Разработка прогрессивного технологического процесса механической обработки детали "Кронштейн"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский технический колледж управления и коммерции

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора

«___»_____________ 2013 г.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Дисциплина «Технология машиностроения»

Тема: Разработка прогрессивного технологического процесса механической обработки детали «Кронштейн »

Руководитель проекта __________________Котенева И.А..

подпись, дата

Студент ___Шерстюк .В.В____.

подпись, дата

Специальность 151001

Группа9ТМ-41

2013/2014



САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЕДЖ УПРАВЛЕНИЯ И КОММЕРЦИИ

БЛАНК-ЗАДАНИЕ

На курсовой проект по Технологии машиностроения

Ф.И.О. студента Шерстюк Владимир Владимирович

Группа № 9ТМ-41

Тема проекта:

Разработка прогрессивного технологического процесса механической обработки детали «Кронштейн».

Техническое задание

1.1 Разработать технологический процесс механической обработки заданной детали в условиях ______серийного___________________производства.

1.2 Рассчитать припуски и допуски на механическую обработку и определить размеры и метод получения заготовки.

1.3 Рассчитать режимы резания и нормы времени для всех операций, пользуясь нормативами.

1.4 Разработать конструкцию специального режущего инструмента комбинированный инструмент "сверло-зенкер"

1.5 Представить технологический процесс, оформленный на бланках технологической документации, согласно требованиям ЕСТД.

1.6 Представить расчетно-пояснительную записку, оформленную согласно требованиям к текстовым документам по ЕСКД.

1.7 Представить графическую часть проекта, объемом 1 - 2 листа, формата А1, согласно требованиям ЕСКД.

2 Оформление проекта

2.1 Графическая часть проекта

2.1.1 В состав курсового проекта входит графический материал, выполненный карандашом на листах формата А1, с соблюдением требований ЕСКД.

2.1.2 Рабочие чертежи детали и заготовки.

2.1.3 Общий вид разработанного специального режущего инструмента.

2.1.4 Общее количество чертежей должно быть не менее 1-2х листов формата А1.

2.2 Технологическая часть.

2.2.1 Весь технологический процесс механической обработки оформляется согласно требованиям ЕСКД на специальных бланках и сшивается в альбом.

2.2.2 В альбом должны входить:

- маршрутная технология, форма 1, 1а ГОСТ 3.1118-82;

- операционные карты механической обработки (на каждую операцию) форма 3 и 3а ГОСТ 3.1404-86;

- операционные эскизы (на каждую операцию) форма 5 и 7а ГОСТ 3.1105-84.

2.3 Расчетно-пояснительная записка

В расчетно-пояснительной записке должны быть изложены следующие основные вопросы:

2.3.1 Тема курсового проекта.

2.3.2 Характеристика производства, для которого разработан технологический процесс.

2.3.3 Описание и технологическая характеристика детали и принятой заготовки.

2.3.4 Расчет межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки.

2.3.5 Обоснование запроектированного технологического процесса.

2.3.6 Расчеты режимов резания и норм времени.

2.3.7 Описание разработанных конструкций режущего инструмента.

3 Рекомендуемая литература

3.1 Анурьев В.А. Справочник конструктора-машиностроителя В 3-х т. Т.1. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. -728 с., ил.

3.2 Вороненко В?П?, Схиртладзе А?Г? , Брюханов В?Н? Машиностроительное производство : Учеб? для сред? спец? учеб? заведений. Под редакцией Ю?М?Соломенцева?-М?: Высш? школа, Издательский центр “Академия”, 2001?-304 с.: ил.

3.3 Классификатор ЕСКД класс 71-76?

3.4 Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по Технологии приборостроения под ред. Бойцовой И.А. Л.,1988 г

3.5 Нефедов Н?А?, Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов -5-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение 1990-448 с.: ил.

3.6 Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ?часть II Нормативы режимов резания. - М?: Экономика, 1990?

3.7 Справочник конструктора - инструментальщика: Под общ. ред.В.И. Баранчикова.-М.: Машиностроение,1994?- 560с., ил. - (Библиотека конструктора)

3.8 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4 -е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986?- 656 с., ил.

3.9 Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения М. 1975

3.10 Технология машиностроения: в 2-х т. Т.1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов /В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского.-2-е изд., стереотип.- М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.- 564 с., ил.

3.11 Технология машиностроения. Ч III. Правила оформления технологической документации: Учеб. пособие /Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, Б.Я. Розовский, Н.Н. Шипилов, В.В. Дегтярев, А.М. Соловейчик; под ред. С.Л. Мурашкина. - СПб.: Издательство СПбГТУ, 1999.-59 с.

Срок сдачи проекта ______________________________________________________________

Защита проекта _________________________________________________________________

Этапы выполнения и проверки по календарному плану.

Руководитель проекта ____________________________________________________________

Председатель цикловой комиссии _________________________________________________

Дата выдачи задания:

«_______»____________________200____г.

