Разработка технологического процесса изготовления детали "Втулка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ «АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ»

КАФЕДРА «ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПНЕВМОСИСТЕМЫ»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ВТУЛКА»

Челябинск

2016



Аннотация

Аделев И.С. Разработка технологического процесса изготовления детали в серийном производстве -- Челябинск: ЮУрГУ, АК;2015, 28с., 16 ил., библиогр. список -- 9 наим., 7 прил.

Разработан чертеж детали «Зубчатое колесо» в программе Компас V15.

Разработан маршрутный технологический процесс, содержащий 9 операций механической обработки и одну контрольную.

Разработаны 10 операционных эскизов для операций механической обработки в программе Компас V15.



Оглавление

Введение

1. Описание детали

2. Маршрутный технологический процесс изготовления детали «втулка»

3. Операционные эскизы технологического процесса изготовления детали «втулка» в условиях крупносерийного производства

Заключение

Библиографический список

Приложения



Введение

Машиностроительный комплекс составляют машиностроение и металлообработка, объединяющие несколько десятков отраслей и подотраслей. На глобальном рынке Россия выступает в качестве импортера машиностроительной продукции. Объем отраслевого импорта составляет 15 млрд долл., экспорта - всего 2 млрд долл. В 2000 - 2008 гг. (до кризиса) темпы прироста импорта достигали 25% в год. В особенно тяжелом положении находится российское станкостроение. Уровень производства станков упал в России с 70 тыс. штук в 1991 г. до 3 тыс. в 2012 г., то есть более чем в 20 раз. Физическая и моральная изношенность основных фондов, в первую очередь металлообрабатывающего оборудования, достигает 70%.

Если вплоть до начала 1990-х годов лидерами станкостроения были США, СССР, ФРГ и Япония, то к 2012 г. безусловным лидером в производстве станков стал Китай, а за ним (с большим отрывом) следуют Япония, Германия, Италия, Южная Корея и Тайвань. Правда, Япония, Германия и Италия первенствуют в производстве наиболее сложных и точных машин. США спустились на 7-е место в мире, а Россия - на 21-е. Особенно сильно пострадало станкостроение Москвы, где новые собственники закрыли почти все заводы и научные институты. Резкое сокращение станкостроительной промышленности вынудило некоторые крупнейшие машиностроительные заводы развивать станкостроение на собственной базе. После принятия программы технического перевооружения предприятий ОПК затраты на металлорежущее оборудование в России возросли с 1,2 млрд долл. в 2010 г. до 1,3 млрд долл. в 2011 г. Этих сумм достаточно на поставку примерно 30 тыс. ед. не самого современного оборудования. Даже если считать, что парк станков в России составляет 900 тыс. ед., при таких темпах обновления на полную модернизацию потребуется около 30 лет. Это означает, что до реального технического перевооружения нашей промышленности все еще далеко.

Машиностроение подвержено колебаниям экономической конъюнктуры в значительно большей степени, чем другие отрасли экономики. В результате машиностроение оказывается в центре процесса чередования кризисов и экономических подъемов. Отрасль является ключевой для распространения передовых машин, оборудования и производственных процессов в других отраслях экономики. Большая часть био- и нанотехнологий, производства современных материалов, микро- и фотоэлектроники - всего того, что обеспечивает конкурентоспособность, - в значительной степени зависит от инноваций в машиностроении.

Крупнейшими мировыми центрами машиностроения в настоящее время являются Европейский союз, Китай, США и Япония (таблица 1).

Европейский союз остается пока крупнейшим мировым центром машиностроения по общему валовому выпуску продукции. Однако ему на пятки наступает Китай, который за последние 10 лет вырвался в число лидеров, а по произведенной условно-чистой продукции даже занял первое место в мире. В этот же период среднегодовые темпы прироста выпуска машиностроительной продукции в ЕС составили лишь 1,1%, а в США и Японии даже наблюдалось падение (на 1,1 и 3,1% соответственно). Если занятость в отрасли в 2000 - 2012 гг. в развитых странах сокращалась (в США - на 2,6% в год, в Японии - на 3,3%, в ЕС - на 1,5% в год), то в Китае она росла ежегодно на 5,8%, достигнув 6 млн чел. и тем самым в два раза превысив показатель занятости в странах Евросоюза. Это отражало общий процесс переноса машиностроительных мощностей с Запада на Восток.



