Курсовая "Проектирование технологического процесса на ЧПУ станке детали "Корпус"

Введение

Технология в значительной степени определяет состояние и развитие производства. От ее уровня зависит производительность труда, экономичность расходования материальных и энергетических ресурсов, качество выпускаемой продукции и другие показатели. Для дальнейшего ускоренного развития машиностроительной промышленности как основы всего народного хозяйства страны требуется разработка новых технологических процессов, постоянное совершенствование традиционных и поиск более эффективных методов обработки и упрочнения деталей машин и сборки их в изделия.

Важная роль в ускорении научно-технического прогресса в машиностроении отводится подготовке высококвалифицированных инженерных кадров, освоению ими современных способов изготовления и контроля продукции, методик проектирования прогрессивных технологических процессов. Поэтому выпуск высшими учебными заведениями инженеров по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты», а также технологическая подготовка студентов других машиностроительных специальностей приобретают все большее значение.

В системе образования инженеров-механиков курсовое проектирование по технологии машиностроения занимает особое место. Эта самостоятельная работа студентов является наиболее важным этапом их подготовки к дипломному проектированию и в значительной степени определяет формирование технологической направленности будущих инженеров.

Целью курсового проекта является закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных на предыдущих этапах изучения предмета, и приобретение практических навыков решения различных технологических задач подготовки производства деталей машин и разработки технологической документации. При этом студент должен научиться пользоваться справочной и нормативной литературой, ГОСТами, стандартами предприятий, каталогами и др. материалами информационного характера, необходимыми для выполнения курсовой работы и подобных разработок на производстве.

Анализ технологичности детали

2.1. Качественный анализ технологичности

Деталь представляет собой корпус, изготовленный из стали 20 ГОСТ 105088, которая имеет хорошие эксплуатационные свойства.

Рабочие чертежи обрабатываемой детали содержат все необходимые

сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы и сечения чётко объясняют конфигурацию детали и способ получения заготовки.

Проводя технологический анализ конструкции детали, можно сделать следующие выводы. Деталь имеет рациональную форму. Положительными качествами можно назвать отсутствие резких переходов между поверхностями, простоту обрабатываемых поверхностей, унификацию конструктивных элементов, отсутствие резких кромок и наличие фасок. Почти все поверхности легко доступны и обрабатываются стандартными резцами и свёрлами, т.е. не требуется специальный инструмент.

Точность поверхностей не высока. У цилиндрических поверхностей высокая точность обработки принята лишь для ответственных участков. Шероховатость поверхностей также не высока, низкая шероховатость назначена также только для ответственных поверхностей.

Недостатком является то, что все поверхности требуют обработки резанием. Это приводит к повышению трудоёмкости и перерасходу средств на изготовление детали.

Тем не менее, можно сделать вывод, что в целом деталь технологична по качественному параметру, это дает использовать высокопроизводительные методы её обработки.

Выбор и проектирование заготовки

4.1 Анализ способов получения заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а так же экономичностью изготовления.

Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Так как материал детали сталь 20 не является литейным, то в качестве заготовки принимаем обработку металла давлением.

Прокат широко применяется в качестве заготовок и как конструкционный металл для сварных изделий.

Плюсы: не требует сложного оборудования для получения заготовки. Покупаем нужный профиль и отрезаем заготовку необходимой длины. Минусы: если деталь имеет большие перепады ступеней, то заготовка из проката будет иметь небольшой коэффициент использования материала (много металла уйдет в стружку); максимальный диаметр 250 мм.

Заготовка может быть получена ковкой на молотах. Данный способ применяется для деталей типа стержня с утолщением, колец, втулок, деталей с отверстиями. Применяется для серийного и массового производства.

Преимущества ковки на молотах:

- Позволяет получать высокое и стабильное качество металла по всему сечению;

- Возможность изготовления крупных поковок;

- Для изготовления крупных поковок требуется сравнительно небольшие усилия;

- Применение универсальных машин и в особенности универсального инструмента позволяет получать широкую номенклатуру поковок и одновременно резко снизить затраты.

Наряду с этим ковка на молотах имеет существенные недостатки:

- низкая точность;

- низкая производительность;

- большие кузнечные напуски;

- большие допуски и припуски.

Кривошипные горячештамповочные прессы предназначаются для выполнения различных технологических процессов горячей штамповки из сортового металла: открытой и закрытой штамповки, горячего прессования и т.д., в условиях крупносерийного и массового производства.

Минусы штамповки на прессах: относительно высокая точность поковок, припуски и допуски, штамповочные уклоны меньше, чем при штамповке на молотах, безударный характер работы позволяет применять сборные штампы, более высокая надежность в эксплуатации.

Минусы штамповки на прессах: невозможность значительного перераспределения металла вдоль оси заготовки, большее количество ручьев, более сложная конструкция штампов, необходимость очистки заготовок от окалины, дороговизна пресса.

Так как производство мелкосерийное и диаметр заготовки не превышает 250 мм, то в качестве способа получения заготовки принимаем прокат.

Анализ базового технологического маршрута обработки

Под технологическим маршрутом изготовления детали понимается последовательность выполнения технологических операций (или уточнение последовательности операций по типовому или групповому технологическому процессу) с выбором типа оборудования. На этапе разработки технологического маршрута припуски и режимы обработки не рассчитывают. Рациональный маршрут выбирают с использованием справочных данных и руководящих материалов по типовым и групповым методам обработки. Технологические маршруты весьма разнообразны и зависят от конфигурации детали, ее размеров, требований точности, от объема выпуска. Главный принцип – совместить конструкторскую, технологическую и измерительную базы.

