Курсовая работа: Технология обработки детали

Курсовая работа: Технология обработки детали

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра ТОМП

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Технология машиностроения»

Выполнил: ст. гр. ТОМ-04-1

Мозолев Е.В.

Проверил: Лавренчук К.П.

Алчевск, 2008г.

АННОТАЦИЯ

Курсового проекта по технологии машиностроения

студента группы ТОМ-04-1 Мозолева Е.В.

Расчетно-пояснительная записка на 35 страниц, в том числе 7 иллюстраций и 7 таблиц.

Графическая часть – 4 листа формата А1.

Комплект технологической документации на 11 страницах.

В курсовом проекте разработан технологический процесс изготовления детали «Корпус кронштейна» 9019.10.01.118. При этом был проведен критический анализ норм точности детали и анализ на технологичность. Рассмотрены два варианта получения заготовки и выбран оптимальный метод. Разработан комплект технологической документации. Рассчитаны режимы резания и проведено нормирование операций. В конструкторской части разработана конструкция станочного приспособления на токарную операцию, а также контрольное приспособление для контроля позиционного допуска и допуска соосности отверстий под крышку и цилиндра.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Технологическая часть

1.1      Служебное назначение детали

1.2      Анализ технических требований

1.3      Выбор типа производства

1.4      Анализ технологичности детали

1.5      Выбор заготовки

1.6      Технологический маршрут обработки

1.6.1. Выбор технологических баз и последовательности обработки

1.6.2. Маршруты обработки поверхностей

1.6.3. Аналитический расчет припуска

1.7. Разработка технологических операций

1.7.1  Выбор технологического оборудования и оснастки

1.7.2  Расчет режимов резания

1.7.3  . Нормирование операций

2. Конструкторская часть

2.1 Проектирование сверлильного приспособления

2.1.1.   Разработка схемы приспособления

2.1.2.   Расчет силы закрепления

2.1.3.   Описание конструкции приспособления

2.2      Контрольное приспособление

2.3      Выводы

Перечень ссылок

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

ВВЕДЕНИЕ

Эффективным средством повышения производительности в машиностроении являются автоматизации и механизации технологических и вспомогательных процессов, выполняемых на различных этапах изготовления изделия. Автоматизация в среднесерийном производстве требует создания гибких производственных систем, способных автоматически переходить с обработки деталей одного типоразмера на другой.

В решении этих задач решающую роль играют станки с ЧПУ и многошпиндельные полуавтоматы. Многошпиндельные полуавтоматы позволяют повысить производительность обработки деталей, снизить количество операций, что в совокупности влияет на снижение себестоимости изделия. С внедрением многошпиндельных полуавтоматов появляются возможности освобождения рабочего от монотонного и тяжелого физического труда.

Высокопроизводительные многошпиндельные полуавтоматы позволяют автоматически произвести с одной установки практически полную обработку детали. Наличие на таких станках нескольких суппортов с широким выбором режущего инструмента дает возможность выполнять технологические переходы.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Служебное назначение детали

Данная деталь применяется в механизме разгрузки и служит цилиндром для поршня гидросистемы и опорой для всего гидромеханизма. Поэтому поверхность 11 (см. Рис. 1.1) имеет низкую шероховатость (Ra = 2.5 мкм) для снижения трения при перемещении поршня.

К корпусным деталям предъявляют комплекс технических требований, исходя из служебного назначения. Требования касаются геометрической точности – размеров и относительных положений и выбора материала, способного выдержать вибрации, ударную нагрузку и другие неблагоприятные факторы.

1.2 Анализ свойств материала

Материал заготовки – серый чугун СЧ 15 ГОСТ 1412-85. Этот материал применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую вибростойкость, высокую прочность, устойчивость и стойкость к ударным нагрузкам, поэтому применение серого чугуна в корпусах оправдано его физико-механическими свойствами.

Материал СЧ 15 применяется при изготовлении оснований большинства станков, ступиц, корпусов клапанов и вентилей и других деталей сложной конфигурации при недопустимости большого коробления и невозможности получения их старения, а это салазки, столы, корпуса задних бабок, корпуса маточных гаек, зубчатые колеса, кронштейны, люнеты, вилки переключения, шкивы и планшайбы.

Рисунок 1.1 – Эскиз детали – корпус кронштейна.

Таблица 1.1 – Физико-механические свойства серого чугуна СЧ 15 [2].

Таблица 1.2 – Химический состав серого чугуна СЧ 15 [2].

1.3 Выбор типа производства

Для данного курсового проекта тип производства был оговорен заранее среднесерийный. По табл. 4.1 [1, с. 48], исходя из типа производства и массы заготовки, выбираем программу выпуска – 5000 штук.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством, при котором изготовление изделий производится партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого вида производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

В серийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками.

