Разработка технологического процесса обработки детали "корпус мультипликатора"

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

  • Введение
  • 1. Технологическая часть
  • 1.1 Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь
  • 1.2 Конструкторско-технологическая характеристика детали
  • 1.3 Кодирование детали
  • 1.4 Технический контроль чертежа
  • 1.5 Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства
  • 1.6 Определение типа производства и метода работы, расчет величины партии деталей
  • Рассчитать величину партии деталей можно по формуле
  • 1.7 Выбор вида заготовки
  • 1.8 Выбор баз обработки
  • 1.9 Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования
  • 1. 10 Расчёт припусков на обработку заготовки
  • 1. 11 Расчёт режимов резания и техническое нормирование
  • 1. 12 Расчёт технологического процесса на точность
  • 1. 13 Разработка технологического процесса сборки
  • 2. Конструкторская часть
  • 2.1 Назначение и описание приспособления
  • 2.2 Силовой расчет приспособления
  • 2.3 Расчет на точность
  • Заключение
  • Список использованной литературы

Введение

За время обучения студентами выполняются курсовые проекты и работы по ряду дисциплин. Перечень этих дисциплин достаточно широк, поскольку они представляют собой основу для дальнейшего выполнения дипломной работы, которая является заключительным этапом обучения студентов.

Дисциплина «Основы технологии машиностроения» в значительной мере определяет уровень профессиональной подготовки инженеров специальности «Технология машиностроения» и их способности к практическому использованию достижений общетеоретических и общеинженерных наук.

Курсовая работа имеет цель научить студентов систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по специальности, и применить эти знания при решении конкретных научных, технических, экономических и производственных задач.

При выполнении курсовой работы особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении различных задач, которая является важной деталью при самостоятельной работе в условиях современного производства, прогресса науки и техники.

Разработку технологического процесса изготовления любой детали следует начинать с изучения ее служебного назначения, анализа норм точности и других технических требований. Далее в последовательности, определенной соответствующими стандартами с учетом типа производства разрабатывается технологический процесс. Это связывает технологию со служебным назначением детали и обеспечивает согласованность решений, принимаемых на различных этапах технологической подготовки.

На ОАО «Машзавод» был выдан чертеж детали Корпус мультипликатора и сборочный чертеж. На основании этих данных должны выполнить описание назначения машины и сборочной единицы, в которую входит заданная деталь, дать характеристику материала, из которого выполнена деталь, описать конструкторско-технологическую характеристику детали, произвести кодирование и выполнить ее чертеж в соответствии с установленными ГОСТами.

В ходе работы должны получить знания и навыки разработки технологического процесса механической обработки деталей машин, с целью самостоятельной творческой работы, закрепить умения работать с научно-технической и справочно-нормативной литературой, применять полученные знания в области вычислительной техники для инженерных расчетов.

1. Технологическая часть

1.1 Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь

Деталь Корпус мультипликатора непосредственно входит в сборочную единицу компрессорной станции ПВ-6/7, предназначенной для сжатия атмосферного воздуха и снабжения им различных пневматических инструментов и оборудования на строительных, дорожных, буровых и горных работах. Винтовые компрессоры отличаются от компрессоров других типов небольшими габаритными размерами и массой, полной уравновешенностью, простотой устройства и обслуживания, большим моторесурсом.

1.2 Конструкторско-технологическая характеристика детали

Корпус мультипликатора изготавливается из СЧ20 ГОСТ 1412–85 и служит для закрытия зубчатой передачи и размещения в нём подшипников, ведомого и ведущего вала и т. д. Внешние контуры детали плавные, что снижает концентрацию остаточных напряжений, уменьшает торможение усадки при охлаждении формы.

Габаритные размеры детали: длина 409 мм, ширина 367 мм и высота 130 мм.

Жесткость детали в целом является приемлемой для достижения необходимой точности и шероховатости; конструктивное оформление отливки позволяет достаточно легко определить поверхность для обработки с заданной точностью.

На рисунке 1 изображены все базовые поверхности Корпуса мультипликатора.

Рисунок 1 — Корпус мультипликатора

Поверхность Л — предназначена для присоединения к ней блока цилиндров, шероховатость поверхности Ra 2,5мкм, что достигается фрезерованием сначала черновой фрезой, а затем чистовой с пластинками из СТМ.

Поверхности М, Н, И — служит для установки в неё подшипников качения (32 310 или 5−32 508Д1 ГОСТ 8328–75). Шероховатость данной поверхности Ra2,5мкм добиваются на расточных станках с применением черновых и чистовых резцов. На неё через подшипники действуют радиальные нагрузки, передаваемые с валами.

Поверхности отверстий диаметрами 66 и 51 мм — имеет очень тщательную обработку: сверло, зенкер, развёртка; достигается шероховатость Ra2,5мкм. Деталь имеет два таких отверстия для центровки роторов (ведущий, ведомый) в блоке цилиндров посредством штифтов.

Поверхность параллельная базовой поверхности Л — предназначена для присоединения к ней картера муфты сцепления, шероховатость поверхности Ra 2,5мкм, что достигается фрезерованием сначала черновой фрезой, а затем чистовой с пластинками из СТМ и шлифование.

На чертеже указаны все необходимые размеры (габаритные, присоединительные, межосевые, исполнительные и т. д.); требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, а также технические требования в нижнем правом углу. Поверхность «Л» имеет шероховатость Ra 2,5мкм, а также остальные поверхности, в том числе и все отверстия. Взаимная не параллельность базовой плоскости «Л» не более 0. 02 мм в габаритах детали и не плоскостность поверхности не более 0. 03 мм. Неперпендикулярность осей отверстий диаметрами 51 и 66 мм относительно поверхности «Л» не более 0. 02 мм на длине 100 мм.

Для изготовления корпуса мультипликатора используется чугун марки СЧ 20 ГОСТ 1412–85.