кронштейн кодирование технологический припуск

Содержание

Введение

1. Описание конструкции детали

2. Анализ технологичности детали

2.1 Расчет коэффициентов технологичности

2.2 Классификация и кодирование детали

3. Характеристика типа производства

4. Выбор и обоснование метода получения заготовки

4.1 Выбор способа получения заготовки

4.2 Расчет размеров заготовки

5. Разработка проектируемого технологического процесса

5.1 Технические условия на изготовление детали и методы их обеспечения

5.2 Выбор технологического оборудования и оснастки

5.3 Разработка маршрутного технологического процесса

5.4 Разработка операционного технологического процесса

5.4.1 Расчет припусков

5.4.2 Расчет припусков аналитическим методом

5.4.3. Обоснование выбора баз

5.4.4. Расчет режимов резания и норм времени

6. Заготовка

7. Вариант Б

8. Методика расчета величины припуска аналитическим методом

9. Вариант А

Список используемых источников



Введение

Появление понятия «машиностроение» в своем начальном развитии, как направление человеческой деятельности, связано с энергетическими революциями. Переход от энергии животных и природных энергий (ветра и воды) к энергии паровых машин, работающих от сжигания углеводородных топлив, создал условия перехода от кустарного производства к промышленному - появлению первых фабрик и заводов. Невозможность значительного отрыва производства от источников энергии привела к образованию первых промышленных центров. Появление электроэнергетики - генераторов электроэнергии и электродвигателей - дало дальнейший толчок к промышленному развитию. Все это привело к созданию целостной среды экономического развития и среды обитания человека - индустриального общества.

Современное машиностроение базируется на наукоемких технологиях. Таким образом, в конце XX столетия была продемонстрирована зависимость машиностроительных производств не только от развития энергетики, но в значительной мере и от развития наукоемких технологий. Появление таких продуктов электронного машиностроения, как современные электронные компьютерные компоненты, привело к широкому их внедрению в производство нового поколения технических систем, высокоэффективных, гибко перестраиваемых, многокоординатных машин и роботов. Ключевой тенденцией при создании современных машин стал перенос функциональной нагрузки с механических узлов к интеллектуальным (электронным, компьютерным) компонентам. Доля механической части в современном машиностроении сократилась с 70 % в начале 90-х годов до 25 + 30 % в настоящее время. Одновременно происходит компьютерное сопровождение всего жизненного цикла создания и эксплуатации технической системы.

За сравнительно короткий срок станки с ЧПУ зарекомендовали себя как эффективное автоматизированное оборудование, позволяющее достигнуть высоких технических и экономических показателей, решить ряд важных социальных задач. Основные преимущества производства с помощью станков с ЧПУ по сравнению с производством, использующим универсальные станки с ручным управлением, следующие:

· сокращение основного и вспомогательного времени изготовления деталей;

· повышение точности обработки;

· простота и малое время переналадки;

· возможность использования менее квалифицированной рабочей силы и сокращение потребности в высококвалифицированной рабочей силе;

· возможность применения многостаночного обслуживания;

· снижение затрат на специальные приспособления;

· сокращение цикла подготовки производства новых изделий и сроков их поставки;

· концентрация операций, что обеспечивает сокращение оборотных средств в незавершенном производстве, а также затрат на транспортирование и контроль деталей;

· уменьшение числа бракованных изделий по вине рабочего.

Опыт показывает, что наибольший экономический эффект дает изготовление на станках с ЧПУ сложных деталей, в том числе из труднообрабатываемых материалов, повышенной точности, требующих выполнения многих технологических операций.

Станки для единичного и мелкосерийного производства оснащены в основном УЧПУ с оперативным программным управлением. В этом случае работа на станке может осуществляться без заранее подготовленной управляющей программы, которую оператор или наладчик создают непосредственно на рабочем месте, используя кнопки, клавиши и переключатели. Программу запоминает УЧПУ, а затем многократно воспроизводит. В крупносерийном производстве станки с ЧПУ компонуют в гибкие производственные системы (ГПС), гибкие производственные линии (ГПЛ) и участки (ГАУ). При этом станки должны иметь характерные черты, позволяющие встраивать из в ГПС, их УПУ должны общаться, то есть передавать и получать информацию с ЭВМ более высокого ранга, а сами станки должны обладать свойствами автоматизированной переналадки при обработке деталей широкой номенклатуры.

Переход на обработку деталей на станках с ЧПУ - прогрессивный шаг и дает ряд преимуществ, но на практике не всегда в полной мере удается реализовать потенциал, заложенный в современное оборудование с ЧПУ.

Целью данного курсового проекта является разработка прогрессивного маршрута механической детали «Кронштейн», выбор наиболее экономичной заготовки, назначение оптимальных режимов резания.



