Разработка маршрутно-операционного технологического процесса изготовления детали "Фланец кулака"

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по Технологии машиностроения

специальность 60 800 — Экономика и управление на предприятии

на тему: «Разработать маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали „Фланец кулака“»

Брянск 2007

Аннотация

В данной курсовой работе приведено решение задач, связанных с проектированием технологии изготовления детали фланец кулака в условиях среднесерийного производства.

Курсовая работа представлена в виде текстовой и графической частей. Текстовая часть курсовой работы включает все необходимые пояснения и расчеты, связанные с техническим и технико-экономическим обоснованием принимаемых технологических решений. Расчетно-пояснительная записка состоит из двух разделов: технологической и конструкторской частей.

В технологической части выбран метод получения заготовки и технологический процесс, определены припуски на диаметральные размеры расчетно-аналитическим методом, проведен размерно-точностной анализ, определены режимы резания на все выбранные переходы операций, рассчитана суммарная погрешность обработки и т. д.

В конструкторской части выбрана рациональная схема базирования и для операции горизонтально-протяжная рассчитана погрешность установки.

Особое внимание уделено соответствию конкретных расчетов и показателей в текстовой части курсовой работы их представлению в графической части.

Содержание

  • Введение 4
  • Технологическая часть 5
  • 1. Анализ технологичности конструкции детали 5
  • 2. Выбор метода получения заготовки 6
  • 3. Маршрут обработки детали фланец кулака 9
  • 4. Расчет припусков на механическую обработку 10
  • 5. Размерно точностной анализ 15
  • 6. Расчет суммарной погрешности обработки 18
  • 7. Расчет режимов резания 22
  • 8. Расчет технической нормы времени по нормативам 25
  • Конструкторская часть 27
  • 10 Определение погрешности установки 28
  • Заключение 31
  • Список литературы 32

Введение

Данная работа является очень важным шагом к овладению инженерными методами проектирования, необходимыми в его дальнейшей практической деятельности. В процессе курсового проектирования студенты закрепляют, углубляют, и обобщают знания, полученные на лекционных и практических занятиях. Наряду с этим курсовое проектирование учит студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, нормами, расценками и прочим.

Кроме того, в ходе курсового проектирования студенты не только закрепляют известный материал, но и знакомятся с новыми методами.

Современные тенденции развития машиностроительного производства ориентированы на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ.

Курсовая работа выполнена в соответствии со стандартами ЕСКД, ЕСТП, ЕСТПП, ИСО, что обеспечивает единый системный подход к выбору и применению методов подготовки производства.

При выполнении курсового проекта принятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

Технологическая часть

1. Анализ технологичности конструкции детали

Оценка технологичности может быть двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности предполагает анализ материала заготовки и способы ее получения, обрабатываемость и возможности замены материала более прочными и легкими.

Количественная оценка технологичности предполагает определение коэффициента точности обработки детали и коэффициента шероховатости.

1) Коэффициент точности:

,

, где

Тi — квалитет точности i_той поверхности,

ni — число размеров или поверхностей для каждого квалитета точности.

Таблица 1

Квалитет точности, Тi

Количество поверхностей, ni

Тi*ni

14

14

196

12

1

12

8

1

8

16

216

.

2) Коэффициент шероховатости:

, где

Rаi — параметр шероховатости i_той поверхности, мкм,

ni — число размеров или поверхностей для каждого параметра шероховатости

Таблица 2

Параметр шероховатости Rаi, мкм

Количество поверхностей, ni

Rаi*ni

2,5

2

5

5,0

2

10

10

5

50

9

65

Оба исследуемых коэффициента и по своим значениям меньше единицы. Анализ полученных коэффициентов показал, что деталь технологична.

2. Выбор метода получения заготовки

Рассмотрим два метода получения заготовки: штамповка на прессах и штамповка на ГКМ. Рассчитаем себестоимость получения заготовки данными методами. Но сначала необходимо высчитать массу детали и массу 2_х заготовок:

Gд — масса детали,, где ?=7810 кг/м3 — плотность стали, из которой изготовлена деталь, а V — объем.