В конструкции различных механизмов масса литых деталей из серого чугуна составляет 15−20% от общего количества. Основная номенклатура — это ответственные детали: блоки, головки, гильзы цилиндров, клапана, крышки коренных подшипников двигателей, тормозные диски и диски сцепления, детали, для которых серый чугун является оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом.

Серый чугун — технологичный материал. Его расплав обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими типами чугуна. Из него можно изготавливать отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм. [1]

Механические свойства и химический состав чугуна СЧ 20 приведены в таблице 1 и таблице 2.

Таблица 1 — Механические свойства

Обозначение марки чугуна

, МПа

, МПа

, МПа

фкр,

МПа

, МПа

ф-1, МПа

НВ

СЧ 20

210

400

750

280

100

80

170…241

Выбор марки чугунов для конкретных условий работы определяется совокупностью технологических и механических свойств.

чертеж сборочный деталь корпус

Таблица 2 — Химический состав

Марка чугуна

Содержание элементов, %

Собщ.

Ссв.

Si

Mn

Р

S

Fe

СЧ 20

3,3. 3,5

0,6…0,8

1,8…2,1

0,6…0,8

?0,2

До 0,12

Остальное

1.3 Кодирование детали

Руководствуясь чертежом детали, составляем ее технологический код.

В классификаторе ЕСКД установлена 14-значная структура технологического кода, составленного из двух частей: кода классификационных группировок основных признаков (постоянная часть кода) и кода классификационных группировок признаков, определяющих вид детали (переменная часть кода).

Структура кода классификационных группировок основных технологических признаков представлена размерной характеристикой, группой материала и видом детали по технологическому методу изготовления.

Кодирование детали по размерной характеристике выполняется тремя знаками — позиция 1, 2,3. Деталь Корпус мультипликатор относится к деталям класса корпусов, поэтому первым знаком кодируется ширина, которая составляет 367 мм. Данному размеру соответствует код 9. Длина детали, кодируемая вторым знаком, составляет 409 мм и соответствует коду 8. Третьим знаком кодируется высота, она составляет 130 мм и соответствует коду 6.

Кодирование детали по группам материала выполняется двумя знаками (позиция 4,5). Материалом детали является высокопрочный чугун, что соответствует 3,1 коду.

Позиция 6 технологического кода детали содержит код детали в соответствии с ее видом по технологическому методу изготовления. Рассматриваемая деталь обрабатывается резанием (код 4).

Структура переменной части технологического кода детали включает в себя вид исходной заготовки, квалитет, параметр шероховатости или отклонения формы и расположения поверхностей, степень точности, вид дополнительной обработки и характеристику массы.

Кодирование по виду исходной заготовки выполняется двумя знаками (позиция 7,8). Исходной заготовкой является отливка — 1,4 код.

Следующие две позиции (9,10) представляют собой код по квалитету точности размеров детали. При определении по чертежу детали квалитета точности размеров наружных поверхностей (позиция 9) не учитывается точность резьбовых поверхностей, наибольший диаметр зубьев, шпоночного паза, которые не являются поверхностями вращения. Исходя из вышесказанного, код позиции 9 — 4, который соответствует 8 квалитету. При кодировании квалитета точности размеров внутренних поверхностей детали (позиция 10) учитывается только точность центрального отверстия — 8 квалитет (4 код).

Параметр шероховатости или отклонения формы и расположения поверхностей кодируется знаком (позиция 11) по наименьшей шероховатости и с учетом наличия требований отклонения формы и расположения поверхностей. Наименьшая шероховатость поверхностей — Ra 2,5мкм, что соответствует коду 3.

Позиция 12 обозначает наивысшую степень точности на допуски формы и расположения поверхностей. Наивысшей — 4 степени точности на допуски формы и расположения поверхностей соответствует код 4.

Вид дополнительной обработки — позиция 13 — кодируется одним знаком. Код этой позиции — 8.

Последним кодируют «Характеристику массы» одним знаком. Масса детали составляет 11.4 кг, что соответствует коду Д.

Используя выше найденные коды, формируем полный технологический код детали указанный в таблице 3.

Таблица 3 — Технологический код детали

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

9

8

6

3

1

4

1

4

4

4

3

4

8

Д

1.4 Технический контроль чертежа

Современный рабочий чертеж детали обычно содержит высокие требования, строгое выполнение которых обеспечивает выполнение изготовленной деталью предназначенных ей функций, длительность ее работоспособности. Эти требования излагают в виде изображений, условных знаков и текстовых записей на поле чертежа.

Рабочий чертеж детали корпус мультипликатор выполнен на листе бумаги стандартного формата А1.

Изображения должны определять геометрическую форму детали, расположение основных поверхностей, расположение резьбовых и внутренних цилиндрических поверхностей с исчерпывающей полнотой. Их число по возможности должно быть наименьшим. На рабочем чертеже выполнен три вида, 10 разреза.

Элементы детали после изготовления могут оказаться несколько смещены относительно друг друга, а их геометрическая форма отклоняется от заданной теоретической. Поэтому на чертеже указаны допустимые отклонения формы и расположения поверхностей.

Большое значение для работоспособности детали имеет микрогеометрия ее поверхностей. Поэтому на чертеже даны указания о допустимых микронеровностях (шероховатости) на поверхностях, ограничивающих деталь. Самые высокие требования к шероховатости имеют наиболее ответственные поверхности плоскости разъёма и внутренние цилиндрические поверхности (Ra 2,5 мкм).

На чертеже заданы размеры всех элементов детали и их взаимного положения. Действительные размеры изготовленной детали всегда отличаются от заданных номинальных, определенных расчетом или некоторыми условиями, на небольшую величину. Поэтому на чертеже указаны допустимые пределы этих отклонений. Большинство поверхностей данной детали имеют точность 14 квалитета.

Технические требования, располагаемые над основной надписью, включают в чертеж, когда содержащиеся в них сведения нецелесообразно или нельзя выразить условными обозначениями. Технические требования на изготовление детали содержат: а) сведения о способе получения заготовки — литьё в кокиль; б) точность отливки; в) твердость заготовки по Бринеллю — 140…202; г) место проверки твёрдости; д) неуказанные литейные радиусы и уклоны; е) сведения о неуказанных предельных отклонений размеров — отверстий H14, валов h14, остальных по ±IT14/2.

