ДП технолгия машиностроения, деталь корпус насоса

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Анализ исходных данных

1.1 Краткая характеристика и служебное назначение детали

1.2 Анализ базового технологического процесса

1.3 Цель и задачи дипломного проекта

2 Проектирование технологического процесса

2.1 Технологический контроль чертежа детали

2.2 Определение типа производства

2.3 Выбор вида и метода получения заготовки

2.4 Разработка маршрутного технологического процесса

2.5 Расчет припусков и межоперационных размеров

2.6 Выбор оборудования и средств оснащения

2.7 Расчет режимов резания и норм времени

2.8 Выводы по разделу

3 Проектирование средств технологического оснащения

3.1 Назначение и принцип работы приспособления зажимного для фрезерования лап

3.2 Определение необходимого усилия зажима

3.3 Назначение и принцип работы восьмишпиндельной сверлильной головки

3.4 Расчеты расточного резца на прочность и жесткость

4 Обеспечение безопасности жизнедеятельности

4.1 Анализ вредных и опасных факторов технологического процесса изготовления корпуса

4.2 Обеспечение безопасности и средства защиты работающих на станках с ЧПУ

4.3 Расчет защитного заземления

4.3.1 Обеспечение электробезопасности

4.3.2 Расчет защитного заземления

5 Технико-экономические расчеты

5.1 Оценка эффективности технологического процесса

5.1.1 Расчет капитальных вложений

5.1.2 Расчет технологической себестоимости

5.2 Расчёт основных параметров и оперативное планирование участка серийного производства

5.2.1 Расчет длительности производственного цикла изготовления партии деталей

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит ___ листов, 9 рисунков, 22 таблиц, ___ листов формата А1, 22 источника, 2 приложения.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, РАБОЧИЙ ХОД, ПЕРЕХОД, ПОДАЧА, СКОРОСТЬ, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ.

Объектом разработки является корпус, входящий в состав вакуум-насоса.

Цель работы - разработать прогрессивный технологический процесс изготовления корпуса и средства его оснащения применительно к условиям ОАО “Пензкомпрессормаш”.

В результате проведенной работы разработаны технологический процесс изготовления детали «Корпус» и средства технологического оснащения, позволяющие освоить выпуск данного изделия на промышленном предприятии.

Степень внедрения - разработанный технологический процесс может использоваться на ОАО “Пензкомпрессормаш”.

Разработанные средства технологического оснащения могут быть использованы при изготовлении деталей аналогичного класса для вакуум-насосов других модификаций и моделей.

Эффективность разработанной технологии подтверждается расчетом, приведенным в работе.

АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Краткая характеристика и служебное назначение детали

Назначение и принцип работы изделия

Рассматриваемая деталь – “ Корпус ” входит в состав изделия “Вакуумнасос”. Данное изделие относится к классу “Жидкостнокольцевые ротационные машины”.

Деталь “ Корпус ” является многофункциональной по своему эксплуатационному назначению:

служит стационарной базой для опор вала вакуум-насоса;

обеспечивает установку вакуумнасоса, благодаря наличию лап для закрепления, на фундаменте.

обеспечивает всасывание и нагнетание газа, благодаря наличию в конструкции детали внутренних полостей и наружных патрубков;

обеспечивает гидравлический затвор и циркуляцию жидкости в вакуум-насосе.

Основными рабочими поверхностями детали являются (листы 2 и 3):

- двухступенчатое центральное отверстие (∅105Н9 и ∅86Н9). Обеспечивает посадку букс и втулок, уплотнение мягкой набивкой. Вышеуказанные детали составляют узлы гидравлического затвора вакуум-насоса.

- внутренняя поверхность ∅375Н7. Обеспечивает посадку и монтаж газораспределительных дисков.

- внутренняя поверхность ∅395Н9. Обеспечивает посадку и монтаж корпуса.

- левый торец и наружная поверхность ∅185js7. Обеспечивают посадку и монтаж крышки шарикоподшипника.