1. Описание конструкции детали

Деталь -"кронштейн". Изготовлен из материала Сталь 40Л ГОСТ 1050-88. Это деталь корпусная, сложной геометрической формы. Деталь имеет две взаимноперпендикулярные пластины и два ребра жёсткости. В одной из пластин имеется основное отверстие диаметром 50 Н7 мм с шероховатостью Ra 1.25, четыре крепёжных отверстия диаметром 10/14 мм с шероховатостью Ra 6.3, два точных отверстия диаметром 5,5 Н9 c шероховатостью Ra 3.2, четыре отверстия с резьбой М4-6Н с шероховатостью Ra 6,3. Во второй пластине перпендикулярной перовой имеется основное отверстие диаметром 46 Н9 мм с шероховатостью Ra 1,25, четыре крепёжных отверстия диаметром 9,5/5,5 мм с шероховатостью Ra 6,3. Габаритные размеры: длина 148 мм, высота 89 мм, ширина 150 мм. Масса = 24,7 кг. Выбранный материал хорошо обрабатывается резанием и соответствует условию работы детали. Характеристики материала детали представлены в таблицах 1.1; 1.2 и 1.3

Таблица 1.1 Химический состав материала

Fe	C	Si	Mn	N i	S	P	Cr	Cu
Основа	0,37 - 0,45	0,2 - 0,52	0,4 - 0,9	до 0,3	до 0,045	до 0,04	до 0,3	до 0,3

Таблица 1.2 Механические свойства материала

Термообработка, состояние поставки	у0,2 МПа	МПа	%	ш %	KCU Дж/м2
Нормализация 860-880 оС. Отпуск 600-630 оС	300	530	14	25	29
Закалка 860-880 оС. Отпуск 600-630 оС	350	550	14	20	29
Предел выносливости у-1 =225 МПа при у0,2 =290 МПа, ув =520 МПа, НВ 146-173

Таблица 1.3Физические свойства материала

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600
Плотность, сn, кг/см3	7810
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)		60	53		47	41
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	12,4	12,6		14,5		14,6
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	470	483		525		571

Материалы аналоги представлены в таблице 1.4

Таблица 1.4 Материала аналоги

Краткие обозначения:
ув	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	?	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
у0,05	- предел упругости, МПа	Jк	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
у0,2	- предел текучести условный, МПа	уизг	- предел прочности при изгибе, МПа
д5,д4,д10	- относительное удлинение после разрыва, %	у-1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
усж0,05 и усж	- предел текучести при сжатии, МПа	J-1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
н	- относительный сдвиг, %	n	- количество циклов нагружения
sв	- предел кратковременной прочности, МПа	R и с	- удельное электросопротивление, Ом·м
ш	- относительное сужение, %	E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2	T	- температура, при которой получены свойства, Град
sT	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и л	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю	C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу	pn и r	- плотность кг/м3
HRCэ	- твердость по Роквеллу, шкала С	а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В	уtТ	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору	G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

Зарубежные аналоги марки стали 40Л
США	3, J04002
Япония	SCC3
Англия	CLA1gradeC, CLA8gradeC
Болгария	35LI, 40LI
Румыния	OT550-1
Финляндия	G-30-57



2. Анализ технологичности детали

Под технологичностью конструкции понимают соответствие конструкции минимальным: трудоемкости и материалоемкости .

Различают производственную и эксплуатационную технологичность.

2.1 Расчет коэффициентов технологичности

Технологичной будет такая деталь, изготовление которой требует минимальных затрат рабочего времени и подготовки производства, наименьшего количества материала и сложных операций. Данные для расчета коэффициентов технологичности приведены в таблице 3.

Таблица 2 Сводные данные по обрабатываемым поверхностям детали

№	Наименование поверхности	Квалитет	Параметр шероховатости	Вид обработки	Степень унификации
1	Отверстие диаметром 50 мм	7	Ra 1,25	Фрезерование Растачивание получистовое Развёртывание черновое Развёртывание получистовое	Унифицирован
2	Отверстие диаметром 46 мм	9	Ra 1,25	Фрезерование Растачивание получистовое Развёртывание получистовое	Унифицирован
3	4 отверстий диаметром 10 мм	14	Ra 6,3	сверление	Унифицирован
4	4 отверстия диаметром 14 мм	9	Ra 1,25	сверление, зенкерование	Унифицирован
5	4 отверстия М4-6Н	12	Ra 6,3	Сверление Нарезание резьбы	Унифицирован
6	2 отверстия диаметром 5,5 мм	9	Ra 3,2	сверление, развёртывание черновое развёртывание получистовое	Унифицирован
7	4 отверстия диаметром 9,5 мм	14	Ra 6,3	Сверление, зенкерование	Унифицирован
	4 отверстия диаметром 5,5 мм	14	Ra 6,3	сверление	Унифицирован
8	2 поверхности размером 120 мм	14	Ra 6,3	фрезерование	Унифицирован
9	2 поверхности размером 150 мм	14	Ra 6,3	фрезерование	Унифицирован
10	верхняя плоскость размером 148 мм	12	Ra 1,6	фрезерование черное чистовое	Унифицирован
11	Нижняя плоскость размером 148 мм	14	Ra 6,3	Фрезерование	Унифицирован
12	Левая Поверхность размером 11 мм	12	Ra 1,6	Фрезерование черновое и чистовое	Унифицирован
13	Правая поверхность размером 11 мм	14	Ra 6,3	фрезерование	Унифицирован

Коэффициент унификации

Кэу=Qуэ /Qэ, (1)

где Qуэ - число унифицированных типоразмеров и конструктивных элементов

(резьбы, отверстия, фаски, шлицы, зубья и т.п.)

