Проектування технологічного процесу механічної обробки деталі "втулка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

В сільськогосподарському машинобудуванні випускаються різні машини в конструкцію яких входять деталі різних класів і основним напрямком при обробці таких деталей є використання прогресивних технологій, які дають можливість підвищити собівартість обробки і підвищити продуктивність процесу. Одним з таких напрямків є використання верстатів ЧПК, які дають можливість організувати навіть і в дрібносерійному виробництві обробку по автоматичному циклу за рахунок використання програм.

Мета даної курсової роботи полягає у проектуванні технологічного процесу механічної обробки деталі „Втулка”. Курсова робота містить аналіз службового призначення деталі, технологічності і конструкції деталі, вибір способів виготовлення заготовки даної деталі, вибір найбільш оптимального по даних розрахунків, призначення технологічних баз , визначення по результатах техніко - економічних розрахунків економічно вигідного варіанту технологічного процесу, розрахунку для нього кількості верстатів і коефіцієнтів завантаження верстатів.

Курсова робота містить графічну частину, в яку входить креслення деталі „ Втулка”, креслення її заготовки і кращий варіант технологічного процесу механічної обробки даної деталі .

При виконанні курсової роботи була використана технічна література і методичні вказівки, що дало змогу більш точно вибрати необхідні значення для її розрахунків.

Виконання даної курсової роботи дозволило закріпити отримані знання при вивченні дисципліни „Технологічні основи сільськогосподарського машинобудування”.



1. Аналіз вихідних даних

1.1 Аналіз службового призначення деталі

Деталь «Втулка» виготовляється з сталі 45 і слугує для встановлення вала в складальній одиниці. Деталь має ступінчасту зовнішню та внутрішню поверхні. Для закріплення «Втулки» у вузлі передбачено кріпильні отвори.

Основні конструкторські бази деталі - зовнішня циліндрична поверхня Ш160h6, що слугує для правильної орієнтації деталі у вузлі, та торець Ш280.

Допоміжні бази деталі - внутрішня циліндрична поверхня Ш125Н7, торець лівий Ш280, торець правий Ш160h6, кріпильні отвори Ш17, торець лівий Ш186.

У відповідності з призначенням поверхонь до них ставляться такі вимоги: найбільш точні є виконавчі, основні і допоміжні бази. До них ставляться вимоги по 7 квалітету з шорсткістю Ra=0,63 мкм (Ш125Н7), Ra=1,25 мкм (Ш160h6).

Інші поверхні, що слугують допоміжними конструкторськими базами повинні мати точність по 12 квалітету і шорсткість Ra=6,3 мкм.

Поставлені вимоги щодо взаємного розміщення поверхонь:

- циліндричність поверхні Ш125Н7;

- радіальне биття поверхні Ш125Н7 відносно бази Б;

- циліндричність поверхні Ш160h6;

- позиційний допуск отворів Ш17 відносно бази Б.

Квалітети точності та шорсткість оброблюваних поверхонь можуть бути забезпечені при застосуванні відповідних методів обробки та кількості переходів. Взаємне розміщення поверхонь може бути забезпечене за рахунок застосування відповідних схем базування при механічній обробці та правильної організації змісту операцій.



1.2 Аналіз конструкції і технологічності деталі

Деталь «Втулка» виготовляється із сталі 45 ГСТ 1577-81 і слугує для встановлення вала в складальній одиниці. Аналіз робочого креслення показав, що найбільш точними поверхнями є зовнішня циліндрична поверхня Ш160h6, що використовується для правильної орієнтації деталі у вузлі, ряд отворів, що використовуються для надійного закріплення «Втулки» у вузлі. Таким чином поверхня Ш160h6 і торець Ш280 - це основна конструкторська база; внутрішня циліндрична поверхня Ш125Н7, торець лівий Ш280, торець правий Ш160h6, кріпильні отвори Ш17, торець лівий Ш186 - допоміжні бази; Ш280 - вільна поверхня.

Конструкція деталі в цілому технологічна. Деталь має хороші базові поверхні для виконання більшості операцій механічної обробки.

Застосування штучних технологічних баз не є виправданим, оскільки існує достатня кількість баз для встановлення на них деталі під час механічної обробки.

Вказані на кресленні деталі квалітети точності механічної обробки відповідають параметрам шорсткості.

Вимоги взаємного розташування оброблених поверхонь вказані у відповідності з їх службовим призначенням, також можуть бути забезпечені при механічній обробці, оскільки геометричні похибки верстатів, на яких виконується обробка, нижчі цих відхилень.

Вказані на кресленні розміри деталі можуть бути проконтрольовані безпосередньо, перешкод контролю немає.

Заготовка, з якої виготовляється деталь може бути одержана методом гарячого штампування.

Кількісний аналіз

Визначення коефіцієнта уніфікації



Лінійні розміри	Діаметральні розміри	Кутові розміри	Шорсткість
200*	Ш165	45є* (4 поверхні)	6,3* (24 поверхні)
160*	Ш280*		1,25*
30*	Ш248		0,63*
22*	Ш160* (2 поверхні)
1,5* (4 поверхні)	Ш186
7,5*	Ш125*
3,4*	R0.3* (2 поверхні)
	Ш17* (8 поверхні)
Узаг=10	Узаг=17	Узаг=4	Узаг=26
Ууніф=10	Ууніф=14	Ууніф=4	Ууніф=26

Примітка: позначення «*» мають уніфіковані розміри.

,

Qуе - кількість уніфікованих елементів;

Qу - загальна кількість елементів.