Материал детали

Для изготовления отливки изделия используется серый чугун – СЧ20 ГОСТ 141285. Плавка чугуна осуществляется в индукционной печи ИСТ016; ИСТ-018.

Химический состав

Углерод (С) …………………………… 3,3 ÷ 3,50 %

Марганец (Mn) ………………………….. 0,7 ÷ 1,0 %

Кремний (Si) …………………………… 1,40 ÷ 2,4 %

Фосфор (P) …………………………….. менее 0,2 %

Сера (S) ………………………………… менее 0,15 %

Механические свойства

Временное сопротивление при растяжении: σвр = 160 МПа.

Твердость: НВ 170…241.

Назначение отливки – общего назначения.

Характер отливки – отливка для деталей, рассчитываемых на прочность при давлении, превышающее рабочее давление изделия.

Перечень контролируемых показателей качества: внешний вид, размеры, химический состав, механические свойства, наличие и характер дефектов на ответственных (рабочих) поверхностях детали.

Термообработка изделия

Перед механической обработкой корпуса подвергается термообработке – искусственному старению. Термообработка производится для:

− снятия внутренних напряжений, возникающих в процессе охлаждения металла после его заливки в формы;

− устранения структурной неоднородности;

− получения требуемых механических свойств.

Режим термообработки

Вид – искусственное старение.

Температура при загрузки – не более 400°С

Температура при выдержке − 700°С ÷ 800°С

Скорость нагрева, °С/час – 100 ÷ 150

Время выдержки − 4 часа.

Уровень механических свойств должен соответствовать ГОСТ 141285.

Цель и задачи дипломного проекта

Производство вакуумных насосов в настоящее время сдерживается по причине высокой стоимости их изготовления.

Положение может измениться при существенном снижении стоимости насосов.

В данном дипломном проекте сделана попытка снижения себестоимости изготовления и трудоемкости обработки за счет внедрения станков с ЧПУ. Основными задачами проекта являются:

1. Проектирование прогрессивного технологического процесса.

2. Разработка средств технологического оснащения.

3. Технико-экономическое обоснование эффективности нового проекта.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Технологический контроль чертежа детали

Рабочий чертеж детали “ Корпус” служит для разработки технологического процесса и наладки станков. Он должен содержать все сведения, дающие полное представление о детали.

Чертеж корпуса полностью соответствует предъявляемым требованиям. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями и шероховатостями обрабатываемых поверхностей.

Имеются все необходимые проекции и сечения детали, однозначно определяющие ее конфигурацию.

Материал детали “ Корпус”– СЧ20 ГОСТ 141285 удовлетворительно обрабатывается резанием, хрупок, обладает средней износостойкостью и восприимчивостью к переменным нагрузкам.

Технологичность – это совокупность свойств конструкции детали, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условия выполнения работ.

Деталь является технологичной, если:

в процессе ее изготовления обеспечиваются минимальные затраты труда, материалов и минимальная себестоимость;

в процессе технологической подготовки производства детали обеспечивается минимум затрат на ее проектирование и технологическую подготовку производства.

Деталь “ Корпус” сложна по конфигурации наружного и внутреннего профиля. Поэтому формовка производится c применением стержней, формирующие как внутренние полости, так и наружные элементы: ребра, крюки, бобышки. Эти элементы определяются конструктивными соображениями, и изменить их трудно.

Разработанный вариант технологического процесса имеет большое количество операций механической обработки, они в большинстве своем не представляют значительных технологических трудностей. Поверхности детали позволяют вести обработку на проход и дают возможность применения высокопроизводительных режимов резания.

Наиболее высокие требования предъявляются к следующим поверхностям:

Центральное отверстие (∅105Н9 и ∅86Н9) – осуществляется черновое и чистовое растачивание на горизонтально-расточном станке.