Qэ - общее число типоразмеров конструктивных элементов в изделии,

при Куэ > 0.6деталь относится к технологичным;

Кэу= 32/32=1

Вывод: деталь технологична

Коэффициент точности

Ктч= 1- 1/Аср (2)

гдеАср - средний квалитет точности обработки,

при Кт < 0.8 деталь относится к весьма точным изделиям;

Ктч= 1- 1/12,31=0,92

Аср=(1*7+7*9+18*14+6*12) / 32=12,31

Вывод: деталь не относится к точным изделиям

Коэффициент шероховатости

Кш=1/Бср (3)

где Бср - средний класс шероховатости (ГОСТ 2789-73)

n1, n2, …. ni - число поверхностей соответствующего класса шероховатости,

при Кш < 0,16изделие относится к труднообрабатываемым.

Кш =1/4,75=0,21

Бср=(6*7+22*4+2*5+2*6)/32=4,75

Вывод: изделие относится к нормальнообрабатываем.

По двум показателям деталь технологична

2.2 Классификация и кодирование детали

Обозначение изделий и конструкторских документов в машиностроении записывают согласно ГОСТ 2.201-80, который устанавливает следующую структуру обозначения изделий и основного конструкторского документа.

ХХХХ . ХХХХХХ . ХХХ

код организации разработчика	код классификационной характеристики	порядковый регистрационный номер



Структура кода классификационной характеристики:

Х Х Х Х Х Х

класс	подкласс	группа	подгруппа	вид

Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения построен как логическое продолжение конструкторского классификатора ЕСКД. Структура конструкторско-технологического кода обеспечивает обработку информации в различных кодовых комбинациях для решения производственных задач и допускает использование частей кода и их сочетаний, в зависимости от характера решаемых задач.

Технологическое кодовое обозначение имеет длину четырнадцать знаков. Это кодовое обозначение состоит из двух частей: кодовое обозначение классификационных группировок основных признаков (постоянная часть) - шесть знаков и кодового обозначение классификационных группировок признаков, характеризующих вид детали по методу её изготовления (переменная часть) - восемь признаков.

ХХХХХ ХХХХХХХХ .

код классификационных группировок основных признаков	вид детали по технологическому процессу	Код классификационных группировок признаков, характеризующих вид детали

Структура и длина кодового обозначения, составленного из кодов классификационных группировок основных технологических признаков, имеет вид:



ХХХ ХХ Х

размерная характеристика	группа материала	вид детали по технологическому процессу

Пояснения и результаты анализа представлены в таблице 3

Таблица 3. Конструкторский и технологический код детали

Конструкторский код ТКУК.733161.001
ТКУК	Код организации-разработчика, указывает организацию, выпускающую конструкторскую документацию
73	Класс деталей- общемашиностроительного применения- не тело вращения: корпусные, опоры, ёмкостные.
3	Подкласс корпусных деталей без поверхности разъёма (корпуса, цилиндры, блоки, коробки передач)
1	Группа деталей с плоской основной базой, с наружной комбинированной поверхностью
6	Подгруппа деталей с плоскими вспомогательными базами, с двумя и более базовыми отверстиями, перпендикулярными основной базе.
1	Вид детали с комбинированными отверстиями
001	Регистрационный номер детали
Технологический код 654014.1624430Е
	Код основных признаков (постоянная часть) 654014
654	Размерная характеристика: Ширина=150 мм. Находится в пределах 148 мм. (Цифра 6) Длина=92 мм. Находится в пределах 75-120 мм. (цифра 5) Высота=89 мм. Находится в пределах 40-75 мм. (Цифра 4)
01	Группа материала: Материал детали: Сталь 40Л 1050-58
4	Вид детали по технологическому методу изготовления: обработка резаньем
	Код признаков, определяющих вид детали - переменная часть 17444402
16	Вид исходной заготовки: литьё по выплавляемым моделям
2	Код наивысшего квалитета точности размеров наружных поверхностей Н12
4	Код наивысшего квалитета точности размеров внутренних Н7
4	Код шероховатости наружных поверхностей с наименьшим параметром Ra=1,25
3	Степень точности на допуски формы и расположения поверхностей - допуск параллельности
0	Вид дополнительной обработки: без дополнительной обработки
Е	Весовая характеристика детали: масса детали q=24,7кг

Деталь «Кронштейн», заданная для проектирования технологического процесса изготовления, имеет полный конструкторско-технологический код ТКУК.733161.001. 654014.1624430Е



3. Характеристика типа производства

В машиностроении различают три типа производства: массовое, серийное, единичное (ГОСТ 14.004-83) [4].

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций:

Кзо=О/Р (4)

гдеО - число различных технологических операций, выполняемых в течении месяца,

Р - число рабочих мест.

В массовом и крупносерийном производстве 1<Кзо<10, в серийном 10<Кзо<20, в мелкосерийном 20<Кзо<40.

Тип производства оказывает влияние на выбор оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструментов. В массовом производстве, где оборудование полностью загружено изготовлением однотипных деталей и Кзо=1, используются автоматические линии и станки, специальные приспособления, измерительные и режущие инструменты и т.п.

В крупносерийном производстве должны преобладать полуавтоматические и автоматизированные станки и приспособления.