Для начала рассчитаем объем детали, помня, что объем цилиндра находится по формуле:

Теперь находим массу детали:

Далее рассчитываем массу 2_х заготовок:

Теперь рассчитываем себестоимость получения заготовки данными методами по формуле и выберем наилучший вариант.

, где

С — базовая стоимость 1 т заготовок, руб. /т;

Кто — коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовки;

Gзаг — масса заготовки;

Кт — коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок;

Кс — коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовки;

Sотх — стоимость 1 т отходов, Sотх=270 коп/кг;

Кф — коэффициент, учитывающий инфляцию.

Таблица 3. Исходные данные для расчета себестоимости получения заготовки

Штамповка на прессах

Штамповка на ГКМ

С, руб. /т

647

647

Кто, руб. /т

25

25

Gзаг, кг

10,1

9,7

Gд, кг

7,8

7,8

Кт

1

1

Кс

1,5

1,3

Sотх

270

270

Кф

1

1

Таким образом, получаем, что себестоимость штамповки на ГКМ ниже, чем на прессах.

3. Технологический маршрут обработки детали фланец кулака

Таблица 4

№ операции

Наименование операции

Содержание операции

Название оборудования

005

Токарная с ЧПУ

Подрезать торец (поверхность 1)

Станок

16К20Ф3

Точить торец (поверхность 3)

Расточить предварительно отверстие 8

Расточить фаску (поверхность 7)

010

Токарная с ЧПУ

Подрезать торец (поверхность 11)

Станок

16К20Ф3

Точить по контуру

(поверхность 13 и 16)

Точить торец (поверхность 6)

Точить цилиндрическую поверхность 6

Точить выточку (поверхность 14)

Расточить начисто

(поверхность 8)

Расточить фаску (поверхность 10)

Точить начисто поверхность 6

015

Горизонтально — протяжная

Протянуть внутренние шлицы (поверхность 9)

Станок

7Б55

020

Вертикально-сверлильная

Центровать 16 отверстий

Станок

2Р135Ф2−1

Сверлить 10 отверстий диаметром d8

Сверлить отверстие под резьбу диаметром d10

Сверлить 5 отверстий под резьбу диаметром d9

Зенковать фаску в 5+1 отверстие под резьбу

Нарезать резьбу диаметром d10

Нарезать резьбу диаметром d9 в 5 отверстиях

4. Расчет припусков на механическую обработку

Исходные данные:

Наименование детали: фланец кулака

Материал: СТ20

Элементарные поверхности для расчета припуска — наружние поверхности O122h8 и O60h12.

1) O122h8

Карту расчетов припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам смотрите ниже.

Маршрут обработки заносим в графу 1 (см. карту). Данные для заполнения граф 2 и 3 для заготовки из штамповки взяты из табл. 12 на стр. 186; для механической обработки — из табл. 25 на стр. 188.

высота неровностей Rz и глубина дефектного слоя h.

— отклонение расположения поверхности для штамповки вычисляем по зависимости:

, где

— общее отклонение оси от прямолинейности;

, где

— кривизна фланца (стр. 187, табл. 19), отсюда =12 мкм/мм;

— длина (детали);

, где

Т — допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной для центрирования (стр. 192, табл. 32), таким образом, Т=2,5 мм;

Для остальных переходов значения определяются в зависимости от достигаемого квалитета при данном переходе.

Черновое точение. Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

, где

— коэффициент уточнения (стр. 190, табл. 29), отсюда =0,06

Получистовое точение. =0,05

Чистовое точение. =0,04

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4 таблицы.

— погрешность установки заготовки на выполняемом переходе (стр. 42, табл. 13), =800 мкм.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода определяются по зависимостям:

где Rzi-1, h i-1, i-1 — соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и погрешность расположения поверхности полученные на предыдущем переходе.

i — погрешность установки заготовки на данном переходе.

Для чернового точения:

Для получистового точения:

Для чистового точения:

Расчетные значения припусков заносим в графу 6.

Расчет наименьших размеров по техническим переходам начинаем с наименьшего размера детали по конструкторскому чертежу используя исходные данные:

, так

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Допуск на изготовление промежуточных размеров Td является табличной величиной и определяется в зависимости от получаемого на данном переходе квалитета (стр. 192, табл. 32).