Внутренние поверхности ∅375Н7 и ∅395Н9 – осуществляется черновое и чистовое растачивание по одной управляющей программе на токарно-карусельном станке c ЧПУ.

Наружная поверхность ∅185js7 – осуществляется черновая и чистовая обработка на токарно-карусельном станке c ЧПУ.

Вывод: Деталь “ Корпус” удобна в изготовлении, в процессе механической обработки не требуется применения инструментов и приспособлений сложной конструкции, целесообразно использовать станки с ЧПУ.

Выбор оборудования и средств оснащения

Выбор оборудования для разработанного варианта технологического процесса осуществляем, исходя из технических требований на изготовление детали, ее геометрической формы, точности заданных размеров, условий обработки и материала, учитывая выбранный тип производства - среднесерийный.

Рассмотрим более подробно технические характеристики основного технологического оборудования.

1. Токарно-карусельный станок с ЧПУ (мод. 1512Ф3)

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки тяжелых заготовок большого диаметра и малой длины. На этих станках можно производить все виды токарных работ, включая обтачивание наружных и внутренних поверхностей, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, расположенных по оси вращения детали, нарезание резьбы метчиками. Эти станки могут быть снабжены дополнительными приспособлениями для фрезерования и шлифования.

Горизонтальное расположение планшайбы станка облегчает установку и крепление заготовок, вследствие чего карусельные станки широко распространены в тяжелом машиностроении.

Станок мод. 1512Ф3 оснащен системой ЧПУ класса NC. Эти устройства предназначены для управления станками основного типажа. Они имеют жесткую структуру, автономны для каждого станка и управляют обработкой по программе в коде ИСО7 бит, заранее подготовленной для каждой детали.

Устройства класса NC строят по принципу цифровой модели или цифровой машины. В устройстве, работающем по принципу цифровой модели, все необходимые для управления станком операции выполняются параллельно отдельными блоками. Системы предназначены для управления сложными станками, имеющими три и более координаты.

Основные технические характеристики станка:

1. Наибольшие параметры обрабатываемой заготовки:

- диаметр: 1120 мм;

- высота: 1000 мм;

- масса: 6000 кг.

2. Диаметр планшайбы: 1120 мм.

3. Частота вращения планшайбы: 1,25 ÷ 250 мин-1.

4. Подача вертикальная и горизонтальная: 0,1 ÷ 4,5 мин-1.

5. Мощность электродвигателя главного привода: 30 кВт.

6. Габаритные размеры станка:

- длина: 2920 мм;

- ширина: 2705 мм;

- высота: 4100 мм.

7. Масса станка: 14800 кг.

2. Продольно-фрезерный станок (мод. 6605)

Продольно-фрезерный 2-х шпиндельный станок модели 6605 является станком общего назначения и предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов, различных сплавов и пластмасс.

Основным методом обработки на станке является обработка плоскостей торцевыми фрезами.

Кроме этого на станке можно производить фрезерование плоскостей цилиндрическими фрезами, обработку пазов и уступов дисковыми фрезами, применять концевые, фасонные и угловые фрезы.

Значительные мощности приводов шпинделей, широкие диапазоны скоростей и подач и достаточная жесткость станка позволяет осуществлять на нем как обычное, так и скоростное фрезерование, а также производить обработку высоколегированных, нержавеющих и жаропрочных сталей и легких сплавов.

Станок может применяться в единичном, серийном производстве машиностроительных заводов, а также в ремонтных и инструментальных цехах различных отраслей промышленности. Сравнительно высокая степень автоматизации станка допускает возможность его производительной работы и в поточных линиях.

Основные технические характеристики станка:

1. Конус для крепления инструмента в выдвижном шпинделе:

- Морзе №3.

2. Расстояние между торцами горизонтальных шпинделей, мм:

- наименьшее: 340

- наибольшее: 740

3. Расстояние от оси горизонтального шпинделя до поверхности стола, мм:

- наименьшее: 25

- наибольшее: 600

4. Наибольшая масса обрабатываемой заготовки: 1500 кг.

