Описание условий работы, служебное назначение детали, анализ технологичности детали и целесообразности перевода ее обработки на станки с чпу

Введение

 

На данном этапе развития рыночной экономики уделяется большое внимание технологии машиностроения.

Технология машиностроения – наука, систематизирующая совокупность приемов и способов обработки сырья, материалов, соответствующими орудиями производства с целью получения готовых продукций. Предметом изучения в машиностроении является изготовление изделий заданного качества с установленной программой выпуска при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда.

Технологический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства.

В настоящее время в связи с высоким уровнем развития электроники машиностроении широко внедряются станки с ЧПУ. Применение такого оборудования позволяет сократить: слесарно-доводочные работы; предварительную разметку; сроки подготовки производства и т.д.

Учитывая все это я широко применяю станки с ЧПУ, а также в дипломном проекте рассматривается ряд задач необходимых для выполнения задания на дипломное проектирования.

К числу таких задач относятся:

– повышение технического уровня производства;

– механизация и автоматизация производства;

– разработка прогрессивного технологического процесса обработки детали «Ось»;

– разработка мероприятий по дальнейшему увеличению экономии основных средств, качества продукции и снижению себестоимости изготовления детали.

Правильное решение всех выше названных задач позволяют получить:

– рост производительности труда;

– высвобождения части рабочих;

– увеличение годового экономического эффекта;

– снижение срока окупаемости дополнительных затрат.

 

Технологическая часть

Химический состав и механические свойства материала детали

 

Деталь «Ось» изготовляется из стали 30ХГСА – конструкционная легированная сталь, выдерживающие значительные деформирующие нагрузки.

Из стали 30ХГСА рекомендуется изготовлять: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 2000С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

Данные о химическом составе и механических свойствах материала размещаем в таблицы из соответствующих источников.

 

Таблица 1.2 – Химический состав стали

С	Si	Mn	Cr	P	S	Cu	Ni
				не более
0,28ч0,34	0,90ч1,20	0,80ч1,10	0,80ч1,10	0,025	0,025	0, 30	0,30

 

Таблица 1.3 – Механические свойства стали

ГОСТ	Сечение, мм	s02	sв	ds	ш	КСU	HВ
		МПа		%		Дж/см2
4543–71	до 100	830	1080	10	45	49	207ч217

 

Технологические свойства

Свариваемость – ограничено свариваемая.

Способы сварки: РДС; АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС.

Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при НВ 207ч217 и sв=710 МПа.

Флокеночувствительность – чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – склонна.

 

Выбор технологических баз

 

Базой называют поверхность, заменяющую совокупность поверхностей, ось, точку детали по отношению к которым ориентируются другие детали, обрабатываемые на данной операции.

Для повышения точности обработки детали необходимо соблюдать принцип совмещения (единства) баз, согласно которого при назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологических баз следует применять поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали.

А также принцип постоянства баз, который заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без необходимости смены технологических баз.

Стремление осуществить обработку по одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена баз увеличивает погрешность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей.

Проанализировав все выше названое, делаю вывод, что для обработки детали «Ось» за базовые поверхности необходимо принять:

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ А: 61,8

Установ Б: ∅ 40,3

Операция 015 Горизонтально-фрезерная: ∅40,3

Операция 020 Вертикально-сверлильная: ∅40,3

Операция 025 Круглошлифовальная: отв. Ш24H9

 

Проектирование маршрутного технологического процесса детали: последовательность обработки; выбор оборудования; выбор станочных приспособлений; выбор режущих инструментов; выбор вспомогательных инструментов

 

При разработке технологического процесса руководствуются следующими основными принципами:

– в первую очередь обрабатываю те поверхности, которые являются в базовыми при дальнейшей обработке;

– после этого обрабатывают поверхности с наибольшими припусками;

– поверхности, обработка которых обусловлена высокой точностью взаимного расположения поверхностей, необходимо обрабатывать с одного установа;

– при обработке точных поверхностей следует стремиться к соблюдению двух основных припусков: совмещение (единства) баз и постоянства баз

