Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор и расчет размерной цепи

Размерной цепью называется замкнутая цепь размеров, определяющих точностью относительного расположения осей и поверхностей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении. Размерная цепь, определяющая точность относительно расположения осей и поверхностей одной детали, называется под детальной размерной цепью. Размерная цепь, определяющая точность относительного положения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении, называется сборочной размерной цепью.

Под детальные и сборочные размерные цепи называются конструкторскими размерными цепями, так как они образуются в результате конструирования деталей и сборочных соединений.

Сборочная размерная цепь

Размерная цепь приведённая на рис. 2 рассчитывается методом максимума и минимума. В данной схеме звено А1 - увеличивающее, остальные звенья уменьшающие.

Принятые номинальные размеры, предельные отклонения и допуски для всех звеньев размерной цепи следующие:

А1=120^+0,14 мм; д1=0,14 мм; Д1=0,07 мм;

А2=99^+0,14 мм; д2=0,14 мм; Д2=0,07 мм;

А3=2^+0,04 мм; д3=0,04 мм; Д3=0,02 мм;

А4=16^+0,07 мм; д4=0,07 мм; Д4=0,035 мм;

Зависимость номинального размера искомого звена от номинальных размеров составляющих звеньев установим непосредственно по схеме размерной цепи:

мм (1)

Разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами любого звена равна допуску на размер этого звена, поэтому уравнение имеет вид:

мм (2)

Вычислим координату середины поля допуска замыкающего звена

мм

Предельные отклонения и можно вычислить по формулам, верхнее:

мм (3)

И соответственно нижнее отклонение:

мм (4)

Номинальный размер замыкающего звена будет иметь вид:

мм.

2. Технология механической обработки

2.1 Определение типа производства

Тип производства определяется исходя из заданной годовой программы выпуска деталей Q и ее массы, указанной в чертеже.

Определение типа производства

Q = 12000 дет.

m = 1.04 кг. Масса детали определена расчетным путем в программе Компас 3D V13.

Тип производства - серийное

2.2 Выбор конструкционного материала

В данном проекте для изготовления заглушки используем конструкционную качественную углеродистую сталь 45.

Ниже приведены: химический состав этого материала (таблица 4), его механические (таблица 5) и физические свойства (таблица 6).

Химический состав в% материала Сталь 45.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As	Fe
0.42-0.5	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,25	до 0.04	до 0.035	до 0,25	до 0,25	до 0,08	~97

Механические свойства при Т=20 С материала сталь 45

Сортамент	Размер	Напр.	s в	d 5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	%	%	кДж / м 2	-
2й категории	100		570	17	38	39	Закалка, отпуск, нагрев

Физические свойства материала Сталь 45

T	E 10 -5	a10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1 / Град	Вт/(м*град)	кг/м 3	Дж/(кг*град)	Ом*м
20	2			7826
100	2.01	11,9	48	7799	473
200	1,93	12,7	47	7769	494
300	1.9	13,4	44	7735	515
400	1.72	14,1	41	7698	536
500		14,6	39	7662	583
600		14,9	36	7625	578
700		15,2	31	7587	611
800			27	7595	720
900			26		708

Обозначения:

1) Механические свойства:

s в-Предел кратковременной прочности, [МПа]

s T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d 5 - Относительное удлинение при разрыве, [%]

y - Относительное сужение, [%]

KCU - Ударная вязкость, [кДж / м 2]

HB - Твердость по Бринеллю

2) Физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E - Модуль упругости первого рода, [МПа]

a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20° - T), [1 / Град]

l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м*град)]

r - Плотность материала, [кг/м 3]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T), [Дж/(кг*град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом*м]

3) Свариваемость:

- трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг;

2.3 Конструкторский контроль чертежа

На основании изучения рабочего чертежа детали «Заглушка» укажем, что на чертеже достаточно разрезов для понимания конструкции детали, правильно изображены разрезы (в соответствии с ЕСКД), правильно даны обозначения квалитетов точности поверхностей, допусков формы и расположения, шероховатостей поверхностей в соответствии с требованиями ЕСДП СЭВ.

2.4 Обработка конструкции изделия на технологичность

Определим поверхности детали (рисунок 3).