В среднесерийном производстве и мелкосерийном производстве преобладают универсальные станки, оснащенные специализированными приспособлениями. Используются станки с программным управлением и промышленные роботы, а также специализированные станки.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусмотрено. На рабочих местах выполняют разнообразные операции без их периодического повторения. Применяют универсальное оборудование (общего назначения), СТО.

Характеристики производства отражены в решениях, принимаемых при ТПП.

Серийное производство имеет следующие отличительные признаки:

1. Ограниченная номенклатура и сравнительно большим объемом выпуска изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями.

2. Относительная стабильность производственных условий на рабочих местах, определяемая важнейшим отличительным признаком этого типа - регулярной повторяемостью выпуска продукции сериями (партиями).

3. Более слабая по сравнению с массовым производством нормативная и техническая базы и более низкие технико-экономические показатели производства: работа с партиями предметов удлиняет цикл производства и увеличивает потребный размер оборотных средств.

4. В связи с чередованием в загрузке рабочих мест партий различных предметов значительно усложняются задачи организации, планирования и управления производством.



4. Выбор и обоснование метода получения заготовки

От правильного выбора заготовки зависит трудоемкость и себестоимость обработки.

Выбрать заготовку - это значит определить ее рациональный вид, определяющий конфигурацию заготовки, уклоны, толщину стенок, размеры отверстий, припуски на обработку, размеры заготовки, допуски на точность их выполнения [13].

Факторы, влияющие на выбор процесса и метода изготовления заготовки:

- технологическая характеристика материала, его свойства, определяющие возможность применения литья, пластической деформации, сварки, порошковой металлургии;

- физико-механические свойства материала в процессе формоизменения;

- конструктивные формы, размеры детали, ее масса;

- объем выпуска, т.к. стоимость материала заготовки составляет до 50% себестоимости детали;

- наличие технологического оборудования, литейного, кузнечного, сварочного и других производств, возможность получения заготовок от специализированных заводов по кооперации.

4.1 Выбор способа получения заготовки

Для изготовление отливки выбираем литьё в оболочковою форму. Литье в оболочковые формы (ЛОФ) является прогрессивным способом получения отливок с повышенными чистотой поверхности и точностью размеров. При данном способе литья формы изготовляются по горячим металлическим моделям, формовочная смесь содержит огнеупорный материал и органические связующие - термоактивные смолы. Оболочковая форма состоит из двух полуформ с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема и стержней. После затвердевания отливки оболочковая форма легко разрушается. Для изготовления оболочковых форм в производстве используются различные типы машин, основное назначение которых - формирование и съём оболочек; процесс легко поддается механизации и автоматизации. ЛОФ изготавливают ответственные детали. Не рекомендуется изготовлять отливки из сплавов с низким содержанием углерода, так как поверхность отливки при литье в оболочковые формы науглероживается. Можно получить отливки массой более 100 килограммов. Максимально возможные габариты отливок - 500-700 мм.

Наиболее рационально применение ЛОФ при массовом и крупносерийном производствах. Минимальная серийность деталей, переводимых на ЛОФ, обычно принимается не менее 200 отливок в год. Качество поверхности и точность размеров отливок условно оценивают по стандартам механической обработки. Данный способ литья обеспечивает параметр шероховатости поверхности R_z = 160?20 мкм и точность размеров, соответствующих 14-15-му квалитетам. Шероховатость поверхности крупных отливок (массой более 50 кг) грубее, точности ниже. Допускаемые отклонения размеров отливок из стали можно брать по первому классу точности по ГОСТ 2009-55, для чугуна по первому классу точности по ГОСТ 1855-55.

Оболочковая форма ко времени затвердевания отливки легко разрушается, не препятствует усадке металла, поэтому в отливках возникают незначительные внутренние напряжения и несколько повышается механические свойства по сравнению с отливками, изготовленными в ПГФ.

ЛОФ значительно снижает расходы на технологические операции, так как примерно в 4 раза сокращаются трудоемкость операции выбивки, а также обработка и зачистка отливок. Однако за счет высокой стоимости пульвербакелита расходы на формовочную смесь увеличиваются в 6 раз. Этим в основном и объясняется повышение себестоимости ЛОФ. Тем не менее за счет снижения припусков и объема механической обработки происходит снижение себестоимости.

4.2 Расчет размеров заготовки

Исходные данные:

Заготовка -литьё в оболочковую форму

Материал заготовки - Сталь 40Л

Масса детали - 24,7 кг

4.2.1 Минимальная толщина стенок отливки 1,5 следовательно все стенки отливки могут быть изготовлены литьём.

4.2.2 Минимальный диаметр отверстий в отливке можно определить по формуле

где d₀- исходный диаметр, мм.

Для отливки из стали исходный диаметр рекомендуют 10 мм

S-толщина стенок, мм 9 мм.

В нашем случае минимальный диаметр равен

В отливке можно изготовить четыре отверстия диаметром 14 мм, два отверстия диаметром 50H7 и 46H9, а на четыре отверстия диаметром 9,5 и 5,5 следует назначить на пуски.

4.2.3 Формовочные уклоны отливки зависят от высоты формообразующих поверхности 89 мм, тогда величина формовочных уклонов 0,75 мм для наружных.