1.5 Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства

Технологичность конструкции изделия — совокупность свойств конструкции изделия, определяющие ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Технологичность конструкции — параметр, оценивающий деталь в отношении возможности оптимального использования материалов, средств и времени при ее изготовлении и ремонте. Технологичность конструкции обеспечивают применением индивидуальных решений в каждом отдельном случае.

Анализ технологичности конструкции детали проводится на основе количественной и качественной оценки с учетом установленного объема выпуска и типа производства.

Количественная оценка проводится тогда, когда в результате анализа технологичности внесены изменения в конструкцию детали. В качестве количественных показателей рассматриваются: а) коэффициент использования материала; б) коэффициент точности обработки; в) коэффициент шероховатости поверхностей.

Коэффициент использования материала представляет собой отношение массы готовой детали к массе исходного материала и рассчитывается по формуле

, (1)

где МД — масса детали, МД=11.4 кг;

МЗ — масса заготовки, МЗ=14. 25 кг.

Исходя из произведенного расчета, можно определить, что общий расход материала на изготовление данной детали составляет 21% массы исходного металла.

Коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости определяются из расчета средней точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. Данные по детали целесообразно свести в таблицу 4 и 5.

Таблица 4 — Определение коэффициента точности, КТ

Тi

ni

TiЧni

7

2

14

8

12

96

10

4

40

14

17

238

ТСР=10,575

КТ=0,897

В первой графе таблиц указываются квалитеты Тi и значения параметра шероховатости Шi обрабатываемых поверхностей детали; во второй — количество размеров или поверхностей ni для каждого квалитета или шероховатости; в третьей графе — произведение предыдущих граф.

Таблица 5 — Определение коэффициента шероховатости, КШ

Шi

ni

ШiЧni

1,25

2

2,5

2,5

12

30

6,3

4

25,2

12,5

17

212,5

ШСР=7,72

КШ=0,87

Подсчет средней точности и средней шероховатости проводится по формулам

, (2)

, (3)

Руководствуясь базовым (заданным) вариантом конструкции детали проводим оценку технологичности конструкции детали по точности, шероховатости обрабатываемых поверхностей, полученные данные сведём в таблицу 6

Таблица 6 — Оценка технологичности конструкции детали по точности и шероховатости поверхностей

Наименование

поверхностей

Общее кол-во

Количество и доля поверхностей (%) с требованиями точности размеров шероховатости

высокими

средними

низкими

высокими

средними

низкими

квалитет

57

%

квалитет

812

%

квалитет

1317

%

0,321,6 мкм

%

1,612,5 мкм

%

12,550 мкм

%

Внутренние

цилиндри-ческие

26

2

3,39

18

30. 5

6

10,1

2

3,3

18

30. 5

6

10,1

Конические

6

-

-

-

-

6

10,1

-

-

-

-

6

10,1

Плоские

6

-

-

6

10,1

-

-

-

-

6

10,1

-

-

Прочие

21

-

-

21

35. 6

-

-

-

-

21

35. 6

-

-

Всего

59

2

3,39

45

76. 3

12

20. 3

2

3,3

45

76. 3

12

20. 3

Заключение: доля поверхностей с высокими требованиями к точности размеров и шероховатости составляет — 3,39% и 3,39%, со средними — 76. 3% и 76. 3%, низкими — 20. 3% и 20. 3% соответственно.

Качественная оценка технологичности конструкции детали включает следующие сведения: материал детали (какова его обрабатываемость, стоимость, возможность замены на более легкий и прочный); возможность применения высокопроизводительного оборудования и инструмента и другие сведения, приведенные ниже:

— доступность всех поверхностей для обработки на станках и непосредственного измерения, отсутствие сложных контурных обрабатываемых поверхностей;

— унификация размеров с целью сокращения номенклатуры инструмента и возможного исключения специальных инструментов;

— отсутствие мест резких изменений формы, острых краев, являющихся концентратами напряжений.

Физико-механические свойства материала детали обеспечивают хорошую обрабатываемость резанием и хорошие эксплуатационные свойства, в частности хорошую сопротивляемость средним давлениям и напряжениям. Шероховатость и точность обрабатываемых поверхностей обеспечивают хорошие эксплуатационные свойства детали, при этом они не завышены, что положительно сказывается на затратах при обработке.

Расположение отверстий на детали позволяет проводить их обработку на многошпиндельных станках. Весь применяемый инструмент имеет свободный доступ к обрабатываемым поверхностям.

Деталь обладает достаточной жёсткостью, что обеспечивается формой детали.

1.6 Определение типа производства и метода работы, расчет величины партии деталей

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций

Кз.о (4)

где О — число различных операций;

Р — число рабочих мест с различными операциями.

Штучное время на все операции всех до загружаемых деталей на различных станках сведены в таблицу 7

Таблица 7 — Штучное время на различных станках, мин

Наименование детали

Вертикально-фрезерная

Радиально-сверлильная

Вертикально-фрезерная с ЧПУ

Горизонтально-расточная

Координатно-расточная

Количество операций О

Корпус мультипликатора mp1

7,91

0,31

6,89

6

1,26

1,23

2,27

4,85

4,5

9

Блок цилиндров mp2

6,32

0,31

7,05

6,95

5,79

-

11,51

23,13

7

Камера нагнетания mp3

6,12

0,31

7,05

4,23

3,31

5

6,27

6,04

11,56

9

Картер муфты сцепления mp4

5, 20

0,31

6

4,23

10,7

4,35

2,06

1,24

8

У 33

Располагая штучным временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков

mр = (5)

где Fд — годовой фонд времени работы оборудования при двухсменном режиме;

Fд =4015 ч;

N — годовая программа выпуска детали, N=3000 шт.