Последовательность обработки

Операция 005 Заготовительная

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ А

Установить, закрепить заготовку

1 Точить торец «чисто»

2 Точить фаску 1х450

3 Точить Ш40,4 мм на l=63,5–0,2 мм, выдержав R1

4 Точить фаску 1х450

5 Зенковать фаску 1х450

Установ Б

Переустановить, закрепить заготовку

1 Точить торец «чисто» выдержав l=79,5–0,2 мм

2 Точить фаску 1х450

3 Точить Ш60 мм на проход

4 Зенкеровать Ш23,8 мм на проход

5 Зенковать фаску 2,5х450

6 Развернуть Ш24H9 (+0,052)

7 Контроль исполнителем

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Установ А

Установить, закрепить деталь

1 Фрезеровать паз B=20H11 (+0,13) на l=9,5 мм, выдержав R1

2 Притупить острые кромки, припилить 2 фаски 0,5х450; 2 фаски 1х450

Установ Б

Переустановить, закрепить деталь

1 Фрезеровать паз B=20H11 (+0,13) на l=41 мм

2 Притупить острые кромки, припилить 2 фаски 0,5х450; 2 фаски 1х450

3 Контроль исполнителем

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Установить, закрепить деталь

1 Сверлить 3 отв. Ш1,5 мм на проход, выдержав ∡1200, l=48 мм

2 Рассверлить 3 фаски 0,3х450

3 Контроль исполнителем

Операция 025 Термическая

1 Калить 35,5…40,5 HRC

Операция 030 Круглошлифовальная

Установить, закрепить деталь

1 Шлифовать Ш40f ) на l=60 методом поперечной подачи

2 Контроль исполнителем

Операция 035 Контрольная

Выбор оборудования

При выборе оборудования учитываются следующие факторы:

– тип производства;

– вид заготовки;

– требования к точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности;

– необходимая мощность;

– годовая программа.

На основании вышеизложенного выбираю технологическое оборудование.

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3       

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей со ступенчатым и криволинейным профилем в осевом сечении при полуавтоматическом цикле, заданной программой на перфоленте.

 

Параметры	Числовые значения
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной	400
над суппортом	220
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя	53
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки	1000
Шаг нарезаемой резьбы:
Метрической	до 20
Число скоростей шпинделя	22
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5ч2000
Наибольшее перемещение суппорта:
продольное	900
поперечное	250
Подача суппорта, мм/об (мм/мин):
продольная	3ч1200
поперечная	1,5ч600
Число ступеней подач	б/с
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного и поперечного	4800
вертикального	2400
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	10
Габаритные размеры (без ЧПУ):
Длина	3360
ширина	1710
высота	1750
масса, кг	4000

 

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Горизонтально-фрезерный широкоуниверсальный станок 6Р81Ш /10/

Станок предназначен для выполнения различных фрезерных работ, а так же сверлильных и несложных расточных работ в заготовках из чугуна, стали и цветных металлов. Станок может работать в полуавтоматическом и автоматическом режимах, что дает возможность многостаночного оборудования.

 

Технические характеристики станка

Параметры	Числовые значения
Размеры рабочей поверхности (ширина х длина), мм	250х1000
Наибольшее перемещение стола; мм:
продольное	630
поперечное	200
вертикальное	350
Расстояние:
от оси оси горизонтального шпинделя до поверхности стола	50–400
от оси вертикального шпинделя до направляющих станины	250–845
от торца вертикального шпинделя до поверхности стола	160–510
Наибольшее перемещение гильзы вертикального шпинделя, мм	80
Угол поворота вертикальной фрезерной головки, , в плоскости, параллельной:
продольному ходу стола	360
поперечному ходу стола:
от станины	90
к станине	45
Внутренний конус шпинделя по ГОСТ 15945–82:
горизонтального	45
вертикального	Морзе
Число скоростей шпинделя:
горизонтального	16
вертикального	12
Частота вращения шпинделя, об/мин:
горизонтального	50–1600
вертикального	45–2000
Число рабочих подач стола	16
Подача стола, мм/мин:
продольная	35–1020
поперечная	28–790
вертикальная	14–390
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин:
продольного	2900
поперечного	2300
вертикального	1150
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	5,5
Габаритные размеры:
длина	1480
ширина	2045
высота	1890
Масса (без выносного оборудования), кг	2530

 

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Вертикально-сверлильный станок 2Н125

Станок предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания отверстий, нарезания резьбы метчиком и подрезания торцов ножами.