Станки здесь применяются разнообразных видов: общего назначения (универсальные), специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. Станочное оборудование должно быть специализировано в такой мере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин к другой, несколько отличающейся от первой в конструктивном отношении, или переход от одного типа машины к другому.

При использовании станков общего назначения (универсальных) должны широко применяться специализированные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент или приспособленный для данной операции нормальный и, наконец, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанных деталей. Все это оборудование и оснастку в серийном производстве можно применять достаточно широко, так как при повторяемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который с большой выгодой окупает затраты на них. Однако в каждом отдельном случае при выборе специального или специализированного станка, изготовлении дорогостоящего приспособления или инструмента необходимо подсчитать затраты и ожидаемый технико-экономический эффект.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции. [3, с.56]

1.4 Анализ технических требований

Деталь «Корпус кронштейна» содержит ряд поверхностей, отличающихся формой, расположением и назначением. Рассмотрим поверхности и назначим технические требования к ним.

Рисунок 1.2 – Граф связей основных поверхностей

Поверхности 1, 2 и 3 являются основными, так как определяют положение детали в узле. Деталь базируется по плоскости торца 1, цилиндрической ступени типа «диск» 2 и закрепляется по отверстиям 3 с помощью болтов. Торец 1 должен быть перпендикулярен оси поверхностей 4 и 8. Ось цилиндрической ступени 2 должна быть перпендикулярна торцу 1. Отверстия 3 должны иметь позиционный допуск для одинакового расстояния между осями отверстий 3 и оси цилиндрической ступени 2.

Поверхности 4, 6, 7, 8, 9, 12, 15, 16 и 17 являются вспомогательными. К ним крепятся другие детали. В то же время, поверхность 11 является исполнительной, она служит цилиндром для поршня, который перемещается по этой поверхности, поэтому поверхность 11 должна иметь низкую шероховатость и наиболее высокую точность изготовления. Поверхность 4 является резьбовой – к ней присоединяется стакан, направляющий шток, поэтому следует назначить допуск соосности на поверхности 4 и 11. Поверхность 5 служит упором для герметизирующего материала (манжеты) между стаканом и корпусом. Цилиндрическая ступень 9 служит для фиксации стакана и предупреждения перекоса, поэтому должна быть соосной с поверхностью 11. Поверхность 8 удерживает и, благодаря конической ступени, упрощает замену износившейся манжеты. Поверхность 12 служит для присоединения пробки для регулирования давления в системе, имеет трубную резьбу G1-B, на работу системы «шток-поршень-циллиндр» прямого действия не оказывает, поэтому не требует допуска взаиморасположения. Поверхность 7 является упором для стакана, направляющего шток циллиндра, поэтому ей следует назначить допуск перпендикулярности оси поверхности 4. Поверхности 15 и 17 должны быть параллельными поверхности 1 и при этом перпендикулярными оси отверстия 16. Поверхность 16 служит для фиксации корпуса в приспособлении для монтажа. Поверхность 13 служит местом выхода поршня и одновременно ограничителем его перемещения, получается фрезерованием. Остальные поверхности свободные.

1.5 Анализ технологичности деталей

Деталь корпус кронштейна” изготавливается из чугуна литьем, поэтому конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных затруднений при получении заготовки. Однако, достаточно высокая сложность формы детали и неудобство изготовить под нее форму по принципу наложения тени затрудняют процесс литья. Плоскость разъёма формы наиболее удобно расположить по плоскости, в которой лежит ось поверхности 2, проходящая через центр отверстия 16.

Нетехнологичными в данной детали являются глубокое глухое отверстие 11, так как его трудно обрабатывать, и поверхность 9, так как обрабатывается не на проход и подвод фрезы к нужной поверхности затруднен размерами смежных поверхностей. Также резьба G1-B, трубная дюймовая, является специальной, что требует применения специального инструмента.

1.6 Выбор способа получения заготовки

На базовом предприятии заготовка получается методом литья в песчаные формы. Для установления альтернативного метода получения заготовки строим матрицу влияния факторов. Для изготовления заготовки из чугуна СЧ20 при крупносерийном производстве.

Таблица 1.3 – Матрица влияния факторов [1, с. 62].

По результатам анализа матрицы влияния факторов принимаем литье под давлением.

Определим точность отливки, ее размеры и отклонения для литья под давлением. В соответствии с рекомендациями ГОСТ 26645-86 для этого способа литья, габаритных размеров отливки от 100 до 630 мм, из чугуна с температурой плавления выше 700°С, находим класс точности размеров и масс отливок 3 и ряд припусков 1 [4, табл. К.1, стр. 205]. Принимаем для нашего случая 3 класс точности и ряд припусков 1. Исходя из выбранного способа получения отливки, его геометрической формы, незначительных размеров принимаем 6 степень коробления отливки [4. Табл. К.5, стр. 209]. В итоге получаем отливку, точность которой 3 – 5 – 6 ГОСТ 26645-86. Для литья в кокиль точность отливки будет 5 – 6 – 2 ГОСТ 26645-86.