5. Частота вращения шпинделя: 16 ÷ 1600 мин-1.

6. Число скоростей шпинделя: 22

7. Подача:

- шпиндельной бабки: 10 ÷ 800 мм/мин.

- стола: 10 ÷ 3000 мм/мин.

8. Мощность электродвигателя шпиндельной бабки: 11 кВт.

10. Габаритные размеры станка:

- длина: 5400 мм;

- ширина: 3520 мм;

- высота: 2330 мм.

11. Масса станка: 13600 кг.

3. Сверлильнофрезернорасточной станок (мод. 2431С)

Станок предназначен для выполнения чистовых операций на деталях массой до 300 кг, когда требуется высокая точность обрабатываемых отверстий и поверхностей, а также их взаимного расположения. Станок оснащен оптическим отсчетным устройством.

Основные технические характеристики станка:

1. Наибольший диаметр сверления в стали средней твердости:

50 мм

2. Габариты стола, мм: 750×500

3. Пределы чисел оборотов в минуту: 10 ÷ 3000 мин-1

4. Мощность электродвигателя привода шпинделя: 2,8 кВт

5. Габаритные размеры станка:

- длина: 1900 мм;

- ширина: 1580 мм;

- высота: 2300 мм.

6. Масса станка: 3300 кг.

4. Радиально-сверлильный станок с ЧПУ (мод. 2М55Ф2)

Радиально-сверлильные станки с ЧПУ предназначены для безразметочной и безкондукторной обработки отверстий, главным образом крепежных, в корпусных деталях, крышках, плитах фланцах и т.п. Их применение целесообразно в условиях мелко- и среднесерийного производства.

Радиально-сверлильный станок с ЧПУ мод. 2М55Ф2 оснащен устаревшим, но очень надежным устройством ЧПУ “Координата С68”. Данное устройство управляет координатными перемещениями стола по программе, заданной на пятидорожковой перфоленте в коде БЦК5. В программу входит задание информации о рабочем ходе инструмента, частоте вращения шпинделя, подаче инструмента, цикле обработки каждого отверстия и т.д.

Предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, растачивания отверстий, нарезания резьбы метчиками, а также выполнения других аналогичных операций при обработке различных корпусных деталей.

Основные технические характеристики станка:

1. Наибольший диаметр сверления в стали средней твердости:

50 мм

2. Вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до образующей колонны): 450 ÷ 1500 мм

4. Расстояние от нижнего торца шпинделя до плиты:

470 ÷ 1500 мм.

5. Наибольшее вертикальное перемещение рукава по колонне:

680 мм.

6. Наибольшее осевое перемещение шпинделя: 350 мм

7. Конус шпинделя: Морзе №5

8. Наибольший вес инструмента: 30 кг

9. Количество скоростей вращения шпинделя: 18

10. Пределы чисел оборотов в минуту: 30 ÷ 1700 мин-1

11. Мощность электродвигателя привода шпинделя: 4,5 кВт

12. Габаритные размеры станка:

- длина: 2625 мм;

- ширина: 968 мм;

- высота: 3265 мм.

11. Масса станка: 4100 кг.

При выборе режущего инструмента в первую очередь руководствуются технологией изготовления, используемым оборудованием, материалом детали и техническими требованиями. Корпус изготовлен из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 141285, для обработки этого материала рекомендуется использовать режущий инструмент, оснащенный пластинами твердого сплава ВК6, что позволяет вести обработку на повышенных режимах резания и без ущерба точности полученных размеров и шероховатости поверхности. На токарных операциях применяется в основном стандартный инструмент по ГОСТ. Для растачивания внутренних поверхностей (угол в плане - ϕ = 90°) на токарно-карусельном станке используется специальный расточной резец, устанавливаемый на оправке. Для обработки центрального двухступенчатого отверстия (∅105Н9 и ∅86Н9) используются координатно-расточные резцы по ГОСТ 2598783.