Табл. 1 - Мировые центры машиностроения 2012 г.

Показатели	ЕС	Китай	США	Япония
Валовой объем выпуска, млрд долл.	502,1	480,6	221.6	151,9
Условно-чистая продукция, млрд долл.	157,5	161,4	103,0	66,2
Число занятых, тыс. чел.	2900	6113	1130	685
Уровень производительности (учп/занятые, долл.)	54290	26399	91125	96700
Удельные трудовые издержки (учп на 1 долл. трудовых издержек, долл./долл.)	0,61	0,14	0,44	0,34

Источник: Eurostat, national Statistical bureau, Ifo Institute.

Хотя Китай пока продолжает отставать от других мировых центров машиностроения по производительности труда (50% от уровня ЕС), ежегодные темпы прироста этого показателя в 2000 - 2012 гг. составили более 10%, в то время как в ЕС - 1,5%, США - 0,8%, а в Японии наблюдалось падение.

Усиление позиций Китая в качестве ведущей машиностроительной державы выразилось и в резком повышении его удельного веса в мировой торговле продукцией данной отрасли. Этот показатель всего за 12 лет вырос с 3% в 2000 г. до 13% в 2012 г. Доля США в мировой торговле за тот же период снизилась с 25 до 17%, а Японии - с 21 до 16%. И лишь позиции Европейского союза остались достаточно прочными: на него в конце 2000-х годов приходилось 37% глобальной торговли машиностроительной продукцией, что на три процентных пункта выше уровня 2000 г.

Перспективы развития российского машиностроения

В настоящее время развитие машиностроительного комплекса происходит на фоне следующих положительных тенденций:

консолидации активов производителей машиностроительной продукции и создании крупных интегрированных структур в отраслях машиностроения;

увеличения объемов государственной поддержки высокотехнологичных секторов экономики (авиастроение, судостроение, транспортное машиностроение, энергетическое машиностроение и др.), а также развития производственной инфраструктуры.

При этом негативными тенденциями развития машиностроительного комплекса являются:

а) агрессивная ценовая политика крупных транснациональных компаний, выходящих на отечественный рынок;

б) неблагоприятная макроэкономическая конъюнктура, сказывающаяся на снижении рентабельности выпускаемой продукции;

в) высокий уровень использования импортных комплектующих в производстве продукции отдельных отраслей машиностроения.

Так как развить все отрасли машиностроения одновременно нереально, на данный момент усилия государства должны быть в первую очередь сосредоточены на технологическом развитии ключевых производств в тех отраслях машиностроения, которые связаны с решением задачи достижения технологического лидерства в области ракетно-космической техники, гражданского авиастроения и атомной энергетике, так как в реализации данных приоритетов государство играет доминирующую роль.

Для России в качестве долгосрочных целей развития сектора машиностроения (на период до 2025 года) можно выделить следующие:

а) сохранить позиции на рынке по текущим технологиям и оборудованию с постепенным наращиванием доли собственного потребления;

б) увеличить долю собственного производства по двойным технологиям для минимизации рисков и повышения обороноспособности;

в) создать новые и развивать действующие совместные предприятия в Российской Федерации,

г) создать новые рынки и новое оборудование и производства гражданского назначения для перелома тенденции импорта;

д) занять значимую позицию на глобальном рынке в статусе экспортера по ряду прорывных технологий,

е) развитие кадрового потенциала машиностроительного комплекса.

Среди основных направлений технологического развития машиностроительного комплекса:

1. Технологии, снижающие эксплуатационные расходы: новые технологии обработки материалов с повышенными характеристиками, технологии, повышающие энерго-, электроэффективность оборудования, снижающие расход вспомогательных материалов; технологии, повышающие надежность, ремонтопригодность, ремонтоудобство, позволяющие снизить затраты на обслуживание; модульность, возможность производства широким спектром партий, разной продукции, разных операций (универсальность).

