Технологический процесс изготовления детали "Стакан"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Омский государственный технический университет»

Кафедра «Технология машиностроения»

Курсовой проект

По дисциплине «Основы технологии машиностроения»

Тема: «Технологический процесс изготовления детали «Стакан»»

Выполнил(а):

Ст.гр. ЗАТП-171

Ракитин Д.А.

Омск 2020



Оглавление

• 1. Анализ исходных данных
• 1.1 Описание типа производства
• 1.2 Служебное назначение детали
• 1.3 Анализ технологичности
• 1.4 Анализ технологических требований
• 2. Определение типа и получения заготовки
• 2.1 Описание метода получения заготовки
• 2.2 Проектирование чертежа заготовки
• 3. Анализ технологического процесса
• 3.1 Маршрут обработки детали
• 3.2 Расчет линейных технологических размеров
• 3.3 Выбор оборудования приспособления и инструментов
• 4. Проектирование операции
• 4.1 Расчет режимов резания
• 4.2 Расчет тех. норм времени
• Заключение
• Список использованной литературы

1. Анализ исходных данных

1.1 Описание типа производства

Тип производства оказывает решающее влияние на особенности его организации, управления и экономические показатели. Организационно-технические особенности типа производства влияют на эффективность его деятельности. Таким образом правильно охарактеризованное производство позволит избежать ненужных экономических затрат и снизить себестоимость готовой продукции. Различают следующие основные типы производства: единичное, серийное, массовое. По условию дан тип производства - мелкосерийный.

Мелкосерийное производство - это подтип серийного производства, являющееся переходной формой от единичного к серийному производству. Выпуск изделий может осуществляться малыми партиями в течение длительного периода. Обычно предприятия этого типа специализируются на выпуске отдельных изделий или комплектов по предметному типу. [1]

1.2 Служебное назначение детали

Стакан - в сборочном узле служит для центрирования оси, поглощения радиальных нагрузок и удержания смазки. Деталь «Стакан» (Рис.1) является телом вращения и принадлежит к группе полых цилиндров. Выполнена из материала Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Таблица 1 - Химический состав Стали 40Х ГОСТ 4543-71. [1]

углерод	кремний	железо	марганец	медь	никель	сера	хром
0,36-0,44	0,17-0,37	До 97	0.5-0,8	До 0,3	До 0,3	До 0,04	0,8-1,1



Рис. 1 Эскиз детали «Стакан»

Таблица 2 - Механические свойства Стали 40Х. [1]

Предел кратковременной прочности, [МПа]	Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]	Относительное удлинение при разрыве, [%]	Твердость НВ
610	490	15-20	217

1.3 Анализ технологичности

Целью анализа технологичности конструкций и вносимых на его основе изменений является обеспечение возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Проведем качественную оценку технологичности детали по следующим признакам:

1. Сложность формы и геометрии поверхности.

Деталь является простой геометрической формы, возникает возможность использования универсального оборудования без фасонного инструмента.

2. Обрабатываемость материала резанием.

Нормально обрабатывается режущим инструментом, коэффициент обрабатываемости 1,2 для твердости свыше HB 200[2].

3. Точность размеров, формы и взаимного расположения поверхности.

Основные требования предъявляются лишь к цилиндрической поверхности и торцовым поверхностям, т.к. от них в большей степени зависит точность работы всего узла.

4. Качество поверхности.

Наивысшее качество поверхности предполагается у внутренний и наружной цилиндрических поверхностях они взаимодействуют с рабочими деталями под силой трения и возникает потребность установки требования Ra2,5 и Ra1,25 для снижения коэффициента трения.

5. Степень унификации конструктивных элементов и их размеров.

Канавка стандартная ГОСТ 8820-69.

6. Жесткость детали.

Деталь имеет нормальную жесткость т.к. толщина стенок более 5 мм.

7. Наличие удобных поверхностей для базирования.

После первой токарной обработки появляется поверхность удобная для последующего базирования детали.

8. Возможность обеспечения принципа единства баз.

При обработке заготовка закрепляется в трёх кулачковом самоцентрирующемся патроне и центрах. Это делает возможным совместить технологическую и измерительную базы.