з. н — нормативный коэффициент загрузки рабочего места всеми закрепленными за ним операциями;

н = 0,8 для серийного производства при двухсменной работе;

Тшт — штучное время выполнения проектируемой операции на данном станке, мин;

Расчёт количества сверлильных станков:

(ед.)

, (ед.)

(ед.)

, (ед.)

Расчёт количества вертикально-фрезерных станков:

, (ед.) (ед.)

, (ед.), (ед.)

Расчёт количества вертикально-фрезерных c ЧПУ станков:

, (ед.) (ед.)

, (ед.)

Расчёт количества горизонтально-расточных станков:

, (ед.), (ед.)

. (ед.), (ед.)

Расчёт количества координатно-расточных станков:

, (ед.), (ед.)

. (ед.), (ед.)

Расчетное количество станков сводится в таблицу 8

Таблица 8 — Количество станков

Наименование оборудование

Корпус мультипликатора mp1

Блок цилиндров mp2

Камера нагнетания mp3

Картер муфты сцепления mp4

Р

Радиально-сверлильная

0. 22

0. 31

0. 13

0. 33

1

1

Вертикально-фрезерная

0. 12

0. 098

0. 095

0. 081

0. 394

1

Вертикально-фрезерная c ЧПУ

0. 035

-

0. 068

0. 097

0. 2

1

Горизонтально-расточная

0. 075

0. 18

0. 094

0. 032

0. 381

1

Координатно-расточная

0. 065

0. 36

0. 18

0. 016

0. 621

1

У5

Кз. о =33/5 =6,6

Производство на участке крупносерийное, так как 1< Кз. о< 10.

В данном подразделе определён тип производства (крупносерийное) и предварительно определёна программа выпуска базовой детали (3000шт.).

Рассчитать величину партии деталей можно по формуле

(6)

где, а — периодичность запуска, а = 10 дней

(шт)

1.7 Выбор вида заготовки

Общие рекомендации по выбору способа изготовления заготовки

Метод изготовления заготовки определяется формой и размерами детали, технологическими свойствами материала, его температурой плавления, структурной характеристикой (направление волокон и размеры зерна). При выборе заготовки учитываются сортамент материала, имеющееся оборудование, производственная программа, тип производства, степень его автоматизации и механизации.

Выбор способа получения заготовки — очень сложная, трудноразрешимая задача, т.к. различные способы могут надежно обеспечивать технические и экономические требования, предъявляемые к детали. Таким образом, выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, производительным, нетрудоемким, обеспечивающим высокое качество деталей, процессов.

Наиболее целесообразна исходная заготовка, требующая наименьших затрат при изготовлении детали с учетом всех технологических операций обработки и необходимого качества детали.

Форма и размеры заготовки должны быть, возможно, близкими к форме и размерам готовой детали с тем, чтобы свести к минимуму обработку резанием.

Оптимальный вариант изготовления заготовки устанавливается на основании технико-экономических расчетов. Повышение точности заготовок (уменьшение припусков) позволяет экономить металл, снижать стоимость и трудоемкость обработки резанием, но при этом может возрасти стоимость изготовления исходных заготовок.

При малой производственной программе применение некоторых технологических процессов изготовления заготовки (горячая штамповка и др.) может оказаться экономически нецелесообразным в связи с высокой стоимостью технологического оборудования и оснастки.

Чугунные заготовки изготовляют различными способами литья.

Согласно базовому технологическому процессу заготовку получают литьём в ПГФ. Это мотивируется тем, что изготовление заготовки данным способом относительно дёшево, требует малой трудоёмкости, обладает относительной простотой при изготовлении. Именно поэтому данный способ применяется как заводской.

В качестве альтернативного способа изготовления заготовки применим литьё в кокиль, т. к данный способ характеризуется большей производительностью, относительно малыми затратами (кокиль используется при производстве большого числа заготовок до 5000), припуски получаемые при данном способе литья значительно меньше чем при первом способе, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость дальнейшей механической обработки.

Дальнейший вывод о предпочтении способа получения заготовки возможен после проведения расчёта технологической себестоимости.

Экономическое обоснование выбора заготовки

Целесообразность выбора определенного вида заготовки может быть решена лишь после расчета технологической себестоимости заготовки по сравниваемым вариантам. Предпочтение следует отдать той заготовке, которая обеспечивает меньшую технологическую себестоимость.

В данной курсовой работе технико-экономический анализ производится на сопоставление заготовки полученной литьём в ПГФ и кокиль.

Себестоимость заготовки полученной литьём в ПГФ можно с достаточной для проектирования точностью определить расчётом.

Себестоимость отливки определяем по формуле

, (7)

где КМ - коэффициент, зависящий от марки материала, КМ=1,00;

КС - коэффициент, зависящий от группы сложности, КС=1;

Кb - коэффициент, зависящий от массы, Кb=0,74;

КП - коэффициент, зависящий от объёма производства, КП=0,76;

КТ - коэффициент, зависящий от класса точности, КТ=1,05;

СМ — базовая стоимость 1 т заготовки, СМ=19 200руб. ;

СОТХ - стоимость 1 т отходов, СОТХ=3400 руб. ;

m — масса детали, m=11,4кг;

m1 — масса заготовки, m1=15,2 кг.

Себестоимость отливки полученной литьём в кокиль можно определить по формуле (4) принимая

СМ — базовая стоимость 1 т заготовки, СМ=18 360 руб. ;

СОТХ - стоимость 1 т отходов, СОТХ=2800 руб. ;

m — масса детали, m=11,4 кг;

m1 — масса заготовки, m1=14,25 кг.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок можно определить по формуле

Эз= (Сзаг1-Сзаг2) ЧN, (8)

где Сзаг1, Сзаг2 — себестоимость сопоставляемых заготовок, руб;

N — годовая программа выпуска, шт.

Эз= (373−313) Ч1000=60 000 (руб).

Результаты расчётов сведём в таблицу 9.

