Механическая обработка детали "Планка"

Оглавление

 

 

Введение

 

Эффективность производства, его технический  процесс, качество выпускаемой продукции  во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Современные тенденции  развития машиностроительного производства, ориентированного на повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющие технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требуют подготовки квалифицированных специалистов, обладающих не только глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности.

В данной курсовой работе рассматриваются методы получения и выбор заготовки, расчёт погрешностей, определяющих точность механической обработки, расчёт припусков, оптимальных режимов резания.

В данной курсовой работе рассматривается деталь «Планка», материал детали – сталь 45. Габаритные размеры: длина 156 мм, высота 54 мм, тип производства – среднесерийное.

Для обеспечения  заданных конструктором требований по точности и качеству необходимо разработать экономически обоснованный технологический процесс механической обработки с выбором оборудования, инструмента, технологической оснастки, назначение режимов обработки для соответствующей геометрии режущей части инструмента. При проектировании технологического процесса механической обработки выполняют соответствующие этапы проектирования.

1.Анализ технологичности конструкции детали

 

Технологичность – это свойство конструкции изделия обеспечивать минимизацию затрат на всех основных стадиях жизненного цикла изделия (проектирование, изготовление, эксплуатация, ремонт, утилизация).

Проведем количественную оценку технологичности детали. Количественная оценка предполагает получение коэффициентов, анализируя которые для двух однотипных деталей, можно сделать вывод, какая из них более технологична.

В качестве основных коэффициентов  используют [1 стр. 39]:

1. Коэффициент средней точности:

      (1)

     (2)

 

где  n_i – число размеров или поверхностей для каждого квалитета точности;

T_i –квалитет точности i-ой поверхности.

Для нашей детали:

 

 

2. Коэффициенты средней шероховатости:

 

     (3)

     (4)

 

Ra_i –параметр шероховатости i-ой поверхности, мкм;

n_i – число размеров или поверхностей для каждого параметра шероховатости.

Для нашей детали:

Raср = (3,2*6+6,3*7)/(6+7) = 4,9

Кш = 1/4,9 = 0,2

И коэффициент точности и коэффициент  шероховатости меньше 1, следовательно, деталь технологична.

. Определение типа производства

 

На данном этапе по базовому технологическому процессу, либо по типовому технологическому процессу для данного  класса деталей определяют коэффициент закрепления операций и в соответствии с этим делают вывод о типе производства.

Тип производства был задан  в соответствии с заданием – мелкосерийный.

Расчет массы детали

 

Рассчитаем массу детали и заготовки.

      (5)

где r - плотность материала, для стали 7,81 г/см³

Находим объем прямоугольника:

Вычитаем  из объема объемы полых фигур  кругов и треугольника.

; , где

 

Используя формулу (5), получим:

m_заг =m_д/ К_вт      (6)

 

где К_вт – коэффициенты весовой точности для соответствующего способа изготовления заготовки, для поковки свободной ковкой К_вт=0,6;

 для штамповки  на ГКШП К_вт=0,85    [1, стр. 57, табл.3.6].

 

Используя формулу (6), получим: m_{заг 1} = 1,73 кг и m_{заг 2} = 1,22кг.

 

4. Выбор и обоснование метода получения заготовки

 

Метод выполнения заготовок для  деталей определяется назначением  и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом  и серийностью выпуска, а также  экономичностью изготовления. Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, назначить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на точность изготовления.

Окончательное решение можно принять  только после экономического комплексного расчета себестоимости заготовки. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную стоимость, считается оптимальным.

4.1. Определение метода получения заготовки и его обоснование

 

Решение задачи  максимального  приближения геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали – одна из главных тенденций в заготовительном производстве. Оптимизация выбора метода и способа получения заготовки позволяет не только снизить затраты на ее изготовление, но и значительно сократить трудоемкость механической обработки.

Наиболее часто применяют для  получения заготовок в машиностроении следующие методы: литье, обработка  металлов давлением, сварка, а также  комбинации этих методов.

В соответствии с типом  производства (среднесерийный), материалом (сталь 45) определим как минимум два варианта получения заготовки. В данном случае это будет поковка свободной ковкой и штамповка на ГКШП.

