Технологический процесс детали "нож верхний"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Под “Технологией машиностроения” принято понимать научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки деталей и сборки машин и попутно затрачивающую вопросы выбора заготовок и методы их изготовления. Это объясняется тем, что в машиностроении заданные формы деталей с требуемой точностью и качеством их поверхностей достигаются в основном путем механической обработки, так как другие способы обработки не всегда могут обеспечить выполнение этих технических требований. В процессе механической обработки деталей машин возникает наибольшее число проблемных вопросов, связанных с необходимостью выполнения технических требований, поставленных конструктором перед производством. Процесс механической обработки связан с эксплуатацией сложного оборудования - металлорежущих станков; трудоемкость и себестоимость механической обработки больше, чем на других этапах изготовления машин.

Эти обстоятельства объясняют развитие “Технологии машиностроения” как научной дисциплины в первую очередь в направлении изучения вопросов технологии механической обработки и сборки, в наибольшей мере влияющих на производительную деятельность предприятия.

В “Технологии машиностроения” комплексно изучаются вопросы взаимодействия станка, приспособления, режущего инструмента и обрабатываемой детали; пути построения наиболее рациональных, т.е. наиболее производительных и экономичных, техпроцессов обработки деталей машин, включая выбор оборудования и технологической оснастки; методы рационального построения технологических процессов сборки машин.

Таким образом, научная дисциплина “Технология машиностроения” изучает основы и методы производства машин, являющиеся общими для различных отраслей машиностроения.

1. Назначения и описание узла, работы детали в узле

Блок ножей предназначен для рубки и резки материалов с переменной твердостью и прочностью (ТВЭЛов реакторов мягкой и жёсткой сборок).

Блок ножей состоит:

1. Два неподвижных ножа Н1 и Н2

2. Подвижный нож НВ

3. Прижимы П1 и П2

4. Подвижная подпора ПП

5. Защитная пробка

6. Уплотнение БН

Два неподвижных ножа смонтированы Н1 и Н2 смонтированы в нижней части блока и изготовлены из стали 5ХНМ со вставными лезвиями из стали 4Х5В2ФС.

Нож Н2 сделан со ступенчатым скосом для лучшего ссыпания отрезанных кусков изделия на инерционное сито.

Нож НВ предназначен для непосредственного разрезания изделия. Нож НВ изготовлен из стали 5ХНМ с двумя ножевыми вставками, изготовленными из стали 4Х5В2ФС.

Прижимы П1 и П2 изготовлены из стали 5ХНМ.

Прижим П1 предназначен для смятия изделия и для прижима его к первому ножу Н1.

Прижим П2 предназначен для прижима отрезанных после первого хода кусков ко второму ножу Н2.

Подвижная подпора ПП, подвешенная на трех тягах, соединенных с ползуном специальной прессовой установки, служит направляющим ложем для продвижения отрезанных после первого реза кусков к линии второго реза. Подпора во время реза опускается вместе с отрезанными кусками, обеспечивая поджим их к ножу верхнему с постоянным усилием. Подпора изготовлена из стали 5ХНМ. В качестве направляющих подпоры служат ножи Н1 и Н2, а также стенка боковая. Кроме того, все штоки подвижных элементов имеют в верхней части пробки направляющие втулки, со вставленными таблетками из твердого сплава. Все трущиеся поверхности рабочих органов армированы таблетками из твердого сплава ТТ7К12. Их назначение - обеспечить хорошую работу узла в условиях сухого трения.

Величина ходов рабочих органов:

Прижим 1 - 180мм;

Нож верхний - 130мм;

Максимальная высота подъема верхнего ножа над ложем - 110мм;

Подвижная подпора - 140мм;

Прижим 2 - 180мм.

Настройка ходов рабочих органов плавное во всем диапазоне, производится в соответствии с картами настройки в зависимости от типа изделия. Величина максимальных усилий рабочих органов:

Прижим 1 - 115тс;

Нож верхний - 900тс;

Подвижная подпора - 180тс;

Прижим 2 - 75тс.