Таблица 9 — Сопоставление вариантов получения заготовки

Показатели

Заготовка

Вид заготовки

Отливка в ПГФ

Отливка в кокиль

Класс точности

10

10

Группа сложности

3

3

Масса заготовки, кг

15,4

14,25

Стоимость 1 т заготовок принятых за базу

19 200

18 360

Стоимость 1 т стружки

3400

2800

Сопоставляя способы получения заготовки выбираем литьё в кокиль, т. к себестоимость получения заготовки данным методом значительно ниже чем при получении заготовки литьём в ПГФ.

Характеристика принятого процесса изготовления заготовки

Сущность процесса литья в кокиль (металлические формы) заключается в многократном применении металлической формы, имеющей гораздо более высокую стойкость, чем обычная песчано-глинистая. Полости в отливке выполняются при помощи металлических или песчаных стержней, которые извлекают из отливки после её затвердевания и охлаждения до заданной температуры.

Литьё в металлические формы имеет более высокие технико-экономические показатели по сравнению с литьём в ПГФ при одинаковом уровне механизации.

При проектировании кокиля по специальной литературе толщину стенки принимаем равной 30 мм, зажимы и стержни берём по конструктивным соображениям. Прибыль совмещаем с литниковой системой и устанавливаем на графитную сетку с целью облегчения отделения прибыли при удалении. [6]

Сечение питателей определяем по формуле

, (9)

где Кy — удельная скорость заливки, Кy=1 м/с;

t - продолжительность заливки, t=20 с;

Сечение питателей представляет собой трапецию с меньшим основанием внизу, по конструктивным соображениям принимаем 1 питатель.

По полученным сечениям питателей определяем сечения других элементов литниковой системы.

Сечение шлакоуловителя определяем по формуле

, (10)

Так как стояк совмещён с прибылью, то сечение и размеры определяем конструктивно.

Конструкция кокиля с установленным стержнем (стержень песчано-глинястый) показана на рисунке 3.

1 — корпус;

2 — крышка;

3 — направляющий штифт;

4 — прилив под зацеп;

5 — прилив под зацеп;

6 — литниковая чаша;

7 — стояк;

8 — шлакоуловитель;

9 — верхний направляющий стержня;

10 — песчаный стержень;

11 — полость детали;

12 — нижний направляющий стержня

Рисунок 3 — Конструкция кокиля

1.8 Выбор баз обработки

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров, относительно положения поверхностей получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений.

Выбор баз осуществляется с соблюдением следующих принципов:

— единство баз;

— постоянство баз;

— принципы кратчайших путей.

Принятые решения по выбору баз обработки разрабатываемого технологического процесса приведены в таблице 10.

Таблица 10 — Выбор баз обработки

Наименование

операции

Схема установки

Базирование

005

Вертикально-фрезерная

А — установочная база;

1,2 — обрабатываемые поверхности

010

Радиально-сверлильная

3, 4 — обрабатываемые поверхности;

А — технологическая установочная явная база.

015

Вертикально-фрезерная

А — установочная база;

5,6 — обрабатываемые поверхности

Б — технологическая двойная опорная явная база; В — технологическая опорная явная база.

020

Горизонтально-расточная

А — установочная база;

6,7,8 — обрабатываемые поверхности

Б — технологическая двойная опорная явная база; В — технологическая опорная явная база.

025

Радиально-сверлильная

10 — обрабатываемые поверхности;

А — технологическая установочная явная база.

030

Радиально-сверлильная

11 — обрабатываемая поверхность;

А — технологическая установочная явная база.

035

Радиально-сверлильная

11 — обрабатываемая поверхность;

А — технологическая установочная явная база.

040

Координатно-расточная

А — установочная база;

6,7,8 — обрабатываемые поверхности

Б — технологическая двойная опорная явная база; В — технологическая опорная явная база.

1.9 Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования

Последовательность и содержание операций технологического процесса рассмотрено в таблице 11.

Таблица 11 — Маршрутный технологический процесс обработки детали Корпус мультипликатора

№ операции

Наименование

операции

Оборудование

005

Вертикально-фрезерная

Вертикально-фрезерный станок 6М13

010

Радиально-сверлильная

Радиально-сверлильный 2Н55

015

Вертикально-фрезерная

Вертикально-фрезерный станок 6520Ф3

020

Горизонтально-расточная

Горизонтально-расточной станок 2620

025

Радиально-сверлильная

Радиально-сверлильный 2Н55

030

Радиально-сверлильная

Радиально-сверлильный 2Н55

035

Радиально-сверлильная

Радиально-сверлильный 2Н55

040

Радиально-сверлильная

Радиально-сверлильный 2Н55

045

Координатно-расточная

Координатно-расточной ВК0Z900

При проектировании технологического процесса стало известно, что на операции 005 вертикально-фрезерная — фрезеруются поверхности 1 и 2 (рисунок 5); на этой операции достигается требуемая шероховатость и точность размеров. На операции 010 радиально-сверлильной — сверлятся, зенкеруется отверстия 3, а затем развёртывается. На операции 015 фрезеруются поверхность 4, с помощью станка с ЧПУ, также на этом же станка по программе обрабатывается поверхность 9. При помощи расточного оборудования на операции 020 растачиваются поверхности 5, 6 и 7, с помощью специальной головки прорезается канавка 8. На операции 025 радиально-сверлильная — сверлятся отверстия 10, затем заготовка на операции 030 переворачивается и зенкеруется, а затем развёртывается. На операции 030 сверлятся отверстия 11, затем зенкеруется и нарезается резьба. С различными приспособлениями на операции 035 и 040 обрабатывают отверстия 12,13 и 14. В конце технологического процесса на операции 045 координатно-расточной окончательная обработка основных отверстий 5, 6 и 7.

Рисунок 4 — Корпус мультипликатора

После составления маршрута обработки производится выбор структуры операций, переходов, необходимого оборудования, оснастки и инструмента.

