Совершенствование технологического процесса механической обработки детали «Траверса»

ВВЕДЕНИЕ

 

Одной из важнейших отраслей промышленности считается машиностроение. Оно создает наиболее активную часть основных производственных фондов - орудия труда, следовательно, ускорение темпов его роста основа научно-технического процесса во всех отраслях хозяйства страны.

Возрождение и развитие отечественной машиностроительной промышленности невозможно без интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применения прогрессивных технологий. Повышение эффективности машиностроительного производства может быть осуществлено только путём его автоматизации и механизации, оснащения высокопроизводительным оборудованием.

В современных условиях широкое распространение получает технологическое оборудование с числовым программным управлением, позволяющее производить весь комплекс обработки на одном станке. Оно отличается высокой производительностью, повышенной точностью, высокой концентрацией обработки и снижением участия человека в процессе работы.

Целью дипломного проекта является совершенствование технологического процесса изготовления детали «Траверса» в условиях среднесерийного производства для повышения эффективности обработки.

Цель дипломного проекта определяет следующие задачи:

- анализ заводского  технологического процесса;

- разработка  нового технологического процесса;

- разработка операции механической обработки детали;

- разработка  управляющей программы на одну  операцию;

- экономическое  обоснование технологического процесса;

- охрана труда;

- экологизация  технологического процесса;

- разработка  методической части.

В усовершенствованном тех. процессе предполагается использовать современное высокоточное оборудование и эффективный инструмент, что позволит повысить производительность и качество обработки, а также снизить себестоимость изготовления детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1. Анализ исходных данных для разработки технологического процесса обработки детали «Траверса»

 

1.1.1. Основные  источники исходных данных

К основным источникам исходных данных относятся: рабочий чертёж детали «Траверса», заводской технологический процесс механической обработки детали, рабочий чертёж заготовки. Для разработки технологического процесса будем использовать справочники и нормативы машиностроения.

 

1.1.2. Назначение  и техническая характеристика  детали

Деталь «Траверса» служит для закрепления крюка в крюковой подвеске. В крюковых подвесках  траверса, на которой укреплен крюк, соединяется с осью канатных блоков щеками, изготовленными из листовой стали. Крепление кованого и штампованного крюка в траверсе крюковой подвески должно производиться с помощью стопорной планки.

Деталь траверса изготавливается из стали 45. Сталь 45 применяется: для изготовления валов-шестерней, коленчатых и распределительных валов, шестерен, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностей термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность; валов, надставок валов и дисков подпятников для гидрогенераторов; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска.

Химический состав стали 45 приведен в таблице 1, а механические свойства – в таблице 2.

 

 

 

 

Таблица 1- Химический состав стали 45

С	Si	Mn	S	P	Ni	Cr	Сu
			не более	не более
0,42-0,50	0,17-0,37	0,5-0,8	0,040	0,035	0,30	0,25	0,30

 

Таблица 2 -  Механические свойства стали 45

σт МПа	σвр МПа	σ5 %	ψ %	α Дж/см2	HВ
200	450	19	20	53	2190

 

Технологические свойства стали 45:

- температура  ковки Сº начала 1250, конца 700, сечения  до 400мм охлаждаются на воздухе;

- свариваемость – трудносвариваемая;

- склонность  к отпускной хрупкости – не  склонна.

Данная сталь оптимально подходит для изготовления детали «Траверса».

 

1.1.3. Анализ технологичности  конструкции детали

Технологический анализ детали проводят  как качественный, так и количественный.

Качественный анализ детали

Деталь  допускает обработку поверхностей на проход, отверстия возможно обрабатывать на многошпиндельных станках. Центральные отверстия можно обрабатывать без переустановки детали. Деталь имеет свободный доступ к обрабатываемым поверхностям. Имеются достаточные по размерам и расстоянию базовые поверхности. Деталь имеет достаточную жесткость, что не ограничивает режимы резания. В целом конструкция детали технологична.

Не технологичным является перепад между отверстиями ø151 и ø252.

 

Количественная оценка технологичности детали

Коэффициенты точности обработки и коэффициенты шероховатости определяются в соответствии с ГОСТ 18831-73. Для этого необходимо рассчитать среднюю точность и среднюю шероховатость обработанных поверхностей. Данные по деталям сведём в таблицы 3 и 4, в которых Ti – квалитеты, Шi – значение параметра шероховатости, ni – количество размеров или поверхностей для каждого квалитета или шероховатости.

Определим коэффициент точности по [2, с. 229], а результаты занесём в таблицу 3.

Таблица 3 – Определение коэффициента точности

Ti	ni	Ti*ni	Ti	ni	Ti*ni
7	12	84	11	2	22
8	2	16	14	27	378

                                                                                                    

Определение коэффициента шероховатости по [2, с. 229], а результаты занесём в таблицу 4.

Таблица 4 – Определение коэффициента шероховатости

Шi	ni	Шi*ni	Шi	ni	Шi*ni
1,6	2	3,2	6,3	12	75,6
3,2	5	16	12,5	17	212,5

                                                                           

Высокие коэффициенты точности и шероховатости говорят о том, что требования к точности размеров и качеству поверхностей высокие.