Зазоры между режущими кромками блока ножей:

начальный при установке - 0,5мм;

допустимый за счет износа - 2,5мм.

Скорость рабочих органов:

Прижима 1, 2; ножа верхнего - 0,1 м/сек.

Максимально допустимая рабочая температура:

прижим 1 - 100С;

нож верхний - 100С;

подпора - 100С;

прижим 2 - 100С.

Блок ножей, с целью уменьшения его габаритных размеров и веса, выполнен в виде нежесткой конструкции и поэтому боковые силы, возникающие в процессе резки, воспринимаются через тонкостенную оболочку массивными плитами, стянутыми горизонтальными шпильками и образуют наружный силовой контур. Блок ножей в «колодце» должен плотно прилегать к боковым стенкам герметичной оболочки. Поэтому для замены и выемки блока ножей наружный силовой контур выполнен в виде раздвижной конструкции, позволяющей увеличивать поперечные размеры «колодца» на 1мм на сторону.

Твердосплавные элементы выполняют роль подшипников скольжения, расположенные по всем плоскостям ножа, они скользят по стенке направляющей шахты.

Рис 1 Фрагмент СБ чертежа блок нож: 6-плита 1; 8-плита 2; 12-трубопровод; 14- подпора; 15-нож верхний; 16-прижим 1; 17-прижим 2

2. Служебное назначения детали, технические требования предъявляемые к ней

«Нож верхний» представляет собой рабочее тело особой конфигурации, предназначенное для резки отработанных тепловыделяющих элементов реакторов (ТВЭЛов). В качестве основного материала для изготовления ножа используется сталь 5ХНМ.

Ввиду данной специфики рассматриваемое изделие снабжено 516-ю твердосплавными “таблетками”, прессуемыми в рабочее тело ножа.

Сам нож под действием мощного гидропресса совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, в результате которых осуществляется процесс резания. Твердосплавные элементы играют роль подшипников скольжения, расположенные по всем плоскостям ножа, они скользят по стенке направляющей шахты.

Крепление ножа к рабочему гидропрессу, осуществляющему главные движения реза, выполняется по специальной резьбе условным диаметром 120 мм. Два отверстия 105 мм в теле ножа являются направляющими, а планки (детали позиций 5 и 6) - режущими инструментами. На пяти плоскостях ножа располагаются в общей сложности 516 твердосплавных «таблеток», выполненных из титано-тантало-кобальтового сплава марки ТТ10К8Б (с добавками ниобия), которые используются в качестве подшипников скольжения, уменьшающих трения ножа о стенки направляющих гидропресса.

Цилиндрическая поверхность 280е9 используется в качестве обжимаемой при работе гидропресса. Предъявляемые требования к частоте и точности этой поверхности объясняется тем, что именно по 280 мм перемещаются скользящие подшипники гидропресса, снабженные чехлами - уплотнениями, защищающими точные поверхности от пыли и мелких частиц, возникающих при резке металла. Режущие планки (детали позиций 5 и 6) выполнены из стали марки 4Х5В2ФС, высокозакалены и прессуются в корпус ножа непосредственно в грани реза.

Химический состав стали приведён в таблице 1, механические свойства - в таблице 2, технологические свойства - в таблице 3.

Таблица 1

Химический состав стали 5ХНМ (ГОСТ 5950-73)

В процентах

С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	S	P	Cu
						не более
0,5-0,6	0,1-0,4	0,5-0,8	0,5-0,8	1,4-1,8	0,15-0,3	0,030	0,030	0,30

Таблица 2

Механические свойства стали 5ХНМ (в зависимости от сечения) не менее

Предел текучести , МПа	Предел прочности при растяжении , МПа	Относительное удлинение после разрыва д, %	Относительное сужение после разрыва ш, %
930	1180	15	40

Таблица 3

Технологические свойства стали 5ХНМ

Свариваемость	Не применяется для сварных конструкций.
Обработка резанием	В отожженном состоянии при HB 286286 sВ=900 МПа Kn тв.спл.=0.6 Kn б.ст.=0.3
Флокеночувствительность	чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна

Использование в промышленности: молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т, прессовые штампы и штампы машинной скоростной штамповки при горячем деформировании легких цветных сплавов, блоки матриц для вставок горизонтально-ковочных машин.