4.2.4 Минимальный радиус закругления углов пересекающихся поверхностей наружных =3 В наше случае минимальный радиус закругления 3 мм на наружную поверхность , что возможно обеспечить при литье.

4.2.5 Точность отливки

4.2.6 Класс размерной точности 9т-14 [ т.5.14 с. 427]

Принимаем 10 класс размерной точности.

4.2.7 Класс массы отливки 9т-14 [ т.5.14 с. 427]

Принимаем 11 класс массы отливки.

4.2.9 Ряд припусков 3-6 [ т.5.14 с. 427]

Принимаем 3 ряд припусков

4.2.10 Степень точности поверхности 9-10 для ряда припусков 3-6 [ т.5.11 с. 420]

Принимаем 10 степень точности поверхности

4.2.11 Степень коробления определяем по элементу отливки с наибольшей степенью коробления (это толщина стенки основания); наибольший размер основания 148 мм, наименьший размер 120мм ; 120/148 = 0,81, что соответствует степени коробления 1-7 [ т.5.7, Примечание с. 418] Принимаем 5 степень коробления

4.2.12 Так как при литье в оболочковую форму не имеет разъёмов и знаковых частей, то и величина смещения оливки по плоскости разъёмов отсутствуют.

4.2.13 Обозначения точности отливки по стандарту [с. 428]

Точность отливки 10-3-10-11 ГОСТ 26645-85

4.2.14 Шероховатость поверхности отливки в общем случае Ra 10 мкм [ с. 463]

4.2.15 Выбор припусков на элементы отливки

4.2.16 Отверстие диаметром 50H7 длиной 7 мм.

4.2.17 Допуск на размер отливки 2,4 (±1,2) мм [т . 5.5, с. 416]

4.2.18 Основной припуск 3,6...4,5 мм на сторону [т . 5.12, с. 422]

Принимаем основной припуск 3,2 мм на сторону

4.2.19 Дополнительный припуск, компенсирующий коробление и отклонение расположения оливки:

- предельные отклонения коробления отливки ± 0,1 мм (по длине 7 мм) [т . 5.7, с. 418]

- допуск неровностей поверхностей отливки 0,40 мм [т . 5.8, с. 419]

Так как ни одно из дополнительных отклонений не превышает половину допуска на размер отливки (±1,2мм), то дополнительный припуск не требуется.

4.2.20 Окончательный размер отверстия отливки мм:

4.2.21 Отверстие диаметром 46H9 длиной 10мм

4.2.22 Допуск на размер отливки 2,4(±1,2) [т . 5.5, с. 416]

4.2.23 Основной припуск 3,6...4,5 мм на строну [т . 5.12, с. 422]

Принимаем основной припуск 3,6 мм на сторону

4.2.24Дополнительный припуск, компенсирующий коробление и отклонение расположения отливки :

-предельное отклонение коробление оливки ±0,1мм (по длине 10) [т . 5.7, с. 418]

-допуск неровностей поверхностей отливки 0,40 мм [т . 5.8, с. 419]

Так как ни одно из дополнительных отклонений не превышает половину допуска на размер отливки (±1,2), то дополнительный припуск не требуется.

4.2.25 Окончательный размер отверстия отливки мм:

4.2.26 Поверхность 89 мм

4.2.27 Допуск на размер отливки 2,8 (±1,4) мм [т . 5.5, с. 416]

4.2.26 Основной припуск 3,6...4,5 мм на сторону [т . 5.12, с. 422]

Принимаем основной припуск 3,6 мм на сторону

4.2.27 Окончательный размер отливки мм :

4.2.32 Поверхность 150 мм

4.2.33 Допуск на размер отливки 3,2 (±1,6) мм [т . 5.5, с. 416]

4.2.34 Основной припуск 4,2...5,5 мм на сторону [т . 5.12, с. 422] Принимаем основной припуск 4,2 мм на сторону.

4.2.35 Окончательный размер отливки мм:

4.2.36 Поверхность 148 мм

4.2.37 Допуск на размер отливки 3,2 (±1,6) мм [т . 5.5, с. 416]

4.2.38 Основной припуск 4,2...5,5 мм на сторону [т . 5.12, с. 422] Принимаем основной припуск 4,2 мм на сторону.

4.2.39 Окончательный размер отливки мм:

4.2.40 Поверхность 11 мм

4.2.41 Допуск на размер отливки 1,8 (±0,9) мм [т . 5.5, с. 416]

4.2.42 Основной припуск 2,8...3,6 на сторону т . 5.12, с. 422] Принимаем основной припуск 2,8мм на сторону.

4.2.43 Окончательный размер отливки мм:



Рис. 1 Заготовка



5. Разработка проектируемого технологического процесса

Качество детали обеспечивают постепенным ужесточением параметров точности и выполнением остальных технических требований на этапах превращения заготовки в готовую деталь.

5.1 Технические условия на изготовление детали и методы их обеспечения

Каждому методу обработки соответствует определенный диапазон квалитетов допусков размеров, степеней точности формы, параметров шероховатости Ra и глубины дефектного слоя.

Обработка отверстий осевым режущим инструментом часто выполняется на многошпиндельных станках, на которых условия обеспечения точности отличаются от условий одноинструментальной последовательной обработки на универсальных сверлильных станках.

