Разработка технологического процесса механической обработки с применением станков с ЧПУ детали ступица

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологического процесса механической обработки с применением станков с ЧПУ детали ступица

технологический конкурентоспособность машиностроительный

Введение

Машиностроение обеспечивает новой техникой все отрасли экономики и определяет её технический прогресс. В связи с этим развитие машиностроения имеет первостепенное значение для развития экономики страны. Для обеспечения конкурентоспособности продукции машиностроительных предприятий необходимо повышать качество и производительность машин без существенного повышения их стоимости. Эту задачу невозможно решить только с помощью конструктивных новшеств, без серьёзной технологической подготовки производства на основе новейших технологических решений, использующих новые материалы, технологическую оснастку, оборудование.

Применение новых технологий, сочетающих использование прогрессивных, высокоточных методов обработки с энергосбережением, экологичностью и безопасностью, высокопроизводительного технологического оборудования, оснащённого системами управления с элементами искусственного интеллекта, переналаживаемой автоматизированной технологической оснастки позволяет достигать существенного повышения производительности труда и качества изготовляемых изделий. Современные требования к точности деталей машин и приборов, качеству их поверхностей, точности сборки столь высоки, что их достижение невозможно без применения научных достижений. Сочетание гибкости с высокой производительностью и качеством достигается в современном производстве при помощи автоматизированных гибких производственных систем, а сокращение трудоёмкости и продолжительности подготовки производства при помощи систем автоматизированного проектирования.

Внедрение новых технологий и современной техники в производство невозможно без высококвалифицированных специалистов, обладающих передовыми знаниями и навыками, для приобретения которых и служит дипломное проектирование, как первая ступень применения полученных знаний на практике.

Предлагаемый дипломный проект посвящен разработке технологии изготовления детали типа «Ступица».

1. Обоснование технических решений

1.1 Описание условий работы и анализ технологичности конструкции детали

технологический конкурентоспособность машиностроительный

Описание назначения и условий работы:

Ступица колеса автомобиля является вращающейся деталью подвески, на которую крепят колеса и тормозные барабаны. Ступица колеса обеспечивает установку колеса на мосту и дает возможность колесу вращаться. Ступица смонтирована на мосту с помощью подшипников. На ступице устанавливаются колесо и тормозной барабан.

Анализ технологичности конструкции детали:

Под термином технологичность понимают такое проектирование, которое при соблюдении всех эксплуатационных качеств, обеспечивает минимальную трудоспособность изготовления материалоемкость, себестоимость, а также возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме и использование современных методов обработки и сборки.

Конструкция детали, считается технологичной, если она позволяет в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий ее качество и удовлетворяющий служебному назначению. Такой технологический процесс, при соблюдении всех эксплуатационных качеств, обеспечивает минимальную трудоемкость изготовления, материалоемкость, себестоимость, а также возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме и использование современных методов обработки.

Технологичность - важнейшая техническая основа, обеспечивающая использование конструкторских и технологических резервов, для выполнения задач по повышению технико-экономических показателей изготовления и качества изделий.

Деталь представляет собой полый цилиндр с посадочными поверхностями под подшипники, с болтами для крепления колеса, резьбой под винты крепления тормозного барабана и шпильками под защитный колпак. Ступицу собирают с тормозным барабаном, в гнезда ступицы запрессовываю наружные кольца подшипников.

Ступица изготовлена из ковкого чугуна КЧ35-10.

Рабочие поверхности детали имеют твердость не более 145 НВ.

Ступица колеса имеет сложную конструктивную форму. Работает в сложных условиях. Ступица автомобиля во время эксплуатации воспринимает ударные нагрузки и подвержена вибрации, в результате чего происходит изнашивание отверстия под наружное кольцо наружного подшипника, изнашивание отверстия под наружное кольцо внутреннего подшипника. Также происходит изнашивание болтов крепления колес, резьбы под винты крепления тормозного барабана и шпилек под защитный колпак.

Чертёж детали выполнен на формате А4 в масштабе 1:1. Все разрезы, параметры качества поверхностей, размеры и технические условия необходимые для изготовления присутствуют. Чертёж выполнен в соответствие требованиям ЕСКД.

Деталь изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050-60, подвержена термической обработки (закалка) и гальванической обработки (Хим.Окс.Прм.).

Классификация стали 45 ГОСТ 1050-60: Этот углеродистый качественный сплав с легкостью переносит температурные испытания, производимые в диапазоне 200-600°C. При удельном весе в 7826 кг/м3, этот металл обладает высокой твердостью - HB 10-1=170МПа.Плотность стали 45 по ГОСТ 1050-60 составляет 7826-7595 кг/м3 в диапазоне 20-800оС.