Находим допуски размеров отливки. Результаты расчетов для обоих способов сведем в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 – Результаты назначения припусков на обработку

По заводским данным масса заготовки, получаемой литьем в песчаные формы равна mЗ = 4,8 кг. Определим коэффициент использования материала по формуле (1.1):

Ким = mз/mд = 4,2/4,8= 0,875 (1.1)

Рассчитаем массу заготовки получаемой методом литья в кокиль (1) и под давлением (2). Для этого разбиваем заготовку на элементарные объемы и с учетом известной плотности чугуна находим массу всей заготовки.

Mi = ∑[(Dзi-Dдi)*hi]/(π/4)*ρ*10-9+mд

Рассчитаем массу заготовки получаемой методом литья под давлением:

Определим коэффициент использования материала:

Ким = mд / mз = 4.2/4.341= 0.97

Определим себестоимость получения такой заготовки для каждого из вариантов по формуле (1.2):

 (1.2)

где СБ.Ц – базовая цена одной тонны литья, изготовленного из базового материала; СБ.Ц = 3000 грн.

KTO коэффициент точности размеров; kTO = 1,64 для класса точности 5 (кокиль) и kTO = 1,88 для класса точности 3 (под давлением) [4, табл. К.9, стр. 213].

KСO коэффициент конструктивной и технологической сложности отливки; kСO = 1,7 для отливок второй группы сложности [4, табл. К.10 стр. 213]

kМ коэффициент марки материла; kМ = 1,0 – серых чугунов [4, табл. К.11 стр. 213].

KПМО коэффициент, зависящий от группы серийности; kПМО = 1,13 – для 7 группы серийности и массы менее 160 кг [4, табл. К.12, К.13 стр. 213, 214].

СОТХ цена одной тонны отходов; СОТХ = 300 грн.

Рассчитаем себестоимость заготовки, получаемой литьем в кокиль:

Для литья под давлением получаем:

Коэффициент использования материала и при методе литья под давлением несколько выше, чем при литье в кокиль. Себестоимость литья под давлением оказалась выше, чем при литье в кокиль, поэтому при данной программе выпуска и условиях производства наиболее целесообразно использовать литье в кокиль.

1.7 Обоснование выбора технологических баз и последовательности обработки

Деталь Корпус кронштейна” имеет комплект основных конструкторских баз и один комплект исполнительных поверхностей. Следовательно, данная деталь относится к деталям второй группы. Для деталей данной группы выбор технологических баз осуществляется в два этапа. На первом этапе выбираем технологические базы для выполнения большинства операций технологического процесса. При этом в качестве баз должны быть выбраны поверхности или сочетания поверхностей, относительно которых задано большинство технических требований. В результате анализа технических требований выявлено, что такой поверхностью является свободная поверхность 18, вследствие малой длины поверхности 19 наиболее целесообразно будет использовать в качестве технологической базы комплект из поверхностей 18 и 19.

На втором этапе выбираем поверхности или сочетание поверхностей, которые будут использованы в качестве технологических баз при подготовке баз для операций фрезерования, сверления и нарезания резьбы. На следующих переходах производим обработку основных баз, используя в качестве технологических баз ранее обработанные.

Комплект баз для первой операции точения: двойная направляющая, опорная, опорная.

Комплект баз для остальных операций: установочная, направляющая, опорная. Теоретические схемы базирования представлены далее.

Рисунок 1.3 – Теоретическая схема базирования детали на операции точения 005.

Рисунок 1.4 – Теоретическая схема базирования детали на операциях фрезерования 010, сверления 015 и точения 020.

1.8 Маршруты обработки поверхностей

Данный этап работы выполняем в виде таблицы 1.6

Заготовка IT14, Rа = 40 мкм.

Таблица 1.6 – Методы обработки поверхностей

1.9 Аналитический расчет припуска

Расчет припусков аналитическим методом производим для отверстия Ø30Н6. Заготовка представляет собой отливку 3-го класса точности, массой 4.65 кг. Технологический маршрут обработки отверстия Ø30Н6 состоит из пяти переходов: чернового и чистового растачивания и развертывания, предварительного шлифования.

Расчет припусков на обработку отверстия Ø30Н6 приведен в таблице 1.7.

Таблица 1.7 – Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия корпуса Ø30Н6

Назначим расчетные формулы для определения припуска, обработка внутренних поверхностей вращения:

 (1.3)

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки определяем по формуле:

 (1.6)

где ρр – отклонение расположения отверстия относительно технологических баз;

ρП перекос отверстия на 1 мм диаметра.

Остаточные пространственные отклонения после чернового и чистового растачивания опреде