Выбор основного оборудования производиться на основе технико-экономического обоснования исходя из точности обработки, мощности приводов стоимости и т. д. При выборе станочных приспособлений оснащённых гидро — и пневмоприводами необходимо учитывать его окупаемость в данном типе производства, провести анализ затрат на изготовление приспособления и снижением затрат на вспомогательные переходы. Исходя из этого можно, сделать вывод о рентабельности приспособления.

Выбор режущего инструмента заключается в определении его типа, размеров, материала и геометрии режущей части.

Таблица 12 — Последовательность и содержание операций технологического процесса

№ оп.

Содержание

операции

Станок

Приспособление

Инструмент

005

Вертикально-фрезерная

Фрезеровать поверхности 1,2

Вертикально-фрезерный станок 6М13

Специальное с пневмоприводом

Торцевая фреза ГОСТ 9473–80

010

Радиально-сверлильная

Сверлить отверстие 3, зенкеровать отверстие 3, развёртывать отверстие 3

Радиально-сверлильный 2Ш55

Специальное с пневмоприводом

Сверло ГОСТ 4010–77, зенкер ГОСТ 21 543–76, развёртка ГОСТ 1672–80

015

Вертикально — фрезерная

Фрезерование поверхности 4

Вертикально-фрезерный станок 6520Ф3

Тисы с пневмоприводом

Торцевая фреза ГОСТ 4723–80

020

Горизонтально-расточная

Растачивают отверстие5, 6, 7

Горизонтально-расточной станок 2620

Специальный зажим

Резец расточной державочный ГОСТ 9795–84

025

Радиально-сверлильная

Сверлить отверстие 10, зенкеровать отверстие 10,

Радиально-сверлильный 2Н55

Специальное с пневмоприводом

Сверло ГОСТ 10 903–77, зенкер ГОСТ 21 543–76,

030

Радиально-сверлильная

Сверлить отверстие 11, зенкеровать отверстие,

нарезание резьбы

Радиально-сверлильный 2Н55

Специальное с пневмоприводом

Сверло ГОСТ 10 903–77

Зенковка ГОСТ 14 953–80

Метчик ГОСТ 3266–81

035

Радиально-сверлильная

Сверлить отверстие 14, зенкеровать отверстие, развёртывать отверстие

Радиально-сверлильный 2Н55

Специальное

Сверло ГОСТ 4010–77, зенкер ГОСТ 21 543–76, развёртка ГОСТ 1672–80

040

Радиально-сверлильная

Сверлить отверстие 12, 13 зенкеровать отверстие,

нарезание резьбы

Радиально-сверлильный 2Н55

Специальное

Сверло ГОСТ 10 903–77

Зенковка ГОСТ 14 953–80

Метчик ГОСТ 3266–81

045

Координатно-расточная

Растачивают отверстие5, 6, 7

Координатно-расточной ВК0Z900

Специальный зажим

Резец расточной державочный ГОСТ 9795–84

1. 10 Расчёт припусков на обработку заготовки

Подробный расчет межоперационных и общих припусков производится на две самые точные поверхности — это внутренняя цилиндрическая и плоские поверхности под фрезерование.

Припуск на диаметр при обработке по образующей наружных и внутренних поверхностей вращения рассчитывается по формуле

2Zbmin =2Ч (Rza+Тa) +2 (11)

где Rza - высота микронеровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

Тa — глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

?а — суммарное значение пространственных отклонений в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности, полученные на предшествующем переходе, мкм;

еb — погрешность установки в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности, полученная на выполняемом технологическом переходе, мкм.

a) Первый переход:

Суммарное значение пространственных отклонений найдём по формуле

?а = ?кЧL ЧKy, (12)

где ?к — удельное коробление, мкм / мм, ?к = 1 мкм / мм;

Ку — коэффициент уточнения; Ку = 0,06;

L — длина, мм, L = 27 мм.

?а= 27Ч 0,06 = 1,62 (мкм).

Выбираем по таблицам Rza=50 (мкм), Тa=300 (мкм), еb=150 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

2Zbmin=2 (50+300) +2=1000 (мкм).

б) Второй переход:

?а=0,05Ч27=1,35 по таблице, еb=0 (мкм).

Выбираем Rza=25 (мкм), Тa=50 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

2Zbmin=153 (мкм).

в) Третий переход:

?а =27Ч0,04=1,08 по таблице, еb=0 (мкм).

Выбираем Rza=12,5 (мкм), Тa=25 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

2Zbmin=77 (мкм).

Результаты расчета сведены в таблицы 13 и 14

Таблица 13 — Расчет промежуточных размеров заготовки при обработке отверстия

Обрабатываемый элемент — отверстие

Рразмеры Размеры: 110Н7 (+0,035); L =27мм

№ операции

Технологические

переходы обработки элементарной поверхности

Допуск,

мкм

2 Z min на

диаметр,

мкм

Наибольший предельный

размер, мкм

Наименьший предельный размер, мм

Промежуточный размер заготовки, мм

2 Z max на диаметр, мкм

По нормативам

Принятый

Расчетный

Принятый

Расчетный

Принятый

Заготовка — отливка

870

900

-

-

108,55

108,40

107,5

107,5±0,45

-

030

Растачивание: черновое

87

100

1000

1000

109,64

109,65

109,55

109,55+0,1

2000

030

чистовое

54

60

153

200

109,92

109,90

109,84

109,84+0,06

360

030

тонкое

35

35

77

80

-

110,035

110

110+0,035

175

Расчет припусков для противолежащих плоскостей:

a) Первый переход:

?а =409Ч0,06=24,54 по таблице, еb=110 (мкм).

Выбираем по таблицам Rza=25 (мкм), Тa=100 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

2Zbmin= (25+100) + (24,54+110) =256,54 (мкм).

б) Второй переход:

?а =409Ч0,05=20,45, еb=0 (мкм).

Выбираем Rza=12,5 (мкм), Тa=50 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

2Zbmin=82,95 (мкм).

в) Третий переход:

?а =409Ч0,04=16,36, еb=0 (мкм).