Углеродистая качественная сталь 45 твёрдость по Бринеллю которой составляет 170МПа, имеет модуль упругости в E 10-5 = 2МПа (при 20оС) и предел прочности 245МПа.

Таблица 1 Химический состав стали 45

Таблица 2 Механические свойства при Т-20 С⁰

?в-Предел кратковременной прочности (в МПа)

?р-Предел пропорциональности (текучести для остаточной деформации в МПа)

д -относительное удлинение при разрыве (в %)

ш -относительное сужение (в %)

1.2 Выбор и обоснование типа производства

Определяем количество деталей в партии:

n = (шт.)

где N_в-годовая программа выпуска (2500)

t-необходимый запас деталей на складе

t-5-10 для мелких

Ф-количество рабочих дней (260)

n == 48(96) примем n=72 шт.

Определение такта выпуска:

Т=(мин.)

где Т-такт выпуска деталей

N_м-месячная программа выпуска

Ф - месячный фонд времени (260/12=21)

N_м =(шт.)

где N_в - программа выпуска

N_м ==208(шт.)Т==6,1мин

Таблица 7 Серийность производства[5] 10

N=2500 шт.; m-0,8 кг.- среднесерийное.

По таблице определяем тип производства для своей детали как среднесерийный, который характеризуется достаточно большим объёмом выпуска с широкой номенклатурой изделий, изготовляемых повторяющимися партиями, что вызывает необходимость применения оборудования с высокой степенью механизации и автоматизации, но обладающего гибкостью, применения специальной технологической оснастки.

1.3 Выбор и обоснование метода получения заготовки

Максимально приблизить геометрические формы и размеры заготовки к размерам и форме готовой детали - одна из главных задач в заготовительном производстве. Оптимизируя выбор метода и способа получения заготовки, можно не только снизить затраты на ее изготовление, но и значительно сократить трудоемкость механической обработки. В машиностроении для получения заготовок наиболее широко применяют следующие методы:

- литье;

- обработку металлов давлением;

- сварку;

- комбинации этих методов.

Каждый метод содержит большое число способов получения заготовок.

Вид заготовок и способ их изготовления для конкретной детали определяются такими основными показателями, как:

- материал;

- конструктивная форма;

серийность производства;

- масса заготовки.

Определить возможные способы получения заготовок для детали «Ступица».

Годовая программа выпуска - 2500

Масса детали М_д = 0,8 кг.

Материал сталь 45 ГОСТ 1050-60

1. Определяем четыре основных показателя детали:

Материал сталь 45 ГОСТ 1050-60 по таблице для заданной марки стали определяем код - 7;

Серийность производства для вида заготовки - масса детали (см. М_д = 0,8кг, программа выпуска 2500) - определяем код серийности - 3;

Конструктивная форма -основные признаки детали в соответствии с чертежом; определяем код конструктивной формы - 6;

Масса заготовки М_з = 0,35 кг(для штамповки) и 0,53 кг (для проката)

определяем код массы - 1; 4.

2. Выбираем возможные виды и способы получения заготовок для заданной детали, учитывая определенные ранее коды четырех основных показателей детали: код материала - 7, код серийности - 3, код конструктивной формы - 6, коды массы - 1;4.

На основании найденных кодов 7-3-6-1;4 из графы таблицы

«Вид заготовки (способ изготовления)» выписываем рекомендуемые коды видов:7…10. Используя таблицу расшифровываем коды видов заготовок: 7 - штамповка на молотах и прессах, 8 - штамповка на горизонтально-ковочных машинах, 9 - свободная ковка, 10 - прокат.

Окончательное решение о выборе конкретного способа из полученного перечня примем после определения и сравнения себестоимости получения заготовки для 8 и 10 видов.

Выбор баз.

Выбор схемы базирования и закрепления играет решающую роль на уменьшение погрешности обработки детали. При выборе технологических баз необходимо следовать следующим правилам:

- необработанные поверхности в качестве баз можно использовать только на первых операциях;

- в качестве технологических баз следует принимать поверхности достаточных размеров, что обеспечивает большую точность базирования и жесткость закрепления заготовки в приспособлении,

- базовые поверхности должны иметь более высокий класс точности и наименьшую шероховатость;

- следует соблюдать принцип единства баз, т.е. совмещать технологическую, измерительную и конструкторскую базы.

- следует соблюдать принцип постоянства баз.