1.4. Анализ технологичных требований

Таблица 3 - Анализ технологичных условий

Технологичные элементы	Нетехнологичные элементы
Элементы	Пояснения	Элементы	Пояснения
Канавка для выхода инструмента при шлифовании	Обеспечивает отсутствие радиуса при переходе поверхностей	Ступенчатый переход двух цилиндрических участков	Отсутствия переходного участка вызывает концентрацию напряжения
Точность Н14	Не требует высокоточного оборудования	Отсутствие фасок	Для обеспечения рабочему безопасности при сборке и установки детали в узле или при обработки
Ra 1.25	Указанная шероховатость не требует высокоточного оборудования
Биение 0,05	Обеспечивается обработкой от чистовой базы
Сквозное отверстие	Не требует контроля глубины отверстия

2. Определение типа и получения заготовки

2.1 Описание метода получения заготовки

Штамповка (штампование) -- процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы.

В общем случае кузнечно-штамповочное производство уступает литейному производству по возможности получения заготовок сложной конфигурации, но имеет преимущество в прочности и надежности выпускаемой продукции, материал поковки обладает более высокими механическими свойствами, чем материал отливки аналогичного химического состава.

Преимущества обработки металлов давлением:

· значительное уменьшение отхода металла

· повышение производительности труда

· высокое качество материала детали

Недостатки обработки металлов давлением:

· низкая точность продукции

· низкое качество продукции

В современном машиностроении около 20% всех деталей получают из поковок.

2.2 Проектирование чертежа заготовки

При конструировании поковок предусматривают наружные радиусы закруглений для предотвращения концентрации напряжений и снижения усилий, необходимых для заполнения углов.

Внутренние радиусы должны быть в 2-3 раза больше наружных.

Глубина полости ручья штампа - 50 мм.

Значения радиусов закруглений рекомендуется выбирать из ряда: 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12.5, 15.

Поэтому R=3 мм r=3*2=6 мм

Штамповочные уклоны назначаются на поверхности, перпендикулярные плоскости разъема.

С целью унификации режущего и измерительного инструмента значения уклонов рекомендуется выбирать из ряда: 1?, 3?, 5?, 7? и 10?.

Примем, что внутренние уклоны - 10?, а наружные - 7?.

Припуски назначаются согласно табл. 4 [2], в зависимости от величины размера, параметров шероховатости и исходного индекса.

Таблица 4 - Назначение припусков на сторону заготовки

Назначение припусков на сторону заготовки
Раз. детали, мм	Индекс	Шероховатость, Ra	Припуск на сторону, мм	Размер заготовки, мм
95	14	20	1,7	99
60		1,25	2,2	55
70		1,25	2,2	75
48		20	1,7	44
20		2,5; 20	1,8; 1,5	24
55		2,5; 20	2,0; 1,7	55
15		20; 1,5	1,8; 1,5	19

Допуски и допускаемые отклонения поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров заготовки по табл. 5 [2].

Таблица 5 - Назначение допусков на заготовку

Назначение допусков на заготовку
Размер заготовки	Исходный индекс	Допуск	Предельные отклонения
99	14	2,8	-1,0+1,8
55		2,8	-1,0+1,8
75		2,8	-1,0+1,8
44		2,8	-1,0+1,8
24		2,5	-0,9+1,6
55		2,8	-1,0+1,8
19		2,5	-0,9+1,6

При штамповке получить сквозное отверстие невозможно, под прошивку остается перемычка. Толщина перемычки определяется по табл.7 [1].

Рис. 2 Эскиз перемычки при штамповке

d отв.< dосн

Отверстие не проектируется т.к. условия не выполняются 48<29,9375.

Рис. 3 Эскиз полученной заготовки

3. Анализ технологического процесса

3.1 Маршрут обработки детали

Таблица 7 - План механической обработки детали «Стакан»

3.2 Расчет линейных технологических размеров

Порядок построения схемы формирования ЛТР:

1. Вычертить контур заготовки (максимально расширить).

2. Найти базу первой механической обработки.

3. Проставить размеры заготовки односторонней стрелкой, от базы, так чтобы к базе первой механической обработки не подходило ни одной стрелки.

4. Обозначить припуск (напуск) со стороны обработки.

5. Проставить технологические размеры, получаемые на первом переходе. Стрелка указывает поверхность, получаемую после снятия припуска (напуска).

6. Повторить пункты 4 и 5 для всех переходов операции.

7. Обозначить базу следующей операции.

8. Повторить пункты 4, 5, 6для всего маршрута механической обработки.

9. Пронумеровать поверхность слева направо.

10. Расставить конструкторские размеры.