Поверхности детали

Конструкторский анализ детали по поверхностям

№ пов.	Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество Унифицированных поверхностей	Квалитет точности	Параметр шероховатости, мкм
1	Боковая поверхность O94	1	1	14	6,3
2	Боковая поверхность канавки	2	2	10	0,16
3	Торец	2	-	14	6,3
4	Дно канавки	1	1	14	6,3
5	Коническая поверхность	1	1	14	6,3
6	Внутренний торец конического отверстия	1	-	14	6,3
7	Отверстие O3	1	1	14	6,3
8	Внутренний торец отверстия O20	1	-	14	6,3
9	Отверстие O20	1	1	14	6,3
	Итого:	Qэ=11	Qуэ=7	Аi	Вi

В таблице 3 указан конструкторский анализ детали по поверхностям.

Найдем необходимые показатели ТКИ.

производство деталь заглушка технологичность

(7)

где - число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов (отверстия, галтели, фаски, проточки, шпоночные, шлицевые и др. сопряжения);

- общее число конструктивных элементов в изделии

По ЭСТПП при деталь технологична.

, что свидетельствует, что деталь не технологична по конструкции детали.

2. Коэффициент точности обработки

, (8)

где - средний квалитет точности

, (9)

где - квалитет точности обработки поверхности детали;

- число размеров соответствующего квалитета.

При деталь технологична.

Деталь по этому показателю технологична.

3. Коэффициент шероховатости поверхности

, (10)

где - средняя шероховатость поверхности, определяемая параметром , мкм:

, (11)

0,01…80 - значение параметра , мкм;

- количество поверхностей соответствующих данному параметру шероховатости

При деталь технологична.

Деталь по этому показателю технологична.

Оценку количественных показателей ТКИ можно представить в виде таблицы 8.

Оценка количественных показателей ТКИ

№ п/п	Наименование коэффициента	Формула расчета	Показатель
			Расчетный	Нормативный
1	Коэффициент унификации констр. элементов		0,63	0,65
2	Коэффициент точности обработки		0,92	0,8
3	Коэффициент шероховатости		0,192	0,32

По совокупности количественных показателей изделие относится к технологичным.

2.5 Выбор заготовки

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности, - о наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений, выступов.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска.

При выборе технологических методов и процессов получения заготовок учитываются прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения. Решение задачи формообразования деталей целесообразно перенести на заготовительную стадию и тем самым снизить расход материала, уменьшить долю затрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали.

При больших массах и габаритах для транспортирования заготовку делят на несколько частей.

Особенно важно правильно выбрать заготовку и назначить оптимальные условия ее изготовления в автоматизированном производстве, когда обработка ведется на автоматах, автоматизированных гибких и автоматических линиях, управляемых ЧПУ, микропроцессорами и микроЭВМ.

Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утвержденным техническим условиям. Поэтому заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т.д. Проверке подвергают химический состав и механические свойства материала, структуру, наличие внутренних дефектов, размеры, массу заготовки.

У заготовок сложной конфигурации с отверстиями и внутренними полостями (типа корпусных деталей) в заготовительном цехе проверяют размеры и расположение поверхностей. Заготовки должны быть выполнены из материала, указанного на чертеже, обладать соответствующими ему механическими свойствами, не должны иметь внутренних дефектов (для отливок - рыхлоты, раковины, посторонние включения; для поковок - пористость и расслоения, трещины по шлаковым включениям, «шиферный» излом, крупнозернистость, шлаковые включения; для сварных конструкций - непровар, пористость металла шва, шлаковые включения).

Дефекты, влияющие на прочность и товарный вид заготовки, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, пропитка составами, правка).

Заготовками для изготовления деталей механизмов могут служить:

1. Отливки, полученные различными методами, применяются для изготовления деталей сложной формы из чугуна, цветных металлов и специальной литьевой стали. Методами литья в заготовке могут быть получены отверстия различной формы. Заготовки-отливки характеризуются повышенной шероховатостью поверхности, повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и высокой стоимостью; поковки, применяются для изготовления деталей из пластических металлов менее сложной, чем у отливок, конфигурации, но имеющих большие перепады размеров (например - диаметров). Методами ковки отверстия, как правило, не получают. Исключение составляют случаи, когда получение отверстия другими способами экономически нецелесообразно.

2. Штамповки применяются для изготовления деталей из пластических металлов более сложной, чем у отливок, конфигурации. При штамповке возможно получение отверстий любой формы и конфигурации. Заготовка-штамповка отличается малой шероховатостью поверхности, высокой точностью, малыми значениями припусков на обработку и самой высокой стоимостью. Заготовки-штамповки применяют в тех случаях, когда имеются поверхности, которые невозможно обработать механически, но требуется их высокое качество;

На выбор метода получения заготовки оказывает влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, форма и размер детали.