Визначення коефіцієнту точності обробки

Квалітет	Кількість поверхонь	Розрахунок
6	1	6·1=6
7	1	7·1=7
8	1	8·1=8
14	54	54·14=756
Сума	57	777

(1.2)

(1.3)

де - квалітет точності оброблюваних поверхонь даної деталі; - кількість поверхонь деталі з точністю відповідно за 1..9 квалітетами.

Коефіцієнт шорсткості поверхонь

Шорсткість	Кількість поверхонь	Розрахунок
6,3	55	6,3 · 55 = 346,5
1,25	1	1,25 · 1 = 1,25
0,63	1	0,63 · 1 = 0,63
Сума	57	348,38

Коефіцієнт шорсткості поверхні згідно ГОСТ 18831 - 73

,

де Шср - середня шорсткість поверхні, мкм.

,

Шi - шорсткість оброблюваних поверхонь даної деталі, мкм; ni - кількість поверхонь, що мають шорсткість, що відповідає числовому значенню параметра Rа, мкм.

Висновок: Ку = 0,92 > 0,6; Кт = 0,93 > 0,8; Кш=0,16 < 0,32. Отже, деталь за кількісними показниками є технологічною.

1.3 Визначення типу виробництва та форми організації роботи

Визначення типу виробництва наближеним способом та за коефіцієнтом закріплення операцій .

Тип виробництва згідно ГОСТ 3.1121-84 визначаєм за коефіцієнтом закріплення операцій, який показує відношення різних технологічних операцій, виконаних напротязі місяця, до числа робочих місць:



- кількість операцій, які виконуються на дільниці ;

- кількість робочих місць на дільниці.

Прийняті такі коефіцієнти закріплення операцій :

Кз.о.= 1 - масове виробництво ;

1< Кз.о.> 10 - великосерійне виробництво ;

10< Кз.о.> 20 - середньосерійне виробництво ;

20< Кз.о.> 40 - дрібносерійне виробництво ;

Кз.о.> 40 - одиничне .

Вихідними даними для визначення Кз.о. , а значить і типу виробницт-ва є робоче креслення і річна програма випуску деталі .

Річна програма виробів - N= 25000шт.

1. Найбільш характерні переходи механічної обробки поверхонь деталі:

1.1. Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету).

1.2. Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету).

1.3. Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету).

1.4. Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм).

1.5. Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм).

1.6. Підрізання торця 160h6.

1.7. Розточування однократне 160.

1.8. Точіння однократне 186.

1.9. Підрізання торця 280.

1.10. Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету).

1.11. Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету).

1.12. Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету).

1.13. Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм).

1.14. Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм).

1.15. Свердління отвору 17 (8 отворів).

2 Норми часу Тосн необхідного для обробки вказаних поверхонь визначається за формулами наближеного нормування:

2.1 Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету):

хв.

2.2 Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету):

хв.

2.3 Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету):

хв.

2.4 Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм):

хв.

2.5 Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм):

хв.

2.6 Підрізання торця 160h6:



хв.

2.7 Розточування однократне 160:

хв.

2.8 Точіння однократне 186:

хв.

2.9 Підрізання торця 280:

хв.

2.10 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету):

хв.

2.11 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету):

хв.

2.12 Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету):

хв.

2.13 Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм):



хв.

2.14 Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм):

хв.

2.15 Свердління отвору 17 (8 отворів):

хв.

3. Визначаємо штучно-калькуляційний час Тшт-к визначається за формулою:

де к ? коефіцієнт, що залежить від типу виробництва та типу верстатів, що використовуються для обробки даної партії деталей.

При програмі випуску N = 25000 шт. і масі деталі - 17 кг згідно таблиці 2.4 виробництво масове. Для масового виробництва за таблицею 2.2 вибрано к.

3.1 Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету):

3.2 Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету):



3.3 Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету):

3.4 Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм):

3.5 Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм):

3.6 Підрізання торця 160h6:

3.7 Розточування однократне 160:

3.8 Точіння однократне 186:

3.9 Підрізання торця 280:



3.10 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету):

3.11 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету):

3.12 Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету):

3.13 Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм):

3.14 Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм):

3.15 Свердління отвору 17 (8 отворів):

4. Кількість верстатів для виконання кожного переходу механічної обробки визначається за формулою:



де N - річна програма, шт. (N = 25000 шт.);

Тшт-к - штучно-калькуляційний час, хв;

Fд - дійсний річний фонд часу, год. (Fд = 4060 год.);

з - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання (з = 0,65 для масового типу виробництва).

4.1 Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету):

4.2 Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету):

4.3 Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету):

4.4 Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм):

4.5 Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм):



4.6 Підрізання торця 160h6:

4.7 Розточування однократне 160:

4.8 Точіння однократне 186:

4.9 Підрізання торця 280:

4.10 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету):

4.11 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету):



4.12 Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету):

4.13 Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм):

4.14 Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм):

4.15 Свердління отвору 17 (8 отворів):

5. Для виконання механічних переходів необхідно верстатів:



6. Коефіцієнт завантаження фактичний визначається за формулою:

де Р - прийняте число робочих місць.