Рис 2 Фрагмент чертежа детали «Нож верхний»

Рис 3 Фрагмент чертежа детали в 3d «Нож верхний»

3. Анализ чертежа детали

Деталь - нож верхний, материал 5ХНМ, длина 1300 мм, максимальная ширина 649 мм, масса детали около 1 т. Количественный выпуск 2 шт. в год. Чертежа детали представлен в масштабе 1:2 и выполнен на листе формата А1.

К детали предъявлены следующие требования:

1. Все необходимые размеры, технические требования, допуски формы, расположение поверхностей, выносные элементы м местные размеры, которые дают полное представление о форме детали, выполнены в соответствии с ЕСКД.

2. Неуказанные пределы отклонения размеров: отверстий H14,вала h14, остальных ±IT 14/2.

3. R^* размеры обеспечиваются инструментом.

4. Термообработка поверхностей “И” и “К”: ТВЧ h2…4 мм; 53…61HRC3.

5. Неуказанный позиционный допуск осей отверстий-8 мм.

6. Допускается замена материала детали поз.9 на сталь 5XHB

7. ГОСТ 5950-73.

Чертеж детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о ней, т.е. все проекции, разрезы и сечения. Техническая информация чертежа детали дает возможность определить способ получения заготовки. На чертеже указаны: все размеры в масштабе с необходимыми отклонениями и полями допусков, необходимых для её изготовления и контроля, которые в свою очередь связаны с конструкторскими и технологическими базами детали; требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей; необходимые сведения о материале детали и её массе.

4. Анализ технологичности детали

Для анализа свойств и характеристик «Ножа верхнего» следует обратить внимание на требования для деталей этого класса.

Изначальное назначение рассматриваемой детали - постоянная работа «на удар», аналогичная режимам работы разнообразных молотов и штампов. Сам корпус ножа, несущий основные нагрузки при работе, предъявляет соответствующие требования к основному материалу. Наиболее подходящим материалом, хорошо термообрабатываемым является сталь марки 5ХНМ.

В целом исследуемая деталь является технологичной, но нельзя не отметить, что ее конфигурация (сложность геометрических форм) и размеры при значительном весе (около 1 т), являются определяющим фактором при классификации данной детали по сложности.

Учитывая высокие требования по точности размеров, расположения форм и поверхностей деталь является сложной в изготовлении. Фактором, влияющим на технологичность «Ножа верхнего», а именно, затрудняющим обработку детали, является отсутствие центрового отверстия на торце «К», что при наличии точных цилиндрических поверхностей ( 280е9 и системы отверстий со специальной резьбой) существенно усложняет технологический процесс обработки изделия.

5. Анализ действующего технологического процесса

Рис 4 Фрагмент ДЖВ 248.00.00.300 Нож верхний



Рис 6 Фрагмент ДЖВ 248.00.00.300 Нож верхний



Рис 7 Фрагмент ДЖВ 248.00.00.300 Нож верхний

6. Анализ метода получения заготовки

Учитывая габаритные размеры детали: максимальная длина 1300 мм, максимальная ширина 649 мм можно точно сказать, что единственно верным, с точки зрения экономии металла, видом заготовки является поковка. Для единичного типа производства возможны два варианта исполнения поковки:

· упрощенный вариант поковки - блюм с размерами 424х680х1382 мм;

· поковка, форма которой максимально приближена к форме детали в рамках возможностей гидропресса, на котором производится формообразование поковки.

Выбор размеров поковки производился согласно техническим требованиям по ГОСТ 8479-70, по которому к чистовому размеру детали необходимо прибавить 10 мм - минимум, для обеспечения снятия в процессе обработки различных поверхностных дефектов (расслоений, плен, трещин).

Произведем сравнение этих двух заготовок: в случае с поковкой - блюмом коэффициент использования материала составит:

К_им1 = = 0,32

Для специальной поковки имеем:

К_им1 = = 0,48.