 

Параметры	Числовые значения
Наибольший условный диаметр сверления, мм	400х450
Рабочая поверхность стола
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола	700
Вылет шпинделя	250
Наибольшийход шпинделя	200
Наибольшее вертикальное перемещение:
сверлильной головки	170
стола	270
Конус Морзе отверстия шпинделя	3
Число скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин	45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400; 2000
Число подач шпинделя	9
Подача шпинделя, мм/об	0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	2,2
КПД станка	0,8
Габаритные размеры, мм:
длина	915
ширина	785
высота	2350
масса, кг	880

 

Операция 030 Круглошлифовальная

Круглошлифовальный полуавтомат для врезного и продольного шлифования, повышенной точности 3М151

Станок предназначен для наружного шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей.

 

Параметры	Числовые значения
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
диаметр	200
длина	700
Рекомендуемый наибольший диаметр шлифования: наружного	60
Наибольшая длина шлифования: наружного	700
Высота центров над столом	125
Наибольшее продольное перемещение стола	705
Угол поворота в о:
по часовой стрелке	3
против часовой стрелки	10
Скорость автоматического перемещения стола (бесступенчатое регулирование), м/мин	0,05–5
Частота вращения шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием, об/мин	50ч500
Конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки	4
Наибольшие размеры шлифовального круга:
наружный диаметр	600
высота	100
Перемещение шлифовальной бабки:
наибольшее	185
на одно деление лимба	0,005
за один оборот толчковой рукоятки	0,001
Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин
при шлифовании наружном	1590
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин	0,1ч4,0
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	10
Габаритные размеры, мм:
длина	4605
ширина	2450
высота	2170
масса, кг	5600

 

Выбор станочных приспособлений

При разработке технологического процесса механической обработки детали необходимо правильно выбрать приспособление, которое должно способствовать повышению производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки детали и выверки ее при установке на станке.

Операция 010 Токарная ЧПУ

Приспособление: патрон самоцентрирующийся трёхкулачковый

ГОСТ 2675–80 входит в комплектность станка; центр вращающийся

ГОСТ 2675–80.

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Приспособление: специальное наладочное приспособление для фрезерования детали со встроенным пневматическим цилиндром.

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Приспособление: Головка делительная универсальная ГОСТ 8615–89;

жесткий цент ГОСТ 13214–79.

Операция 030 Круглошлифовальная

Приспособление: патрон поводковый для шлифовальных работ

ГОСТ 13334–67 Хомутик поводковый для шлифовальных работ

ГОСТ 16488–70

Выбор режущего инструмента

При выборе режущего инструмента необходимо стремиться принимать стандартный инструмент, но иногда целесообразно принимать специальный, комбинированный или фасонный инструмент, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей.

Правильный выбор режущей части инструмента имеет так же большое значение для повышения производительности труда, повышения точности и качества обрабатываемой поверхности.

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Установ А

Переход 01, 02, 03, 04 Проходной упорный резец с пластинками из твердого сплава Т15К6, 16х25 ГОСТ 18879–73 /7/

Техническая характеристика резца: Н=25 мм, В=16 мм, L=140 мм, n=7 мм, l=16 мм, r=1,0 мм.

Переход 05 Зенковка∡450 из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ОСТ-2

Техническая характеристика зенковки: D=32 мм, L=145 мм, l=56 мм.

Установ Б

Переход 01, 02, 03 Проходной упорный отогнутый резец с твердосплавными пластинками Т15К6, 16х25 ГОСТ 18879–73

Техническая характеристика резца: Н=25 мм, В=16 мм, L=140 мм, n=7 мм, l=16 мм, r=1,0 мм.

