Проектирование технологического процесса механической обработки детали Качалка (Рычаг)

ПЗ качалка 4810.180.doc

1.Обоснование технических решений.
1.1.Описание условий работы и анализ технологичности
детали по (ГОСТ 14.201-73) 3
1.2.Обоснование типа производства . 5
1.3.Анализ заводского технологического процесса 5
1.4.Выбор заготовки. Технико-экономическая оценка выбора
метода изготовления заготовки . 6
1.5.Выбор баз и их обоснование .. 10
1.6.Проектирование технологического маршрута обработки детали .. . 11
1.7.Определение операционных припусков допусков межоперационных
размеров и размеров заготовки 14
1.8.Определение расхода металла 15
1.9.Определение режимов резания 15
1.10.Нормирование операций 18
1.11.Оформление операционных карт карт эскизов
и операционных карт технического контроля 20
1.12.Расчёт и конструирование станочного приспособления 22
1.13.Расчёт и конструирование режущего инструмента 23
1.14. Расчёт и конструирование измерительного инструмента 24
Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности нашей страны. Непрерывное совершенствование машин характеризуется возрастанием их мощности снижение массы а также повышением точности и надёжности. Российские ученые внесли значительный вклад в технологию машиностроения как науку разработали её теоретические основы вопросы точности обработки деталей и жесткости системы станок-приспособление-инструмент-деталь теорию размерных цепей типизацию технологических процессов и др.
В машиностроении кроме технологии машиностроения имеют самостоятельное значение такие специальности как технология литейного производства технология ковки и штамповки технология сварки и т.п.
В условиях массового и крупносерийного производства должны применяться заготовки экономичной формы с приближением её к форме и размерам готовой детали и прокат специальных профилей что значительно снижает трудоёмкость механической обработки.
Прогрессивные методы получения заготовок существенно изменяют процессы их обработки. В технологии обработки заготовок повысилось значение отделочных операций.
В массовом и серийном производстве оборудование участков механических цехов в основном включает:
а). Многопозиционные многоинструментальные полуавтоматы агрегатного типа снабженные быстродействующими установочными приспособлениями и совмещающими различные виды обработки в одну операцию;
б). Автоматические линии построенные на базе стандартных узлов включающих станки и оборудование не только для различных видов обработки но и контроля а также сборки. В некоторых случаях автоматические линии могут иметь оборудование и для заготовительных процессов.
в). Прецизионные станки для окончательной обработки высокоточных поверхностей как одноинструментные так и многоинструментные.
Широкое применение нашли металлорежущие полуавтоматы с числовым программным управление имеющие ряд преимуществ перед обычными станками. Эти станки имея высокую производительность позволяют производить быструю переналадку на другой объект производства.
Прогрессивным направлением в современном машиностроении является применение гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС) основанных на станках с ЧПУ связанных между собой автоматическими транспортными средствами.
Целью данного дипломного проекта является изменение базового технологического процесса механической обработки детали применительно к условиям крупносерийного производства. В экономической части проекта приведён анализ двух сравниваемых вариантов технологического процесса – базового и проектного проведённый по одной операции.
В результате расчётов показано что проектный вариант экономически выгоден в условиях крупносерийного производства.
1.ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
1.1.Описание условий работы и анализ технологичности конструкции
детали (по ГОСТ 14.201-73).
входит в механизм зависания и предназначена для передачи движения от штурвала к рулю
Деталь изготовлена из материала АК6Т1
Процентный состав материала : Сu = 22 % ; Mg= 06 % ; T
Мп= 06 % ; Si= 09 % .
Характеристики материала:
Материал обладает большой прочностью высокой жаропрочностью удовлетворительной пластичностью после закалки приобретает твёрдость НВ=200
Термическая обработка: закалка при температуре 500 ÷ 515С с охлаждением в воде и искусственное старение при температуре 150 ÷ 160 С в течение 12 ÷ 15 часов.
Применяется для изготовления штампованных и кованых деталей сложной формы и средней прочности.
Технологичностью называют соответствие детали требованиям минимальной трудоёмкости. Для качественной оценки технологичности конструкции детали расчитываем следующие коэффициенты:
а). Коэффициент точности:
средний квалитет точности обработки.
количество размеров данного квалитета точности
Для заданной детали:
Вывод: Считаем деталь достаточно точной так как коэффициент точности близок к единице.
б). Коэффициент шероховатости:
– средний класс шероховатости обработки.
– класс шероховатости
кол-во поверхностей данного класса
Вывод: Считаем деталь достаточно технологичной по шероховатости так
как коэффициент шероховатости больше 065.
в). Коэффициент использования материалов:
Определение массы заготовки см. в п. 1.1.4.
Вывод : Считаем деталь технологичной так как коэффициент использования материала больше 080.
1.2. Обоснование типа производства.
В задании на дипломное проектирование указан крупносерийный тип производства. Тип производства влияет на характер технологического процесса и на форму организации труда на проектируемом участке.
