Технологический процесс изготовления клапана предохранительно-выпускного ГГ 424.01.05.000.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

технологический деталь клапан предохранительный

Цель курсового проекта - разработать технологический процесс изготовления клапана предохранительно-выпускного ГГ 424.01.05.000.

Задачи курсового проекта:

- определить тип производства и выбрать вид его организации;

- разработать технологический процесс сборки клапана предохранительно-выпускного ГГ 424.01.05.000;

- разработать технологический процесс изготовления фланца ГГ 424.01.05.102.

Основной задачей курсового проекта является приобретение навыков применения теоретических знаний, полученных в результате изучения различных дисциплин, при разработке технологического процесса изготовления узла и детали, используя необходимую справочную, техническую литературу и руководящие материалы.

Определение типа производства

Производственная программа - 500 шт. в год.

Такт выпуска при одноимённом режиме работы

где F - годовой фонд времени, 2052 часов;

n - коэффициент, учитывающий простои оборудования, связанные с наладкой и обслуживанием;

N - количество деталей в партии.

= 210 мин/шт.

Дневной выпуск изделий

N_дн = N_год / 253 = 500 / 253 = 2 шт. в день

Сменный выпуск

N_см = N_дн / 2 = 2 / 2 = 1 шт. в смену

Число изделий в месяц

N_м = N_год / 12 = 500 / 12 = 42 шт. в месяц

Используя исходные данные, выбираем тип производства. Так как данное изделие выпускается партиями не продолжительное время по неизменяемым чертежам, учитывая массу и годовой выпуск выберем тип производства мелкосерийный.

Под серийным производством машин, их деталей или заготовок понимают их периодическое изготовление повторяющимися партиями по неизменяемым чертежам в течение продолжительного промежутка календарного времени. Производство осуществляется партиями, при этом возможна партия из одного изделия. В зависимости от объёма выпуска этот тип производства делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить металлорежущие станки, компрессоры, судовые дизели и т.п., выпускаемые периодически повторяющимися партиями.

1. Проектирование технологического процесса сборки узла

1.1 Анализ служебного назначения узла, технических требований и норм точности, предъявляемых к его исполнительным поверхностям

Служебное назначение:

Клапан предохранительно-выпускной предназначен для экстренного сброса давления (при повышении его выше рабочего) в сосуде, работающем при рабочем давлении 0,35 МПа

Технические требования:

а) обеспечить линейный размер пружины находящейся в сжатом состоянии в пределах 55±0,8 мм.

б) обеспечить силу сжатия пружины клапана не менее 0,35 МПа.

Несоблюдение приведённых выше требований повлечёт за собой невозможность выполнения клапаном своего служебного назначения.

1.2 Выявление конструкторских размерных цепей узла

В результате проведенного анализа технических требований на узел было выявлено одно из наиболее важных требований, а именно: обеспечить линейный размер пружины, находящейся в сжатом состоянии, равный 55 мм с допуском ±0,8 мм.

Для выполнения этого требования необходимо выявить все размеры деталей (в номиналах и допусках), влияющих на выполнение этого требования.

Размерная цепь А состоит из:

А_Д - замыкающее звено - длина пружины находящейся в сжатом состоянии;

A₁ - высота буртика корпуса клапана 1;

A₂ - длина колпака 2;

A₃ - расстояние от торца колпака 2 до дна канавки тарели 9;

A₄ - глубина канавки тарели 9;

A₅ - расстояние от опорного торца пружины до верхнего торца тарели 9;

A₆ - глубина канавки в клапане 3;

A₇ - высота буртика клапана 3;

A₈ - толщина выступа клапана 3;

A₉ - расстояние от опорного торца до торца выступа корпуса клапана 1.

Рисунок 1 - Конструкторская размерная цепь А

1.3 Выбор и обоснование метода достижения точности замыкающего звена

Обеспечение точности создаваемого узла сводится к достижению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в его конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления клапана. Задачу обеспечения требуемой точности выбранного замыкающего звена решим вероятностным методом.

Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается с некоторым, заранее обусловленным риском путём включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменение их значений.

Определим значение коэффициента риска t_Д, задавшись, экономически оправданным процентом риска Р = 0,5%. Коэффициент риска t_Д = 2,81.

Определяем средний допуск.

ТА_ср = ТА_Д / t_Д,

где ТА_Д - допуск замыкающего звена, мм

t_Д - коэффициент риска;

л_i - коэффициент относительного рассеяния.

ТА_ср = 1,6 / 2,81 = 1,71 мм

Полученный средний допуск корректируем по ГОСТ 25346-89 так, чтобы выполнялось условие:

ТА_Д ? УТАј

А₁ = 30 > Т₁ = 0,13 мм;

А₂ = 105 > Т₂ = 0,22 мм;

А₃ = 51 > Т₃ = 0,19 мм;

А₄ = 4 > Т₄ = 0,075 мм;

А₅ = 8 > Т₅ = 0,09 мм;

А₆ = 16 > Т₆ = 0,11 мм;

А₇ = 24 > Т₇ = 0,13 мм;

А₈ = 3 > Т₈ = 0,06 мм;

А₉ = 14 > Т₉ = 0,11 мм.

УТАј = 0,13 + 0,22 + 0,19 + 0,075 + 0,09 + 0,11 + 0,13 + 0,06 + 0,11 = 1,115 мм

Условие выполняется т.к. 1,6 ? 1,115.

Проверим правильность назначения допусков.

ТА_Д = t_Д,

2,81 = 1,05 мм

Допуски на составляющие звенья назначены правильно т.к. 1,6 > 1,05.

Составим расчетную таблицу вероятностного метода расчета размерной цепи.

Таблица 1 - Расчетная таблица (вероятностный метод)

Обозначение звеньев (номинал)	Отклонения, мм	Допуски, мм	Характеристика рассеяния
	?S	?I	?с		лi
A1 (30)	+0,065	-0,065	0	0,13	0,33
A2 (105)	+0,11	-0,11		0,22
A3 (51)	+0,095	-0,095		0,19
A4 (4)	+0,037	-0,037		0,075
A5 (8)	+0,045	-0,045		0,09
A6 (16)	+0,055	-0,055		0,11
A7 (24)	+0,065	-0,065		0,13
A8 (3)	+0,03	-0,03		0,06
A9 (14)	+0,055	-0,055		0,11

1.4 Выбор и обоснование организационных форм сборки узла и средств выполнения сборочных операций

На основании программы выпуска и габаритных размеров клапана принимаю стационарную не поточную сборку с одним рабочим местом.

Сборка предохранительно-выпускного клапана производится на верстаке. Перед сборкой необходимо продуть детали от остатков технической пыли.

Для сборки резьбовых соединений применяются: плоская отвертка и гаечные ключи.

1.5 Построение и обоснование схемы сборки

Схема сборки узла представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема сборки клапана предохранительно-выпускного ГГ 424.01.05.000

1.6 Выявление условия автоматической сборки узла

Определим техническую возможность автоматической установки стакана ГГ 424.01.05.101 во фланец ГГ 424.01.05.102, которые в сборе составляют сборочную единицу ГГ 424.01.05.100 корпус клапана. Предполагается, что после установки стакана происходит автоматическая сварка вышеуказанных деталей.

Рисунок 3 - Схема автоматической установки стакана

Фланец 2 в отверстие, которого устанавливается стакан, устанавливается во вращающемся приспособлении-спутнике. Устанавливаемый стакан 1 поступающий через отверстие загрузочного устройства 4 из магазина 3, надевается на насадку 5 оправки 7 штока вращающегося гидроцилиндра. При движении стакан 1 преодолевает сопротивление подпружиненных отсекателей 6 и переносится к месту сборки, где устанавливается в отверстие фланца. Затем при вращении фланца и стакана происходит сварка деталей двумя сварочными автоматами. После сварки шток гидроцилиндра возвращается в исходное положение.