Переход 04 Зенкер цельный Ш23,8 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ГОСТ 12489–71

Техническая характеристика зенкера: D=23,8 мм, L=185 мм, l=86 мм.

Переход 05 Зенковка∡450 из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ОСТ-2

Техническая характеристика зенковки: D=32 мм, L=145 мм, l=56 мм.

Переход 06 Развертка из быстрорежущей стали цельная Ш24H9 (+0,052) с коническим хвостовиком ГОСТ 1672–80

Техническая характеристика развертки: D=24 мм, L=225 мм, l=34 мм

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Переход 01 Дисковая трехсторонняя фреза Ш125 со вставными ножами, оснащенными твердым сплавом Т15К6, z=8 ГОСТ 5348–69

Техническая характеристика фрезы: D=100 мм, B=20 мм, d=32 мм, z=8 мм.

Переход 02 Надфиль плоский ГОСТ 1513–77

Техническая характеристика фрезы: L=130 мм.

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Переход 01 Сверло спиральное ∅1,5 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902–77

Техническая характеристика сверла: d=1,5 мм, L =63 мм, l=28 мм.

Переход 02 Сверло спиральное ∅6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902–77

Техническая характеристика сверла: d=6 мм, L =72 мм, l=34 мм

Операция 030 Круглошлифовальная

Переход 01 Шлифовальный круг 300х63х76 ПП 24А40НСМ25К8

ГОСТ 2424–83.

Техническая характеристика круга: D =300 мм, В =63 мм, d=76 мм.

1.7.5 Выбор вспомогательного инструмента

При выборе вспомогательных инструментов пользуются теми принципами, что и станочные приспособления.

На основании вышеописанного произвожу выбор вспомогательных инструментов.

На операции 010 Токарная ЧПУ:

Установ А

Переход 05 – применяю переходную втулку ГОСТ 13598–85

Установ Б

Переход 04, 05, 06 – применяю переходную втулку ГОСТ 13598–85.

 

Конструкторская часть

Заключение

 

В результате выполнения дипломного проекта был проведен анализ технологичности конструкции, детали, разработан наиболее рациональный метод получения заготовки, в результате чего коэффициент до использования материала повысился до 0,77. Разработан более совершенный технологический процесс, в нем предложено заменить устаревшее технологическое оборудование на более совершенное и высокоскоростное. На одной операции был применен станок с числовым программным управлением. Использование этого технологического оборудования позволят сократить число слесарных операций, сократить машинное время, повысить производительность труда. Эти изменения связаны с увеличением годовой программы выпуска изделия.

В работе разработано специальное приспособление для фрезерования двух пазов 20Н11, которое отсутствовало в базовом варианте.

Также введен специальный режущей инструмент – трехсторонняя дисковая фреза для фрезерования паза 20Н11. Изменения, внесенные в конструкции специальных станочных приспособлений разработанных в данной работе, является экономически выгодным, расчеты приведены в данной записке.

В результате расчетов установлена экономическая целесообразность применения станка с ЧПУ модели 16К20Ф3 для обработки деталей типа «Ось». Годовой экономический эффект составил 788449 руб., рост производительности дополнительных затрат 1 год, рост производительности труда 120%, количество высвобождаемых рабочих 6 человек.

 

 

Введение

 

На данном этапе развития рыночной экономики уделяется большое внимание технологии машиностроения.

Технология машиностроения – наука, систематизирующая совокупность приемов и способов обработки сырья, материалов, соответствующими орудиями производства с целью получения готовых продукций. Предметом изучения в машиностроении является изготовление изделий заданного качества с установленной программой выпуска при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда.

Технологический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства.

В настоящее время в связи с высоким уровнем развития электроники машиностроении широко внедряются станки с ЧПУ. Применение такого оборудования позволяет сократить: слесарно-доводочные работы; предварительную разметку; сроки подготовки производства и т.д.

Учитывая все это я широко применяю станки с ЧПУ, а также в дипломном проекте рассматривается ряд задач необходимых для выполнения задания на дипломное проектирования.

