Разработка технологического процесса изготовления детали "Картер"

В картере необходимо обработать центральное отверстие Ш46,6 мм. В качестве инструмента выбирается зенкер из быстрорежущей стали марки Р6М5 диаметром 46,6 мм.

На характер технологического процесса влияет выбор технологических баз, то есть баз, используемых для определения положения детали в изделии. От их выбора зависит точность обработки и конструкция приспособления. Наибольшей точности обработки можно достигнуть при использовании принципа единства баз. Также рекомендуется соблюдать принцип совмещения баз, согласно которому в качестве технологических баз используется конструкторские и измерительные базы.

Деталь «Картер» базируется по схеме базирования плитки. Схема базирования детали показана на рисунке 4.

Рис.5 Схема базирования заготовки

Базирование происходит по трем базам:

1) установочная (опорные точки 1,2,3);

2) направляющая (опорные точки 4,5);

3) опорная (опорная точка 6).

Установочная база является технологической явной, и лишает заготовку трех степеней свободы. Направляющая база является технологической явной, и лишает заготовку двух степеней свободы (перемещения и вращения). Опорная база (опорная точка 6) является технологической скрытой, и лишает заготовку одной степени свободы (перемещения).

2.2 Анализ возможных вариантов конструкции приспособления

Для обработки отверстий на сверлильных станках проектируется и изготовляется различная оснастка: скальчатые и другие типы кондукторов, прихваты, поворотные столы и стойки, многошпиндельные и револьверные головки, всевозможный вспомогательный инструмент.

Основное приспособление, применяемое на операции зенкерование - это прихват. Этот тип приспособлений и будет далее проектироваться и рассчитываться как наиболее подходящий к процессу механической обработки детали «Картер».

Все приспособления можно разделить на следующие виды:

1) стационарные приспособления, в которых обрабатываемая деталь в продолжение всей обработки на данном станке останется неподвижной,

2) поворотные приспособления - для сверления отверстий, расположенных с разных сторон детали или по ее окружности, для сверления со стороны плоскости, принятой в качестве установочной базы и для многошпиндельной обработки,

3) опрокидываемые (кантующиеся) приспособления, которые служат тем же целям, что и поворотные, но в отличие от них они не имеют ни стойки, ни делительного механизма,

4) приспособления с вертикальным поджимом обрабатываемой детали.

Для данной технологической операции выбирается стационарное приспособление с вертикальным поджимом обрабатываемой заготовки. В общем случае это приспособление - прихват, который состоит из следующих основных элементов: установочного (базирующего), который определяет положение заготовки в процессе обработки; зажимного, осуществляющего закрепление и освобождение заготовки. Все узлы монтируются в корпусе приспособления.

Закрепление заготовки можно производить с использованием винтового, эксцентрикового зажимов, а также с помощью механизированного зажима (пневматического, гидравлического, пневмогидравлического и др.). Так как заданием предусмотрено, что производство крупносерийное, то выбирается приспособление с пневматическим зажимом для зенкерования отверстия в заготовке с плоскими поверхностями. Пневматический зажим позволяет уменьшить время на зажим и разжим заготовки, снизит утомляемость рабочего, обеспечит работу в широком диапазоне температур (+5^о…+50^о). Все это благоприятно отразится на производительности.

Составление конструктивной и расчетной схемы приспособления

Конструктивная схема приспособления - это упрощенное изображение приспособления, с его основными элементами. Данная схема представлена на рисунке 5.

Рис.6 Конструктивная схема приспособления

Расчетная схема приспособления - это схема, на которой изображаются все усилия, действующие на заготовку: сила резания, крутящий момент, зажимное усилие. Расчетная схема приспособления приведена на рисунке 6.

Рис.7 Расчетная схема приспособления

Выбирается вертикально-сверлильный станок марки 2Н135, основные параметры которого приведены в таблице 9.

Таблица 9 Параметры станка 2Н135

Служебное назначение приспособления

Приспособление применяется для зенкерования центрального отверстия Ш46,6 мм напроход в детали «Картер» в условиях крупносерийного производства и предназначено для базирования заготовки посредством установочных пальцев и закрепления ее усилием.

Принцип действия приспособления

Приспособление базируется на станке с помощью шпонки 18 и закрепляется болтом через паз 50 мм.

Деталь устанавливается на установочную плиту 14, закрепленную на корпусе 1. При подаче воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень 7 со штоком 8 начинает перемещаться вниз и поджимать деталь.

При подаче воздуха в бесштоковую полость пневмоцилиндра, поршень со штоком начинает перемещаться вверх, тем самым освобождая деталь.

Сборочный чертеж приспособления показан на черт. ДП.04.00.00.СБ.

Разработка технических требований на приспособление.