Определим техническую возможность автоматической установки стакана.

Исходные данные для расчета.

Диаметр отверстия во фланце Ш50Н14^(+0,62), наружный диаметр сопрягаемого стакана Ш48h14_(-0,62), фаски на кромках отверстия фланца и стакана 1Ч45°.

Определим допустимое относительное смещение деталей в первоначальный момент их соединения.

дХ_н/2 = 0,5D_а + С_а tgц_а - 0,5d_в + С_в tgц_в

где D_а - наименьший диаметр отверстия во фланце, мм;

d_в - наибольший диаметр сопрягаемой поверхности стакана, мм;

С_а, tgц_а, С_в, tgц_в - высота и угол заходной фаски сопрягаемой поверхности соответственно в отверстии фланца и ступени стакана, мм.

дХ_н/2 = 0,5 · 50 + 1 · tg 45° - 0,5 · 48 + 1 tg 45° = 1,0 мм

Определим допустимый относительный перекос соединяемых деталей.

г_н ? г = -ц_к - л + arccos [(d_в cos ц_к sin л) / А) = arccos (48 / 50) = 16°15?

г_н = arcsin (С_в / D_а) = arcsin (1 / 50) = 1°10?

Фланец базируем по торцу (установочная база) и двум отверстиям на пальцы (направляющая база) во вращающемся приспособлении-спутнике. Точность базирования фланца в приспособлении. Диаметр посадочного отверстия фланца Ш14H14^+0,43 мм, диаметр установочного пальца Ш14h7_(-0,018) мм.

д₁ = D_max - d_min = 14,43 - 13,982 = 0,44 мм

где D_max - наибольший диаметр посадочного отверстия фланца, мм;

d_min - наименьший диаметр установочного пальца, мм.

Такая точность установки вызывает смещение оси сопрягаемой поверхности.

дХ₁/2 = (0,44 · 14 / 11) = 0,56 мм

и перекос детали на угол г₁

г₁ = arctg (0,44 / 11) = arctg 0,04 = 2°18?

Стакан базируется на цанговой оправке по внутренней цилиндрической поверхности (двойная направляющая база) и торцу (двойная опорная база). Точность базирования стакана на цанговой оправке д₂ = 0,04 мм.

Такая точность установки вызывает смещение оси сопрягаемой поверхности.

дХ₂/2 = (0,04 · 30 / 20) = 0,06 мм

и перекос детали на угол г₂

г₂ = arctg (0,04 / 20) = 7?

Подсчитаем допуски на относительное положение исполнительных поверхностей базирующих устройств для соединяемых деталей, при которых возможно их соединение.

дХ₃/2 = (дХ_н/2 - дХ₁/2 - дХ₂/2) = 1 - 0,56 - 0,06 = 0,38 мм

г₃ = г_н - г₁ - г₂ = 16°15? - 2°18? - 7? = 13°50?

Сдаточные нормы точности с учетом 40% запаса на изнашивание в процессе эксплуатации будут следующими.

дХ₃/2 (1 - 0,4) = 0,38 · 0,6 = 0,23 мм

г₃ (1 - 0,4) = 13°50? · 0,6 = 8°18?

2. Разработка технологического процесса изготовления детали

2.1 Изучение служебного назначения детали и критический анализ технических требований и норм точности

Для рассмотрения возьмем деталь фланец ГГ 424.01.05.102.

Фланец ГГ 424.01.05.102 является деталью сборочной единицы ГГ 424.01.05.100 и предназначен для крепления клапана к ответному фланцу сосуда, а также для обеспечения герметичности соединения.

Технические требования на изготовление фланца предусматривают только неуказанные предельные отклонения на размеры по 14 квалитету, что вполне удовлетворяет служебному назначению фланца.

2.2 Выбор вида и формы организации производственного процесса

Исходя из типа производства (мелкосерийный) и габаритов детали, выявляю вид организации процесса изготовления детали: вид организации производственного процесса - непоточный, а форма организации производственного процесса - групповая по общности служебного назначения. При данной форме производственного процесса создают отдельные участки станков. Во главе каждого участка стоит мастер.

2.3 Анализ технологичности детали

Качественная оценка технологичности детали.

Деталь относится к деталям типа «тела вращения».

Центральное отверстие детали имеет простую форму, что не требует применения специальных станков.

Все обрабатываемые поверхности детали доступны для обработки и не требуют применения специального инструмента.

Конструкция детали позволяет применять высокопроизводительное оборудование при механической обработке, а также применять рациональные методы получения заготовки.

Для количественной оценки технологичности детали рассчитаем вспомогательные коэффициенты технологичности: точности обработки К_тч и шероховатости поверхностей К_ш.

К_тч=1-1/А_ср,

где А_ср - средний квалитет обработки

К_тч = 1 - 1/13 = 0,92

А_ср= A_ni / ni,

где A_ni - квалитет i - ой поверхности;

ni - число поверхностей с квалитетом A_ni.

A_cр = (12 · 3 + 14 · 8) / 11 = 13,4

Принимаем А_ср = 13 квалитету.

Составим таблицу распределения квалитетов по поверхностям детали в порядки их уменьшения, от наиболее точного к менее точному.

Таблица 2 - Распределение квалитетов

Квалитет обработки	12	14
Число поверхностей	3	8

Средний квалитет соответствует черновой обработке поверхностей детали.

Коэффициент точности соответствует обработке детали на станке нормальной точности.

К_ш = 1 - 1/Б_ср,

где Б_ср - среднее числовое значение параметра шероховатости, мкм.

K_ш = 1 - 1/12,5 = 0,92

Б_ср = Б_ni / _ni,

где Б_ni - шероховатость i-ой поверхности, мкм.

Б_ср = (6,3 · 3 + 12,5 · 8) / 11 = 10,8 мкм

Принимаем ближайшее по разряду Б_ср = 12,5 мкм.

Составим для облегчения расчета таблицу распределения шероховатости.

Таблица 3 - Распределение шероховатости

Шероховатость Ra, мкм	6,3	12,5
Число поверхностей	3	8

Среднее значение шероховатости показывает, что деталь, может быть получена черновой обработкой.

Вывод: значения шероховатости и точности обработки соответствуют друг другу, а коэффициенты точности и шероховатости близки к единице. По результатам качественной и количественной оценки деталь можно считать технологичной.

2.4 Обоснование выбора полуфабриката или технологического процесса получения заготовки

Рассмотрим два варианта заготовки для данной детали: листовой и сортовой круглый прокат.

Окончательный выбор вида заготовки осуществим соответствующими расчетами.

Вариант 1 - листовой прокат.

Наибольшая толщина детали 16 мм. Шероховатость торца 6,3 мкм (второй торец не обрабатывается). Следовательно, ее обработка должна иметь черновую и чистовую стадии обработки. Припуск на черновую обработку - 1,6 мм; чистовую - 0,4 мм.

Определим минимально допустимую толщину листа с учетом припуска на механическую обработку.

_З = Д + Z,

где д - номинальная толщина детали, мм;

Z - припуск на механическую обработку, мм.

_З = 16 + 1,6 + 0,4 = 18 мм

Выберем необходимую толщину листа по ГОСТ 19903-74. Принимаем лист толщиной 18 мм.

Лист Б-ПН-18 ГОСТ 19903-74/09Г2С ГОСТ 19281-89

Определим диаметр заготовки D_Z

D_З = Dд + 2Z_1,

где Z₁ - ширина газовой резки, мм.

D_З = 160 + 2 · 3 = 166 мм

Определим массу заготовки G_з.лист. через ее объем V и плотность

с = 7,85 г./см³.

V = D_З² / 4 _З,

V = 3,14 · 16,6² / 4 · 1,8 = 389 см³

G_з.лист. = V / 1000,

G_з.лист. = 389 · 7,85 / 1000 = 3,1 кг.

Найдем коэффициент использования материала.