?А = ?А+ S =Z/N - 1

где А - технологический размер,

S - конструкторский размер,

Z - припуск,

N - количество поверхностей.

Последовательность построения графа линейных технологических размеров:

1. Обозначить базу первой механической обработки.

2. Проставить всех технологические размеры от базы, обозначая N поверхности к которой подходит стрелка.

3. Проверить дерево.

4. Проставить линии припусков и конструкторских размеров.



Рис. 3 Схема формирования ЛТР



Рис. 4 Граф линейных технологических размеров

Для того чтобы посчитать допуск Т_А и минимальный припуск Z_{ij min} воспользуемся формулами:

Т_А=Т_т + ?g,

где Т_т - табличный допуск,

?g - доминирующая погрешность.

Z_{ij min}=Rz_i-1+h_i-1,

где Rz_i-1 - шероховатость поверхности, полученная на предшествующем переходе обработки данной поверхности.

h_i-1 - толщина дефектного поверхностного слоя, сформированного на предшествующем переходе обработки данной поверхности.

Таблица 8 - Данные для расчета линейных технологических размеров

Характеристика операции	Допуск	Припуск
№ п.п.	Наименование	Символ размера	Точность	Орент. величина размера	Табличный допуск	Доминирующая погрешность	Качество поверхности	Припуск
							Rz	T	Сим.	Z
0	Заготовительная	А0,1	15	20	0,84	-	0,16	0,2	-	-
		А0,2		55	1,2	-	0,16	0,2	-	-
		А0,3		15	0,7	-	0,16	0,2	-	-
1	Токарная черновая	А5,1	13	20	0,33	0,5	0,10	0,12	Z5.1	0.36
		А5,2		55	0,46	-	0,10	0,12	Z5.2	0.36
2	Токарная черновая	А10,1	12	70	0,3	-	0,08	0,1	Z10.1	0.22
		А10,2		50	0,25	-	0,08	0,1	Z10.2	0.22
3	Токарная чистовая	А15,1	11	50	0,16	0,5	0,06	0,08	Z15.1	0.18
4	Токарная чистовая	А20,1	10	15	0,07	0,16	0,04	0,06	Z20.1	0.14
6	Шлифовальная	А30,1	8	20	0,033	-	0,01	0,02	Z30.1	0.10

Таблица 9 - Данные для расчета линейных технологических размеров

Замыкающие звенья	Погрешность зам. звеньев	Заданные значения	Уравнение контура размерной цепи
		Ном.	min	max
S1	0.033	20	19.948	20	S1-A30.1=0
S2	0.42	55	54.26	55	S2+A20.1-A10.1=0
S3	0.12	15	14.73	15	S3-A20.1=0
Z5.1	-	-	0.36	-	Z5.1+A5.1-A0.2=0
Z5.2	-	-	0.36	-	Z5.2-A5.2+A5.1-A0.2+A0.1=0
Z10.1	-	-	0.22	-	Z10.1-A0.3-A0.1+A0.2-A5.1+A10.1=0
Z10.2	-	-	0.22	-	Z10.2-A5.1+A10.1-A10.2=0
Z15.1	-	-	0.18	-	Z15.1+A10.2-A15.1=0
Z20.1	-	-	0.14	-	Z20.1-A20.1+A5.2=0
Z30.1	-	-	0.10	-	Z30.1+A15.1-A10.1+A30.1=0

