Расчет вариантов изготовления детали из проката и объемной штамповкой

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра ремонта летательных аппаратов и авиационных двигателей

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: " Естественно-научные основы современной технологии"

Выполнил: студент Головачев Сергей

Москва 2000

СОДЕРЖАНИЕ

производство заготовка деталь прокат

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

2. ВЫБОР ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ И ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ

3. ВЫБОР СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4. РАСЧЁТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ВЫБОРЕ ВАРИАНТА ЗАГОТОВКИ

4.1 Заготовка из проката

4.2 Заготовка горячештампованная

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ЗАДАНИЕ

Произвести технико-экономический расчёт двух вариантов изготовления деталей из заготовок:

из проката (1-ый вариант),

объёмной штамповкой (2-ой вариант).

Годовой объём выпуска деталей N = 2300 шт.

Материал сталь 20X ГОСТ 4543-71.

Масса детали 0,55 кг.

Рабочий чертёж детали типовой вал

вариант №18

чертёж прилагается

Стоимость материала 137 руб./т.

ВВЕДЕНИЕ

Разработка технологических процессов выполняется на основе принципов "Единой системы технологической подготовки производства" по ГОСТ 14.001-73. Эта система устанавливает виды и общие правила разработки технологических процессов, походную информацию и перечень основных задач на этапах их разработки. Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

Исходной информацией для проектирования технологического процесса служат: рабочие чертежи деталей, технические требования, регламентирующие точность, параметр шероховатости поверхности и другие требования качества; объём годового выпуска изделий, определяющий возможность организации поточного производства.

Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить её конструкцию и функции, проанализировать технологичность конструкции и проконтролировать чертёж. Рабочий чертёж деталей должен иметь все данные для исчерпывающего и однозначного понимания при изготовлении и контроле детали.

Технологичность конструкции детали анализируют с учётом условий её производства, выявляя возможные трудности изготовления.

Заготовку выбирают, исходя из минимальной себестоимости готовой детали для заданного годового выпуска. Выбор заготовки после соответствующих технико-экономических обоснований оформляют назначением класса точности по соответствующему ГОСТу на заготовки.

Маршрутную технологию разрабатывают, выбирая технологические базы и схемы технологического процесса. Построение маршрутной технологии во многом зависит от конструктивно-технологических особенностей детали и требований точности изготовления.

Операционную технологию разрабатывают с учётом места каждой операции в маршрутной технологии. Проектирование операций - задача многовариантная; варианты оценивают по производительности и себестоимости, руководствуясь технико-экономическими принципами проектирования, имея в виду максимальные экономию времени и производительность.

В данной курсовой работе освещён практический пример применения фундаментальных законов технологии при решении конкретных производственных задач, диктуемых потребностями отрасли.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Тип производства определяет служит основой для разработки всей технологии производства детали. В зависимости от типа производства находится перечень применяемого технологического оборудования, классификация заготовок по точности, организация технологических операций и пути оптимизации процесса изготовления детали.

Единичное производство применяется при количестве деталей 5 - 300 шт (в зависимости от массы) и выполняется квалифицированными токарями вручную, как правило при подготовке моделей, доводке и испытаниях, спецзаказе малой партии.

Мелкосерийное производство требует применения более производительного способа изготовления. Допускается применение станков с автоматизированной подачей заготовок и числовым программным управлением.

Среднесерийное и крупносерийное производства наращивают требования к автоматизации процесса изготовления. Для оптимизации процесса производства разрабатываются гибкие производственные системы - модули, линии, участки и т.д.

Массовое производство претендует на применение максимально автоматизированных и роботизированных систем, поточных линий, конвейеров.

При определении типа производства учитываем годовой объём производства и массу детали, определённые заданием. Выбранный тип производства должен обеспечивать наибольшую экономическую эффективность процесса изготовления, при соблюдении всех требуемых параметров детали, определённых техническим заданием.

Небольшой объём годового выпуска детали в 2300 шт/год и малая масса (m = 0,55 кг) указывает на целесообразность запуска детали в мелкосерийное производство.

Данный тип производства исключает применение специализированных станков и автоматических линий.

По причине малого объёма выпуска применение гибкой производственной системы будет оправдано, если рассматриваемая деталь войдёт в группу наименований из 5-10 однотипных деталей. Тогда возможно применение гибкого производственного комплекса с автоматизированной системой управления, в в частности сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ типа ОЦ с магазином автоматической замены инструмента и автоматической смены заготовок.

ВЫБОР ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ И ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров удорожается технологическая оснастка и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается себестоимость и трудоёмкость её последующей обработки. Заготовки простой конфигурации дешевле, но при этом требуют последующей трудоёмкой обработки и повышенного расхода материала.

Определяем наименование и последовательность процессов производства типового вала для получения из заготовки готовой детали.