6.1 Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету):

6.2 Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету):

6.3 Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету):

6.4 Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм):

6.5 Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм):



6.6 Підрізання торця 160h6:

6.7 Розточування однократне 160:

6.8 Точіння однократне 186:

6.9 Підрізання торця 280:

6.10 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету):

6.11 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету):



6.12 Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету):

6.13 Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм):

6.14 Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм):

6.15 Свердління отвору 17 (8 отворів):

7. Кількість операцій закріплених за кожним робочим місцем визначається за формулою:

7.1 Точіння 160h6 попереднє (згідно 14 квалітету):



7.2 Точіння 160h6 попереднє (згідно 11 квалітету):

7.3 Точіння 160h6 остаточне (згідно 9 квалітету):

7.4 Шліфування 160h6 попереднє (згідно 7 квалітету, Rа=6,3 мкм):

7.5 Шліфування 160h6 остаточне (згідно 6 квалітету, Rа=1,25 мкм):

7.6 Підрізання торця 160h6:

7.7 Розточування однократне 160:



7.8 Точіння однократне 186:

7.9 Підрізання торця 280:

7.10 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 14 квалітету):

7.11 Розточування 125Н7 попереднє (згідно 11 квалітету):

7.12 Розточування 125Н7 остаточне (згідно 9 квалітету):

7.13 Шліфування 125Н7 попереднє (згідно 8 квалітету, Rа=1,25 мкм):



7.14 Шліфування 125Н7 остаточне (згідно 7 квалітету, Rа=0,63 мкм):

7.15 Свердління отвору 17 (8 отворів):

Таким чином, коефіцієнт закріплення операцій:

1 2. 10 виробництво великосерійне.

8. Заданий добовий випуск виробів:

9. Добова продуктивність потокової лінії:

де Тшт-к.ср - середній штучно-калькуляційний час, який визначається за формулою:

хв. (1.14)

де Тшт-к і - штучний час і-ої основної операції;

п - кількість основних переходів механічної обробки.

Так як , то організація потової лінії недоцільна.

10. Кількість деталей в партії для одночасного запуску допускається визначати спрощеним способом за формулою:

де а - періодичність запуску в днях (прийнято а = 3)

11. Розрахункове число змін на обробку всієї партії деталей на основних робочих місцях визначається за формулою:

12. Визначаємо кількість деталей у партії, які необхідні для завантаження обладнання на основних операціях протягом цілого числа змін

Приймаємо кількість деталей у партії 297 шт.



2. Вибір і техніко-економічне обґрунтування варіанту виготовлення заготовки

2.1 Вибір методу і можливих способів виготовлення заготовки, їх аналіз

Метод одержання заготовки - пластичним деформуванням.

Можливі такі способи виготовлення заготовки :

- кування;

- гаряча штамповка;

- гаряча штамповка на механічних пресах;

- штамповка на ГКМ;

- гаряча штамповка і калібровка;

- штамповка видавлюванням на гідравлічних пресах.

Кування

Куванням отримують поковки простої форми масою до 250 т з великими напусками. Застосовуючи спеціальний інструмент, зменшують напуски. Припуски і допуски на поковки, виготовлені на молотах, від 51 \ мм до (34 ± 10) мм, а на поковки, виготовлені на пресах, від (10 ± 3) мм до (80 ± 30) мм; для необроблюваних ділянок граничні оклонения знижують на 25 - 50%. Із застосуванням підкладних штампів (закритих і відкритих) отримують поковки масою до 150 кг (головним чином дрібні до 5 кг) з відносно складною формою, без напусків; припуски - від 3 мм і вище, допуски 11'5 мм і більше.

Гарячим куванням виготовляють поковки: циліндричні суцільні гладкі й з уступами (штоків, осей, валів, колон, цапф, роторів); прямокутного перетину гладкі й з уступами (плат, пластин, штампових кубків, вкладишів, шпинделів); зі змішаними перетинами суцільні з уступами і з розташуванням окремих частин в одній, двох, трьох і більше площинах (колінчастих); циліндричні порожні гладкі й з малими уступами (дисків, фланців, коліс, покришок, муфт); циліндричні порожні гладкі з малим відношенням довжини до розміру перетину (бандажів, кілець) циліндричні порожні гладкі й з більшими уступами при великому відношенні довжини до розміру перетину (барабанів, порожнистих валів, циліндрів); з криволінійною віссю (гаків, бугелів, скоб, днищ, вилкоподібний).

Гаряче штампування

Гаряче штампування виконується на молотах і пресах у відкритих і закритих штампах, видавлюванням із застосуванням різних процесів. З метою підвищення точності розмірів і поліпшення якості поверхні штамповок застосовують напівгаряче штампування, при якому обмежене окалиноутворення.

Гаряче штампування виконується за двома схемами: у відкритих і закритих штампах. При штампуванні в закритих штампах отримують більш точні заготовки, менше витрачають метал; продуктивність висока при зниженій стійкості штампів та обмеженості форм штамповок (круглі, типу шестерень, фланців, склянок).

Гаряча штамповка на механічних пресах.

Штампування у відкритих штампах на кривошипних горячоштамповочних пресах (КГШП) забезпечує виготовлення відносно точних поковок без зсуву в площині роз'єму, з малими припусками і з підвищеною, в порівнянні з молотами, продуктивністю. При штампуванні шатунів, турбінних лопаток та інших складних деталей заготовку підготовляють на кувальних вальцях (замість подкатки і протягання на молотах), висадкою на горизонтально-кувальних машинах, або застосовують періодичний прокат.

Штампування у відкритих штампах на гвинтових фрикційних пресах застосовують для виготовлення дрібних фасонних заготовок і заготовок типу болтів і заклепок тільки в одному струмку через недостатнє напряму повзуна. На пресах з точним напрямком повзуна можна виконувати многоручьевих штампування.

Штамповка на ГКМ

Штампування на горизонтально-кувальних машинах (ГКМ) виконують в штампах з двома площинами роз'єму: одна - перпендикулярна осі заготовки між матрицею і пуансоном, друга - вздовж осі, поділяє матрицю на нерухому і рухому половини, що забезпечують затиск заготовки. На ГКМ штампують поковки типу стержнів з потовщеннями, з глухим отвором, трубчасті, з порожнистим потовщенням і стержнем.

