Технический процесс механической обработки детали типа вал

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Технологическая подготовка производства (ТПП) -- совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства; является продолжением работ по проектированию изделия и одним из основных видов технической подготовки производства.

Охватывает:

· проектирование технологических процессов производства,

· выбор и размещение оборудования,

· определение технологической оснастки,

· разработку методов технического контроля, нормирования материально-технических затрат и обеспечение выпуска продукции заданного уровня качества с установленными сроками и объёмами выпуска.

Технологическая подготовка производства регламентируется системой стандартов «Единая система технологической подготовки производства» (ЕСТПП), которые предусматривают единый для всех предприятий системный подход к организации данного процесса. С точки зрения ЕСТПП технологическое подготовка производства предусматривает решение задач по направлениям: обеспечение технологичности конструкции изделия; проектирование технологических процессов и разработки технологической документации; проектирование и изготовление технологической оснастки; организация и управление процессом технологического подготовка производства. Спроектированный технологический процесс, выбор оборудования и режимов его работы определяют основные нормы расхода рабочего времени, сырья, материалов, топлива, энергии и других элементов производства на единицу продукции. Технологическая подготовка производства на предприятии занимаются отделы главного технолога, главного металлурга, а также технологические бюро, в подчинении которых находятся основные производственные цеха.



1.Этапы технологической подготовки

Технологическое проектирование начинается с разработки маршрутной технологии.

Ее содержание заключается в определении последовательности выполнения основных операций и закреплении их в цехах за конкретными группами оборудования. Одновременно осуществляется выбор инструмента, расчет норм времени и установление разряда работ, указывается специальность рабочих с соответствующим уровнем квалификации. Согласно маршрутной технологии за каждым цехом и участком закрепляются обрабатываемые виды продукции, что обусловливает их специализацию, место и роль в производственной структуре предприятия.

Затем для каждого цеха и участка разрабатывается операционная технология, содержание которой составляют пооперационные технологические карты. Они содержат указания и параметры выполнения каждой производственной операции.

В индивидуальном и мелкосерийном производствах, а также на предприятиях со сравнительно простой технологией разработка технологических процессов обычно ограничивается маршрутной технологией. В массовом же и крупносерийном производствах вслед за маршрутной разрабатывается более подробная пооперационная технология.

Из всех возможных технологий, предлагаемых на этом этапе, затем осуществляется выбор оптимальной. При этом сопоставляются натуральные показатели, и сравнивается себестоимость продукции и работ при разных вариантах.

Выбранная технология производства должна обеспечивать повышение производительности труда, требуемое качество изготовления при наиболее низкой себестоимости продукции по сравнению с другими вариантами. Лучший вариант технологического процесса принимается в качестве типового для данных условий производства на определенный отрезок времени вплоть до разработки более перспективного варианта.

Применение типовых технологических процессов способствует ограничению числа технологических операций. Они позволяют установить единообразие способа обработки однотипных изделий и применяемой технологической оснастки, создают условия для прекращения затрат и продолжительности проектирования технологий.

Разработка типовых технологических процессов предполагает следующие этапы:

- определение технологического маршрута обработки изделия данной группы;

- выбор пооперационного технологического процесса;

- установление способов обработки отдельных элементов (выполняемых технологических операций) для изделия данной группы.

Проводя работы по технологической подготовке производства, необходимо учитывать, что организация производства новых видов продукции, модернизация изделий и процессов производства требуют материальной и организационной подготовки. Материальная подготовка производства предусматривает: приобретение, монтаж и наладку нового оборудования, изготовление или закупку инструментов и приспособлений, сырья и материалов, т.е. обеспечение производства всеми материально-техническими, ресурсами.

Организационная подготовка включает совершенствование организации производства и труда, и приспособление их к условиям изготовления новой продукции, новой техники и технологии. Сюда также входит подбор и расстановка кадров в соответствии с новым характером производства, внесение корректив в структуру аппарата управления, в функциональное и иерархическое распределение труда.

Организация технологической подготовки.

Технологическую подготовку производства осуществляет отдел главного технолога.

Главные задачи, решаемые при этом, группируются по следующим основным функциям:

- обеспечение технологичности конструкции изделия;

- разработка технологических процессов;

- проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

- организация и управление процессом технологической подготовки производства.

Отправной точкой в технологической подготовке производства является получение исходных документов на разработку и производство новых изделий.