Таким образом, использование поковки - блюма, несмотря на простоту и дешевизну его изготовления недопустимо, так как на лицо превышение затрат металла на 34 % по сравнению с применением специальной поковки.

Процесс ковки осуществляется на гидропрессах (УРАЛМАШ). Для формирования цилиндрической части поковки используются специальные обжимные матрицы, позволяющие за несколько переходов сформировать цилиндрическую поверхность поковки. После ковки заготовка отжигается и подвергается УЗК.

Чертеж заготовки представлен в масштабе 1:5 и выполнен на листе формата А2. Выполнен в соответствии ЕСКД.

Рис 13 Фрагмент чертежа заготовки детали «Нож верхний»

7. Анализ маршрутных карт

Маршрутная карта (МК) технологического процесса МК оформлена в соответствии с ГОСТ 3.1105-74, с несущественными недостатками, т.к. не содержит информацию о трудозатратах (Тп.з; Тшт) на все входящие операции механической обработки детали «Нож верхний».



Рис 14 Фрагмент маршрутной карты

8. Анализ операционных карт

Операционные карты технологического процесса «Нож верхний» заполнены в соответствии с ГОСТ 3.1404-74. Операционная карта содержит информацию индивидуально для каждой механической обработки. В нее входит: применяемый инструмент (вспомогательный, режущий, мерительный). Приспособление, режимы резания, нормы времени, содержание перехода (установить, закрепить, снять деталь). Инструкция по технике безопасности.



Рис 15 Фрагмент операционной карты

9. Анализ карт эскизов

В карте эскиза изображены все проекции, сечения, разрезы которые дают полную информацию о всех обрабатываемых поверхностях и их размерах которые должны быть обработаны на данной операции. Обозначение шероховатости поверхности размещено на карте в правом верхнем углу по ГОСТ2.309-73. На эскизах обозначение опор, зажимов и установочных устройств имеют условное изображение в соответствии с ГОСТ 3.1107-81.



Рис 16 Фрагмент карты эскизов

Рис 17 Фрагмент карты эскизов



Рис 18 Фрагмент карты эскизов

Рис 19 Фрагмент карты эскизов



Рис 20 Фрагмент карты эскизов

Рис 21 Фрагмент карты эскизов

10. Анализ карты технологического контроля

После каждой формообразующей операции производится контроль выполненных размеров. При полном завершении изготовления детали, она подвергается приемке. В качестве измерительных инструментов используются: штангенциркули, линейки, микрометры, угломеры, шаблоны углов и радиусов, образцы шероховатости и т.д.

При подробном рассмотрении контроля некоторых поверхностей и их характеристик следует отметить нижеописанные особенности:

а) учитывая величину габаритных размеров контролируемой детали, необходимо все точные замеры цилиндрических и плоских поверхностей повторять 5 - 6 раз, принимая конечными средние значения всех измерений;

б) контроль точности расположения поверхностей и баз целесообразно производить непосредственно после обработки, до тех пор, пока контролируемая деталь находится в рабочем приспособлении в зажатом состоянии. В случае обработки чистовых баз и поверхностей при базировании детали, необходимо присутствие контролера, обязанного проверить точность настройки станка и инструмента;

в) что касается замера твердости закаливаемых поверхностей, а также визуального их контроля (отсутствие трещин и других поверхностных дефектов), данные замеры необходимо проводить непосредственно на участке закалки ТВЧ сразу после окончания обработки, во-избежании возникновения брака в нескольких случаях. В данном случае замер твердости «Ножа верхнего» следует производить ультразвуковым измерителем твердости портативного типа марки УЗИТ - 3М, позволяющим производить измерение как по шкале Бриннеля, так и по шкале Роквелла.

11. Анализ оборудования, режущего инструмента, оснастки

деталь нож верхний узел

В операции 010 «Расточная» используется горизонтально-расточной станок 2Б635. Станок 6Б635 используется для различных расточных работ по стали, чугуну, цветным металлам и их сплавам. На станке можно производить фрезерование плоскостей и пазов, сверление, зенкерование и развертывание. Станок имеет встроенный поворотный стол.