При високошвидкісному штампуванні швидкість деформуючого інструменту досягає десятків метрів в секунду (на звичайних штампувальних молотах до 6 -7 м / с).Високошвидкісне штампування дозволяє виготовляти заготовки складних форм з тонкими стінками і ребрами і малими радіусами заокруглень, зменшувати припуски на наступну механічну обробку, отримувати заготовки з високими механічними властивостями, максимально наближені до форми і розмірів готової деталі. Штамповки виготовляють з металів і сплавів, які погано деформуються алюмінію, міді, різних сталей і високоміцних сплавів. Високошвидкісним штампуванням виготовляють штамповані заготовки типу стержня з головкою, з потовщенням типу фланця, турбінні й компресорні лопатки, типу склянки (гладкі і ступінчасті), типу крк і кілець, трубчасті, типу стержнів з ребер.

Штамповка на гідравлічних пресах.

Штампування у відкритих штампах на гідравлічних пресах виконують в одному струмку, центр тиску якого розташований в центрі тиску преса. Цим усувається можливість зсуву штампа. Поширене штампування з алюмінієвих і магнієвих сплавів, деталей великих розмірів типу панелей, рам, вузьких і довгих поковок типу балок і лонжеронів (довжиною до 8 м), стаканів, втулок, із сталі і титану штампують поковки типу дисків. При виготовленні складних поковок заготовку перед штампуванням підготовляють шляхом кування.

Штампування на гідропресах в закритих штампах з нероз'ємною матрицею найбільш часто використовують для виготовлення точних, без штампових нахилів заготовок з алюмінієвих і магнієвих сплавів. Штампи в цьому випадку нагрівають. Штампування з роз'ємною матрицею застосовують для виготовлення дрібних, середніх і великих поковок з чорних і кольорових металів і сплавів. Роз'єм матриць - вертикальний, іноді - горизонтальний. деталь заготовка штампування обробка

Остаточний вибір двох альтернативних варіантів виготовлення заготовки деталі.

Зробивши аналіз можливих способів виготовлення заготовки для нашої деталі остаточно приймаємо такі два способи :

- гаряча штамповка ;

- штамповка на ГКМ.

2.2 Розрахунок та вибір параметрів заготовок (по 2-х варіантах)

Штамповка на ГКМ

Вихідні дані	Штамповка на ГКМ
Клас точності Група сталі Ступінь складності Індекс Конфігурація поверхонь роз'єднання штампа	Т4 М2 С2 15 Площинна
	Розрахункові розміри, мм
Припуски: Основні	Ш160h6	Ш125H7	Ш186	Ш280	200	160	22
	1	2	3	4	5	6	7
	2,7	2,7	2,7	3,0	2,7	2,5	2,0
Додаткові: На зміщення по поверхні роз'єднання штампа	0,4	0,4	0,4	0,4	-	-	-
Для врахування вигнутості і відхилення від площинності, прямолінійності	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	Розміри заготовки, мм
	Ш167,2	Ш117,8	Ш194	Ш287,2	209	160	22
Допуски: Розмірів	3,6(+2,4 -1,2)	3,6(+2,4 -1,2)	4,0(+2,7 -1,3)	3,6(+2,4-1,2)	4,5(+3,0 -1,5)	3,6(+2,4 -1,2)	2,8(+1,8-1,0)
Зміщення по поверхні роз'єднання штампа	1,0
По вигнутості від площинності і прямолінійності	1,2
Радіусів заокруглень	2
Величина замкнутого облою	0,9
Висота задирки	8
Від концентричності отворів	2

Об'ємне гаряче штампування

Вихідні дані	Гаряча штамповка
Клас точності Група сталі Ступінь складності Індекс Конфігурація поверхонь роз'єднання штампа	Т3 М2 С2 13 Площинна
	Розрахункові розміри, мм
Припуски: Основні	Ш160h6	Ш125H7	Ш186	Ш280	200	160	22
	1	2	3	4	5	6	7
	2,2	2,2	2,3	2,5	2,3	2,0	1,7
Додаткові: На зміщення по поверхні роз'єднання штампа	0,3	0,3	0,3	0,3
Для врахування вигнутості і відхилення від площинності, прямолінійності	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	Розміри заготовки, мм
	Ш166,2	Ш118,8	Ш192,4	Ш286,8	205,8	160	22
Допуски: Розмірів	2,8(+1,8 -1,0)	2,8(+1,8 -1,0)	3,2(+2,1 -1,1)	3,6(+2,4 -1,2)	3,2(+2,1 -1,1)	2,8(+1,8 -1,0)	2,2(+1,4-0,8)
Зміщення по поверхні роз'єднання штампа	0,7
По вигнутості від площинності і прямолінійності	1,2
Радіусів заокруглень	1,0
Величина замкнутого облою	0,9
Висота задирки	8
Від концентричності отворів	2

Після проведення розрахунків розмірів заготовки «Втулка», ми отримуємо більш точну заготовку при гарячому штампуванні ніж при штамповці на ГКМ.

2.3 Техніко-економічне порівняння 2-х варіантів виготовлення заготовки та вибір остаточного варіанту для подальшого проектування

Знаходимо коефіцієнт використання матеріалу:

,

де =17 ? маса деталі, кг;

? маса заготовки, кг.

Собівартість заготовки:

де Сі - базова вартість однієї тонни заготовки, грн. Сі=13730 грн.;

КТ=1 - коефіцієнт при марці матеріалу;

КС=0,84 - коефіцієнт при марці і ступені складності;

КВ=0,8 - коефіцієнт при масі і матеріалі штамповки;

КМ=1 - коефіцієнт при марці матеріалу;

Кп=1 - коефіцієнт обсягу виробництва;

? ціна однієї тони відходів (стружки), грн.

Маса заготовки при простій геометричній формі

При простій геометричній формі заготовку розділяємо на прості геометричні фігури, визначаємо масу кожної із геометричних фігур. Загальну масу заготовки визначаємо, як суму мас складових геометричних фігур заготовки.

,

де Qзаг. - маса заготовки, кг;

Qі - маса і-ої елементарної геометричної фігури заготовки, кг;

n - кількість елементарних фігур заготовки.

Qзаг. = Q1+Q2+Q3+…+Qn

Маса і-ої елементарної фігури може бути визначена:

Qі = Vi ,

де Vі - об'єм і-ої елементарної фігури заготовки, мі;

- густина матеріалу заготовки, кг/мі, сталь 45 = 7800 кг/мі.

Q1=V1·;

Q2=V2·;

Q3=V3·;

Q4=Vn·.

, або Qзаг. = (V1+V2+V3+…+Vn)·.

Виготовлення заготовки на ГКМ.

V1 =(3,14 · 83,62 · 160) - (3,14 · 58,92 · 160) = 1768321 мм3 = 0.001768321м3

V2=(3,14 · 143,62 · 23,6) - (3,14 · 58,92 · 23,6) = 1271013 мм3 = 0.001271013м3

V3=(3,14 · 972 · 24,8) - (3,14 · 58,92 · 24,8) = 462543 мм3 = 0.000462543м3

,

Собівартість заготовки:

,

Знаходимо коефіцієнт використання матеріалу:

,



Виготовлення заготовки методом гарячого штампування

V1 =(3,14 · 82,82 · 160) - (3,14 · 59,72 · 160) = 1653775 мм3 = 0.001653775м3

V2=(3,14 · 143,62 · 23) - (3,14 · 59,72 · 23) = 1231847 мм3 = 0.001231847м3

V3=(3,14 · 96,22 · 24,2) - (3,14 · 59,72 · 24,2) = 432398 мм3 = 0.000432398м3

,

Собівартість заготовки:

,

Знаходимо коефіцієнт використання матеріалу:

,

Розрахунок собівартості виготовлення заготовки

Собівартість заготовки - це економічний показник, який впливає на собівартість виготовлення деталі, виробу. Якщо можливі різні варіанти виготовлення заготовки, то рішення відносно вибору виду заготовки можна прийняти лише після розрахунку їх вартості. Перевагу потрібно віддавати тій заготовці, яка має меншу вартість. Якщо ж варіанти, що порівнюються по вартості виявляються рівноцінними, то перевагу потрібно віддавати заготовці з більш високими коефіцієнтами використання матеріалу та вагової точності.

Крім того, потрібно врахувати об'єм наступної механічної обробки, її вартість. Тобто остаточне рішення повинно в комплексі врахувати всі показники: вартість заготовки, коефіцієнт використання матеріалу та вартість виконання тих операцій механічної обробки, які відрізняються в технологічних процесах механічної обробки деталі внаслідок вибору різних варіантів виготовлення заготовки. Якщо ж при різних варіантах виготовлення заготовки технологічні процеси механічної обробки деталі однакові, то порівняння і вибір спрощуються і виконуються лише за першими двома показниками (вартість заготовки та коефіцієнт використання матеріалу).

Визначення технологічної собівартості операції

Для прийняття остаточного рішення відносно вибору варіанта виготовлення заготовки крім вартості заготовок, коефіцієнтів використання матеріалу та вагової точності потрібно порівняти маршрути механічної обробки деталі. Якщо є операції, які відрізняються внаслідок різних способів виготовлення заготовки, то собівартість їх виконання потрібно включити у вартість відповідної заготовки. Повна собівартість заготовки при штампуванні на ГКМ:

,

при гарячому штампуванні :

,

При порівнянні техніко-економічних показників двох заготовок, дійшли висновку, що при гарячому штампуванні деталі «Втулка» ми отримуємо більш дешеву заготовку, і затрачуємо менше металу на припуски і напуски ніж при виготовлені заготовки методом штампування на ГКМ.



3. Розробка маршруту механічної обробки заготовки

3.1 Аналітичний огляд типових технологічних процесів

Деталь "Втулка" відноситься до деталей типу втулок, фланців

Конструкція нашої деталі в цілому подібна до конструкції типової деталі, проте є відмінності.

Типова деталь є поєднанням двох поверхонь обертання, а задана - трьох.

Типова деталь має один глухий конічний необроблений отвір(Ш50 і Ш54). Задана деталь має ступінчастий наскрізний отвір (Ш125Н7, Ш160)

Типова деталь має наскрізні кріпильні отвори з потаями під головки гвинтів. У заданої деталі є 8 кріпильних отворів Ш17.

У типовій деталі зняті 2 лиски під кутом 30°, а в заданої деталі вони відсутні.

У типовій деталі є одна точна зовнішня поверхня(Ш62js7), оброблена по 7-му квалітету

У заданій деталі є 3 точних поверхні: занішня Ш160h6, оброблена по 6-му квалітету і 2 внутрішні Ш125Н7 і Ш165Н8, оброблених по 7-му і 8-му квалітету.

Всі інші поверхні у типової деталі вільні і оброблені по 14 квалітету. У заданої деталі теж всі інші поверхні вільні іоброблені по 14 квалітету

По шорсткості у заданій деталі є внутрішня поверхня Ш125Н7 з шорсткістю Ra=0,63 мкм, і зовнішня Ш160h6 з шорсткістю Ra=1.25мкм. Всі інші поверхні мають шорсткість Ra=6,3 мкм.

У типовій деталі найточнішою є зовнішня поверхня Ш62js7 з шорсткістю Ra=0.8 мкм, також нижня лиска з шорсткістю Ra=6.3 мкм. Кріпильні отвори Ш14 під головку болта оброблені з шорсткістю Ra=12.5 мкм, і отвір Ш9 під болт оброблений до шорсткості Ra=6.3 мкм. Всі інші поверхні оброблені до шорсткості Ra=1.6 мкм.

У типової деталі вимоги по точності взаємного розміщення відсутні.

У заданої деталі є вимога циліедричності поверхонь Ш160h6 та Ш125Н7, радіальне биття поверхні Ш125Н7 (0,04 мм) відносно бази Б, а також позиційний допуск кріпильних отворів Ш17.

В технологічному процесі типової деталі використовуються точіння, свердління і шліфування.

В заданій деталі можуть бути використані ці ж операції, але оскільки виробництво великосерійне, то можна замінити прості верстати на верстати з ЧПК.

Табл. 3.1 Маршрут обробки типової деталі

Номер операції	Назва операції	Обладнання верстат	Оснастка
005	Лиття
010	Обробка і очистка виливка
015	Малярна
020	Підрізати торець Ш62js7/Ш54 і Ш96/Ш62js7 Остаточно, точити пов. Ш62js7 під шліфування точити канавку і фаску	Токарний патронний напівавтомат КТ141	Трьохкулачковий пневматичний патрон
025	Підрізати торець Ш96 і точити поверхню Ш96 (технологічно)	Токарний патронний напівавтомат КТ141	Трьохкулачковий патрон
030	Свердлити і зенкувати чотири отвори Ш9/Ш14 фрезерувати дві лиски в розмір 86	Багатоцільовий свердлильно - фрезерний 21105Н7Ф4	Настройка УСПО
035	Обпиляти гострі кромки	Верстак механізований
040	Шліфувати поверхню Ш62js7 з підшліфовкою торця Ш96js7 остаточно	Універсально - шліфувальний 3У131ВМ	Трьохкулачковий патрон
045	Промити деталь
050	Технічний контроль
055	Нанесення антикорозійного покриття

3.2 Вибір технологічних баз

Одною із головних задач при виготовлені різних деталей машин є забезпечення точності поверхонь, розмірів взаємного розташування поверхонь, відхилень форм. Ці задачі вирішуються : при складанні машин, при установці деталі в пристосуванні, при установці і закріплені ріжучого інструменту.

Базування - це надання деталі, виробу потрібного положення відносно вибраної системи координат. При виборі технологічних баз вирішується задача з забезпечення похибки базування рівною нулю, а також із зняттям рівномірного припуску з оброблюваної поверхні .

Вибір технологічних баз є найбільш відповідальним етапом в розробці технологічного процесу правильність прийняття рішень на цьому етапі технологічного проектування в цілому визначає досягнення необхідної точності деталі у процесі її виготовлені і технологічність технологічного процесу. Вибір технологічних баз оснований на виявлені і аналізі функці-онального призначені поверхонь.

Чистові технологічні бази - це поверхні на які базується деталь при виконані більшості операцій технологічного процесу.

При виборі даної схеми базування. задача по забезпеченню похибки базування рівною нулю вирішується для наступних поверхонь :

Еб160 = 0 обробка з одного установу

Еб200 = 0 співпадання технологічної і вимірювальних баз

Еб22 = 0

ЕбШ280 = 0

ЕбШ186 = 0 обробка діаметрального розміру

ЕбШ160-0.027 = 0

ЕбШ17 = 0 обробка мірним інструментом

ЕбШ248 = 0 обробка з одного установу

Вибір чорнових технологічних баз

Задачі. що вирішуються при виборі технологічних баз :

- зняття рівномірного припуску з оброблюваних поверхонь ;

- зв'язок оброблюваних поверхонь з необроблюваними .

Еб200 = 0 співпадання технологічної і вимірювальних баз

Еб30 = 0 обробка з одного установу

ЕбШ125 = 0

ЕбШ160 = 0 обробка діаметрального розміру

3.3 Розробка 2-х альтернативних варіантів ТП механічної обробки

Розробивши варіанти маршруту механічної обробки деталі «Втулка» за заданим робочим кресленням, вибрали обладнання і різальні інструменти, порівнявши ці методи спостерігаємо, що перший варіант маршруту механічної обробки деталі кращий ніж другий, тому що в першому варіанті ми використовуємо верстати ЧПК, що дозволяють підвищити якість деталі, зменшити час обробки і похибки розмірів деталі при обробці.



4. Призначення припусків на механічну обробку, оформлення зведених таблиць

Для визначення припусків на механічну обробку і встановлення глибини різання по переходах використовуємо наближений спосіб із врахуванням розрахованого загального припуску що використано в розділі 2. Загальний припуск ділиться у співвідношення 70 % на попередню обробку. і 30 % остаточну. Якщо остаточна обробка виконується за декілька операцій то відповідно 30 % припуску буде розподілене між цими операціями.Наприклад 20 %.10%. або 20%. 8%. 2% при чотирьох операціях.

Таблиця 4.1 Значення припусків та глибини різання на оброблювані поверхні деталі.