Базовый технологический процесс:

Операция 005: токарно – винторезная

Операция 010: вертикально – сверлильная

Операция 015: вертикально - фрезерная

Операция 020: круглошлифовальная

Операция 025: слесарная

При базовом варианте производство детали является мелкосерийным. Для такого типа производства характерно применение универсального оборудования и непрогрессивных методов механической обработки. Зачастую в технологических процессах наряду с универсальным оборудованием применяется и оборудование с ЧПУ. В процессе изготовления деталь неоднократно перемещается с одной позиции на другую и на операциях имеет место довольно большое количество переустановов. Это отражается на операционном времени и увеличивает погрешности установки. Припуски на обработку достаточно большие, поэтому необходимо значительное время на их снятие, велики и затраты режущего инструмента.

Базовый ТП имеет следующие недостатки: большое количество оборудования;

большое время, затрачиваемое на перемещение заготовки от станка к станку; возникновение значительной погрешности базирования из-за частых переустановок заготовки; понижение точности обработки; большое число задействованных рабочих мест; большая роль ручного труда; применение универсального оборудования значительно увеличивает основное технологическое время обработки заготовки (из-за множества переходов).

Эти недостатки можно устранить, предложив обработать данную деталь на токарном обрабатывающем центре модели GDM 100/6А за 2 установа.

Выбор оборудования и технологической оснастки

7.1 Выбор металлорежущих станков

Выбор оборудования начинают с анализа формирования технологических переходов при обработке отдельных поверхностей детали. Разрабатывая технологический маршрут изготовления детали при формировании отдельных операций, выбирают тип применяемого оборудования (токарное, фрезерное и т. д.), уточняют модель оборудования с учетом требований, которые должны быть обеспечены при выполнении данной операции.

При выборе оборудования учитывают следующие факторы:

размеры рабочей зоны станка, которые должны соответствовать габаритам обрабатываемой детали или нескольких обрабатываемых деталей;

возможность достижения при обработке требуемой точности и шероховатости поверхности (эти факторы особенно следует учитывать при чистовой и окончательной обработке);

соответствие мощности, жесткости и кинематических данных оборудования наивыгоднейшим режимам выполнения операции;

обеспечение необходимой производительности в соответствии с заданным объемом выпуска деталей (производительность оборудования определяется на основе анализа времени изготовления детали заданного качества);

соответствие оборудования при выполнении данного технологического процесса требованиям техники безопасности и промышленной санитарии;

соответствие оборудования заданному объему по критерию себестоимости изготовления детали.

В качестве основного технологического оборудования выбран автомат токарно-револьверный многооперационный с ЧПУ модели GDM 100/6А. Станок предназначен для полной высокопроизводительной обработки штучных заготовок диаметром до 250 мм в полуавтоматическом режиме в условиях мелко- и среднесерийного производства.

Класс точности полуавтомата П.

На автомате можно производить следующие виды обработки: не вращающимся инструментом - обточку, расточку, подрезку торцов, прорезку канавок, проточку конусов, обточку радиусных поверхностей, сверление, зенкерование, развертывание центрального отверстия, нарезку резьбы метчиком и плашкой, нарезку резьбы резцом, точение и растачивание сложных криволинейных поверхностей; вращающимся инструментом - поперечное сверление, зенкерование, развертывание, нарезку резьбы метчиком, обсверловку фланцев, зенкерование отверстий, прорезку шлицев дисковой фрезой, фрезерование шпоночных пазов, прорезку торцовых пазов пальцевой фрезой, фрезерование поперечных лысок.

Обработка сложных деталей на токарных обрабатывающих центрах, обладающих большими технологическими возможностями, основывается на принципах обеспечения:

- наименьшего количества операций;

-минимального вспомогательного времени с учетом максимально возможной концентрацией переходов, характеристик станков по затратам времени на позиционирование, вспомогательные ходы, смену инструмента и т.д.;

-работы с оптимальными припусками и минимальными напусками.

Расширенные технологические возможности ТОЦ обусловлены применением специальных револьверных головок и других конструкций держателей с вращающимся инструментом. Кроме того, шпиндель станка в нужный момент по программе может переключаться с режима вращения с определенной частотой, обеспечивающей заданную скорость резания, в режим дискретного позиционирования по углу поворота или в непрерывный следящий режим с обратной связью по угловому положению.

Именно эти конструктивные особенности ТОЦ обеспечивают выполнение на данных станках помимо обычных токарных операций по обработке не вращающимся инструментом наружных и внутренних поверхностей с центральной осью, совпадающей с осью вращения заготовки, различных других операций по обработке отверстий на наружной поверхности и торце, под различными углами к оси детали. Кроме того, на ТОЦ можно выполнять различные фрезерные операции.

7.2. Выбор станочных приспособлений

При проектировании технологического процесса обработки детали одновременно с выбором станка надо установить, какое приспособление необходимо для выполнения на данном станке намеченной операции. Выбор станочных приспособлений является важным этапом разработки техпроцесса обработки детали, так как от правильности базирования заготовки зависят точность обработки детали, качество обработки. При этом необходимо учитывать возможность максимального применения стандартных и унифицированных приспособлений. В качестве станочного приспособления на всех переходах используем трехкулачковый самоцентрирующий патрон входящий в состав станочного оборудования.