Особенности

Зажим подвижных органов станка осуществляется автоматически гидромеханическими зажимными устройствами. Привод задней стойки и люнета -- от электродвигателя через одноступенчатый редуктор. На лицевой стороне шпиндельной бабки расположены рукоятка включения вращения планшайбы, рукоятка выбора подачи шпинделя или летучего суппорта и рукоятка выбора скорости вращения шпинделя и планшайбы. Все остальное управление станком -- дистанционное, сосредоточено на перемещающемся подвесном пульте. Горизонтально-расточной станок 2Б635 может быть укомплектован приспособлением для нарезания резьбы, головкой для фрез, резцедержателем к летучему суппорту, набором оправок к шпинделю и втулок к люнету.

В операции 020…040 «Токарная» используется токарно-винторезный станок ДИП - 500. Деталь такого типа, размера затруднена и самым подходящим в этом случае будет токарно-винторезный станок ДИП - 500. На данном станке производим обработку технологического хвостовика с обратной цилиндрической части стороны, необходимого для точной дальнейшей обработки цилиндра детали

Безусловно, торцовка «Ножа верхнего» в процессе токарной операции обеспечит наивысшую точность (параллельность торцов), по сравнению с фрезерной или расточной операцией, так как на них, учитывая габариты детали невозможно произвести обработку двух торцов за один установ.

Токарно-винторезный станок ДИП 500 предназначен для обработки цилиндрических, конических и сложных поверхностей - как внутренних, так и наружных, а так же для нарезания резьбы. Для обработки торцовых поверхностей заготовок применяются разнообразные резцы, развертки, сверла, зенкеры, а так же плашки и метчики.

В операции 055 «Фрезерная» используется горизонтально-расточной станок 6Р82Ш. Универсальный фрезерный станок 6Р82Ш предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ в условиях индивидуального и серийного производства. На станках удобно фрезеровать плоскости, торцы, скосы, пазы на небольших деталях разнообразной конфигурации из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс. Технические характеристики станков позволяют полностью использовать возможности инструмента из быстрорежущей стали, а также оснащенного пластинками из твердого сплава. Данная операция, помимо обработки стопорного паза подразумевает замену шлифовальной операции в случае необходимости абразивной обработки боковых плоскостей «Ножа верхнего» как без таблеток, так и оснащенных таблетками. Эта необходимость продиктована невозможностью обработать боковые плоскости ножа на плоскошлифовальном оборудовании.

Преимуществом универсальных фрезерных станков является возможность производить с одной установки обработку заготовки с разных сторон, что очень важно в инструментальном, ремонтном и опытном производствах, где установка, выверка и закрепление заготовки занимают много времени и требуют высокой квалификации рабочего.

Универсальный фрезерный станок 6Р82Ш имеет дополнительную фрезерную головку, смонтированную на выдвижном хоботе, которую можно поворачивать под любым углом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Возможна раздельная и одновременная работа обоими шпинделями. Для большей универсальности станка на поворотной головке монтируют накладную фрезерную головку, которая позволяет обработать на станке детали сложной формы не только фрезерованием, но и сверлением, зенкерованием, растачиванием и т.д. Широкая универсальность станка позволяет использовать его в экспериментальных и инструментальных цехах для производства кондукторов, зажимных приспособлений всех типов, инструментов, штампов, пресс-форм и других деталей.

Рис 25 Станок 6Р82Ш

В операции 065 «Шлифовальная» используется плоскошлифовальный станок 3Д725. Предназначен для шлифования плоских поверхностей различных деталей периферией шлифовального круга в условиях индивидуального, мелкосерийного и серийного производства. Рабочая поверхность станка и высота от торца шпинделя до поверхности стола, с учетом используемого режущего и вспомогательного инструмента, позволяют разместить и обработать данную деталь на станке.