Для обработки отверстий под крепежные элементы используются сверла по ГОСТ 1090377, метчики по ГОСТ 326681, зенковки цехового изготовления. Для обработки отверстия под масленку (для смазки нагнетательного механизма) ∅8Н14 (L = 243,5 мм) используется специально спроектированное удлиненное сверло ∅8. Для обработки плоскостей (опоры под фундаментальное закрепление, наружные патрубки) используются торцовые насадные фрезы с пластинами твердого сплава ВК6 по ГОСТ 2435980, оправки по ГОСТ 1378668. Для обработки пазов в опорах используются концевые фрезы с твердосплавными коронками ВК6.

В целом оснащение разработанного варианта технологического процесса механической обработки режущим инструментом удовлетворяет условиям получения высокоточной качественной детали с высокой производительностью труда и с меньшими капитальными затратами на него.

При выборе средств измерения главным требованием является качественный и быстрый контроль получаемых размеров, как в процессе обработки, так и по ее окончании. Для контроля диаметральных и линейных размеров 14го квалитета точности используются штангенциркули по ГОСТ 16689. Для контроля чистоты поверхности используются образцы шероховатости по ГОСТ 937893. Применяется большое количество специального мерительного инструмента (калибр для контроля соосности отверстий, шаблоны для контроля профиля фасок и т.д.)

Что касается организации труда на участке, то для удобства основного рабочего персонала (станочников) предусмотрены следующие мероприятия:

1) Предварительную комплектовку технической документации, заготовок, инструмента, приспособлений и доставку на рабочее место, осуществляет вспомогательный персонал, обслуживающий производство;

2) Установку и снятие приспособлений, наладку станка на выполнение данной операции производят слесари-наладчики;

Заточка инструмента – централизованная.

В связи с применением станков с ЧПУ на предприятии организованно «Бюро станков с ЧПУ» в составе службы отдела главного технолога, которое производит разработку и внедрение управляющих программ.

Техническое обслуживание и ремонт станочного парка производит служба главного механика, а также бюро обслуживания систем программного обеспечения входящее в службу главного электроника.

На участке предусмотрены места складирования заготовок и готовых деталей, место мастера и БТК.

Выводы по разделу

Сравнительный анализ исходных и расчетных данных, позволяет выделить следующие преимущества разработанного технологического процесса перед базовым:

Сокращение затрат времени на вспомогательные приемы;

Повышение производительности труда;

Повышение доли основного времени;

Сокращение штучного времени;

Оборудование располагается по ходу технологического процесса;

Экономия средств, получаемая от изготовления более точной отливки с меньшей массой;

Позволяет уменьшить долю высококвалифицированного ручного труда;

Позволяет снизить трудоемкость обрабатываемой детали;

Позволяет сократить производственную площадь.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ

Назначение и принцип работы приспособления зажимного для фрезерования лап

Приспособление фрезерное с пневмогидроприводом (лист 9) предназначено для базирования и закрепления заготовок типа “ Корпус” при фрезеровании лап в размер 5301,75 торцевыми фрезами на продольно-фрезерном станке 6605. Технологической базой является отверстие ∅375Н7 и прилегающий торец. Зажим осуществляется 2мя прихватами (поз. 1).

Корпус приспособления (поз. 4) представляет собой отливку из серого чугуна СЧ20 коробчатой формы. На корпусе располагается кольцо (поз. 5) и опора (поз. 6), а также прихваты (поз. 1). Кольцо (поз. 5) необходимо, чтобы забазировать заготовку в приспособление по отверстию ∅375Н7. опоры и кольцо крепятся винтами (поз. 14) к корпусу приспособления. Приспособление базируется на столе станка с помощью призматических шпонок (поз. 10). Шпонки изготовлены из стали 45. Рым-болты (поз. 17) предназначены для транспортировки приспособления. В комплект приспособления входит пневмогидроусилитель (поз. 3). Пневмогидроусилитель применяется в тех случаях, когда на станке нет гидростанции, но необходимо обеспечить большую силу зажима заготовки. Приспособление устанавливается на столе станка, базируется с помощью шпонок (поз. 10) и закрепляется 4мя станочными болтами.