В целом весь процесс разработки предполагает:

- обследование и анализ существующей на предприятии системы технологической подготовки производства;

- разработку технического проекта системы технологической подготовки производства, в котором определяется назначение, и формируются требования, которым должны удовлетворять как система в целом, так и отдельные ее элементы;

- создание рабочего проекта, предусматривающего разработку информационных моделей решения задач, всего комплекса технологических процессов на основе типизации и стандартизации, документации по организации рабочих мест и участков основного и вспомогательного производства на основе типовых и стандартных технологических процессов.

2. Анализ отечественных САПР ТП

В конце ХХ века политика предприятий в области систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) серьезно изменилась. Предприятия перестали разрабатывать собственные системы и начали покупать лицензионные САПР ТП необходимой конфигурации и функционального назначения. Число отечественных разработчиков САПР ТП резко сократилось. На рынок стали поступать зарубежные изделия. Однако, если адаптация систем автоматизированного проектирования (САПР) зарубежной разработки к отечественным условиям применения и ее «русификация» проходит достаточно успешно, то аналогичные действия с САПР ТП часто вызывают серьезные затруднения. Прежде всего сказываются различия в нормативных базах. Не совпадают марки используемых материалов, разнятся методики определения их характеристик. Не совпадает общая методология проектирования ТП, подходы к определению режимов обработки, оценки возможных сил резания и т.д. Все это накладывает серьезные ограничения на конкурентоспособность САПР ТП зарубежной разработки на отечественном рынке.

Рассмотрим реализации некоторых отечественных САПР ТП, находящих применение в промышленности.

КОМПАС-Автопроект (Вертикаль). Разработчик-компания АСКОН. Комплекс КОМПАСАвтопроект ориентирован на использование в интегрированных системах автоматизированной поддержки ЖЦИ на базе CALS-технологий, как средство автоматизации ТПП.

T-FLEX (интегрированный комплекс программ). Разработчик-компания «Топ Системы» включает: САПР К T-FLEXCAD; САП (САМ-систему) T-FLEX ЧПУ; систему автоматизации инженерных расчетов (САЕ-систему)T-FLEX/Euler; САПР ТП (САРРсистему) T-FLEX/ТехноПро; PDM-систему T-FLEXDOCs. Комплекс ориентирован на использование в качестве основы интегрированной системы автоматизированной поддержки и управления ЖЦИ и реализуется на персональных компьютерах стандартных конфигураций с операционной системой Windows.

Technologi CS. Разработчик-компания Consistent Softwar.Комплекс объединяющий программные продукты MechaniCS и TechnologiCS, может рассматриваться как интегрированная САПР, формирующая единую систему технической подготовки производства и общую базу конструкторско-технологической информации.

ТехноПро (комплекс технологического проектирования и подготовки производства). Разработчик-корпорация «Вектор-Альянс». Комплекс ориентирован на использование в качестве технологического ядра системы автоматизированной поддержки ЖЦИ на базе CALS-технологий.

ADEM (интегрированная CAPP/CAD/CAM система). Российский разработчик компания OmegaADEMTechnologiesLtd. EdgeCAM. Разработчик-ЗАО «Русская Промышленная компания». Предназначена для автоматизации подготовки управляющих программ токарных, фрезерных, электроэрозионных и других станков с ЧПУ. Реализуется на АРМ технолога-программиста с поддержкой 3D моделей деталей.

ГеММа-3D (система геометрического моделирования и программирования для станков с ЧПУ). Разработчик-НТЦ ГеММа. Система реализует функции обработки поверхностей по различным стратегиям, что важно для изготовления деталей по моделям, импортированных из других систем. ГеММа-3D работает в едином технологическом комплексе с системой КОМПАС 3D. Объективный ход развития техники, технологии и средств автоматизации делает решение поставленных проблем автоматизации проектирования исключительно актуальным, что и определяет основные направления совершенствования САПР ТП.

Несмотря на большой выбор систем САПР ТП представленных на рынке они все равно нуждаются в значительной доработке и совершенствованию в первую очередь, связанной с повышением уровня автоматизации. Можно выделить следующие направления совершенствования перечисленных САПР ТП:

1) Совершенствование процесса формирования технологических решений.

2) Автоматизация выбора технологических баз.

3) Прогнозирование качества изделия.

4) Направленное формирование свойств изделий. реализовать концепцию направленного формирования свойств изделий.

5) Интеграция САПР ТП в системы поддержки и управления ЖЦИ.

6) Внедрение новых методологий проектирования.

3. Исходные данные

На рисунке ниже представлено задание на данный курсовой проект.

Рис.1 Задание (исходные данные)



4. Описание детали

Производство и применение валов-шестерен необходимо для передачи мощности исполнительному устройству посредством редукторов и приводных механизмов в различных отраслях промышленности.