Крупносерийный тип производства характеризуется изготовлением деталей периодически повторяющимися крупными партиями или сериями и узкой номенклатурой. При крупносерийном производстве применяется специализированное и специальное оборудование быстродействующая оснастка снабжённая механизированным приводом прогрессивный высокопроизводительный режущий инструмент специальный и специализированный измерительный инструмент. Оборудование на участке работающем в условиях крупносерийного производства размещается по ходу технологического процесса передача заготовок от станка к станку осуществляется партиями с использованием автоматизированных транспортных средств. Квалификация рабочих низкая (3-4 разряд).
В соответствии с ГОСТ 3.1108-74 одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операции .
– число механических операций в разработанном технологическом процессе.
– число типовых деталей (см. п.1.2.1.).
– число рабочих мест (станков) одного наименования (определяем по данным экономических расчётов).
что соответствует крупносерийному производству.
1.3.Анализ заводского технологического процесса.
На базовом предприятии заготовка изготавливается в условиях мелкосерийного производства что обуславливает ход технологического процесса. Для мелкосерийного производства характерно применение универсального оборудования режущего и измерительного инструментов универсальной оснастки с ручным зажимом. Оборудование на участке работающем в условия мелкосерийного производства располагается по группам. Передача деталей между операциями осуществляется вручную определёнными небольшими партиями. Разряд работ на несколько единиц выше чем на проектируемом участке. Маршрутный технологический процесс обработки детали на базовом участке представлен в таблице.
Наименование операции
1.4. Выбор заготовки. Технико-экономический анализ выбора метода изготовления заготовки.
От правильного выбора заготовки зависит дальнейший ход технологического процесса. Основным требованием предъявляемым к заготовке является максимальное приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам детали.
Рассмотрим два варианта получения заготовки и проведём их технико-экономический анализ:
Проектный вариант. Заготовка- штамповка в закрытом штампе
а). Назначаем маршрут обработки каждой расчётной поверхности.
Фрезерование однократное
б). Определяем межоперационные и общие припуски межоперационные разме- ры и отклонения. Расчёт производим в таблице.
Наименование обработки
Размер после обработки
Фрезерование окончат.
в). Окончательные размеры заготовки: 42-10 (384); 30-10 (26);ф22-10 (ф19);7-05
г). Определяем объём заготовки : 116 см3
д). Определяем массу заготовки:
– плотность материала заготовки
е). Определяем себестоимость заготовки:
– себестоимость единицы массы заготовки ([1] прилож.20)
– коэффициент зависящий от типа производства.
Для заданного варианта:
Базовый вариант. Заготовка – штамповка в открытом штампе.
Себестоимость заготовки:
= 053 кг (из заводского чертежа заготовки).
= 62 руб. (по данным технологической практики).
Таким образом сравнивая себестоимость по проектному и базовому вариантам выбираем в качестве метода получения заготовки: штамповка в закрытом штампе.
Краткая характеристика выбранного метода:
Этим методом получают заготовки массой от 02 до 30 кг. качество макроструктуры заготовок очень высокая. Главный недостаток – низкая стойкость штампа. Метод обеспечивает точность размеров соответствующих 12 квалитету высокое качество поверхностного слоя и относительно низкую шероховатость.
Базой называется поверхность ось линия или точка принадлежащая детали и служащие для базирования. Базирование – придание заготовке ориентированного положения относительно осей координат. При разработке технологического процесса важное место занимает выбор технологических баз определяющих положение заготовки при её обработке. От правильного выбора баз во многом зависит точность изготавливаемой детали.
Выбор технологических баз проводим с учётом принципов базирования:
за черновую базу (базу на первой операции механической обработки) принимаем поверхность в дальнейшем не обрабатываемую или имеющую наименьший припуск;
черновую базу нельзя использовать более одного раза;
рекомендуется совмещать технологическую базу с измерительной и конструкторской (принцип совмещения баз);
рекомендуется принимать за технологическую базу одну и ту же поверхность (принцип постоянства баз).
Пользуясь принципами базирования выбираю в качестве баз следующие поверхности:
Технологическая база
Основание и боковые поверхности бобышек ф22
отверстияф237Н9 и ф87Н9 торцы бобышек
отверстияф24К7 и ф9Н9 торцы бобышек
1.6. Проектирование технологического маршрута обработки детали.
При проектировании технологического маршрута обработки большое значение имеет тип производства:
При разработке технологического процесса руководствуются следующими принципами:
в первую очередь обрабатывают те поверхности которые являются базовыми при дальнейшей обработке;
после этого обрабатывают поверхности с наибольшим припуском;
далее выполняют обработку поверхностей снятие металла с которых в наименьшей степени влияет на жёсткость заготовки;
в начале технологического процесса следует проводить операции на которых можно ожидать появление брака из-за скрытых дефектов металла (трещин раковин волосовин и т.д.);
поверхности связанные между собой допусками на взаимное расположение необходимо по возможности обрабатывать за один установ;