12. Анализ применяемого режущего, вспомогательного и измерительного инструмента

Расточная операция выполняется режущим инструментом типа сверло центровочное тип “В” ГОСТ 14952-75(для центровки отверстий 60є с предохранительным конусом 120є): сверло 40 ГОСТ 12121(со спиралевидным хвостовиком); резец 2141-0043 ВК-8 ГОСТ 1888-73 (тип 2 исполнение 2 с пластинами из твёрдого сплава для обработки глухих отверстий); резец Т15К6 ГОСТ 18883-73. Вспомогательный инструмент фрезерная спец. головка 4-х резцовая, планшайба. Измерительным инструментом служат штангенциркуль ШЩ-1-160-0,05 ГОСТ 166-90, штангенциркуль ШЩ-II-250-630 ГОСТ 166-90, Линейка измерительная D-1000 ГОСТ 472-75, Шаблон угловой универсальный.

Токарная операция выполняется режущим инструментом типа резец Т15К6 ГОСТ 18883-73. Вспомогательным инструментом служат 4-х кулачковый патрон, комплект противовесов, ролик накладной. Измерительным инструментом служит Микрометр МК300-1 ГОСТ 6507-90, механический квадрант с уровнем ГОСТ 10908-75 (для контролирования углов).

Шлифовальная операция выполняется режущим инструментом круг ПП24А 200х25х32х100 25-П ГОСТ 2424-83. Вспомогательным инструментом служат стол магнитный, приспособление для установки “спецугольнк”. Измерительным инструментом служит штангенциркуль 630-001 ГОСТ 164-90.

В действующем технологическом процессе используются морально и физически устарелые станки. Большее время тратиться на слесарную операцию, где происходит снятие заусенцев по всему контору детали в ручную. Станочные приспособления соответствуют данному типу производства. В базовом техпроцессе в основном применяются неразборные специальные и специализированные наладочные приспособления.

Возможные пути улучшения базового техпроцесса:

1. Чтобы уменьшить затраты на изготовления данного изделия, следует заменить старые станки на более усовершенствованные, с ЧПУ, что улучшит качество обрабатываемого изделия.

2. Операции 050...055 объединить в одну и заменить обрабатывающим центром ИС1250

3. Замена универсальной оснастки с ручным зажимом.

4. Использование мерительных режущих инструментов на современном оборудовании

13. Выводы из анализа и предложения по разработке проектного варианта техпроцесса

Анализ действующего технологического процесса показал следующее:

1. В маршрутных картах неверно указан коэффициент использования материала;

2. Операционные карты заполнены не в полном объеме;

3. Длительность перемещения от станка к станку, это обуславливается габаритами и массой детали;

4. Применение инструмента устаревшей конструкции;

5. Морально и физически устаревшее оборудование.

Действующий технологический процесс изготовления детали можно усовершенствовать, заменить старое оборудование на обрабатывающий центр. Это дает возможность получить следующее:

1. Сократить требуемое количество оборудование за счет выполнения нескольких операций на одном станке, а, следовательно, освободить занимаемые этим оборудованием производственные площади;

2. Снизить трудоемкость на изготовление за счет уменьшения установов, переналадок оборудования и перемещения детали;

Внедрение передового импортного режущего инструмента даст возможность снизить затраты на инструмент за счет его стойкости и снизить трудоемкость изготовления самой детали за счет более высоких режимов резания. Применение покупного инструмента позволит частично разгрузить цех подготовки производства.

ЛИТЕРАТУРА

Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1966. 652 с.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд. 4-е, перераб. и доп. Т 1. М.: Машиностроение, 1974. 416 с.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. 559 с.

Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. М.: Издательство стандартов, 1992. 464 с.

Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений. М.: Высшая школа, 1974. 262 с.

Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы. Санитарные правила и нормы СанПиН 22.2.542-96. Госкомсанэпиднадзор России, Москва, 1996.

Головин Г.Ф., Замятин М.М. Высокочастотная термическая обработка. М.: Машгиз, 1959. 186 с.

Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков - М.: Машиностроение, 1971.

Гузенков П.Г. Краткий справочник к расчетам деталей машин. М.: Высшая школа, 1964. 324 с.

Данилевский В.В. Справочник технолога-машиностроителя. М.: Высшая школа, 1962. 648 с.

Размещено на Allbest.ru

...