэффициент зависящий от материала инструмента.
Nрез=4x0,85=3,24 кВт.
- условия выполнимы.
Литература.
[1] - «Справочник технолога машиностроителя» том 2, под редакцией Косиловой и Мещерекова М. «Машиностроение», 1986г.
[2] - «Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования станочных работ» М. Машиностроение 1974г.
[3] - «Курсовое проектирование по технологии машиностроения», под редакцией А.Ф. Горбацевича, Минск Высшая школа 1975г.
[4] - «Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания», часть 1, М., Экономика 1990г.
[5] - «Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках ЧПУ» часть 2, М. Экономика 1990г.
[6] - «Режимы резания металлов», справочник под редакцией Ю.В. Барановского, М, Машиностроение 1972г.
[7] - «Обработка металлов резанием» справочник технолога под редакцией А.Л. Панова, М, Машиностроение, 1988г.
[8] - Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету технология машиностроения, М Машиностроение 1985г.