К_им = G_д./G_з.лист.,

К_им = 1,6 / 3,1 = 0,52

Рассчитаем стоимость листового проката См.лист = 23,5 р., Сотх = 500 р.

С_з.лист. = С_м.лист G_з.лист. - (G_з.лист. - Gд_.) (C_отх/1000),

где С_м.лист - стоимость 1 кг материала, р.;

С_отх - стоимость 1 тонны отходов материала, р.

С_з.лист. = 23,5 · 3,1 - (3,1 - 1,6) (500 / 1000) = 72,1 р.

Вариант 2 - сортовой круглый прокат.

Согласно точности и шероховатости поверхностей детали определяем промежуточные припуски на поверхность наибольшего диаметра Ш160 мм. Поверхность имеет шероховатость Rа12,5, следовательно, ее обработка должна иметь черновую стадию обработки.

Припуск на диаметр 2_z на черновой обработке 3 мм.

Определим диаметр заготовки Д_z

ДЗ = Дн + 2Z,

где Дн - номинальный диаметр детали, мм.

Д_З = 160 + 3 = 163 мм.

Выберем диаметр проката обычной точности по ГОСТ 2590 - 88. Принимаем круг 165 мм.

Круг 165-В ГОСТ 2590-88 / 09Г2С ГОСТ 19281-89.

Определим толщину заготовки

L_З = L_д + 2_Z,

где L_д - длина детали, мм;

2_Z - припуск на подрезку торцов, мм.

L_З = 16 + 2 · 2,5 = 21 мм

Отклонения для диаметра 165 мм составляют +0,9; -2,5 мм.

Определим коэффициент использования материала.

К_им = 1,6 / 3,5 = 0,48

С_з.круг. = 23,4 · 3,5 - (3,5 - 1,6) (500 / 1000) = 80,95 р.

Вывод: приведенные выше расчеты показывают, что заготовка из листового проката экономичнее по объему использования металла и себестоимости, чем прокат круглого сечения. Исходя из этого, целесообразнее выбрать в качестве заготовки листовой прокат.

Эскиз выбранной заготовки представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Эскиз заготовки

2.5 Обоснование выбора технологических баз

Операция 005 Токарно-винторезная

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне. Диаметральные и линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, их погрешность базирования равна нулю.

Операция 010 Токарно-винторезная

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне в разжим. Диаметральные и линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, их погрешность базирования равна нулю.

Операция 015 Токарно-винторезная

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне. Диаметральные и линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, их погрешность базирования равна нулю.

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Данная теоретическая схема базирования реализуется в кондукторе. Погрешность базирования равна нулю, т.к. отверстия сверлятся по ответной детали, что обеспечивает необходимую точность обработки.

2.6 Выбор способов и обоснование количества переходов по обработке поверхностей заготовки

Таблица 4 - Методы механической обработки поверхностей детали

Поверхность	Технологические переходы	Квалитет	Шероховатость, мкм
Ш160	Точение черновое	14	Rа12,5
Ш101h12	Точение черновое Точение чистовое	14 12	Rа12,5 Rа6,3
Ш86Н12	Растачивание черновое Растачивание чистовое	14 12	Rа12,5 Rа6,3
Ш50	Сверление Растачивание	16 14	Rа25 Rа12,5
Ш14	Сверление	14	Rа12,5
16	Точение черновое Точение чистовое	14 12	Rа12,5 Rа6,3
5	Точение черновое	14	Rа12,5
5	Растачивание черновое	14	Rа12,5

2.7 Расчет припусков, межоперационных размеров и допусков

Для расчета промежуточных припусков аналитическим методом выберем наиболее точную поверхность Ш101h12_(-0,35), шероховатость поверхности Ra6,3 мкм.

Технологические переходы обработки поверхности:

- точение черновое;

- точение чистовое

Определяем значение величин определяющих качество поверхности для:

- заготовки Rz = 150 мкм; Т = 200 мкм;

- точения чернового Rz = 100 мкм; Т = 100 мкм;

- точения чистового Rz = 30 мкм; Т = 30 мкм.