Коэффициент использования материала:

В целом деталь является технологичной. Низкий коэффициент использования материала говорит о том, что базовый вариант получения заготовки прокат не оптимален, его следует заменить на другой вид получения заготовки соответствующий серийному производству (например поковка).

Исходными данными, согласно заданию, являются рабочий чертёж детали со всеми техническими требованиями и технологический процесс.

Исходя из служебного назначения, анализа рабочего чертежа можно сформулировать основные задачи детали «Траверса».

Обеспечить:

- точность размеров: всех резьбовых отверстий по квалитету 7Н, отверстий ø250 и ø280 по 8-му квалитету, две боковых поверхности ø120 по 11-му квалитету, остальные размеры по 14-му квалитету;

- качество поверхностей: 2-х отверстий ø250 и ø280 по Ra 1,6мкм, отверстие ø151, поверхности ø120 и торцы отверстий ø250 и ø252 по Ra3,2мкм,  все резьбовые отверстия по Ra6,3, остальных поверхностей по Ra12,5;

- допуск соосности  поверхностей ø120d11 в пределах 0,08 мм относительно общей оси;

- допуск соосности  отверстия ø270Н8 относительно отверстия  ø250Н8 в пределах 0,03 мм;

- допуск торцевого  биения  отверстия ø250Н8 относительно  оси отверстия  ø250Н8 в пределах 0,03 мм;

- допуск круглости отверстия ø250 в пределах 0,01мм;

- допуск продольного  сечения отверстия ø250 в пределах 0,01мм;

1.1.4. Определение  типа производства

Типы производства характеризуются следующими значениями коэффициентов закрепления операций (Кзо) [10, с. 33]:

Тип производства    Кзо

Массовое…………………….……….1

Серийное: 

Крупносерийное…………………св. 1 до 10

Среднесерийное………………….св. 10 до 20

Мелкосерийное…………………..св. 20 до 40

Единичное…………………... …...св. 40

Коэффициентом закрепления операций Кзо определяемого по формуле  [10, с. 33]:

Кз.о.= ∑О/∑Р,

где ∑О - суммарное число различных операций;

      ∑Р - общее число рабочих.

Годовая программа выпуска N=1800 шт.

Располагая данными о штучном времени, определим количество станков

по [10, с. 33]:

mр= N∙Tшт / 60∙Fд∙ηз.н.,

где Fд= 5406 ч. – годовой фонд времени при 3-х сменной работе оборудования ;

        ηз.н= 0,85 – нормативный коэффициент загрузки.

Установим число рабочих мест Р округляя в большую сторону mр

Определим фактический коэффициент загрузки  ηз.ф [10, с. 33]:

ηз.ф.= mр/Р

Количество операций по формуле [10, с. 33]:

О= ηз.н / ηз.ф

Рассчитаем Кзо для операций программно-комбинированные:

mр= 1800∙68,75 / (60∙5406∙0,85)=0,44; примем Р=1,0;

 

ηз.ф.=0,44 /1,0 =0,44;   О=0,75 /0,44=1,7, примем О=2.

Тогда:

Кз.о.= 2/1=2, что соответствует крупносерийному типу производств.

Крупносерийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий изготовленных периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от объема выпуска изделий серийное производство делится на: мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Широко применяются специальные станки, полуавтоматы, автоматы и станки с ЧПУ. Технологические процессы разрабатываются подробно, следовательно, повышается производительность, и время изготовления детали уменьшается. Оборудование располагается по ходу технологического процесса. В серийном производстве большая часть оборудования, приспособлений и инструмента специализированны. Квалификация рабочих ниже, чем в единичном производстве.

 

1.1.5. Анализ  существующего технического процесса  изготовления детали «Траверса»

Характеристика технологического процесса

По признакам заводской технологический процесс классифицируют:

- по числу охватываемых изделий – мелкосерийный,

- по назначению – рабочий,

- по документации – маршрутно-операционный.

Рисунок 1 – Эскиз детали «Траверса»

Рисунок 2 – Эскиз детали «Траверса»

 

Анализ методов обработки поверхностей

Методы обработки поверхностей (МОП) зависят от служебного назначения детали. На рисунках 1 и 2 отметим обрабатываемые поверхности. Проанализируем МОП с точки зрения экономической точности, а результаты занесем в таблицу 5.

Таблица 5 – Методы обработки поверхностей по экономической точности

Вид поверх-ности	Квалитет	Шерох. Ra	МОП в М.К	МОП эконом. точности		Примеча-ние
				квалитет	шерохов.
Торец 1, 4	14	12,5	Точение однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Поверхность 3	11	3,2	Точение черновое и чистовое	9-11	3,2-6,3	Соответ.
Канавка 5	14	12,5	Точение однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Торец 6, 7, 8, 9	14	12,5	Фрезеро-вание однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Фаска 10	14	12,5	Фрезеро-вание однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Поверхности 12, 13	14	12,5	Точение однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Отверстия 14, 15	14	12,5	Растачивание однократное	12-14	6,3-12,5	Соответ.
Отверстия 16, 17	8	1,6	Растачивание черновое, чистовое, тонкое	6-8	1,6-3,2	Соответ.
Отверстия 18, 19, 20	7Н	1,6	Сверление и нарезание резьбы	6Н-8Н	3,2-6,3	Несоотв.