совмещение черновой и чистовой обработки в одной операции нежелательно.
На выбор оборудования влияют следующие факторы:
годовая программа выпуска деталей;
размеры и расположение обрабатываемых поверхностей;
требования к точности шероховатости поверхности и экономичности обработки;
необходимость наиболее полного использования станков по мощности и загрузке;
простоту их обслуживания;
При выборе станочного приспособления необходимо по возможности применять оснастку снабжённую быстродействующим зажимом и механизированным приводом. Пример конструирования и расчёта приспособления приведён в п.1.1.12. пояснительной записке.
При выборе режущего инструмента необходимо учитывать форму и размеры обрабатываемой поверхности материал обрабатываемой заготовки режимы резания и тип производства.
Маршрутный технологический процесс (проектный вариант).
Измерительный инструмент
Горизонтально фрезерная
Фрезерная программная
Специальное приспособление
Р6М5 сверла ф20 ф8 ф32;Р6М5 зенкеры Р6М5
Р6М5 развертки Р6М5
Фреза дисковая ф125 в=14 Р6М5
Концевая фреза ф20 Р6М5.
Приборы для размерных настроек калибры-пробки.
Приборы для размерных настроек.
Прибор для размерных настроек.
Калибры спецшаблоны.
В маршрутную карту (ГОСТ 3.1118-82) заносятся следующие данные:
наименование и обозначение детали (по чертежу);
единица веса ([1] стр. 45);
единица нормирования на которую установлена норма времени ([1] стр. 46);
норма расхода материала на одну заготовку;
коэффициент использования материала;
код заготовки ([1] стр. 183);
профиль и размеры заготовки;
количество деталей получаемых из одной заготовки;
код операции ([1] прилож.10 стр. 184);
наименование операции в соответствии с ГОСТ 3.1702-79;
код и наименование оборудования ([1] прилож.10 стр. 184);
степень механизации труда ([1] стр. 45);
код профессии ([1] стр.186);
разряд работ и код формы и системы оплаты труда ([1] стр.45);
количество рабочих на данной операции (см п. 1.2.4. );
количество одновременно изготавливаемых деталей;
объём производственной партии;
коэффициент штучного времени при многостаночном обслуживании ([1] стр.46);
норма подготовительно заключительного времени;
норма штучного времени.
1.7. Определение операционных припусков допусков межоперационных размеров и размеров заготовки.
От правильного выбора припусков во многом зависит качество обрабатываемой поверхности. Необоснованное завышение припусков приводит к повышению расхода материала увеличению силы и мощности резания уменьшению срока службы режущего инструмента. Необоснованное уменьшение припусков может привести к снижению качества обрабатываемой поверхности.
Расчёт припусков для поверхностей не вошедших в расчёт проведённый при определении размеров заготовки (п.1.1.4) ведём аналитическим методом по литературе [2].
а). Назначаем маршрут обработки для каждой расчётной поверхности.
б). Определяем составляющие операционных припусков межоперационные размеры допуски и размеры заготовки. Расчёт производим в таблице.
1.8. Определение расхода металла.
Норма расхода металла определяется в зависимости от массы заготовки количества деталей получаемых из одной заготовки и вида заготовки. В общем случае норма расхода металла на одну деталь:
– масса заготовки (см. п.1.1.4)
– количество деталей получаемых из одной заготовки
– дополнительный процент расхода (на литники усадку штамповочный облой и т.д.).
Для проектного варианта:
1.9. Определение режимов резания для двух разнохарактерных операций (переходов).
Операция : 015 агрегатная сЧПУ
Содержание операции (перехода): Фрезерование плоскости бобышек.
Оборудование: Агрегатный станок
Режущий инструмент: Фреза торцеваяф50 Р6М5
а). Определяем подачу на : зуб
б). Определяем скорость резания:
в). Определяем частоту вращения шпинделя:
г). Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту станка:
д). Действительная скорость резания:
е). Минутная подача:
Операция 015 агрегатная с ЧПУ
Содержание операции (перехода): Сверлить ф32
Оборудование: Агрегатный с ЧПУ
Режущий инструмент: Сверло ф32 Р6М5
а). Определяем подачу на оборот.
в). Определяем частоту вращения шпинделя
д). Действительная скорость резания:
1.10. Нормирование двух разнохарактерных операций.
Содержание операции: фрезеровать плоскости бобышек сверлить зенкеровать отверстия
Режущий инструмент: Фреза торц.ф50 Р6М5 сверла ф20 ф8 ф32;Р6М5 зенкеры Р6М5
-определяется основное (технологическое) время:
длина рабочего хода
Lр.х.= 90мм 55мм 35мм 12мм 9мм 30мм.
-определяется машинно-вспомогательное время по формуле:
где – подача холостого хода инструмента (упрощённо принимается 5000 мммин)
– время на установку инструмента на размер (0012 мин.) на смену инструмента (0012 мин) изменение величины и направления подачи (в зависимости от формы детали 0005-01 мин) время технологических пауз (по необходимости) и т.п.
определяется время цикла автоматической работы станка:
определяется вспомогательное время:
где – время на установку и снятие заготовки
– вспомогательное время связанное с операцией не вошедшее в управляющую программу.
– вспомогательное не перекрываемое время на контрольные измерения.
определяется норма штучного времени:
где– поправочный коэффициент на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей ([3]стр. 50 ).
– время на техническое и организационное обслуживание рабочего места в % от оперативного времени ([3] стр. 90 ).
определяется норма подготовительно-заключительного времени:
Операция: 040 фрезерная с ЧПУ
Содержание операции: фрезеровать контур детали