Таблица 10 - Расчет линейных технологических размеров

Расчет	Проверка	Итоговый р-р
Р-р	Символ	Допуск	Ур-я для расчета р-ра	Р-р с допуском	Ур-я для расчёта	min	max	Корректор
1	А30.1	-0.033	А30.1=S1=20	20-0.033	S2=A30.1=20-0.033	19.967	20	-	20-0.033
2	A20.1	-0.07	A10.1=S3=15	15-0.07	S1=A10.1=15-0.07	14.93	15	-	15-0.07
3	A10.1	-0.3	A10.1=S2+A20.1=55+15=70	70-0.3	S2=A10.1-A20.1= 70-0.3-15-0.07=	54.7	55.07	K=0.07	69.93-0.3
			A10.1K=70-0.07=69.93	69.93-0.3	S2K=69.93-15=	54.63	55
4	A5.2	+0.46	A5.2=--Z20.1+A20.1=-0.14+15=15.14	15.14+0.46	Z20.1=А20.1-A5.2=15-0.07- 15.14+0.46=	-0.39	0.14	K=0.53	15.67+0.46
			A5.2K=15.14+0.53=15.67	15.67+0.46	Z20.1 K=0,14+0,53=	0,14	0,67
5	A15.1	+0.16	A15.1=-Z30.1+A10.1-A30.1= -0.1+69.93-20=49.83	49.83+0.16	Z30.1=A10.1-A30.1-A15.1= 69.93-0.3- 20-0.033-49.83+0.16 =	-0.36	0.133	K=0.46	50.29+0.16
			A5.1K=49.83+0.46=50.29	50.29+0.16	Z10.1 K=0,1+0,46=	0.1	0.593
6	A10.2	+0.25	A10.2=-Z15.1+ A15.1=-0.18+50.29=50.11	50.11+0.25	Z15.1=A15.1-A10.2=50.29+0.16- 50.11+0.25= =	-0.07	0.34	K=0.25	50.36+0.25
			A10.2K=50.11+0.25=50.36	50.36+0.25	Z15.1 K=0,18+0,25=	0.18	0.49
7	A5.1	-0.33	A5.1=Z10.2+A10.1-A10.2= 0.22+69.93-50.36=19.79	19.79-0.33	Z10.2=А5.1-A10.1+A10.2= 19.79-0.33-69.93-0.3+50.36+0.25=	-0,11	0,77	K=0.33	20.12-0.33
			A5.1K=19.79+0.33=20.12	20.12-0.33	Z10.2 K=0,22+0,33=	0,22	1.1
8	A0.2	+0.6	A0.2=Z5.1+ A5.1=0.36+ 20.12=20.48		Z5.1=А0.2-A5.1 =- 20.12-0.33= =	-0.24	1.29	K=0.62
		-0.6	A0.2K=20.48+0.62=21.1		Z5.1 K=0,36+0.62=	0.38	1.91
9	А0.1	+0.42 -0.42	А0,1=-Z5.2+ A5.2-A5.1 +A0.2=-0.36+15.67-20.12+21.1=16.29		Z5.2=A5.2-A5.1+A0.2-A0.1= 15.67+0.46- 20.12-0.33+ -= =	-0.66	2.17	K=1.11
			A0.1K=16.29+1.11=17.4		Z5.2 K=0.36+ 1.11=	0.377	3.207
10	A0.3	+0.35 -0.35	A0.3=Z10.1-A0.1+A0.2-A5.1+A10.1= 0.22-17.4+21.1- 20.12+69.93=54.23		Z10.1=A0.3+A0.1- A0.2+A5.1-A10.1= +-+ 20.12-0.33-69.93-0.3 =	-1.48	1.89	K=1.77
			A0.3K=54.23+1.77=56		Z10.1 K=0.22+1.77=	0.29	3.66

При проектировании технологического процесса обработки детали «Стакан» были выполнены все основные требования. Целью расчета линейных технологических размеров является обеспечение условия: погрешность замыкающего звена конструкторского размера должна быть меньше или равна допуску на конструкторские размеры.

Условие: p_б ? T_б

1. Для S1: Т_S1=0,052; т.к. p_S1=0,033, то условие выполнено

2. Для S2: Т_S2=0,74; т.к. p_S2=0,42, то условие выполнено

3. Для S3: Т_S3=0,27; т.к. p_S3=0,12, то условие выполнено

3.3 Выбор оборудования приспособления и инструментов

Для мелкосерийного производства рациональнее использовать универсальное оборудование

Для токарных операций токарный станок 16К20

Токарно-винторезный станок модели 16К20 принадлежит к категории универсального оборудования для обработки деталей из металла. Его характеристики, конечно, не позволяют заменить им фрезерное оборудование, но дают возможность использовать его для выполнения целого перечня специализированных операций. К таким операциям, в частности, относятся нарезание резьбы различного типа (метрической, дюймовой, модульной, питчевой), сверление, зенкерование и другие виды токарной обработки.

Возможности этого токарно-винторезного станка таковы, что с его помощью можно обрабатывать заготовки и из горячекатаного, и из холоднокатаного проката. До появления данного станка на предприятиях использовалась модель оборудования 1К62, которая значительно уступает ему по всем своим характеристикам.

Технические характеристики:

· Шпиндель может вращаться в диапазоне частот 12,5-1600 об/мин.

· Допускается обработка деталей, максимальное сечение которых составляет 310 мм над выемкой, 400 мм над станиной и 220 мм над суппортом.