Выбираем Rza=2,5 (мкм), Тa=25 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

2Zbmin=43,86 (мкм).

Таблица 14 — Расчет промежуточных размеров заготовки для случая обработки плоскости

Обрабатываемый элемент — противолежащие плоскости

Размеры Размеры: H =130h8-0. 063 мм, B=367 мм, l=409 мм

№ операции

Технологические переходы обработки элементарной поверхности

Допуск,

мкм

2 Z min на

диаметр,

мкм

Наименьший предельный размер, мм

Наибольший предельный

размер, мкм

Промежуточный размер заготовки, мм

2 Z max на диаметр, мкм

По нормативам

Принятый

Расчетный

Принятый

Расчетный

Принятый

Заготовка отливка

400

500

-

-

130. 66

130,75

131. 25

131±0. 25

010

Фрезерование черновое пл. А

250

300

256,54

270

130. 36

130. 4

130. 7

970

010

Фрезерование черновое пл. А

160

200

256,54

270

130. 063

130. 1

130. 3

970

015

Фрезерование чистовое пл. А

100

100

82,95

100

129,98

129,98

130. 08

400

015

Фрезерование чистовое пл. Б

63

63

43,86

50

-

129,937

130

215

1. 11 Расчёт режимов резания и техническое нормирование

Растачивание

1. Точение будет осуществляться за три прохода. Глубина резания t1=2,3 мм; t2=0,6 мм; t3=0,4 мм.

2. Назначаем подачу на основе рекомендаций и с учётом паспортных данных станка S1=1,3 мм/об; S2=0,25 мм/об; S3=0,15 мм/об.

3. Назначаем период стойкости резца. При обработке твердосплавным инструментом рекомендуется Т=60 мин.

4. Определяем скорость резания V, допускаемую режущими свойствами резца по формуле

, (13)

где CV — постоянный коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого и инструментального материалов, CV=340;

m, x, y — показатели степени, m=0, 20, x=0,15, y=0,45;

Kн — общий поправочный коэффициент на скорость резания, определяется по формуле

, (14)

где Ктн — коэффициент, характеризующий качество обрабатываемого материала, Ктн=1,3;

Knv — коэффициент, характеризующий состояние поверхности заготовки, Knv=0,8, Knv=1 (при обработке по предварительно обработанной поверхности);

Kuv — коэффициент учитывающий материал инструмента, Kuv=0,83;

Kцv — коэффициент учитывающий главный угол в плане, Kцv=1 (ц=45є);

Определим скорость резания по формуле (13)

;

;

.

5. Определим частоту вращения шпинделя (n), соответствующей найденной скорости резания, по формуле

, (15)

где D — диаметр заготовки,

;

;

.

6. Действительная скорость резания (Vд) определяется по формуле

, (16)

;

;

.

7. Тангенциальную силу резания (Pz) определим по формуле

, (17)

где Сpz — коэффициенты, учитывающие условия работы инструмента, Cpz=92; xpz, ypz, npz — показатели степени, xpz=1,00, ypz=0,75, npz=0; Kp — общий поправочный коэффициент, Kp=0,392.

.

;

.

8. Мощность, затрачиваемую на резание (Nрез), определим по формуле

, (18)

;

;

.

9. Основное время (То) определим по формуле

, (19)

где L — длина прохода резца, мм; i — число проходов;

,

где l — длина заготовки; y — величина врезания инструмента; ? — величина перебега инструмента.

Величину врезания резца примем равной 1 мм, величину перебега инструмента принимаем равной 2 мм.

Длину прохода резца определим по формуле

.

Основное время:

;

;

.

Суммарное основное время получится:

(мин)

Определим штучное время обработки по формуле [1]

, (20)

где То — основное время, То=1,2 мин;

Тв — вспомогательное время, Тв=35% от То;

Тобсл — время обслуживания рабочего места, Тобсл=8…4% (Тов);

Тп — время на личные потребности, Тп=25% (Тов).

(мин).

Используя справочно-нормативную литературу, назначаются режимы резания, штучное и подготовительно-заключительное время [1]. Результаты сведены в маршрутной карте приложения А.

Фрезерование

1. Фрезерование будет осуществляться за два прохода. Глубина резания t1=2,2 мм; t2=0,8 мм.

2. Назначаем подачу на зуб на основе рекомендаций и с учётом паспортных данных станка S1=1,3 мм/зуб; S2=0,25 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости. При обработке инструментом из твёрдого сплава рекомендуется Т=420 мин.

4. Определяем скорость резания (V), допускаемую режущими свойствами инструмента по формуле

, (21)

где Сн - постоянный коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого и инструментального материалов, Cv=340;

Кн - общий поправочный коэффициент на скорость резания, Kv=1,22;

;

.

5. Определим частоту вращения шпинделя (n), соответствующей найденной скорости резания, по формуле (15)

;

.

6. Действительная скорость резания определяется по формуле (16)

;

.

7. Окружную силу резания определим по формуле:

, (22)

где Сpz — коэффициенты, учитывающие условия работы инструмента, Cpz=54,5;

Kp — общий поправочный коэффициент, Kp=0,5.

;

.

8. Мощность, затрачиваемую на резание, определим по формуле (18)

;

.

9. Основное время определим по формуле (19)

Величину врезания инструмента примем равной 3 мм.

;

.

Так как производится обработка двух противолежащих плоскостей, то режимы резания на обработку второй плоскости принимаем по первой плоскости.

1. 12 Расчёт технологического процесса на точность

Суммирование погрешностей обработки по закону теории вероятности определим по формуле [8]

??=, (23)

где ?н — погрешность настройки станка;

?y — погрешность от отжатий системы СПИД;

?и — погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента;

?т — температурные погрешности системы СПИД, ?т=0 мкм, т. к за время операционного цикла резец и заготовка не успеют разогреется на столько, чтобы существенно изменить свои размеры;

Расчет точности механической обработки проводится для плоскости, которая является точной поверхностью детали. Проверка на точность ведется на вертикально-фрезерной операции 045. Плоскость имеет допуск на размер равный 130h7 (-0,063) мм.