Принятые (округленные) размеры по переходам определяют округляя значения соответствующих размеров.

Размер определяют по зависимости:

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Для заготовки:

Предельные припуски на механическую обработку определяют по формулам:

Посчитанные припуски заносим в карту расчетов.

Таблица 5

Маршрут обработки

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск 2z min, мкм

Расчетный размер, мм

Допуск

Td, мкм

Принятые округленные размеры по переходам, мм

Предельные значения припусков, мкм

Rz

H

???

?

Dнм

Dнб

2z imin

2zimax

Штампов-ка

200

250

732

-

-

125,681

2500

125,7

128,2

-

-

Точение:

Черновое

100

100

44

800

3069

122,612

1000

122,7

123,7

3

4,5

Получистовое

50

50

2,2

0

488

122,124

400

122,1

122,5

0,6

1,2

Чистовое

25

25

0,1

0

204

121,92

63

121,9

121,96

0,2

0,54

Итого

3,8

6,24

Проверка правильности расчетов проводится по формуле:

6,24 — 3,8=2,5 — 0,063

2,44=2,44

расчет верен.

2) O60h12

Расчет припусков ведется аналогично.

=12 мкм/мм; = -=10 мм;

Т = 1,9 мм;

Таблица 6

Маршрут обработки

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск 2z min, мкм

Расчет-ный размер dp, мм

Допуск

Td, мм

Принятые округленные размеры по переходам, мм

Предельные значения припусков, мкм

Rz

H

???

?

dmin

dmax

2z прmin

2zпрmax

Штампов-

ка

200

250

588

-

-

62,639

1900

62,6

64,5

-

-

Точение:

Черновое

100

100

35,3

400

2568

60,071

740

60,1

60,8

2,5

3,7

Получистовое

50

50

1,8

0

471

59,6

300

59,6

59,9

0,5

0,9

Итого

3

4,6

Проверка правильности расчетов:

4,6 — 3=1,9 — 0,300

1,6=1,6

расчет верен.

5. Размерно-точностной анализ

Заготовка — штамповка.

Изображаем совмещенный эскиз детали и заготовки. Указываем все поверхности, принадлежащие как заготовке, так и детали с учетом последовательности выполнения переходов. Через поверхности проводим параллельные линии, которые соединяют размеры заготовки, размеры детали, технологические размеры и припуск на механическую обработку.

Размеры:

А — конструкторские размеры с чертежа детали;

В-размеры заготовки;

S — технологические размеры;

Z — припуск на механическую обработку.

Формируем совмещенный граф размерных цепей, на котором вершины представляют собой указанные поверхности, а ребра — соответствующие размеры. Не допускается пересечение ребер графа.

Размерные цепи:

1) A3, S3

2) S3, A2, S5

3) S3, A4, S2

4) S4, A5, S2

5) Z1, S1, B3, B2

6) S5, Z3, S1

7) S2, Z2, B2, S1

8) A1, B1, S1, S5

Настроечное звено: S3 Настроечное звено: S5

Настроечное звено: S2 Настроечное звено: S4

Настроечное звено: В3 Настроечное звено: S1

Настроечное звено: В2 Настроечное звено: В1

А1 = 46+0,31-0,31 S1 = 37,539+0,0195-0,0195

А2 = 22+0,26-0,26 S2 = 26+0, 105-0,105

А3 = 14+0,215-0,215 S3 = 14+0,09-0,09

А4 = 12+0,215-0,215 S4 = 14+0,09-0,09

А5 = 12+0,215-0,215 S5 = 36+0,0195-0,0195

В1 = 47,539+0,271-0,271 Z1 = 3,2695+1,2695-1, 2695

В2 = 8,9645+0,45-0,45 Z2 = 2,5745+0,5745-0,5745

B3 = 31,844+0,8-0,8 Z3 = 1,539+0,039-0,039

Рис. 1

6. Расчет суммарной погрешности обработки

Суммарные погрешности обработки заготовок на настроенных станках определяют по уравнению:

для диаметральных размеров

После определения суммарной погрешности проверяется возможность отработки без брака:

где Td — допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению

1. Погрешность, вызванная размерным износом фрезы, определяется по формуле:

, где

— относительный износ резцов. Для Т15К6 = 6 мкм/км — углеродистая сталь (стр. 74, табл. 28).

Lо = 500…1000 м

2. Определим колебание системы вследствие изменения силы Py из-за непостоянной глубины резания и податливости системы при обработке

, где

Wmax — наибольшее значение составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

= П / Р, где

П — податливость станка, П = 100*0,75 = 75 (стр. 29 табл. 11);

Р — нагрузка станка, Р = 1960 (стр. 29 табл. 11),

= 75 / 1960 =0,038

Наибольшая Py max и наименьшая Py min нормальные составляющие силы резания определяются исходя из условия:

Ср = 125; х = 1,0; у=0,75; n=0; S=0,72; V = 116;

Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций:

3. Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка:

, где

С — допустимое отклонение от параллельности оси в плоскости выдерживаемого размера на длине L = 300 мм;

Для O до 320 = 10, т. е. С = 10 * 0,75 = 7,5 (стр. 54 табл. 23);

— общая длина детали, = 46 мм, отсюда

4. Погрешности настройки станка:

;

погрешность измерения, (стр. 72 табл. 27)

5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

7. Определим суммарную погрешность обработки по уравнению:

При чистовом точении IT8 = 63 мкм.

В данном случае условие выполнение работы без брака () действует, так как 63 мкм > 4,9 мкм.

7. Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Таблица 7

№ и название операции

Переходы

t, мм

S, мм/об.

V, м/мин

n, об/ мин

005 Токарная с ЧПУ

Подрезать торец

2,6

0,8

115

253

010 Токарная с ЧПУ

Точить цилиндрическую поверхность

3,1

0,72

116

303

Расточить начисто

2

0,5

150

1194

020 Вертикально-сверлильная

Сверлить 10 отверстий диаметром d8

4,5

0,15

27

614

Нарезать резьбу диаметром d10

0,5

0,04

13

414

t мм — глубина резания,

S мм/об. — подача,

V м/мин — скорость резания,

n об. — частота вращения.

Допустим: Сверлим 10 отверстий диаметром O14

Исходные данные:

— диаметр сверления D= 14 мм,

— назначаем t = 4,5 мм; S = 0,15 мм/об — стр. 277, табл. 25

, отсюда

С = 7,0; q = 0,40; у = 0,70; m = 0,20 — стр. 278, табл. 28

Т = 30 — 60 мин.

К = К* К* К,

Составляющие коэффициента К:

К = К*

К= 0,8; n = 0,9; = 750

К = 0,8*

К = 1,00 — стр. 263, табл. 6

К = 1,0 — стр. 280, табл. 31, тогда

К = 0,8* 1,00* 1,0 = 0,8

Остальные режимы резания рассчитываются аналогично.

Подрезать торец, поверхность 1:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 — 60 мин.

t = 2,6 мм; S = 0,8 мм/об

К = 0,8

Точить цилиндрическую поверхность:

С = 350; х = 0,15; у = 0,35; m = 0,20

Т = 30 — 60 мин.

t = 3,1 мм; S = 0,72 мм/об

К = 0,8

Расточить начисто поверхность 8:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 — 60 мин.

t = 2 мм; S = 0,5 мм/об

К = 0,8

Нарезать резьбу диаметром d10:

С = 64,8; х = 0; у = 0,5; m = 0,90 — стр. 296, табл. 49

Т = 30 — 60 мин.

t = 0,5 мм; S = 0,04 мм/об

К = 0,8

8. Расчет технической нормы времени по нормативам

Одним из основных требований при проектировании технологических операций является требование минимума затрат труда на ее выполнение. Критерием оценки трудоемкости является норма штучно-калькуляционного времени:

Основное время приближенно может быть определено по зависимости:

, где

К — коэффициент, отражающий средний уровень режимов при данном виде обработки;

D и L — размеры обрабатываемых поверхностей.

Расчет основного времени проводим по операции 005 Токарная с ЧПУ по четырем переходам:

1) Подрезаем торец:

2) Точим торец:

3) Растачиваем предварительно отверстие:

4) Растачиваем фаску:

— коэффициент Токарного станка с ЧПУ,

Таким образом, время на выполнение операции 005 Токарной с ЧПУ составляет мин.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Рассчитаем для заготовки силу Pо, которая старается сдвинуть заготовку, и момент М, который старается провернуть заготовку.