Режущий инструмент: Фреза концевая ф20 Р6М5.
определяется основное (технологическое) время:
определяется машинно-вспомогательное время по программе:
где – подача холостого хода инструмента (упрощённо принимается 5000 мммин).
где – время на установку и снятие заготовки
По итогам раздела 1.1.10. заполняется таблица 1п. в экономической части проекта.
1.11. Оформление операционных карт карт эскизов и операционных карт технического контроля (ГОСТ 3.1418-82).
В операционную карту (ГОСТ 3.1118-82) заносятся следующие данные:
материал детали и его твёрдость;
наименование оборудования ([1] прилож.10 стр.184);
норма основного времени;
норма вспомогательного времени;
норма подготовительно-заключительного времени;
норма штучного времени;
смазывающе-охлаждающая жидкость;
номера и содержание переходов (указываются после буквы “О”);
коды и наименование оснастки режущего и измерительного инструмента (указываются после буквы “Т” по [1] прилож.8;
режимы резания (указываются после буквы “Р”);
При выполнении эскиза заготовки на карте эскизов необходимо соблюдать следующие требования:
заготовка рисуется в рабочем положении т.е. в положении видимом с лицевой стороны станины станка;
обрабатываемые поверхности выделяются основными линиями;
указываются все размеры необходимые для обработки заготовки и настройки инструмента;
проставляются отклонения на все указанные размеры (кроме настроечных) по СТ СЭВ 144-75;
указывается шероховатость обрабатываемых поверхностей;
проставляются условные обозначения установочных и зажимных элементов приспособления по ГОСТ 3.1107-81;
выбираются координаты Хн. Zн. начальной точки обработки. Координаты выбираются так чтобы вершина резца находилась от детали на расстоянии не менее 25 мм по обеим координатам;
выбираются координаты Wx Wz вылета инструмента. Они выбираются в зависимости от размеров инструмента положения настроечных винтов и размеров инструментального барабана.
схематично изображается инструментальный барабан и инструмент.
В операционную карту технического контроля (ГОСТ 3.1118-82) заносятся следующие данные:
наименование оборудования;
номера и содержание переходов (указывается после буквы “О”);
1.12.Расчёт и конструирование станочного приспособления.
Для закрепления заготовки на фрезерно-сверлильной операции используется специальное пневмоприспособление.
Для расчета требуемого усилия зажима составим уравнение равновесия: .
Расчет момента сопротивления резанию:
Расчет коэффициента запаса зажимного усилия:
Так как К 25 принимаем К = 25.
К1 = 15 – гарантированный коэффициент надежности.
К2 = 1 – отсутствие значительных неровностей на заготовке.
К3 = 1 – резание непрерывное.
К4 = 1 – пневмопривод.
Расчет требуемого зажимного усилия
Учитывая прямой зажим от пневмоцилиндра принимаем усилие привода Pп = Q = 38455н.
По табл.17(стр.91) принимаем диаметр пнвмоцилиндра D = 63 мм при давлении воздуха в пневмосети p = 04 МПа.
Описание устройства и принципа действия приспособления.
Заготовка базируется на цилиндрический палец с буртом по отверстию . Закрепление заготовки производится от двухстороннего пневмоцилиндра.
При подаче воздуха в верхнюю полость цилиндра поршень со штоком опускаются вниз и через гайку и шайбу зажимают заготовку. При подаче воздуха в нижнюю полость цилиндра заготовка освобождается.
Для согласования с посадочными местами станка в корпусе приспособления предусмотрены две шпонки и 4 паза.
1.13.Расчёт и конструирование режущего инструмента
1.14. Расчёт и конструирование измерительного инструмента.
В условиях крупносерийного производства для контроля размеров применяется специализированный измерительный инструмент в частности предельные калибры. Такие калибры не определяют размер детали но с их помощью устанавливается: находится ли контролируемый размер в пределах допуска на изготовление. Предельные калибры имеют проходную и непроходную стороны.
Расчет калибра-пробки для контроля отверстия 24M7
Определяем предельный размеры отверстия:
Dmax = D + ES = 24 + 0 = 24мм
Dmin = D + EI = 24 + -0021 = 23979мм
TD = 0 - -0021 = 0021мм
Определяем расчетные величины (СТ СЭВ 157-75):
С учетом схемы расположения полей допусков калибров:
Наибольший размер ПР нового калибра ПР max = Dmin + z + H2 =
= 23979 + 00035 + 00042 = 239845 мм
Наименьший размер ПР нового калибра ПР min = Dmin + z - H2 =
= 23979 + 00035 - 00042 = 239805 мм
Наибольший размер НЕ калибра НЕ max = Dmax + H2 =
= 24 + 00042 = 24002 мм
Наименьший размер НЕ калибра НЕ min = Dmax - H2 =
= 24 - 00042 = 23998 мм
Наименьший размер ПР изношенного калибра ПРизн = Dmin - y =
= 23979 - 0003 = 23976мм
Исполнительные размеры калибров:
ПРисп = 239845 (-0004)
НЕисп = 24002 (-0004)
Схема расположения полей допусков калибра-пробки.
Справочник технолога-машиностроителя. Под редакцией А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова. М. Машиностроение 1985 Т.1 656 с. Т.2 496 с.
Справочник металлиста. Под редакцией А.Н. Малова М. Машиностроение 1977 Т.2 Т.3.
Нефёдов Н.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах М. Высшая школа 1986.
Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением М. Экономика 1990 ч.1 ч.2.
Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. М. Машиностроение 1976.
Локтева Е.Е. Станки с программным управлением. М. Машиностроение 1979.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л. 1975.
Алексеев Г.А. Аршинов В.А. Кричевская Р.М. Конструирование инструмента.
Медовой И.А. Уманский Я.Г. Журавлёв Н.М. Калибры М. Машиностроение 1980.