Рассчитываем погрешность от отжатий системы СПИД [17] по формуле

(24)

где Ру — суммарная составляющая силы резания, Ру=159 Н;

J — жесткость технологической системы, J = 50 Н/мкм

Погрешность настройки станка на размер определяется по формуле:

?н=, (25)

где Кр и Ки — коэффициенты, учитывающие отклонение закона распределения элементарных величин от нормального распределения, Кр=1,2 и Ки = 1;

?р — погрешность регулирования при настройке станка по эталону с контролем металлическим щупом. ?р =7…10 мкм;

?в — погрешность измерений, ?в =12мкм.

?н==16,9 (мкм).

Погрешность обработки, вызываемые размерным износом инструмента, определяется по формуле

(26)

где uо — величина относительного износа инструмента, uо=6 мкм/км;

L — расчётная длина обрабатываемой поверхности определяется по формуле:

L = n ЧVЧT0 (27)

где n — партии деталей, n = 1шт, т. к под настройка приспособления осуществляется на каждой детали;

V — скорость обработки, V = 242м/мин;

Т0 — время обработки, Т0=0,2 мин.

L = 1Ч242Ч0,2 = 48,4 м;

Таким образом, суммарная погрешность

?=, мкм

В результате расчетов технологического процесса на точность погрешность механической обработки составляет ?=17,22 мкм, что является удовлетворительным, так как допуск д= 63 мкм.

Разработанный технологический процесс обеспечивает точность обработки детали.

1. 13 Разработка технологического процесса сборки

Для узла, в которую входит Корпус мультипликатора (рисунок 4), разработана поузловая, стационарная технологическая схема сборки, также в графической части выполнен один из операционных эскизов сборки (операция 015). Изучение собираемого изделия завершается технологической схемой сборки, которая показана на рисунке 5. Эта схема, является первым этапом разработки технологического процесса сборки, в наглядной форме отражает маршрут сборки изделия и его составных частей. Технологическая схема составляется на основе сборочного чертежа Компрессора винтового воздушного

Рисунок 5 — Технологическая схема сборки

На основе маршрутной схемы сборки составляется технологический процесс сборки, который сведён в таблицу 15.

Таблица 15 — Последовательность и содержание операций сборочного процесса

№ операц

№ перехода.

Содержание сборочной операции

(перехода)

Оборудование

005

Сборка блока цилиндра

1

Запрессовать штифты 13 в блок цилиндров 3

Специальный инструмент цехового изготовления

010

Сборка корпуса мультипликатора

1

Запрессовать подшипник10 в корпус 4 и застопорить кольцом 23

Молоток 7850

0056 и плоскогубцы

2

Запрессовать подшипник11 в корпус 4 и застопорить кольцом 24

Молоток 7850

0056 и плоскогубцы

3

Установить блок цилиндров 3 и корпус мультипликатора под пресс и запрессовать корпус 4 на штифты 13

Гидропресс захват для совместного подъема блока и корпуса 38−28

4

Установить корпус мультипликатора 4 на блок цилиндра, установить на Винты14 и 15 шайбы 21 и завинтить

015

Сборка камеры нагнетания

1

Закрутить шпильку 16 на блок цилиндра 3 на камеру нагнетания 1сб

Специальный инструмент цехового изготовления

2

Установить блок цилиндра 3 на камеру нагнетания 1сб и надеть блок 3 на штифты 13

Захват для совместного подъема блока и камеры 38−28

3

Надеть шайбу 21 на шпильку 16 и завернуть

4

Надеть кольцо 25 и 26 на ведущий и ведомый ротор 1,2

Плоскогубцы

5

Вставить шпонку 20 на ротор 1

6

Надеть шестерню 7 на ротор 1и завернуть гайкой 8

Ключ 32×36 7811−0023

020

Сборка приводного вала

1

Втолкать приводной вал 2 сб. в корпус мультипликатора 4

2

Зафиксировать приводной вал 2 сб. кольцом 9

Плоскогубцы

025

Сборка картера муфты сцепления

1

Закрутить шпильки 17 в корпус мультипликатора 4

Специальный инструмент цехового изготовления

2

Установить картер муфты сцепления 5 на корпус мультипликатора, установить шайбы 21 и затянуть гайками 19

Ключ 14×17 7811−0023

030

Сборка крышки

1

Запрессовать манжету 12 в крышку 6

Молоток 7850

0056

2

Установить на болт 18 шайбу 22 и прикрутить крышку 6 к картеру муфты сцепления 5

Ключ 14×17 7811−0023

Подробный технологический процесс сборки камеры нагнетания приведен в таблице 16

Таблица16 — Последовательность и содержание операций сборочного процесса камеры нагнетания

№ операции

№ перехода

Содержание перехода

Оборудование

005

1

Взять подшипник 10 и установить в камеру нанетания 3

Молоток 7850

0056

2

Запрессовать ведущий и ведомый ротор1,2 в камеру нагнетания 3

Гидропресс

3

Установить на ротор 1,2 тарельчатые пружины5, кольцо 7, подшипники 11, кольцо 6, тарельчатые пружины 8 и завернуть гайками9

Ключ 14×17 7811−0023

4

Кольцо 17 надеть на крышку 4

5

Шайбы 13 надеть на болты 12

6

Установить крышку 4 на камеру нагнетания 3 и закрутить болтами 12

Ключ 14×17 7811−0023

7

Запрессовать штифты 14 в камеру нагнетания 3

Специальный инструмент цехового изготовления

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение и описание приспособления

Станочными приспособлениями в машиностроении называют дополнительные устройства к металлорежущим станкам, применяемые для установки и закрепления деталей, обрабатываемых на станках. Выбор станочных приспособлений зависит от формы, габаритных размеров и технических требований, предъявляемых к обрабатываемым деталям, а также от типа производства и программы выпуска изделий [15].

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой