Проектирование технологического процесса изготовления детали - Стабилизатор
1. Введение.
Мне дано задание спроектировать технологический процесс изготовления детали Стабилизатор, программа выпуска 5 единиц в год. Данная программа выпуска казывает на массовое производство.
Обработка металлов резанием является основным видом обработки, с помощью которой можно получить детали с высокой точностью и чистотой обработанных поверхностей.
Изучение явлений, связанных с резанием металлов, нужно не только для сознательного правления процессом резания, но и для получения данных, необходимых при конструировании металлорежущих станков, инструментов и приспособлений, также для проектирования более совершенных технологических процессов обработки деталей.
Перед наукой о резании металлов в будущем стоит ряд важных проблем. В первую очередь - это изыскание новых видов износостойких режущих материалов для обработки деталей из жаропрочных и других труднообрабатываемых материалов. Необходимы дальнейшие исследования в области повышения экономичности процесса резания, создание современных нормативов по режимам резания, в частности для многоинструментальной обработки на автоматических линиях металлорежущих станков, разработка новых и совершенствование существующих инструментов с целью повысить производительность труда, экономичность и точность обработки.
В современном машиностроение используют заготовки максимально приближенные по форме и размерам к форме и размерам детали.
Развитие машиностроения должно ориентироваться на технологические процессы, обеспечивающие наибольшую степень непрерывности различных рабочих процессов. Наибольшая непрерывность технологического процесса получается при комплексной его автоматизации, т.е. все технологические операции обработки детали, также все контрольные и транспортные операции автоматизированы, т.е. перемещения детали от первой до последней операции должны происходить непрерывно без частия рабочего. В машиностроении используют автоматизированные загрузочные приспособления трех видов: магазинные, штабельные и бункерные. Например, при изготовлении моей детали будет использоваться штабельная загрузка.
В массовом производстве, имеется мощная инструментальная база, но для большей автоматизации изготовляют различные специальные станочные приспособления, загрузочные приспособления, измерительные приборы для активного контроля и т.д.
В настоящее время в технологии машиностроения используется параллельная концентрация технологических операции. С этой целью на заводах массового производства применяют многопозиционные многошпиндельные станки, полуавтоматы и автоматы для различных способов механической обработки.
Я предпологаю использовать в основном специальные высокопроизводительные станки отечественного изготовления, отвечающие требованиям поточно-массового производства. Так же я буду пользоваться специальным фрезерным приспособлением для фрезерной операции и специальным мерительным стройством.
Содержание:
стр.
|
2. Исходные данные по проекту и их анализ.
3. Анализ технологичности конструкции детали.
3.1. Качественный анализ.
3.2. Количественный анализ.
3.3. Выбор методов обработки поверхностей детали.
4. Выбор баз и расчет погрешности базирования.
5. Выбор типа производства.
6. Выбор вида и конструирование исходной заготовки.
7. Проектирование технологического процесса, составление
маршрутной карты.
8. Определение припусков на механическую обработку и расчет
промежуточных размеров и размеров заготовки.
8.1. Расчетно-аналитический метод и построение схем припусков
(на две поверхности).
8.2. Табличный метод расчета припусков и межоперационных
размеров.
9. Выбор оборудования (обоснование выбора).
10. Выбор оснастки.
10.1. Выбор режущего инструмента.
10.2. Выбор приспособления.
10.3. Выбор вспомогательного инструмента.
10.4. Выбор мерительного инструмента.
11. Расчет режимов резания.
12. Разработка операций технологического процесса и составление
операционных карт с операционными эскизами.
13. Проектирование специального приспособления.
14. Проектирование режущего инструмента.
15. Проектирование мерительного инструмента.
16. Расчет технико-экономических показателей
производственного частка.
17. Техника безопасности при работе на металлорежущих станках
18. Список используемой литературы.
19. Приложение.
2. Формирование исходных данных и их анализ.
Мне дано задание спроектировать технологический процесс изготовления детали Стабилизатор, в словиях массового производства. Исходя из работы частка в две смены.
Исходными данными являются:
Чертеж детали, программа выпуска, данные об оборудование, оснастке, справочная и методическая литература.
анализ исходных данных:
Материал детали Сталь 4Х ГОСТ 8479-70 со следующими механическими свойствами: предел текучести Gт=130кгс/мм2, относительное сужение Ψ=22%, твердость по НВ≥310, HRC≥40. Такие механические свойства деталь преобретает после термической обработки.
Деталь имеет квалитеты точности от 7 до14, и шероховатость от Rz80 до Ra2.
Габаритные размеры детали: Æ125 мм и длинна 94 мм. То есть, соотношение диаметра к длине примерно равно 1,3. Что казывает на жесткость детали.
Выпуск детали 5 единиц в год, что соответствует массовому производству.
Стабилизатор бронебойного подкалиберного снаряда представляет собой тело вращения ребристой формы. Цельнометаллическая стальная конструкция, состоит из трубки с двумя внутренними резьбами и пяти ребер, (СперьевТ) имеющих на своих плоскостях скосы, способствующие лучшей баллистической форме изделия.
На перьях стабилизатора имеются 5 отверстий для помещения в них медных вставок (СбашмаковТ), повышающих живучесть трубы за счет меньшения трения наружной цилиндрической поверхностью перьев о внутреннюю поверхность гладкого ствола.
Наружная поверхность детали по перьям имеет цилиндро-коническую форму с радиусным закруглением, что требует применения обработки по копиру. Наличие на детали ребер приводит к дарной нагрузке на режущий инструмент при токарной обработке, также к большому обьему фрезерных работ.
На механическую обработку деталь поступает в виде штампованной заготовки с выделением перьев, но с припуском по толщине ребра.
Конструкция детали на отдельных ее поверхностяха (торцы, внутренние диаметры) предусматривает высокую степень точности по линейным и диаметральным размерам, также шероховатость поверхностей.
В целом конструкция стабилизатора позволяет вести ее изготовление в массовом производстве, т.е. применить поточные формы организации технологического процесса, высокопроизводительные методы обработки и специальное современное оборудование.
3. Анализ технологичности.
3.1. Качественный анализ.
Качественный анализ технологичности включает анализ различных параметров детали с точки зрения способов получения заготовки и механической обработки.
Влияние параметров детали на технологичность конструкции.
ТАБЛИЦА - 1.
|
№ п |
анализируемый параметр |
данные по параметру |
возможные методы получения заготовок |
механическая обработка |
вывод о технологичности |
|
1 |
материал |
Сталь 4Х ГОСТ 105074 |
горячая и холодная штамповка, профильный проката |
твердосплавный
а(Kv=1.2) и быстрорежущий (К |
технологично |
|
2 |
форма |
тело вращения ребристой формы |
горячая и холодная штамповка, профильный прокат |
токарное, шлифовальное, резьбонарезное, фрезерное и сверлильное оборудование |
технологично |
|
3 |
размеры |
Æ125¸32 мм и длинна 94 мм. |
¾½½¾ |
понадобятся легкие станки |
технологично |
|
|
базы |
базами явл. 1, 20, 16, 21, 6, 14, 15. |
¾½½¾ |
цанговые патроны, приспособления |
не технологично |
|
5 |
удобства выхода инструмента и схода стружки |
выход инструмента и сход стружки, не затруднен, деталь имеет сквозное отверстие |
¾½½¾ |
Имеются конусные поверхности, т.е. необходимо копировальное оборудование |
технологично |
|
6 |
точность и шероховатость |
квалитеты 14¸7; Rz80-Ra2. |
¾½½¾ |
в основном поверхности по 14 квалитету и Rz80, т.е. одна обработка. |
технологично |
|
7 |
анализ ТУ термообработки и свободных размеров |
калить до HRC 40¸45 свободные
размеры по H14 и |
¾½½¾ |
закалка казывает, на необходимость шлифовального оборудования |
технологично |
43.2. Количественный анализ.
Количественный анализ проводится с помощью различных коэффициентов, которые подсчитываются различными способами, затем сравниваются с соответствующими критериями, и по данным сравнения делают вывода о технологичности каждого коэффициента. Чем ближе коэффициент к единице, тем выше технологичность.
Расчет.
1. Коэффициент нификации и стандартизации элементов конструкции детали.
Кун= q - количество унифицированных (стандартных) элементов конструкции детали. Q <- общее количество поверхностей. Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8 2. Коэффициент использования материала. Ким= 3. Коэффициент точности. В детали 21 поверхности из них 3 поверхности по 8 квалитету, 1 поверхность по 12 квалитету, 1 поверхность по 10 квалитету, 2
поверхности по 7 квалитету и 14 поверхностей по 14 квалитету. Исходя из этого рассчитываем коэффициент точности Кти=1-S Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8 4. Коэффициент шероховатости. Рассчитываем коэффициент шероховатости. Кш=1-S По этому показателю технологично. Так как критерий 0.8
ТАБЛИЦА - 2 №пов. Квалитет точности Ra 1 2 3 4 5 6, 7 8 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 17 19 20 21 8 14 8 14 7 14 12 14 14 14 7 14 8 10 6.3 12.5 2.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12,5 2.5 3.2 По точности 3 14 3 14 2 14 1 14 14 14 2 14 3 1 по шероховатости 1 15 2 15 15 15 15 15 15 15 2 1 3.3 Выбор методов обработки поверхностей детали. В выбор методов обработки поверхностей детали входит анализ и подсчет количества видов обработок в зависимости от: наименования поверхности, размеров, квалитета точности, шероховатости. Анализ механической обработки детали Стабилизатор<.
ТАБЛИЦА - 3 № пов наименование
поверхности, размеры (с точностью), шероховатость виды обработки Торец
94 черновое точение, получистовое точение Фаска
Æ29.5 черновое растачивание Отверстие
Æ28.Н8 Rа2.5,
длина 10 черновое сверление, черновое зенкерование,
получистовое зенкерование, чистовое зенкерование, шлифование. Фаска
Æ28.3 черновое зенкерование Резьба
М26х1.5-Н черновое сверление, черновое зенкерование,
получистовое зенкерование, нарезание резьбы Отверстие
Æ26.37, длина 94 Сверление,
черновое зенкерование, получистовое зенкерование Конус
пера Æ125, длина 70 черновое
точение, получистовое точение, чистовое точение Канавка
пера 0.5Н12, ширина 5.1 два черновых точения, получистовое точение,
чистовое точение, нарезание конавки Отверстие
Æ2, длина 4.5 Сверление Фаска
Æ2 черновое
зенкерование Скосы
перьев получистовое
фрезерование Торцевые
скосы перьев получистовое
фрезерование Перья черновое
фрезерование Впадины черновое
фрезерование Резьба
М26х1.5-Н сверление,
черновое зенкерование, получистовое зенкерование, нарезание резьбы Отверстие
Æ3 сверление Фаска
Æ26 получистовое
растачивание Торец
9Н8 Rа2.5 черновое
точение, получистовое точение, чистовое точение, шлифование. Цилиндрическая
поверхность пера Æ125 два
черновых точения, получистовое точение, чистовое точение Свободные размеры имеют 14 квалитет точности и шероховатость Rz80. 4. Выбор баз и расчет погрешности базирования. Под базой понимают поверхность, ось, точку или совокупность оных, относительно которых определяют положение поверхностей детали и других деталей в изделии. Бывают конструкторские, технологические и измерительные базы. Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от измерительной базы, до становленного на размер инструмента, погрешность базирования возникает в результате не совпадения измерительной и технологической баз заготовки. Погрешность базирования выбирается из ([3] стр.41). Выбор баз и расчет погрешности базирования. ТАБЛИЦА - 4 № пов Конструкторская база установочная база погрешность базирования 20 20 eб=0 ось, 1 6, 20 eб=0.04 ось 6 eб=0.04 ось, 1 6, 20 eб=0.04 ось 6 eб=0.04 ось 16 eб=0.04 ось 6, 20 eб=0.16 ось 6 eб=0.04 ось отверстия, 20 6, 20 eб=0.16 ось отверстия, 20 6, 20 eб=0.16 ось, 21 6, 20 eб=0.16 ось, 20 6, 20 eб=0.16 ось 6, 20 eб=0.16 ось 6, 20 eб=0.16 17 ось 6 eб=0.04 ось 6 eб=0.16 ось, 20 6, 1 eб=0.04 20 1 1 eб=0 ось 6 eб=0.04 5. Выбор типа производства. Тип производства выбирают в зависимости от габаритов, массы (веса) и годовой программы выпуска изделий, предусмотренного заданием. Определение типа производства. Кзо - показывает отношение числа всех различных атехнологических операций, выполняемых в течении месяца, к числу рабочих мест. Кзо=О
О - общее число операций. Ср - число рабочих мест. ТАБЛИЦА - 5 Масса детали, кг крупносерийное массовое <1.0 75-200 200 1.0-2.5 50-100 100 2.5-5 35-75 75 Кзо применяют равным: для мелкосерийного производства Кзо=20¸40, для среднесерийного производства Кзо=10¸20, для крупносерийного производства Кзо=1¸10, для массового производства Кзо=0¸1. Исходя из полученного параметра Кзо=1, выбираем массовое производство. В технологиях массового производства применяют: высокопроизводительное, в том числе специальное и специализированное оборудование(автоматы, полуавтоматы, операционные и агрегатные станки); ниверсальный высокопроизводительный и специальный режущий инструмент(в массовом производстве желательно использовать твердосплавный режущий инструмент или из быстрорежущей стали); ниверсальные и специальные приспособления и измерительный инструмент. В массовом производстве применяется принцип параллельной концентрации. Для меньшения времени на транспортировку и различные другие простои изделий, оборудование располагают по технологическому процессу, и используют поточные линии и конвейеры. Время обработки изделий тесно связано с тактом. Интервал времени (такт), Á мин., через который периодически производится выпуск изделия. Á<=60Fд
Fд -
эффективный годовой фонд производственного времени оборудования при заданном количестве рабочих смен, [ч<]. N -
годовой объем выпуска изделий частка, [шт<]. 6.
Выбор вида и конструирование исходной заготовки. Выбор вида заготовки или становление способа ее получения, коренным образом влияет на технологию механической обработки изделия. От способов получения заготовки в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления детали. На выбор заготовки влияет химический состав и механические свойства. Химический состав стали. ТАБЛИЦА - 6 Сталь С Si Mn S P Cr Ni Cu 4Х 0.42-0.50 0.17-0.37 0.50-0.80 0.035 0.035 0.8- 1.1 £0.3 £0.3 (стр. 69 [1<].) Характеристики механических свойств стали. ТАБЛИЦА - 7 Сталь Gт, кгс2 Gв, кгс2 s, % Y, % н, кгс*м2 HRC HB 130 150 6 22 5 40-45 310 (стр. 69 [1<].) Исходя из материала и выше перечисленных, химического состава и механических свойств, мы видим что деталь можно получить горячейа штамповкой,
ковкой и из проката. Исходя из того, что деталь является телом вращения ребристой формы, с отношением длинны к диаметру 1.3, т.е. деталь жесткая, я принимаю заготовку полученную горячей и холодной штамповкой и профильный прокат. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. (стр. 139 [3<]) Характеристика получаемой заготовки: масса до 30кг.; в виде стержней с головками или толщениями различной формы, полые со сквозными или глухими отверстиями,
фланцами и выступами. Предпочтительна форма тела вращения. Максимальные припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах. Оборудование: горизонтально-ковочные машины силием 1-МН. Горячая штамповка в закрытых штампах. (стр. 138 [3<]) Характеристика получаемой заготовки: масса до 50-100кг; простой формы; преимущественно в виде тел вращения. Применяются для сокращения расхода металла
(отсутствует заусенец) сталей и сплавов с пониженной пластичностью. Припуски и допуски по ГОСТ
7505-74. Припуски на сторону для поковок, изготовляемых на молотах массой до 40кг,
с размерами до 800мм, от 0.6-1.2 до 3.0-6.4мм. Поле допусков соответственно от
0.7-3.4 до 1.6-11мм. Для штампованных заготовок, изготовляемых на кривошипных прессах, припуски на 0.1-0.6мм меньше. Оборудование: кривошипные горячештамповочные прессы силием 6.3-10МН; штамповочные молоты с массой падающих частей: паровоздушные двойного действия 0.5-35т., гидравлические до 2.5т. Поскольку при штамповке на горизонтально-ковочных машинах припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах, и штамповка на КГМП в закрытых штампах с разьемной матрицей применяют для получения заготовок с несиметричными отростками из стали и цветных металлов и их сплавов. То я выбираю штамповку в закрытые штампы на кривошипных горячештамповочных прессах и профильный прокат. Горячая штамповка в закрытых штампах. Поскольку заготовкой для штамповки будет являться пруток, штампованная заготовка имеет довольно сложную форму, то для рассчета Ким я буду использовать заготовку пруток. 1121.5 Æ60 Расчет Ким. V= 2h=3.14*32*11.2=316.5см3 mз=Vзr<=316.5*7.81=2472г Ким= mд100%
Заготовка получаемая из профильного проката. Æ36 8 48 100 Расчет Ким. V1= 2h=3.14*1.82*10=112см3 V2=5 V<=V1+V2=112+192=304 см3 mз=Vзr<=316.5*7.81=2374г Ким= mд100%
При расчете Ким видно, что горячая штамповка в закрытых штампах и прокат примерно одинаковы, но профильный прокат является дорогим видом заготовки и получение конусной части пера из цилиндрического прутка, сильно сложняет обработку, также оба вида получения заготовки имеют практически одинаковые припуски и допуски. Поэтому я выбираю штамповку в закрытые штампы на кривошипных горячештамповочных прессах. 7.
Проектирование технологического процесса составление МК. При построении технологического процесса необходимо соблюдать принципы параллельной концентрации, совмещение обработок, выполнение параллельно одинаковых обработок по точности и шероховатости. Для массового производства необходимо ориентироваться на организацию непрерывной поточной линии с использованием автоматов, полуавтоматов, операционных, агрегатных станков,
специальной переналаживаемой технологической оснастки и максимальной механизации и автоматизации производственных процессов. При разработке технологического процесса я руководствуюсь следующими принципами: 1. В первую очередь обрабатывают те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке. 2. Затем обрабатывают те поверхности,
с которых снимается наибольший слой металла. 3. Далее выполняют обработку тех поверхностей, при снятии металла с которых в наименьшей степени меньшается жесткость детали. 4. В начало технологического процесса следует относить те операции, на которых можно ожидать повышенного брака из-за дефектов металла (трещины, раковины, волосовины и т.п.). 5. Поверхности, связанные с точностью относительного положения, обрабатывают при одной становке. 6. Совмещение черновой и чистовой обработки в одной операции и на одном и том же оборудовании нежелательно. Такое совмещение допускается при обработке жестких деталей с небольшими припусками. 7. При выборе становочных баз следует стремиться к соблюдению двух основных словий: совмещению технологических баз с конструкторскими; постоянству баз. Т.е.
выбору такой базы, ориентируясь на которую можно провести всю или почти всю обработку изделий. 8. При выполнении закалки перед термообработкой необходимо во внутреннююа поверхность становить оправку, для того чтобы деталь не деформировалась. 9. При разработке технологического процесса за основу я выбираю заводской технологический процесс. После разработки технологического процесса обработки заданной детали или изделия составляется маршрутная карта. 12. Разработка технологического процесса и составление операционных карт с операционными эскизами. 005. Операция отрезочная.
8725. Б. становить пруток. 1. Отрезать заготовку. 010. Операция нагревочная.
ИНТ5-500/1. 015. Операция штамповочная.
К.04.019.840 (КГМП силием 9810кН). Б. становить и снять деталь. 1. Штамповать заготовку. 020. Операция обрезочная.
К.18.097. 1. Обрезать облой по контуру.
Количество идентичных поверхностей
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12, 13
14, 15
16
17
18
19
20
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12, 13
14, 15
16
18
19
21
Программа выпуска, тысяч
штук
4Х