№ п/п	Поверхня	Загальний припуск, мм	Найменування виконуваних переходів	Розподіл припуску по переходах, %	Розподіл припуску по перехода, мм	Глибина різання, мм
1	200	2,9	Підрізати торець однократно	100%	2,9	t1=2,9
2	160h6	6,2	Точити попередньо Точити попередньо Точити остаточно	60% 30% 10%	1,86 0,93 0,31	t1=1,86 t2=0,93 t3=0,31
3	160	2,6	Підрізати торець однократно	100%	2,6	t1=2,6
4	125Н7	6,2	Розточити попередньо Розточити попередньо Розточити остаточно	60% 30% 10%	1,86 0,93 0,31	t1=1,86 t2=0,93 t3=0,31
5	22	2,3	Підрізати торець однократно	100%	2,3	t1=2,3
6	280	6,8	Точити однократно	100%	3,4	t1=3,4
7	186	6,4	Точити однократно	100%	3,2	t1=3,2
8	160	35	Розточити однократно	100%	17,5	t1=2,93 6 проходів



5. Призначення режимів різання, оформлення зведених таблиць

Обробка конструкційних матеріалів різальним інструментом полягає у відокремленні ними з заготовки шару матеріалу з метою виготовлення деталі потрібної форми, відповідних розмірів і шорсткості поверхонь.

При виготовленні нашої деталі застосовують такі методи обробки різанням як точіння, розточування, свердління, шліфування.

Для вибраних поверхонь при досягненні остаточного потрібного розміру, розраховуємо режими різання, результати розрахунків зводимо в таблицю.

Точіння 160h6.

Розраховуємо попереднє точіння для поверхні розміром - 160h6, різець прохідний. Матеріал різальної частини різця Т15К6.

Глибина різання - t = 1,86 (мм).

Подача - S = 0.6 мм/об.

Період стійкості - Т = 60 (хв).

Визначаємо швидкість різання :

Значення коефіцієнта Сv і показників степені x. y. m. наведені: Сv = 350; x =0.15; y =0.35; m =0.20

Кv-загальний поправочний коефіцієнт на фактичні умови обробки.

Кv = КmvЧКnvЧКivЧКцvЧКцivЧКr

Коефіцієнти враховують вплив таких факторів:

Кmv - матеріалу заготовки ;



Кmv = Кr(750/GВ)nv = 1(750/750)1 = 1

для сталі 45 GВ=750 МПа. nv =1. Кr =1.

Кnv - cтану поверхні ;

Кiv - матеріалу інструменту;

Кцv - головного кута в плані різця;

Кцiv - допоміжного кута в плані різця;

Кr - радіус в плані різця;Кmv = 1.; Кnv = 0,8; Кіv = 1; Кцv = 1; Кцiv = 1-при цi=10; Кr = 1-при r = 2мм

Кv = 1Ч0.8Ч1Ч1Ч1Ч1= 0.8

(м/хв) (5.3)

Визначаємо кількість обертів :

(об/хв.)

d - діаметр зовнішній ; d = 160 мм.

Приймаємо при чорновому точінні nд = 300 (об/хв).

Дійсна швидкість різання:

(м/хв)

Розраховуємо сили різання :

Pz=10ЧCpЧtxЧSy ЧVnЧКр



Cр - коефіцієнт, який враховує властивості оброблюваного матеріалу й умови обробки;

х, у, n - показники степення.які враховують умови обробки;

Cр=300; х = 1; у = 0.75; n = -0.15

Кр-поправний коефіцієнт, який враховує фактичні умови різання;

Кмр =1; Кр = 0.75; Кр = 1.1; Кр = 1; Кrр = 1

Pz =10•300•1.861•0.60.75•150.7-0.15•0,825 = 1479 (Н)

Визначаємо потужність, яка витрачається при точінні:

(кВт)

Розточування 125Н7

Розраховуємо остаточне розточування для отвору розміром - 1125Н7, різець розточний. Матеріал різальної частини різця Т15К6.

Глибина різання - t = 0,31(мм).

Подача - S = 0.25 мм/об.

Період стійкості - Т = 60 (хв).

Визначаємо швидкість різання :

Значення коефіцієнта Сv і показників степені x, y, m: Сv = 420; x =0.15; y =0.20; m =0.20

Кv-загальний поправочний коефіцієнт на фактичні умови обробки.

Кv = КmvЧКnvЧКivЧКцvЧКцivЧКr

Коефіцієнти враховують вплив таких факторів:

Кmv - матеріалу заготовки ;

Кmv = Кr(750/GВ)nv = 1(750/750)1 = 1

для сталі 45 GВ=750 МПа. nv =1. Кr =1.

Кnv - cтану поверхні ;

Кiv - матеріалу інструменту;

Кцv - головного кута в плані різця;

Кцiv - допоміжного кута в плані різця;

Кr - радіус в плані різця;Кmv = 1.; Кnv = 0,8; Кіv = 1; Кцv = 1; Кцiv = 1-при цi=10; Кr = 1-при r = 2мм

Кv = 1Ч0.8Ч1Ч1Ч1Ч1= 0.8

(м/хв)

Визначаємо кількість обертів :

(об/хв.)

d - діаметр отвору ; d = 125 мм.

Приймаємо при чистовому розточуванні nд = 600 (об/хв).