Анализ эскиза типового вала указывает на необходимость следующих процессов:

черновое точение цилиндрических поверхностей D1 - D5, D7, D8, DS;

чистовое точение цилиндрических поверхностей D1 - D5, D7, D8, DS;

нарезка фасок D4, D5 и подрезание торцов;

сверление отверстий D6, D9;

зенкерование отверстий D6, D9;

развёртывание (чистовая обработка) отверстий D6, D9;

шлифовка поверхностей, скругление кромок;

термическая обработка НRС 41…45.

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчётно-аналитического метода определения припусков (РАМОП).

Применение РАМОП сокращает в среднем отход металла в стружку по сравнению с табличными значениями, создаёт единую систему определения припусков на обработку и размеров детали по технологическим переходам и заготовок, способствует повышению технологической культуры производства.

Используя справочную и нормативную документацию [2, 3], определяем величину припусков для соответствующей обработки:

черновое обтачивание - 2Z = 2,3 мм;

чистовое обтачивание без термообработки - 2Z = 1,5 мм;

зенкерование - 2Z = 1,2 мм;

развёртывание после зенкерования - 2Z = 0,3 мм;

шлифование наружное - 2Z = 0,45 мм.

ВЫБОР СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Станочное оборудование должно обеспечивать все запроектированные операции по изготовлению деталей с требуемой точностью.

Выбор станочного оборудования осуществляем в соответствии с рекомендациями [2].

Обточка поверхностей, подрезание торцов может осуществляться на токарных станках:

токарно-револьверном станке 1Е165 (1Е165П - повышенной точности);

четырёхшпиндельном патронном полуавтомате 1Б225 - П8К с наибольшим диаметром заготовки 80 мм.

Сверление отверстий:

вертикально сверлильный станок 2Г175.

Шлифование поверхностей:

круглошлифовальный станок 3М153 с наибольшим диаметром шлифования 50 мм.

Результаты выбора станочного оборудования оформляем в виде блок-схемы (рис. 1).



Рис. 1 Блок-схема вариантов технологического процесса изготовления

4. РАСЧЁТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ВЫБОРЕ ВАРИАНТА ЗАГОТОВКИ

Производим технико-экономическое сравнение двух вариантов изготовления детали при разных типах заготовок: горячештампованной и из проката.

4.1 Заготовка из проката

Согласно точности и шероховатости поверхностей детали определяем промежуточные припуски. За базовую элементарную основу для расчёта промежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали 60f7 (0,03-0,06) мм.

Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали.

Обработка поверхности диаметром 60 мм производится в патроне на многорезцовом токарном полуавтомате; окончательную обработку поверхности детали выполняют на круглошлифовальном станке.

Технологический маршрут обработки поверхности:

Операция 005 - Токарная.

Операция 010 - Токарная.

Операция 015 - Термическая HRC, 41…45.

Операция 020 - Шлифовальная однократная.

Определяем промежуточные размеры обабатываемых поверхностей согласно маршрутному технологическому процессу:

- на шлифовальную операцию 020

- на токарную операцию 010

- расчётный диаметр в заготовке

где D_р - расчётный диаметр заготовки, мм;

Z - припуск на обработку на одну сторону.

60 + 0,45 = 60,45 мм;

60,45 +1,5 = 61,95 мм;

61,95 +2,3 = 64,25 мм.

По полученным расчётным данным выбираем необходимый диаметр горячекатанного проката обычной точности по ГОСТу 2590-71.

Круг

Отклонения для диаметра 65 мм равны - 0,5; -1,1 [1, приложение 8].

Припуск на подрезание торцов 2,4 мм [2].

Общая длина заготовки:

где L_д - номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм.

Предельные отклонения на длину заготовки 40 мм равны 0,4, -0,7. Исходя из предельных отклонений общую длину заготовки округляем до целых единиц.

Принимаем L_з = 43 мм.

Объём заготовки:

65,5 х 43 мм

,

где L_з - длина стержня заготовки с плюсовым отклонением.

.

Массу заготовки определяем по формуле:

,

где - плотность материала, г/см³;

V_з - объём заготовки, см.

Потери на зажим L_заж принимаем равными 10 мм.

Прокат отрезаем на ножницах. Это самый производительный и дешёвый способ.

Длину торцевого обрезка проката определяем из соотношения:

, где d - диаметр сечения проката в мм;

d = 65 мм ,

.

Число заготовок из принятой длины проката в соответствии со стандартом определяем по формуле:

- из проката длиной 4 м

,

где L_пр - длина выбранного проката, мм;

L_заж - минимальная длина опорного (зажимного) конца проката, мм;

l_от - длина торцевого обрезка проката, мм;

L_з - длина заготовки, мм;

L_р - ширина реза, мм.

Принимаем 82 заготовки из одной длины проката 4 метра.

Из проката длиной 7 м

,

Принимаем 145 заготовок из проката длиной 7 метров.

Остаток длины (некратность) проката определяем в зависимости от принятой длины проката:

- из проката длиной 4 метра

,

,

Или

,

.

- из проката длиной 7 метров

,

,

Или

,

.

Из расчётов на некратность следует, что прокат длиной 7 метров для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиной 4 м. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составят:

,

.