В данном случае деталь, ступица переднего колеса, очень сложно базировать, так чтобы соблюсти принцип единства баз и постоянства баз. Это связано с тем, что у детали всего один наружный диаметр по которому можно базироваться. И поверхность сама по себе не достаточно точная для того чтобы базироваться по ней на 015 и 020 операции, а на агрегатных операциях (010 и 015) для базирования нужды дополнительные поверхности так, как необходимо точнее разместить уши фланца для правильного расположения отверстия 18+0,035 на 010 операции, а на операции 015 требуется правильно расположить резьбовые отверстия относительно таких же отверстий с другой стороны. Для того чтобы обеспечить точности обработки мною предложено следующие схемы базирования детали.

Таблица 1. Схема базирования детали

При обработки данной детали, из-за небольшого числа больших и точных поверхностей, не может быть альтернативных схем базирования или эти схемы базирования не способны обеспечить точность обработки или же применения других схем базирования приведёт к удлинению процесса обработки детали и экономически нецелесообразны.

1.5 Краткая характеристика разрабатываемого технологического процесса: обоснование принятой последовательности обработки, выбора оборудования и станочных приспособлений, выбора режущих и вспомогательных инструментов

Выбор оборудования определяется возможностью обеспечить определенное формообразование, выполнение технических требований, предъявляемых к детали в отношении точности форм, расположения и шероховатости поверхностей. В рамках определенного типа оборудования выбор производится по главному параметру, в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности. Дополнительно при выборе оборудования учитываются следующие факторы:

- соответствие производительности станка объему и типу производства;

- возможность использования станка по мощности;

- минимальная станкоемкость и себестоимость обработки;

- реальная возможность приобретения станка.

Учитывая массовый тип производства и то, что обрабатываемая деталь относится к классу фланцев, выбираем соответствующие специализированные станки полуавтоматы для обработки валов.

Подготовка технологических баз - токарная обработка на токарном 8-шпиндельном полуавтомате. Шесть переходов выполняются за два установа, что позволяет получать высокую геометрическую точность расположения поверхностей друг относительно друга.

Обработку тринадцати отверстий с заданной точностью и производительностью можно произвести только на агрегатных станках.

Окончательную обработку отверстий под подшипники (поверхности С, Д, И и К) можно произвести шлифованием или растачиванием. К этим отверстиям предъявлено требование, радиальное биение поверхностей С и Д не более 0,08, для выполнения этого требования проще всего произвести одновременную обработку обоих отверстий, которую невозможно выполнить шлифованием. Для обработки отверстий выбираем алмазно-расточной станок.

Для удаления заусенцев и острых кромок нельзя применить электрохимзачисной станок, так как материал детали - чугун. Удаление заусенцев производится напильником на верстаке.

Деталь обработана и перед тем как попасть на стол контролёра должна пройти промывку. В массовом производстве деталь (если она не входит за пределы габаритов, позволяет её конструкция и к ней не предъявлены особые требования) промывается в ОСМ-1.

Контроль производится на столе контролёра.

Таблица 2. Характеристика оборудования

1.6 Описание последовательности наладки станка с ЧПУ на обработку детали

Порядок настройки станка на обрабатываемую деталь[13]:

1.Проверить работоспособность станка в наладочном режиме,

2.Установить рабочие органы в нулевое положение и проверить станок в автоматическом режиме,

3.Приступить к настройке станка на обработку заготовки:

4.Режущий инструмент в последовательности, определенной технологическим процессом обработки, устанавливается в маркированные гнезда диска магазина;

Каждый инструмент первоначально загружать в строго определенную позицию магазина в соответствии с картой наладки. Загрузка инструментального магазина производится только через промежуточное звено (шпиндель), то есть оправка с инструментом устанавливается в конус шпинделя и затем производится перегрузка оправки в магазин, при этом оправку необходимо ориентировать так, чтобы угловой паз оправки при установке в шпиндель был направлен в сторону инструментального магазина.

В устройство ЧПУ вводится программа и производится пробная обработка детали. Затем контролируют фактические размеры детали и производят соответствующие корректировки.

Составление технологической программы:

При составлении технологической программы обработки, при определении режимов резания, не допускается превышать величины крутящего момента, мощности и усилия подачи, указанные в технической характеристике станка Режущий инструмент перед работой необходимо качественно заточить. Работать незаточенным инструментом запрещается!

Для длительного использования комплекта инструментальных оправок необходимо следить за его состоянием, особенно конусной части хвостовика, а так же посадочных поверхностей.

Размещено на Allbest.ru