Спроектированное приспособление должно быть жестким, поскольку недостаточная жесткость может быть причиной появления погрешностей обработки и ухудшения шероховатости поверхности. Также приспособление должно быть экономичным, надежным, простым по конструкции, удобным в эксплуатации и обслуживании, обеспечивать безопасность при работе. Разработанное приспособление удовлетворяет всем перечисленным требованиям.

Технические требования на приспособление:

- действительное усилие зажима W=12707 Н;

- диаметр поршня пневмоцилиндра D=200 мм, штока d=65 мм;

- давление сжатого воздуха в пневмосети 0,6 МПа.

Обоснование выбора материала деталей приспособления.

Выбор материала деталей приспособления производится, исходя из условий работы деталей, то есть необходимо учитывать действующие внешние силы.

Корпус приспособления выполняются из чугуна СЧ 10 ГОСТ1412-85, так как чугун имеет лучшие литейные свойства по сравнению со сталью, что облегчает процесс получения заготовки для деталей данного приспособления.

Гильза, шток и установочные пальцы должны обладать повышенной износостойкостью, поэтому их изготавливают из стали 40Х по ГОСТ 4543-88 с последующей закалкой до 42…45 HRC.

Плита установочная, плита прижимная, крышка цилиндра и штырь изготовлены из стали 45 ГОСТ 1050-88.

Поршень изготовлен из алюминиевого сплава Д1 ГОСТ 4784-94 для уменьшения массы конструкции. Кроме того, алюминий обладает хорошими литейными свойствами, что облегчает процесс получения заготовок.

2.3 Проектирование и расчет специального режущего инструмента

Материал заготовки - сплав АК12М2 ГОСТ 1583-93, уВ=186-260 МПа. Зенкеры предназначены для обработки отверстий в литых или штампованных деталях, а также предварительно просверленных отверстий с целью повышения точности и уменьшения шероховатости поверхности отверстия. В данном случае зенкер используется как инструмент для предварительной обработки перед фрезерной и расточной операциями.

Зенкерованием получают отверстие точностью Н11, помимо этого, зенкерованием можно исправить искривление оси отверстия.

Выбора материала режущей части и хвостовика зенкера

Для проектируемого зенкера при обработке заготовки из алюминиевого литейного сплава АК12М2 уВ=186-260 МПа выбираем быстрорежущую инструментальную сталь марки Р6М5 ГОСТ 19265-73.

Основными легирующими элементами стали являются хром, вольфрам и ванадий. Добавка большого - до 6 % вольфрама придает стали высокую красностойкость, т.е. способность сохранять режущие свойства при нагреве до температуры 620 - 630 С.

Химический состав быстрорежущей стали марки Р6М5 ГОСТ 19265-73 приведен в таблице 10.

Рис. 8 Таблица 10 Химический состав в % материала Р6М5 ГОСТ 19265-73

Расчёт конструктивных элементов рабочей части зенкера

Диаметр зенкера d назначается конструктивно, исходя из формы и размеров обрабатываемой заготовки. От диаметра зависит отвод тепла, толщина стружки, число зубьев, форма зубьев и диаметр отверстия. Принимаем d = мм.

Для обработки заданного отверстия используем зенкер с направляющей частью. При обработке заданного диаметра отверстия принимаем число зубьев .

При обработке алюминиевых сплавов, геометрические параметры имеют следующие интервалы: передний угол , задней угол , угол в плане , угол наклона канавок , ширина ленточек расположенных на калибрующей части зенкера . Главные режущие кромки зенкера располагаются на торце, вспомогательные - на цилиндре. Для увеличения стойкости зенкера производим следующие действия: задние поверхности делаем двухплоскостные с двойным углом , , на вспомогательных режущих кромках затачивается ленточка шириной под двойным углом , , передний угол , угол наклона канавок , ширина ленточки .

На рисунке 7 приведены основные геометрические параметры зенкера.

Рис. 9 Элементы конструкции и геометрические параметры зенкеров из быстрорежущей стали

Профиль стружечных канавок

Стружечная канавка представлена на рисунке 8 и имеет следующие параметры: , , .

Рис.10 Профиль стружечных канавок

Для уменьшения трения калибрующая часть должна иметь обратную конусность по всему профилю. Принимаем обратную конусность 0,1 мм на 100 мм длины.

Принимаем допуски на изготовление: , , , , .

Допуски радиального биения: направляющих ленточек 0,032 мм; главных режущих кромок 0,040 мм.

Стойкость для марки стали Р6М5: средней период стойкости 30 мин; установлений период стойкости 12 мин.

Шероховатость поверхностей зенкера: передней и задней поверхностей, поверхности направляющих ленточек с рабочей частью из быстрорежущей стали ; поверхности канавок ; поверхности хвостовика ; остальных поверхностей .