Потери на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составят:

,

.

Общие потери % выбранного проката составят:

,

где П_нк - потери материала на некратность проката, %;

П_от - потери на торцевой обрезок прката, %;

П_заж- потери при выбранной длине зажима проката, %.

.

Расход материала на одну заготовку с учётом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле:

,

.

Коэффициент использования материала:

,

где G_д - масса детали по рабочему чертежу, кг;

,

Для рационального расходования материала необходимо необходимо повысить коэффициент его использования, рекомендуется не менее 0,75.

Стоимость заготовки из проката:

,

где С_м - цена 1 кг материала заготовки, руб.;

G_отк. - цена 1 т отходов материала, руб.

4.2 Заготовка горячештампованная

Заготовка изготовлена методом горячей объёмной штамповки на горизонтально-ковачной машине (ГКМ). Выбираем:

степень сложности С1;

точность изготовления - класс 1;

группа стали - М1.

Назначаем припуски на номинальные размеры детали. Они зависят от массы детали, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости поверхности штамповки. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчётные размеры элементов и заготовки в целом:

Предельные отклонения на размеры заготовки определяем по табличным нормативам (ГОСТу 7505-74).

Допуски на размеры элементов штампованной заготовки составят:

+1,2 +1,1 +1,1 +1,1 +1,1 +1,1

63,2 ; 43 ; 23 ; 23 ;18 ; 8 .

-0,6 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5

Для определения объёма штампованной заготовки фигуру условно разбиваем на отдельные простые элементы и проставляем на них размеры с учётом плюсовых отклонений допусков (рис.2.). Определим объём отдельных элементов, приняв во внимание плюсовые отклонения допусков. Фигура заготовки состоит из трёх элементов: V₁, V₂, V₃.

,

,

.

Общий объём заготовки V_о= 111,9 см³.

Вес заготовки: .

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объёмной штамповке равным 10%, определим расход материала на одну заготовку:

,

,

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку:

,

.

Стоимость штампованной заготовки:

,

Рис. 2 Элементы заготовки для определения объёма

Годовая экономия материала в зависимости от выбранного варианта изготовления заготовки:

,

где G_з.п. - расход материала на одну деталь при первом методе получения заготовки, кг;

G_з.п.- расход материала на одну деталь при втором методе получения заготовки, кг;

N - годовой объём выпуска деталей, шт.

Экономический эффект от рационального выбора заготовки составит:

,

где С_з.ш. - стоимость штампованной заготовки, руб.;

С_з.п. - стоимость заготовки, полученной при втором методе, руб.;

При изготовлении заготовок, подвергающихся нагреву, допускается увеличение припуска на сторону обрабатываемой поверхности:

Масса штамповки, кг до 2,5 ;

Увеличение припуска, мм 0,5 .

В зависимости от технологических требований к точности размеров, условий и характера производства (массовое или серийное), заготовки, полученные методом горячей объёмной штамповки, подразделяются на повышенную точность (класс 1) и нормальную точность (класс 2). Для различных размеров одной и той же заготовки допускается применение различных классов точности. Классы точности указываем в технологических требованиях рабочего чертежа заготовки.

Категория штампованных заготовок характеризуется группой стали, условно обозначаемой М1 и М2. К группе М1 относятся углеродистые и легированные стали с содержанием углерода 0,45% и легирующих элементов до 2,0%. К группе М2 относятся легированные стали, кроме указанных в группе М1.

Заготовки, изготавливаемые горячей объёмной штамповкой на различных видах кузнечно-прессового оборудования, подразделяются на четыре степени сложности: С₁, С₂, С₃ и С₄.

Степень сложности - отношение массы (объёма) штамповки к массе (объёму) простой фигуры, в которую вписывается штамповка. Степень сложности штампованной заготовки принимаем по ГОСТу 7505-74. Степень сложности характеризуется следующими величинами:

С₁ - Св 0,63 до 1,00; С₃ - Св 0,16 до 0,32;

С₂ - Св 0,32 до 0,63; С₄ - до 0,16.

В данном случае:

степень сложности 0,77 - С1;

категория М1.

По результатам расчётов выполняем оформление рабочего чертежа штампованной заготовки типового вала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технико-экономические расчёты показывают, что заготовка, полученная методом горячей объёмной штамповки, более экономична, чем заготовка из проката по использованию материала, однако по себестоимости штампованная заготовка дороже. Окончательный выбор заготовки следует сделать после расчёта себестоимости механической обработки детали.

ЛИТЕРАТУРА

Очагов С.В. Методическое руководство к курсовой работе по дисциплине "Естественно-научные основы современной технологии" для студентов I курса специальности 07.11. дневного обучения. М.: МГТУ ГА, 1995.

Справочник технолога машиностроителя. Т.1, 2. М.: Машиностроение, 1985.

Стандарт СЭВ СТ СЭВ144-75. "Единая система допусков и посадок СЭВ. Поля допусков и посадок, и рекомендуемые посадки. 1975.

Размещено на Allbest.ru

...