приспос.1.cdw

КП по Технологии машиностроения
Время срабатывания 2 3 секунды.
Проверить цилиндр на герметичность давлением 10 МПа.

Чертеж заготовки 1.cdw

КП по Технологии машиностроения
Сплав АК6М2 ГОСТ 1583-93
Штамповка из сплава АК6Т1
Штамповочный уклон 7
Неуказанные наружные
радиусы штамповки - 2 мм.. внутренние - 4 мм.
Предельные размеры штамповки - по ОСТ 141187-78.

развёртка.cdw

КП по Технологии машиностроения
Обрабатываемый материал - АК6Т1
Материал режущей части - Р6М5
Биение режущей части не более 0.005 мм.

наладка020(2).cdw

Чертеж детали 1.cdw

КП по Технологии машиностроения
Сплав АК6М2 ГОСТ 1583-93
Неуказанные предельные отклонения размеров
обрабатываемых поверхностей по ОСТ 00022-80.
Острые кромки скруглить радиусом 2 мм.
Контроль термообработки по ОСТ 1.00021-78. гр.
Покрытие: хим.окс.эм.ЭП-140. зелёный 104. кроме
поверхностей В. Г. Д.
Маркировать шрифтом ПО-5 ГОСТ 2930-62
Биение поверхности В относительно поверхности Г

наладка025.cdw

развёртка 24М7.cdw

КП по Технологии машиностроения
Обрабатываемый материал - АК6Т1
Материал режущей части - Р6М5
Биение режущей части не более 0.005 мм.

наладка020(1).cdw