При одновременном сверлении отверстий с обеспечивается точность диаметральных размеров 13-го квалитета; при зенкеровании - 8-11-го квалитетов; при развертывании - 7-го квалитета.

На точность отверстий при зенкеровании влияет, выполняется ли оно после сверления или для отверстий, полученных в отливках или поковках.

Повышению точности при зенкеровании и развертывании способствует: работа с минимальным вылетом конца инструмента за торец втулки; увеличение длины направляющей втулки; уменьшение зазора в сопряжении втулка - инструмент (при развертывании - до 5 - 12 мкм для отверстий диаметром до 25 мм); применение схемы направления по пояскам на цилиндрической поверхности вспомогательного инструмента вместо схемы направления по режущей части; применение плавающего соединения инструмента со шпинделем станка. При наиболее благоприятных условиях после развертывания можно обеспечить точность расположения оси отверстия от баз 0,04 мм, а межосевое расстояние - ?0,035 мм.

5.2 Выбор технологического оборудования и оснастки

Таблица 4 - Оборудование и технологическая оснастка по операциям.

Операция	Наименование станка, тип станка(модель), основные размеры, мощность	Приспособление	Режущий инструмент	Измерительный инструмент
Заготовительная	-	-	-	-
Вертикально-фрезерная	Вертикально-фрезерный станок 6Т13 400х1600 11кВт	Специальное	Фреза торцевая ?50мм, Р6М5	Штангенциркуль
Горизонтально-фрезерная	Горизонтально-фрезерный станок 6Р82Г 320х1250 7,5 кВт	Специальное	2 Фрезы дисковые ?100мм, Т15К6	Штангенциркуль
Фрезерная с ЧПУ	Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3	Специальное	Фреза торцевая ?50 мм Р6М5 Центровка ?4мм Сверло ?5,5мм Р6М5 Сверло ?9,5мм Р6М5 Зенкер ? 9,5 мм Т15К6 Фреза концевая ?12мм Т15К6 Развёртка ?46мм Р6М5 Резец проходной в оправке Т15К6	Калибр-пробка 5,5Н14 Калибр-пробка 9,5Н14 Калибр-пробка 46Н9
Фрезерная с ЧПУ	Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3	Специальное	Фреза концевая ?32мм Р9М5К5 Центровка ?4мм Сверло ?4,40мм Р6М5 Развёртка ?5,32 мм Развёртка ?5,5мм Сверло ?3,30 Р6М5 МетчикМ4х0,75 Р6М5 Фреза концевая ?12мм Т15К6 Расточная головка Развёртка ?49,887 мм Т15К6 Развёртка ?50 мм Т15К6	Калибр-пробка 5,5 Н9 Резьбовой калибр М6-6Н Калибр - пробка Н7
Слесарная	Верстак	Тиски	Напильник	Калибр
Плоскошлифовальная	Плоскошлифовальный станок 3П722 320Х1250 15кВт	Магнитный стол	Шлифовальный круг	Штангенциркуль
Контрольная	-	-	-	-

Характеристика выбранного оборудования

Описание моделей станков, применяемых в технологическом процессе и основные сведения из их технических характеристик.

Вертикально-фрезерный станок 6Т13

размеры рабочей поверхности стола мм

наибольшее перемещение стола:

продольные 1000 мм

поперечные420мм

вертикальное400 мм

число скоростей шпинделя16

число скоростей стола16

подача стола:

продольная и поперечная12,5-1250 мм/мин

вертикальная 4,1-400мм/мин

мощность электродвигателя11 кВт

габаритные размеры мм

масса4300 кг

Горизонтально-фрезерный станок 6Р82Г

размеры рабочей поверхности стола мм

наибольшее перемещение стола:

продольные 800 мм

поперечные320мм

вертикальное420 мм

число скоростей шпинделя16

число скоростей стола16

подача стола:

продольная и поперечная12,5-1600 мм/мин

вертикальная 4,1-530мм/мин

мощность электродвигателя7,5 кВт

габаритные размеры мм

масса3050 кг

Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3

размеры рабочей поверхности стола мм

наибольшее перемещение стола:

продольные 1000 мм

поперечные400 мм

вертикальное380 мм

число скоростей шпинделя18

частота вращения шпинделя

число подач столаб/с

подача стола:

продольная и поперечная10-1200 мм/мин

вертикальная10-1200 мм/мин

мощность электродвигателя7.5 кВт

габаритные размеры мм

масса6750 кг

Плоскошлифовальный станок 3П722

размеры рабочей поверхности стола мм

скорость перемещение стола (регулирование бесступенчатое) 3-45 м/мин

скорость вращения шлифовального круга 1500 об/мни

скорость непрерывного перемещение шлифовальной бабки

( регулирование бесступенчатое ) 0,2-3 м/мин

поперечная подача круга 2-48 мм/ход

вертикальная подача круга ( мм на реверс шлифовальной бабки) 0,004-0,1

мощность электродвигателя15 кВт

габаритные размеры мм

масса8100 кг

5.3 Разработка маршрутного технологического процесса

Разработка маршрутного технологического процесса заключается в выборе последовательности операций, выполнение которых обеспечивает получение из заготовки готовой детали.