· Быстрые перемещения в поперечном направлении могут совершаться со скоростью 1,9 м/мин, продольные - 3,8 м/мин.

· Технические возможности токарно-винторезного станка 16К20 позволяют получать на нем резьбы с различными параметрами. Их шаг может находиться в диапазоне: 0,5-56 (модульные и питчевые), 0,5-112 ниток на дюйм (дюймовые), 0,5-112 мм - для метрических.

· Длина заготовки может составлять до 2000 мм.

· Количество продольных и поперечных подач - 22 и 24 соответственно. Диапазон продольных подач составляет 0,05-2,8 мм/об, поперечных - 0,025-1,4 мм/об.

· Характеристики станка 16К20 позволяют обрабатывать заготовки весом до 1300 кг.

· Для вращения шпинделя можно выбрать одну из 22 скоростей (прямых).

· Отверстие в шпинделе имеет диаметр 52 мм.

Рис. 5 Токарно-винторезный станок 16К20

Для обеспечения простоты наладки и установки детали в станке используем унифицированное приспособление - самоцентрирующийся трехкулочковый патрон (Рис. 6).

Рис. 6 Трехкулочковый патрон

Выбор инструмента осуществляется для токарной операции №15, черновая операция на универсальном станке. Выбор инструмента осуществляется по электронным каталогам кампании Sandvik Coromant.

Рис. 7 Токарный резец с механическим креплением



Рис. 8 Токарный резец для обработки канавок с механическим креплением

деталь заготовка резание

4. Проектирование операции

4.1 Расчет режимов резания

В качестве проектируемой операции была выбрана операция №15 токарная чистовая, которая выполняется на универсальном оборудовании, с применением современного инструмента.

Режимы резания необходимые для чернового точения рассчитываем по справочнику [3]:

1) Глубина резания: ;

2) Подача: S=0.1 мм/об

3) Скорость резания определяется по формуле:

,

где ; ; ; ; ;

- поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий физические условия резания

4) Сила резания определяется по формуле

5) Мощность резания определяется по формуле

Расчетные режимы резания приблизительно равны рекомендуемым режимам (Рис. 8) от производителя инструмента.

Рис. 8 Режимы резания производителя инструмента

4.2 Расчет тех. норм. времени

Расчет машинного времени производится исходя из режимов резания.

Где - рабочая подача;

- частота вращения шпинделя;

L=66 мм - длинна рабочего хода;

i=1 - количество рабочих ходов;

Норма штучного времени по настоящем нормативам определяется путем суммирования времени на установку и снятия детали и неполного штучного времени на обработку поверхности с учетом числа рабочих ходов:

Время вспомогательное:

* установка и снятие детали (0,3 мин);

* включение/выключение станка (0,01 мин);

* установка и снятие инструмента в резцедержатель (0,2 мин);

* подвод или отвод инструмента к детали при обработке (0,1 мин);

??всп = 0,3 + 0,01 + 0,2 + 0,1 = 0,61 мин.

Заключение

В курсовом проекте была проанализирована деталь «Стакан»: определен тип производства, назначены технические требования, проанализирована технологичность конструкции детали.

Определен тип и метод получения заготовки, спроектирован чертеж заготовки.

Был спроектирован технологический процесс: выбраны базы, составлен маршрут обработки поверхностей, рассчитаны линейные технологические размеры, с принципом единства баз. Также было выбрано технологическое оборудование, приспособление и инструмент на одну из операций.

Была спроектирована наладка на технологическую операцию, рассчитаны режимы резания и нормы времени. Спроектировано приспособление на токарную обработку, рассчитаны силы закрепления.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя Т.1/ под ред. А.Г Косиловой. -М.: Машиностроение, 1986 г.

2. Справочник технолога-машиностроителя Т.2/ под ред. А.Г Косиловой. -М.: Машиностроение, 1986 г.

3. М.А. Ансеров Приспособления для металлорежущих станков. Изд. 4 под ред. Н.Г. Гутнер. Ленинград «Машиностроение» Ленинградское отделение 1975 г.

4. Режимы резания металлов/Ю.В Барановский [и др.]; под ред. Ю.В Барановского. -М.: Машиностроение,1972 г.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.: Машиностроение,1992 г. - Т1.

6. Методическое указание «Технологическое проектирование штамповки» Скобелев С.Б. Омск 2017 г.



Размещено на Allbest.ru

...