Рис.2 Разновидности валов-шестерен

механический технологический вал

Этот механизм представляет собой узел, объединивший функционал двух элементов - вала и шестерни. Выполняется из углеродистой и легированной стали. Работа вала-шестерни заключается в передаче момента вращения от одного элемента другому - механизм зацепляет соседнее зубчатое колесо, передавая воздействие ему. Особенности процесса изготовления валов-шестерен позволяют задействовать такие механизмы в условиях высоких оборотов и сильных нагрузок. Монолитная конструкция позволяет изготавливать шестерни размером, превышающим диаметр вала в два раза.

Вал-шестерня является более надежным и точным аналогом насадной шестерни. Парная конструкция нашла широкое применение в механизмах с редукторами и приводами. Вал-шестерни не смогли вытеснить насадные только в тех механизмах, в которых зубчатое колесо должно двигаться в процессе работы по оси вала.

Готовый вид вала-шестерни определяется:

- типом вала - он может быть гладким, полым или ступенчатым;

- формой оси - прямой, гибкой, коленчатой, геометрической;

- типом зубьев - выполняются прямые, косые и шевронные зубья.

5. Описание материала

На производственные линии поставляется просто огромное количество различных сталей, которые характеризуются своими определенными свойствами.

Сталь - сплав железа с примесью различных элементов, среди которых основным является углерод, содержание которого варьируется в диапазоне от 0,1 до 2,14%. Что не мало важно сплав железа, содержащий в составе более 0,6% углерода, относится к классу высокоуглеродистых, что положительно отражается на их прочности, в свою очередь снижая пластичность. Сталь, в состав которой входят легирующие элементы, и содержащая не менее 45% железа, является легированной, и именно к таким типам сплава сталь 40ХН и относится.

Рис.3 Прутки Сталь 40ХН



Название сплава расшифровывается как хромоникелевая конструкционная легированная сталь. За качество стали 40ХН отвечает ГОСТ 4543-71, который относит его к классу высокопрочных сталей для применения в конструкционных целях (хромоникелевый стальной сплав с легирующими элементами). То есть для получения изделий, применяемых при машиностроении и строительстве. Внедрение никеля в состав сплава -- улучшает показатель химической устойчивости.

Рис.4 Механические свойства стали 40ХН

Основной областью применения стали 40ХН является производство деталей для механизмов, эксплуатируемых в условиях постоянной нагрузки, когда механизмы работают при больших скоростях скольжения и высокой вибрации. К примеру, такие как: соединительные трубки и муфты для механизмов в нефтедобывающей промышленности, поршневые шатуны, оси, и валы. Зубчатые колеса, гидроцилиндровые штоки и тому подобные детали также изготавливают из стали 40ХН, так как она обеспечивает высокое качество конечного продукта. И даже такие серьезные детали, как трубопроводная арматура, роторные, коленчатые и редукторные валы, применяющиеся при авиастроении, детали двигателей воздушного охлаждения и исполинских деталей, работающих при температурах свыше 500 градусов по Цельсию, изготавливаются из этого материала.

Если проще, то особенности стали 40ХН делают ее пригодной для изделий, одними из свойств которых должны быть прочность и вязкость материала.

6. Разработка ТП

Так как оба разработчика данного тех. процесса работают на АО «РКБ «Глобус» процесс разработки будет рассмотрен в условиях данного предприятия.

Исходя из требований чертежа, мы выбираем заготовку из материала Сталь 40ХН, указанный ГОСТ в данный момент не актуален и был обновлён в 2016 году. Исходя из наибольшего диаметра выполняемой детали нами была выбрана заготовка имеющая диаметр 100.

Поскольку в данной детали должна обеспечиваться довольно высокая чистота поверхностей, которая не может быть обеспечена на токарном станке, данную деталь необходимо шлифовать, а для этого необходимо крепление её в центровочных отверстиях, исходя из этого выбирается длинна заготовки L=337, размеры центровочных отверстий по ГОСТ 14034-74. Так, например, при обработке детали без применения ложных центров было бы достаточно припуска под механообработку в 5 мм.

Переходим непосредственно к рассмотрению операций технологического процесса:

005 Заготовительная

1.Разметить, отрезать заготовку

Самая обычная процедура для заготовителя, которая заключается в разметке и отрезании заготовки необходимой длины.

010 Токарная

1.Точить торцы «как чисто»

Данный переход предназначен для чистовой обработки торцов заготовки под дальнейшее выполнение центровочных отверстий, так как эти отверстия должны быть соосны перед их выполнением необходимо иметь «чистую» поверхность.