К числу таких задач относятся:

– повышение технического уровня производства;

– механизация и автоматизация производства;

– разработка прогрессивного технологического процесса обработки детали «Ось»;

– разработка мероприятий по дальнейшему увеличению экономии основных средств, качества продукции и снижению себестоимости изготовления детали.

Правильное решение всех выше названных задач позволяют получить:

– рост производительности труда;

– высвобождения части рабочих;

– увеличение годового экономического эффекта;

– снижение срока окупаемости дополнительных затрат.

 

Технологическая часть

Описание условий работы, служебное назначение детали, анализ технологичности детали и целесообразности перевода ее обработки на станки с ЧПУ

 

Деталь: «Ось» №В. 5750.0001

Она является составной часть механизма привода стабилизатора. На оси вращается качалка привода, поэтому на поверхности Ш40f7 наносится Хтв. 48–80, Ш24H9 отверстие под специальный крепежный болт В. 5750.0001. Для фиксации со специальным крепежным болтом выполнены пазы 20H11, а также 3 отверстия Ш1,5 выполнены для контровки (стопорения) 2.2 ОСТ 139502.77, шплинтом 2,5х 32.029 ГОСТ 397–79.

Технологичность конструкции детали оценивается качественными параметрами и количественными показателями.

Качественная оценка технологичности конструкции

1 Деталь «Ось» правильной геометрической формы и представляет собой тело вращения.

2 Материал детали (сталь 30ХГСА ГОСТ 4543–71) обладает хорошей обрабатываемостью механическим способом.

3 Возможность применения заготовки-штамповки, геометрическая форма и размеры которой обеспечивают небольшие припуски на механическую обработку.

4 Наличие унифицированных элементов детали подтверждает технологичность ее конструкции.

5 Конструкция детали обладает достаточной жесткостью, так как соблюдается условие

 

1,33 < 10

 

6 Конфигурация, точность и шероховатость поверхностей позволяют обрабатывать деталь на стандартном оборудовании нормальной точности и с помощью стандартного режущего инструмента.

 

Таблица 1.1 – Точность размеров и параметр шероховатости поверхностей детали

Размеры поверхностей	Квалитет точности	Параметр шероховатости	Количество конструкционных элементов	Количество унифицированных элементов
Æ 24H9	9	Ra 1,6	1	-
Æ40f7	7	Ra 1,25	1	-
Æ60	12	Ra 12,5	1	-
Æ1,5	12	Ra 12,5	3	-
79,5–0,2	13	Ra 12,5	1	-
64,5–0,2	7	Ra 1,25	1	-
4±2	7	Ra 12,5	1	-
48	7	Ra 12,5	1	-
20,5	11	Ra 6,3	2	-
20H11	11	Ra 6,3	2	-
2,5x450	12	Ra12,5	1	1
1x450	12	Ra 12,5	8	8
0,3x450	12	Ra 12,5	3	-
0,5х450	12	Ra 12,5	4	-
R1	11	Ra 6,3	4	-
R1	7	Ra1,25	1	-
<120	12	Ra 12,5	1	-
Итого:			36	9

 

Количественная оценка технологичности конструкции

1 Коэффициент унификации:

 

 

где Qуэ – количество унифицированных элементов;

Qэ – количество конструкционных элементов.

2 Коэффициент точности поверхностей детали:

 

,

 

где Ti – соответственно квалитет точности обрабатываемых поверхностей;

Тср. – среднее значение этих параметров;

ni – число размеров или поверхностей для каждого квалитета

3 Коэффициент шероховатости поверхностей деталей:

 

 

где Rai – соответственно значения параметров шероховатости обрабатываемых поверхностей;

Raср. – среднее значение этих параметров;

ni – число размеров или поверхностей для каждого значения параметра шероховатости.

Вывод: из выше рассчитанных коэффициентов видно, что числовые значения почти всех показателей технологичности близки к 1, т.е. технологичность конструкции детали удовлетворяет требованиям, предъявленным к изделию. Деталь «Ось» целесообразно обрабатывать на станках с числовым программным управлением, так как деталь хорошо обрабатывается резанием и удобно базируется.