2. ИКТ-технологии для машиностроения: соединение информационных технологий и традиционного машиностроения с получением "интеллектуального машиностроения", станков, приборов, оборудования, оснащенных средствами контроля и управления [6].

Цель курсовой работы: разработка технологического процесса изготовления детали втулка для серийного производства.

Задача работы:

Разработать в CAD редакторе чертеж детали

Разработать маршрутный технологический процесс изготовления детали в условиях серийного производства

В CAD редакторе разработать операционные эскизы операций механической обработки.

1. Описание детали

Деталь «Втулка» - это деталь, состоящая из нескольких наружных поверхностей вращения, опорного бурта и одной внутренней поверхности [2]. Деталь «Втулка» относится к типу «Резьбовая втулка». Служит как промежуточный элемент для осевой фиксации вала. Втулка ввинчивается в полый вал и стопорится двумя гайками. Применение втулки в данном узле позволяет фиксировать взаимное расположение вала и валика, также втулка предотвращает вал от торцевого трения.

Масса детали составляет 2,436 кг. Габаритные размеры детали 112,5Ч86,6 мм. Из конструктивных особенностей можно отметить наличие: сквозного центрального отверстия Ш40мм; наружной резьбы М70Ч4-6g; 2 фасок 1,6х45 и фаски 2,56х45 для облегчения сборки узла и устранения концентраторов напряжения. деталь втулка технологический изготовление

Точность геометрической формы поверхностей и точность взаимного расположения поверхностей детали в пределах допусков на размеры. Наиболее точными поверхностями детали являются: наружная цилиндрические поверхности с метрической резьбой М70-6g с шероховатостью Ra=3.2 мкм, внутренняя цилиндрические поверхность 40Н14^(+0,62) с шероховатостью Ra=12,5 мкм, торцевые поверхности 112,5h12_(-0,35) и 65h12_(-0,3) с шероховатостью Ra=6,3 мкм. Остальные поверхности выполнены по 14-му квалитету с шероховатостью Ra=12,5 мкм.

Соответственно служебному назначению исполнительными поверхностями втулки являются наружная цилиндрическая поверхность с метрической резьбой М70-8g и торцевые поверхности детали 112,5h12_(-0,35). Основной конструкторской базой втулки является ось основного отверстия. Основной технологической базой при обработке является наружная цилиндрическая поверхность с метрической резьбой, относительно которого обрабатывается точность расположения остальных поверхностей.

В качестве материала для изготовления детали втулка используется конструкционная легированная сталь 40Х ГОСТ 4543-88. Хромистая сталь имеет очень широкое применение. Сталь 40Х применяют для изготовления осей, валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности. Заменитель: стали 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Описание состава стали и её свойств приведены в таблице 2, 3 [7].

Таблица 2 - Химический состав стали 40Х

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.80-1.10
Сера (S), не более	0.035

Таблица 3 - Физические свойства стали 40Х

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132	-
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50	-
Плотность, pn, кг/см3	7850		7800	-	-	7650	-	-	-	-
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	-
Уд. Электросопротив-ление (p, НОм · м)	278	324	405	555	717	880	1100	1330	-	-
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0	-	-
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664	-	-

Технологические свойства:

-- Температура ковки: начала 1250 °С, конца 800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

-- Свариваемость: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

-- Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ 163-168, у_B = 610 МПа.

-- Склонна к отпускной способности.

-- Флокеночувствительна.

В качестве заготовки берем прокат шестигранного профиля, который выполнили по ГОСТ 2879-88. Точность проката В.

2. Маршрутный технологический процесс изготовления детали «втулка»

Разработан технологический процесс изготовления детали «Втулка» для условий серийного производства с ориентацией на станки с ЧПУ. Деталь «Втулка» изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Габаритные размеры l=112,5 (мм), d= 86,6 (мм). По формуле 1 определим коэффициент закрепления операций:

,

где О - число различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца,

Р - число рабочих мест [3].

При 1?К_З.О.?10 тип производства - крупносерийный.