Таблица 5-Маршрут обработки

№ Операции	Операция	Оборудование
	Код	Наименование	Код	Наименование оборудование модель
005	-	Заготовительная	-	-
010	4261	Вертикально -фрезерная	381213	Вертикально-фрезерный станок 6Т13
015	4268	Горизонтально-фрезерная	381621	Горизонтально-фрезерный станок 6Р82Г
020	3908	Фрезерная с ЧПУ	381611	Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3
025	3908	Фрезерная с ЧПУ	381611	Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3
030	0108	Слесарная		Верстак
035	4133	Плоскошлифовальная	381313	Плоскошлифовальный 3П722
040	0200	Контрольная	393550	Плита поверочная

5.4 Разработка операционного технологического процесса

5.4.1 Расчет припусков

Припуск на обработку поверхности детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков (РАМОП).[8], [12]

Применение РАМОП сокращает в среднем отход металла в стружку по сравнению с табличным значением, создает единую систему определения припусков на обработку и размеров детали по технологическим переходам заготовок, способствует повышению культуры производства.

Припуски на все операции и переходы определяются справочным методом по справочникам. Расчет припусков для одной поверхности произведен аналитическим методом [12].

Данные по расчету припусков статистическим методом сводим в таблицу.



Таблица 6 Форма для расчета припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим переходам при справочном методе расчета.

Поверхность, операция, технологическая переход	Припуск , мм	Расчётный размер, мм	Допуск, мм
Верхняя полость размером 148Н12 Заготовка Фрезерование черновое Фрезерование чистовое	2,7 1,5	152,2 149,5 148	3,2 Н13 Н12
Нижняя полость размером 153,5Н14 Заготовка Фрезерование черновое	4,2	156,2 152,2	3,2 Н14
Поверхность размером 150Н14 Заготовка Фрезерование черновое	8,4	158,4 150	3,2 Н14
Поверхность размером 89Н14 Заготовка Фрезерование черновое	3,6	92,6 89	2,8 Н14
Левая поверхность размером 11Н12 Заготовка Фрезерование черновое Фрезерование чистовое Шлифование	1,4 1 0,4	13,8 12,4 11,4 11	1,8 Н13 Н12
Правая поверхность размером 13,8Н14 Заготовка Фрезерование черновое	2,8	16,6 13,8	1,8 Н14
Отверстие диаметром 46Н9 Заготовка Фрезерование Растачивание получистовое Развёртывание получистовое	1,952 0,260 0,1267	43,6613 45,6133 45,833 46	2,4 Н12 Н10 Н9
4 отверстий диаметром 10Н14 Заготовка Сверление	5	10	Н14
4 отверстия диаметром 14Н9 Заготовка Сверление Зенкерование	5 2	10 14	Н12 Н9
4 отверстия диаметром 5,5Н14 Заготовка Сверление	2,75	5,5	Н14
4 отверстия диаметром 9,5 Н14 Заготовка Сверление Зенкерование	2,75 2	5,5 9,5	Н16 Н14
4 отверстия М4-6Н Заготовка Сверление Нарезание резьбы	1,65 0,35	3,30 4	Н14 6Н
2 отверстия диаметром 5,5Н9 Заготовка Сверление Развёртывание черновое Развёртывание получистовое	2,2 0,46 0,09	4,40 5,32 5,5	Н12 Н10 Н9

5.4.2 Расчет припусков аналитическим методом

Таблица 7 - Форма для расчета припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим переходам при аналитическом методе расчета

Расчётная поверхность вид обработки	Элементы припуска	Расчётный припуск	Расчетный размер	Допуск	Пред . размеры	Пред. значения припуска
	Rzi-1	Hi-1	??	Ei-1				max	min	Max	min
	мкм	мкм	мкм	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
Отверстие диаметром 50Н7
Заготовка						48,6	620	49,22	48,6
1 Фрезерование	400	400	48,39	125	1068	49,67	250	49,92	49,67	700	1070
2 Растачивание получистовое	90	-	2,9	-	185,8	49,86	100	49,96	49,86	40	190
3 развёртывание черновое	40	-	2,4	-	84,8	49,94	33	49,97	49,94	10	80
4 Развёртывание получистовое	30	-	1,9	-	63,8	50	25	50,025	50	55	60



Деталь-Кронштейн

5.4.2.1. Определение массы детали

Отливка 10 класса точности q=24,7 кг

5.4.2.2. Разработка технологического маршрута обработки заданной поверхности детали. ?50⁺²⁵Н7

Заготовка Н14(+620)

Фрезерование Н12 (+250)

Растачивание получистовое Н10 (+100)

Развёртывание черновое Н8(+33)

Развёртывание получистовое Н7(+25)

5.4.2.3.Расчёт припусков на черновое фрезерование

5.4.2.3.1 (R_z+h)=400 мкм [1 табл. 6 с. 182]

5.4.2.3.2 Суммарное отклонение расположение поверхностей отливок определяют оп таблице 8 с. 183 согласно принятой схеме

В нашем случае: [1 форм. 17 с. 178]

где - отклонение плоскостей поверхности отливки от плоскостности (кор...