Найдем величину пространственного отклонения:

_з = _см² + _экс ²,

где _см - погрешность по смещению, мм;

_экс - погрешность по эксцентричности, мм.

_з = = 0,943 мм = 943 мкм

Определим величину остаточного пространственного отклонения, применяя коэффициент уточнения К_у равный 0,06 для чернового точения.

₁ = 943 · 0,06 = 57 мкм;

Рассчитаем минимальный припуск

2Z_min = 2 (Rz_i-1 + Т_i-1 + _i-1),

На точение черновое:

2Z_min1 = 2 (150 + 200 + 943) = 2586 мкм

На точение чистовое:

2Z_min2 = 2 (100 + 100 + 57) = 514 мкм

В последнюю графу «расчетный размер» записываем чертежный размер, а остальные рассчитываем, начиная с конечного перехода

d_р2 = 100,65 + 0,514 = 101,16 мм;

d_р1 = 101,16 + 2,586 = 103,75 мм;

Записываем в графу «наименьший предельный размер» значение расчетного размера.

Рассчитываем наибольший предельный размер

d_max3 = 100,65 + 0,35 = 101 мм;

d_max2 = 101,2 + 0,54 = 101,74 мм;

d_max1 = 103,8 + 2,5 = 106,3 мм;

Определим минимальный предельный припуск

2Z^пр_min2 = 103,8 - 101,2 = 2,6 мм = 2600 мкм;

2Z^пр_min1 = 101,2 - 100,65 = 0,55 мм = 550 мкм

Определим максимальный предельный припуск

2Z^пр_max2 = 106,3 - 101,74 = 4,56 мм = 4560 мкм;

2Z^пр_max1 = 101,74 - 101 = 0,74 мм = 740 мкм

Проверим правильность произведенных расчетов

2Z^пр_max - 2Z^пр_min = _з - _д,

4560 - 2600 = 2500 - 540

1960 = 1960

740 - 550 = 540 - 350

190 = 190

Расчет произведен правильно.

Построим таблицу 4 расчета припусков и схему расположения полей допусков и припусков.

Таблица 4 - Расчет припусков

Технологические переходы обработки 101h12(-0,35)	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск, 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припуска, мкм
	Rz	Т					dmin	dmax	2Zпрmin	2Zпрmах
Заготовка Точение: черновое чистовое	150 100 30	200 100 30	943 57 -	- 2586 514	103,75 101,16 100,65	2500 540 350	103,8 101,2 100,65	106,3 101,74 101	- 2600 550	- 4560 740

2.8 Выбор технологического оборудования для изготовления детали

Технологическое оборудование выбираем в зависимости от габаритов детали, ее точности и выбранных технологических схем базирования.

Токарно-винторезный станок 16К20:

- наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной - 400 мм;

над суппортом - 220 мм;

- конус пиноль задней бабки - Морзе 5.

- число скоростей шпинделя - 22;

- пределы частот вращения шпинделя - 12,5 - 1600 об/мин;

- предельная подача: продольная - 0,05 - 2,8 мм/об;

поперечная - 0,025 - 1,4 мм/об;

- мощность электродвигателя - 10 кВт.

Вертикально-сверлильный 2Н125:

- размеры стола - 400450 мм;

- наибольший диаметр сверления - 25 мм;

- вылет шпинделя - 250 мм;

- наибольший ход шпинделя - 175 мм;

- конус шпинделя - Морзе 3;

- числа оборотов в минуту - 97 - 1360;

- подачи - 0,1 - 0,81 мм/об;

- мощность электродвигателя - 2,8 кВт.

Список использованных источников

1. «Справочник технолога машиностроителя» В 2 т. Т.2. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

2. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» /Под общ. ред. А.Ф. Горбацевича. - Минск: Вышэйшая школа, 1975. - 287 с.

3. «Обработка металлов резанием. Справочник технолога» /Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

4. «Основы технологии машиностроения» Учебник для машиностроительных вузов / И.М. Колесов - М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

Размещено на Allbest.ru

...