4.2. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

 

Окончательное решение о выборе конкретного способа изготовления заготовки принимается после определения себестоимости получения заготовки для каждого из способов путем сравнения их по значению стоимости.

Себестоимость производства заготовок, без учета затрат на предварительную  механическую обработку,  определяется по зависимости [1, стр. 61]:

 (7),

где G_д –масса детали, кг

G_заг –масса заготовки, кг

К_то – коэффициент, учитывающий доплаты за термообработку и очистку заготовок, руб/т

К_тч –коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок

К_с –коэффициент серийности

S_отх –стоимость 1 т отходов

С – базовая стоимость 1 т заготовок, руб/т

К_ф –коэффициент, учитывающий инфляцию.

 

Сравним себестоимость производства заготовки разными способами:

1. Штамповка на ГКШП:

К_то=0; К_тч- не учитывается; К_с=1,5; S_отх=27 руб/т; К_ф=5 по  [1, стр.62-64]

 руб

2. Поковка свободной ковкой:

К_то=0; К_тч- не учитывается; К_с=1; S_отх=27 руб/т; К_ф=5 по  [1, стр.62-64]

 руб

Себестоимость производства заготовки  по способу – штамповки на ГКШП – больше, чем по второму способу (поковка свободной ковкой), следовательно, второй способ  более выгодным.

6. Технико-экономический анализ  и обоснование выбора технологического  процесса

 

Основным  направлением сокращения затрат вспомогательного времени является автоматизация производственных процессов. Одним из главных направлений автоматизации является применение станков с ЧПУ. Эффективность применения этих станков выражается в повышенной точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок, в повышении производительности обработки, связанной с уменьшением доли вспомогательного времени, в снижении себестоимости обработки, связанной с повышением производительности, в снижении требований к квалификации станочника. Сложные, дорогостоящие в изготовлении и требующие трудоемкой наладки кулачки, упоры, кондукторы в системах ЧПУ не требуются, что значительно удешевляет и ускоряет наладку.

Поэтому станки с ЧПУ являются принципиально  новыми средствами автоматизации для  мелкосерийного и серийного машиностроения, сочетающими в себе производительность и точность станков-автоматов с гибкостью универсального оборудования.

Для современного этапа развития станков с ЧПУ  характерно резкое расширение их функциональных возможностей, повышение уровня автоматизации и все более широкое применение в системах управления мощных вычислительных средств (микро-ЭВМ и микропроцессорной техники). Появилась новая разновидность металлорежущего оборудования – многоцелевые станки.

В многоцелевых станках выражен новый подход к построению технологического процесса. Они обеспечивают различными видами инструмента комплексную обработку деталей без переустановок или при минимальном их числе.

Чтобы перейти  от одной технологической операции к другой, приходится каждый раз  освобождать деталь, снимать ее со станка и транспортировать на другой станок, где вновь производить установку (базирование), настройку на исходные размеры и закрепление. Каждая переустановка обрабатываемой детали непременно вносит свои погрешности в ее окончательные размеры.

Таким образом, большой выбор выполняемых на одном станке разнородных операций изменяет представление о традиционных технологических группах станков.

6.1. Выбор технологических  баз

 

На операции сверления и нарезания резьбы в отверстиях заготовку устанавливаем в специальное приспособление с базированием по внутренней цилиндрической поверхности и торцу (опорные штыри и короткий цилиндрический палец - реализуем установочную и двойную опорную базу: 3+2 степени свободы), для токарной операции используем трехкулачковый патрон с базированием по наружной цилиндрической поверхности и торцу, на операции шлифования применяем цанговый патрон.

6.2. Установление технологических  процессов обработки элементарных  поверхностей

 

Разработку маршрутного технологического процесса обработки детали в целом начинают с определения маршрутов обработки ее элементарных поверхностей.

Маршрут обработки устанавливается  исходя из требований чертежа и принятой заготовки. По заданному классу точности и шероховатости данной поверхности с учетом размера, массы и формы детали выбирают 1 или несколько методов окончательной обработки.

Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей, а именно  размеров D₂, D₃, D₄  используем следующий вариант обработки:

D₄ и D₂ – черновое, предварительное, чистовое растачивание и окончательное шлифование;

D₃ – однократное растачивание.

Для обработки поверхностей D₁ используем трехкратное точение + шлифование, для поверхности D₅ – двукратное точение, D₆ -  однократное точение.

6.3. Составление маршрута обработки заготовок в целом

На данном этапе необходимо разработать  общий план обработки заготовки  по операциям, выбрать модель оборудования, вид и тип технологической  оснастки, а также вид режущего инструмента и материал режущей  части инструмента.

Технологический процесс обработки корпуса представлен в таблице

№ операции	Наименование операции	Содержание  операции	Модель станка
005	Токарная с ЧПУ	Установить, закрепить, снять  деталь по диам. 100 (автоматический 3-х  кулачковый патрон) 1. Подрезать торец  в размер 62+-0,37 2. Точить начерно наружную  цилиндрическую поверхность по  контуру начерно, выдерживая размеры  диам. 101-0,87; 52+-0,1; диам. 120-0,54; 27+-0,1; диам. 170-1,0 3. Точить наружную  ступень получисто, выдерживая  размеры диам. 100-0,22; 52+-0,1 4. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность начерно в размер диам. 48+0,62 5. Точить 4 фаски 1,5х45	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С32
010	Токарная с ЧПУ	Установить, закрепить, снять  деталь по диам. 100 (автоматический 3-х  кулачковый патрон) 1. Подрезать торец в размер 60+-0,37 2. Подрезать торец  по фланцу начерно в размер 45,5+-0,05 3. Точить поверхность  диам. 102-0,87 начерно в размер 45,5+-0,05 4. Точить канавку с  одновременным чистовым подрезанием  торца, выдерживая размеры диам. 95-0,35; 45+-0,05 5. Точить поверхность диам. 101-0,22 предварительно 6. Точить поверхность  диам. 100,4-0,054 начисто 7. Расточить внутреннюю  цилиндрическую поверхность по  контуру начерно, выдерживая размеры  диам. 78+0,87; 40+-0,31; диам. 82+0,87; 20+-0,1; диам. 48+0,62 8. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность по контуру предварительно, выдерживая размеры диам. 79+0,19; диам. 49+0,16 9. Расточить внутреннюю  цилиндрическую поверхность по  контуру начисто, выдерживая размеры  диам. 79,6+0,074; диам. 49,6+0,062 10. Расточить 2 фаски 2х45 11. Точить фаску 1,5х45 по диам. 100	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С32
015	Термическая	Закалка	Печь
020	Торцекругло-шлифовальная	Установить, закрепить, снять  деталь (оправка) 1. Шлифовать одновременно  наружную цилиндрическую поверхность и торец начисто, выдерживая размеры диам. 100-0,022; 45+-0,05	3Т240
025	Внутришлифовальная	Установить, закрепить, снять  деталь (цанговый патрон) 1. Шлифовать внутреннюю  цилиндрическую поверхность	3К228А
030	Многоцелевая с ЧПУ	Установить, закрепить, снять  деталь (ось детали горизонтальна, базирование по внутренней цилиндрической поверхности и торцу: палец и опорные штыри) 1. Центровать 8 отверстий  диам. 3+0,25 по торцу в диам. 84+-0,27 и по фланцу в диам. 140+-2,0 2. Сверлить 4 отверстия  диам. 13+0,43 по диам. 140+-2,0 3. Сверлить 4 отверстия  диам. 5+0,36 под резьбу М6 на глубину 12 мм по диам. 84+-0,27 4. Зенковать фаску  1х45 в 4-х отверстиях под резьбу  М6 5. Нарезать резьбу  М6-7Н в 4-х отверстиях   6. Центровать отверстие  диам. 5+0,36 под резьбу М8 по диам. 120 7. Сверлить отверстие диам. 6,8+0,36 под резьбу М8 по диам. 120 8. Зенковать фаску  1х45 в отверстии под резьбу  М8 по диам. 120 9. Нарезать резьбу  М8-7Н	Сверлильно-фрезерно-расточной  6902МФ2
035	Контрольная	Контролировать размеры  согласно чертежа	Плита контрольная