2.4 Выбор средств автоматизации

Механизм автоматической подачи вертикально-сверлильного станка

При обработке на сверлильных станках наиболее широко используют автоматизацию подачи. Почти все металлорежущие станки, за исключением некоторых настольных, оборудованы механизмами, осуществляющими вертикальную подачу шпинделя от основного или дополнительного двигателя. Сверлильный станок считается работающим по полуавтоматическому циклу, если он автоматически выполняет быстрый подвод инструмента к детали, рабочую подачу и быстрый отвод в первоначальное положение. При этом рабочий только устанавливает и снимает детали. Если же и эти операции производятся механизмами станка или приспособлениями без участия рабочего, то станок считается полностью автоматизированным.

Одним из вариантов решения вопроса механизации обработки отверстий на сверлильных станках является устройство пневмогидравлической системы автоматического управления, которые могут быть различной сложности конструктивного оформления в зависимости от условий выполняемой работы.

Рис. 11 Вертикально-сверлильный станок с механизмом автоматической подачи

На рис. показан вертикально-сверлильный станок с колонной 3, на которой смонтированы механизм 2 автоматической подачи шпинделя, магнитная станция 4, электромагнитные клапаны 7 для управления механизмом автоматической подачи, водоотделительный фильтр 6 с автоматическим сбросом, масленка 5 и система трубопроводов 1. Механизм автоматической подачи шпинделя (рис. 10) представляет собой закрепленный на станке пневмоцилиндр 3 с поршнем 2 и штоком 4, которые хомутом соединены со шпинделем станка. Пневматический цилиндр предназначен для быстрого подвода шпинделя к обрабатываемой детали. Одновременно со шпинделем движется скалка 1, на которой установлены регулируемые кулачки 6. В конце быстрого подвода шпинделя нижний кулачок нажимает на конечный выключатель 7, обеспечивающий падение давления в безштоковой полости пневмоцилиндра 3 и одновременное включение электромагнитной муфты 11, закрепленной на валу 12. Муфта сцеплена через диск 10 с червячным колесом 9, которое свободно сидит на валу и получает вращение от коробки подач 8 станка. Рабочая подача станка происходит при включенной муфте. В конце хода рабочей подачи верхний кулачок 6 нажимает на рычаг конечного выключателя 5, сжатый воздух подается в штоковую полость цилиндра 3, выключается муфта 11 и происходит быстрый отвод шпинделя в исходное положение.

Рис.12 Механизм автоматической подачи вертикально-сверлильного станка

Пуск устройства осуществляется кнопкой или конечным выключателем, сблокированным с поворотным кондуктором. Данный механизм автоматической подачи значительно повышает производительность труда, уменьшает утомляемость рабочего и создает ему условия для многостаночного обслуживания.

Заключение

В представленном дипломном проекте был проанализирован и усовершенствован технологический процесс изготовления детали «Картер».

В базовый технологический процесс внесены изменения на операции, производимые на универсальном оборудовании. Универсальные станки были заменены на станки с ЧПУ. Это позволило сократить вспомогательное время за счет сокращения времени на смену инструмента и режимов резания.

Был проведен подробный анализ средств технологического оснащения при изготовлении детали «Картер». В качестве усовершенствования технологической оснастки в конструкторской части было разработано специальное станочное приспособление (приспособление для сверления с пневмоприводом). Спроектирован специальный режущий инструмент (зенкер), рассчитано контрольно-измерительное средство (калибр расположения).

Были выбраны средства автоматизации и механизации (механизм автоматической подачи вертикально-сверлильного станка, пневматический кран автоматического управления, устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности, скребковый конвейер).

В пояснительной записке был проведен анализ целесообразности разработки темы, анализ выбора заготовки и метода её получения, определен тип производства, приведены объемы выпуска продукции, расчеты припусков, расчеты режимов резания и норм времени на операциях механической обработки.

Расчет экономического эффекта от внедрения более совершенного спроектированного технологического процесса, произведенный в организационно-экономической части, подтверждает экономическую целесообразность проведенных изменений.

Список использованной литературы

1. А. Ф. Горбацевич. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Мн.: «Высшая школа», 2013.

2. А. Г. Косилова и Р. К. Мещеряков. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Том 2. М.: «Машиностроение», 2012.

3. «Режимы резания металлов». Справочник под редакцией Ю.В. Барановского. М. «Машиностроение», 2014.

4. А. Г. Косилова и Р. К. Мещеряков. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Том 1. М.: «Машиностроение», 2015

5. А.К. Горошкин. Приспособление для металлорежущих станков. Справочник 7-е издание, переработано и дополнено. М.: Машиностроение 2015

6. «Обработка металлов резанием»: Справочник под редакцией А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 2015.

7. Б.Л. Беспалов, Л.А. Глейзер, И.М. Колесов Технология машиностроения М., “Машиностроение”, 2014

8. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева. - 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2014

Размещено на Allbest.ru