Дійсна швидкість різання:



(м/хв)

Розраховуємо сили різання :

Pz=10ЧCpЧtxЧSy ЧVnЧКр

Cр - коефіцієнт, який враховує властивості оброблюваного матеріалу й умови обробки;

х, у, n - показники степення.які враховують умови обробки;

Cр=300; х = 1; у = 0.75; n = -0.15

Кр-поправний коефіцієнт, який враховує фактичні умови різання;

Кмр =1; Кр = 0.75; Кр = 1.1; Кр = 1; Кrр = 1

Pz =10•300•0,311•0.250.75•235,5-0.15•0,825 = 120 (Н)

Визначаємо потужність, яка витрачається при остаточному розточуванні:

(кВт)

Свердління отвіру Ш17

Розраховуємо свердління для поверхні розміром - Ш17, свердло спіральне. Матеріал свердла Р6М5.

Глибина різання - t = 8,5 мм.

Подача - S = 0.26 (мм/об).

Період стійкості - Т = 25 хв.

Розраховуємо швидкість різання :

= (м/хв)

Значення коефіцієнта Сv і показники степені :

Сv = 9,8; q =0.4; y =0.5; m =0.20

Загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання. враховуючий фактичні умови різання.

Кv = Кмv Ч Кiv Ч Кеv = 1Ч1Ч1=1 (5.18)

Кмv - коефіцієнт на оброблюваний матеріал ; Кмv =1

Кiv - коефіцієнт на інструментальний матеріал ; Кiv=1

Кev - коефіцієнт. враховуючий глибину свердління ; Кev=1

Визначаємо допустиму частоту обертання свердла

(об/хв)

Приймаємо n = 600 об/хв.

Дійсна швидкість різання

(м/хв)

Визначаєм крутний момент і осьову силу :

Мкр = 10 • См • Dq • Sy • Kp=10 • 0.0345 • 172 • 0.260.8 • 1=33,9 (Нм)

Po = 10 • Cp • Dq • Sy • Kp = 10 • 68 • 171 •0.260.7 • 1= 4502 (H)

Значення коефіцієнтів См і Ср, і показників степені.

См = 0.0345; q =2; y =0.8; Ср = 68; q =1; y =0.7

Коефіцієнт, що враховує фактичні умови обробки, в даному випадку залежить тільки від матеріала обробки заготовки і визначається виразом :

Кр = Кмр

Значення коефіцієнта Кмр = 1

Визначаємо потужність :

(кВт)

Таблиця 5.1-Зведена таблиця по режимах різання

№	Виконувана операція	Глибина різання t,мм	Подача, S мм/об	Частота обертання n, об/(хв)	Швидкість різання v, м/(хв)
005	Підрізати торець 1	2,9	0,6	200	90,6
	Точити пов.3 попередньо	1,86	0,6	300	150,7
	Точити пов.3 попередньо	0,93	0,3	400	180,4
	Точити пов.3 остаточно	0,31	0,25	600	224,9
	Підрізати торець 2	2,6	0,6	200	92,4
	Розточити пов. 4 попередньо	1,86	0,6	300	149,3
	Розточити пов. 4 попередньо	0,93	0,5	400	182,1
	Розточити пов. 4 остаточно	0,31	0,25	600	235,5
010	Підрізати торець 5	2,3	0,6	200	89,6
	Точити пов.3 однократно	3,4	0,6	100	83,8
	Точити пов.2 однократно	3,2	0,6	150	85,6
	Розточити пов.1 однократно	2,93	0,6	200	91,2
	Свердлити отв. 4	8,5	0,26	600	32
015	Шліфувати пов.1 однократно	0,015	18	400	20
020	Шліфувати пов.1 однократно	0,015	18	400	20



Висновки

В ході виконання курсової роботи було спроектовано технологічний процес механічної обробки деталі «Втулка», при цьому виконується аналіз конструкції і технологічності деталі. Тип виробництва - великосерійний, кількість деталей в партії n = 297 шт. Вибрано можливий варіант виготовлення заготовки за економічним і якісним показниками - гарячу штамповку, що є найбільш ефективним для даної деталі, а особливо для великосерійного виробництва, що дає змогу економити кошти на виробництво.

При розробці маршруту механічної обробки заготовки було розглянуто декілька подібних маршрутів в літературі і обрано один який більш доцільний для нашого проектування, вибрано методи і послідовність обробки окремих поверхонь, запропоновано технологічні бази (з логічним і аналітичним обґрунтуванням).

Розроблено два альтернативні варіанти ТП механічної обробки деталі за мінімум приведених витрат - це обробка на універсальних верстатах, і верстатах з ЧПК. Найбільш ефективним варіантом є варіант обробки деталі на ЧПК.

Для маршруту механічної обробки деталі на ЧПК - розраховано режими різання і їх дані занесені до таблиці. Визначено кількість основного обладнання, що складає верстати 16К20Ф1-С1 та 1П420ПФ40, круглошліфувальний верстат ЗМ151Ф2 та внутрішньошліфувальний верстат 3К229В.



Список використаної літератури

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

2. Ю.Б. Барановский / Режимы резания металлов. Справочник. - М.: Машиностроение, 1972.

3. А.А. Панов / Обработка металлов резанием. Справочник технолога. - М.: Машиностроение, 2004.

4. Технологія конструкційних матеріалів: підручник /М.А. Сологуб, І.О. Рожницький, О.І. Некроз та ін.; за ред.. М.А. Сологуба - К.; Вища школа, 2002 - 374 с.

5. ГОСТ 21495-76 Базирование и базы в машиностроении.

6. ГОСТ 3.1702-79 Правила записи операций и переходов. Обработка резанием.

7. Руденко П.О. Проектування технологічних процесів у машинобудуванні. Навч. посібник - К.: Вища школа, 1993. 414с.

8. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроения/ под ред. А.Ф.Горбацевича. Минск: Вышейшая школа, 1983. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru

...