2. Центровать, сверлить ложные центра с двух сторон А6,3 ГОСТ 14034-74

Здесь выполняются центровочные отверстия, буква А обозначает применение этих отверстий, а именно указывает что после обработки необходимость в центровочных отверстиях пропадает, цифра 6,3 указывает глубину этих отверстий в соответствии с размером данной детали.

3.Точить Ш92+0,1, черновая обработка

4.Точить Ш75+0,1, черновая обработка

5.Точить Ш70+0,1, черновая обработка

6.Точить Ш65+0,1, черновая обработка

В данных четырёх переходах мы выполняем черновую подготовку необходимых нам диаметров, черновая обработка в нашем случае необходима, так как данные поверхности в готовой детали должны быть весьма «чистыми».

7.Точить Ш90, чистовая обработка

8.Точить Ш75, чистовая обработка

В данных двух переходах мы доводим поверхности до нужных нам размеров в чистовой обработке, эти поверхности не шлифуются так как чистоту Ra2,5 мы можем выдержать на токарном станке, а поверхность Ш90 необходима нам под дальнейшее нарезание зубьев.

9.Точить Ш70,2+0,1 под шлифование

10.Точить Ш65,2+0,1 под шлифование, выдерживая чистоту торцев Ra2,5

В данных двух переходах мы подготавливаем поверхности под шлифование, припуски в 0,2+0,1 необходимы чтобы обеспечить возможность шлифовальщику выполнить свою работу.

015 Шлифовальная

1.Шлифовать Ш70, выдерживая чистоту Ra1,25

2.Шлифовать Ш65, выдерживая чистоту Ra1,6

В данных двух переходах выполняется шлифование поверхностей и доводка их до необходимой чистоты.

020 Зубофрезерная

1.Нарезать зубья согласно ТТ чертежа

В данным переходе нарезаются зубья, дабы не загромождать маршрутную карту огромным количеством информации делается ссылка на ТТ

(технологические требования) чертежа, по которым уже фрезеровщик выполнит нарезание.

025 Слесарная

1.Зачистить заусенцы

Практически во всех случаях после фрезерной обработки необходимо снимать заусенцы, это выполняет слесарь.

030 Токарная

1.Срезать технологические припуски, торцевать в размер 320

В данном переходе срезаются припуски, детали торцуется в требуемый КД

(конструкторской документацией) размер 320.

2.Точить 2 фаски 5х45°

В данном переходе выполняются фаски, раньше их выполнить нельзя, так как доступ к торцам, полученным после обработки в размер 320, появился только на данном этапе.

035 Фрезерная

1.Фрезеровать паз выдерживая размеры 20,67 Оправка разрезная - цеховая

В данном переходе выполняется паз, оправка здесь необходима дабы не повредить точные поверхности, полученные в процессе предшествующей механообработки детали.

2.Фрезеровать 2 паза, выдерживая размеры 10,15

В данном переходе выполняются пазы в торцах детали.

040 Слесарная

1.Зачистить заусенцы

Операция аналогичная 025, с теми же мотивами.

045 Контроль

1.Проверить исполнительные размеры. Качество поверхностей контролировать визуально

Данный переход выполняется в конце механообработки детали и несёт в себе проверку на соответствие КД.

Канавки, имеющиеся на детали, выполняются без указания в тех процессе и подразумеваются как часть, необходимая для прохода инструмента под обработку торцев у части Ш70 и части Ш75.

Таким образом будет выглядеть технологический процесс для выполнения данной детали.

От себя можно добавить, что если бы такой чертёж принёс мне на технологический контроль конструктор у меня бы, возникли вопросы:

1. Такие валы являются довольно ответственными деталями, о чём говорят хотя бы требуемые чистоты поверхностей, тогда возникает резонный вопрос, почему у этой детали не проводится термическая обработка? Эта важный момент, так как введение термической обработки повлияло бы на тех процесс., а особенно на процедуру нарезания зубьев.

2. Радиуса 1,6 указанные в видах А,Б Должны быть указаны в ТТ чертежа как размеры обеспечивающиеся инструментом.

3. Не указан внутренний радиус паза, который необходим для выполнения данной детали, он был получен путём построения, в реальных условиях ни технолог, ни тем более рабочий считать его не станет.

4. В заложенном материале указан старый ГОСТ.

Этих ошибок уже вполне достаточно чтобы вернуть чертёж конструктору на доработку. В реальных условиях производства так бы и поступили.



Приложение 1

3D-вид детали

Рис.1

Рис.2



Рис.3

Рис.4



Рис.5



Приложение 2

Маршрутная карта ТП

Рис.6



Рис.7



Рис.8



Рис.9

Размещено на Allbest.ru

...