Принцип действия приспособления заключается в следующем:

1) Заготовка устанавливается в приспособление.

2) Фрезы с помощью щупов и установов (поз. 9) выставляются на размер 5301,75.

3) Поворачивая рукоятку 4-х позиционного крана управления, который находится на пневмогидроусилителе воздух под давлением 0,4 МПа подается из заводской пневмосистемы в левую полость пневмогидроусилителя.

4) Прихваты поворачиваются и одновременно перемещаются вниз, производя тем самым предварительный зажим заготовки.

5) Далее поворачиваем рукой кран управления, подаем воздух в правую полость пневмогидроусилителя, в результате чего поршень перемещается влево, отсекая штоком масло от левой полости пневмогидроусилителя.

6) Перемещаясь дальше влево шток создает рабочее давление 8МПа в верхней полости, производя тем самым окончательный зажим заготовки в приспособлении.

7) Рабочее давление создается из-за разницы площадей поперечного сечения поршня ∅180 и плунжера ∅40.

8) Чтобы произвести разжим заготовки необходимо с помощью крана управления подать воздух в левую полость пневмогидроусилителя.

9) Поршень и шток переместятся вправо, масло через отверстие в подставке попадает в левую полость пневмогидроусилителя. В результате давление масла в верхней полости существенно понизится с 8 МПа до 0,4 МПа.

10) Далее с помощью рукоятки управления воздух подается в нижнюю полость гидроцилиндров. Поршни переместятся вверх. Прихваты начнут перемещаться вверх одновременно поворачиваясь вокруг оси. Происходит разжим заготовки

11) Заготовка выгружается из приспособления.

Назначение и принцип работы восьмишпиндельной сверлильной головки

Сверлильная головка восьмишпиндельная (лист 10) предназначена для сверления 8-ми отверстий ∅23 одновременно на вертикально-сверлильном станке 2Г175.

Конструкция сверлильной головки содержит составной корпус1, внутри которого находятся зубчатые передачи. С помощью радиальных подшипников (поз. 40) фиксируются концы шпинделей и валов. Сверху корпус закрыт крышкой (поз. 19). На крышке крепится фланец (поз. 2), который необходим для крепления сверлильной головки к шпинделю станка. Пробки (поз. 20, 21) необходимы для заливки и слива масла, для смазки зубчатых передач.

Головка закрепляется на станке с помощью фланца (поз. 2). Хвостовик (поз. 24) вставляется в отверстие шпинделя станка. Фланец (поз. 2) стягивается 2мя болтами (поз. 42). Шпиндель станка передаёт крутящий момент на хвостовик (поз. 24) и далее на вал ведущий (поз. 6). Момент с ведущего вала передается на четыре промежуточных колеса (поз. 8), а затем на восемь колес, соединенных со шпинделями (поз. 9).

В шпиндели (поз. 9) вставлены втулки (поз. 10), в которых имеются конические отверстия для хвостовиков сверл.

Головка базируется диаметром ∅375е8 кондукторной плиты (поз. 30) в отверстие ∅375Н7 на заготовке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Замена в базовом варианте технологического процесса универсальных станков на станки с ЧПУ и применение технологической оснастки привело к повышению точности обработки, повышению производительности труда, сокращению цикла подготовки производства, снижению трудоемкости производства.

Анализируя полученные технико-экономические показатели обработки детали базового и проектного варианта видим, что предлагаемая технология трудосберегающая и энергосберегающая.

Так же значительно снижается себестоимость изготовления детали и уменьшаются капитальные вложения в производство.

Годовой экономический эффект может составить около 300000 рублей.

Можно сделать вывод о целесообразности внедрения нового технологического процесса в производство.