Основным показателем экономичности является технологическая себестоимость изготовления детали.

Штамповка.

Определим коэффициент использования материала

, (29)

где q - масса готовой детали, г (q = 1,04 кг); Q - масса исходной заготовки, г.

Определим Q

, (30)

где V - объём заготовки, мм³; с - плотность материала заготовки, г/мм³, (с = 0,007820 г./мм³).

Прежде чем посчитать объём заготовки её необходимо спроектировать: по чертежу детали рассчитываются величины припусков на обработку, определяются размеры заготовки, разрабатывается её чертёж. Исходя из чертежа, заготовка разбивается на элементарные фигуры (цилиндр, параллелепипед, шар и т.п.), объём которых можно посчитать по известным формулам.

Форма штампованной заготовки

На рисунке 4 изображена форма полученной заготовки штамповкой c учетом припусков (припуск на каждый торец +1,5 мм; припуск на боковую поверхность +1,6 и -0,8 мм). Расчет массы, объема сделан в программе Компас 3D V13

Масса исходной заготовки

г

Зная все необходимые значения найдем

Стоимость заготовки получаемой методом штамповки найдем по формуле

(32)

где: - базовая стоимость 1 тонны заготовок (C =38000 руб.),

- коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, масса, марки материала и объема производства заготовок [7];

- масса заготовки (0,08 кг),

- масса готовой детали (0,07 кг),

- цена 1 тонны отходов (S_отх = 6000 руб.),

Определим неизвестные коэффициенты:

1) k_т - коэффициент, зависящий от класса точности. Так как по типу производства заготовка относится ко 2 классу точности, то k_т = 1,03.

2) k_с - коэффициент, зависящий от группы сложности. определим k_с. Так как по группе сложности заготовка относится к 1 группе, то k_с=0,7.

3) k_в - коэффициент, зависящий от веса заготовки. Так как масса от-ливки из стали 3 составляет 0,08 кг, то примем k_в=1,07.

4) k_м - коэффициент, зависящий от марки материала. Так как заготовка из легированной стали, то примем k_м = 2,4.

5) k_п - коэффициент, зависящий от объема производства деталей. Примем k_п = 0,77.

Выявление экономического эффекта

При сравнении двух методов получения заготовки выявим, что метод штамповки наиболее дешев. Определим экономический эффект

, (33)

где S_заг1,2 - стоимость заготовок по 1 и 2 методу; N - годовая программа (N = 400 шт.).

руб. в год

Расчет штучного времени

Штучное время, затрачиваемое на данную операцию:



Где - вспомогательное время, мин.:

- время на установку и снятие детали по табл. 22П - 0,38 мин.;

- время на рабочий ход по табл. 23П принимаем - 0,20 мин.;

- время на измерение детали по табл. 24П принимаем - 0,13

Оперативное время

Время обслуживания рабочего места , время перерывов в работе

Штучное время

Список источников

1. Горбацевич А.Ф. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Высшая школа. 1975. - 288 с.

2. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., М.А. Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. - М: Машиностроение. 1976. - 288 с.

3. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога - машиностроителя. М: Машиностроение. 1985.-Т. 1. - 656 с.

4. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога - машиностроителя. М: Машиностроение. 1986.-Т. 2. - 496 с.

5. Аверченков В.И., Горленко О.А., Ильицкий В.Б., Суслов А.Г., Чистов В.Ф., Чистопьян А.Ф. Ястребова Н.А. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. Пособие для машиност. вузов по спец. «Технологии машиностроения», «Металорежущие станки и инструменты». М.: Машиностроение, 1988. - 192 с.

6. Солонин И.С., Солонин С.И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. Москва, «Машиностроение», 1980. - 111 с.

7. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование «Технология машиносторения»; Учебн. Пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». М.; Машиностроение, 1985. - 184 с.

8. Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. Ч. 1. - Л.: Политехника.1991. - 578 с.

9. Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. Ч. 2. - Л.:Политехника.1991. - 578 с.

10. Малов А.И. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Том 2. М.: Машиностроение, 1972. - 568 с.

11. Справочник нормировщика-машиностроителя. В 4 т. Том 2. Техническое нормирование станочных работ. М.: Машгиз, 1961. - 892 с.

12. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство/ М.: Машиностроение, 1974. - 421 с.

Размещено на Allbest.ru

...