Рассчитаем массу детали «Втулка»:

m= сМ•V=0,00785(г/мм³)•[40•2••37.5²+7.5••0.25•62²•65••0.25•70² - 112.5••0.25•40² - •40•0.5•1.6² - •70•0.5•4² - ••70•3.9256] (мм³) = 0,00785•(467647,729 - 157320,179)=2436 (г) = 2,436 (кг),

где V - объём детали,

с - плотность детали.

Количество деталей - 4500 в год [1 стр.11], так как изготавливаемая деталь по массе является средней (1 кг ? m ? 50 кг).

Маршрутный технологический процесс изготовления детали «Втулка» в условиях крупносерийного производства приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Маршрутный технологический процесс изготовления детали «Втулка» в условиях крупносерийного производства

№ операции	Название операции	Оборудование
00	Заготовительная	SA - 115 - CN [4]
05	Токарная с ЧПУ	MoriSeiki серии CL 235В [5]
10	Контрольная	Резьбовой микрометр, профилометр, координатно - измерительная машина

3. Операционные эскизы технологического процесса изготовления детали «втулка» в условиях крупносерийного производства

Заготовительная (отрез фрезерной пилой Ra=50-25 (мкм), квалитет 15-12)



05. Токарная с ЧПУ

1 установ

2 установ



Заключение

Разработали в Компасе V16 чертежи детали.

Разработали маршрутный технологический процесс изготовления детали в условиях крупносерийного производства, включающий три технологические операции из них две операция механической обработки.

В Компасе V16 разработали 3 операционных эскиза операций механической обработки.

Поставленные задачи решены, поэтому цель курсовой выполнена.



Библиографический список

1. Волков, С.А. Основы технологии машиностроения: учебное пособие/ С.А. Волков, В.Д. Корнеев. - Рыбинск: РГАТА, 2009. -62 с.

2. Кулыгин, В.Л. Технология машиностроения: учебное пособие / В.Л. Кулыгин, В.И. Гузеев, И.А. Кулыгина. - М.: Издательский Дом «БАСТЕТ», 2011. - 184 с.

3. Технология машиностроения: учебник для вузов: 2 т./ под ред. А.М. Дальского, - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумена, 1999. - Т.1. - 564 с.

4. Автоматическая линия для резки коротких заготовок SOCO серии SA. - http://weber.ru/index.php/device/diskovie-otreznie-stanki/72.

5. Токарные станки с ЧПУ Mori Seiki серии CL. - http://weber.ru/index.php/device/gorizontalnie-tokarnie-stanki-chpu/264.

6. Федеральный портал. Перспективы развития машиностроения. - http://www.protown.ru/information/hide/4486.html.

7. Центральный металлический портал. - http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/40X.



Приложение А. Автоматическая линия для резки коротких заготовок SOSO серии SA

Рис. 4. Автоматическая линия для резки коротких заготовок SA - 115 - CN

Рис. 5. Открытое рабочее пространство SA - 115 - CN

Страна производитель: Китай.

Таблица 5 - Технические характеристики

Подача заготовки	сервопривод
Управление станком	ЧПУ
Диаметр трубы	20 - 115 мм
Длина заготовки на входе	3000 - 6000 мм
Макс. размер квадратной трубы	20х20-80х80
Скорость вращения фрезы	60-130, 100-1200, 1500-2500 об/мин
Диаметр прутковой заготовки	20-115
Опускание дисковой пилы	сервопривод
Макс. размер дисковой пилы	315-360 мм
Тип дисковой пилы	TCT/HSS
Удаление стружки	автоматическое
Вес станка нетто	2600 кг



Приложение Б. Токарный станок Mori Seiki серии CL

Рис. 4. Токарный станок с ЧПУ 253 В.

Страна производитель: Япония.

Таблица 6 - Технические характеристики

Диаметр патрона, мм	12
Количество позиций в револьверной головке, шт	10 / 12
Максимальная длина точения, мм	до 471
Максимальный диаметр прутка, мм	до 89
Мощность двигателя шпинделя (номинал / 30 мин.), кВт	18,5 / 15
Скорость вращения шпинделя, об/мин	3000

Размещено на Allbest.ru

...