Здесь главная составляющая силы резания — окружная сила, Н

где

z — число зубьев фрезы, z=4;

n — частота вращения фрезы, n=70 об/мин;

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

(41)

Тогда момент трения

(42)

или 42 000Нмм

Теперь найдем силу реакции опоры из уравнения:

(43)

10 Определение погрешности установки

Обеспечение заданной точности механической обработки с использованием приспособлений в значительной мере зависит от выбора технологических баз и схемы установки заготовок. Обработка заготовок в приспособлениях на предварительно настроенных станках исключает разметку заготовок и последующую выверку их на станке. Однако при этом возникает погрешность установки.

(44), где

— погрешность базирования;

— погрешность закрепления основания;

— погрешность закрепления, связанная с изменением формы погрешности контакта установочного элемента в результате его износа;

— погрешность, определяемая прогрессирующим износом установочных элементов;

— погрешность изготовления и сборки опор станочного приспособления;

— погрешность установки и фиксации приспособления на станке.

Рассчитаем погрешность установки для операции вертикально-фрезерной (фрезеровать плоскость в размер 24).

, поскольку размер проставлен от технологической базы.

(расчетный модуль цилиндр-цилиндр).

Погрешность закрепления для размера, А равна нулю, так как усилие зажима перпендикулярно этому размеру.

Погрешность закрепления для размера S4 находится по формуле:

(45), где

— из-за непостоянства силы закрепления;

— из-за неоднородности шероховатости базы заготовок;

— - из-за неоднородности волнистости базы заготовок.

(46)

— безразмерный приведенный параметр кривой опорной поверхности, характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой:

— упругая постоянная материалов заготовки и опоры:

(47)

(48)

Рассчитанная погрешность установки должна быть меньше либо равна допуску выполняемого размера, то есть:

Td=0,13 мм=130 мкм

0,99 мкм< 130 мкм — верно.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали «фланец кулака».

После выполнения работы можно сделать следующие выводы:

· деталь достаточно технологична, но наличие фасок усложняет технологию механической обработки;

· метод получения заготовки — штамповка на ГКМ;

· партия деталей обрабатывается без брака;

· требование по точности выполняется.

Кроме того, в проекте выбраны оптимальные режимы резания, которые позволяют обеспечить требования по точности и качеству. Также были рассчитаны технологические нормы времени. Выбрана рациональная схема базирования и рассчитана погрешность установки.

Список литературы

1. Аверченков, В. И. Проектирование технологических процессов обработки на станках с ЧПУ: учеб. Пособие / В. И. Аверченков. — Брянск: БИТМ, 1984. — 84 с.

2. Ильицкий, В.Б., Моргаленко Т. А. Проектирование технологической оснастки. Расчеты точности станочных приспособлений. Методические указания к выполнению практических занятий, курсового и дипломного проектов, для студентов 4 курса всех форм обучения специальностей «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки». — Брянск: БГТУ, 2003. — 47 с.

3. Ильицкий В. Б., Польский Е. А., Чистов В. Ф. Технология машиностроения. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 60 800 — «Экономика и управление на предприятии (в машиностроении)» — Брянск: БГТУ, 2004. — 47 с.

4. Польский Е. А., Сорокин С. В. Технология автоматизированного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 230 104 — «Системы автоматизированного проектирования» — Брянск: БГТУ, 2006. — 47 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 656 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 496 с.

7. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. /Ред. совет: Б. Н. Вардашкин (пред.) и др. — М.: Машиностроение, 1984. — Т. 1 /Под ред. Б. Н. Вардашкина, А. А. Шатилова, 1984. — 592 с.

8. Суслов, А. Г. Технология машиностроения: учеб. для вузов. — М.: Машиностроение, 2004. — 397 с.

9. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В. И. Аверченков и др.; Под общ. ред. В. И. Аверченкова и Е. А. Польского. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М, 2005. — 288 с. — (Высшее образование).

10. Фадюшин, И. Л. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС / И. Л. Фадюшин. — М.: Машиностроение, 1990. — 272 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой