Анализ качества изделий машиностроения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

сталь механический корпус деталь

Машиностроение наиболее крупная комплексная отрасль, определяющая уровень научно-технического прогресса во всем народном хозяйстве, поскольку обеспечивает все отрасли машинами, оборудованием, приборами, а население предметами потребления. Включает также металлообработку, ремонт машин и оборудования. Для нее особенно характерно углубление специализации производства и расширение ее масштабов.

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

Выпускная квалификационная работа закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий. Дипломное проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса.

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

Защита проекта позволяет оценить умение студента кратко, в установленное время изложить сущность проделанной работы, а также аргументировано объяснить принятие решения при ответах на вопросы по проекту.

Целью данного дипломного проекта является закрепление знаний, полученных на лекциях, практических занятиях и приобретение навыков выполнения основных этапов разработки техпроцесса и самостоятельного поиска наиболее оптимальных технических решений, основанных на последних достижениях науки и техники.



1. Анализ исходных данных

1.1 Служебное назначение детали

Деталь «Корпус» предназначена, для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия действующих на них сил в корпусном механизме. По форме поперечного сечения - полый. Для изготовления детали применяем заготовку получаемую штамповкой из стали 19ХГН. Данный материал обладает достаточной прочностью и жесткостью, чтобы готовая деталь могла противостоять различным видам нагрузок и деформациям в процессе эксплуатации. Материал корпуса: Сталь 19ХГН ГОСТ 4543-71.

Таблица 1.1- Механические свойства Сталь 19ХГН

					НВ
МПа	%		не более
не менее
1	2	3	4	5	6
930	1180-1520	18	45	59	174-217

Таблица 1.2- Химический состав Сталь 19ХГН, %.

					не более
1	2	3	4	5	6	7	8
0,35-0,43	0,50-0,80	0,17-0,37	0,80-4,10	0,70-1,00	0,30	0,035	0,035

Где у в - Предел кратковременности прочности, МПа;

у 0,2 - Предел пропорциональности, МПа;

д 5 - Относительное удлинение при разрыве, %;

Ш - Относительное сужение, %;

KCU - Ударная вязкость, Дж/ ;

HB - Твердость по Бринелю



1.2 Классификация поверхностей детали по функциональному назначению

С целью выявления поверхностей, влияющих на выполнение деталью своего служебного назначения, проведем классификацию поверхностей детали.

Рисунок 1 -Технологический эскиз детали «Корпус»

В таблице 3 проведен анализ баз детали и деление их на исполнительные поверхности (с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение), основные конструкторские базы (определяющие положение детали в узле), вспомогательные конструкторские базы (определяющие положение сопряженных деталей) и свободные поверхности.

Таблица 3 - Классификация поверхностей.

Вид поверхности	№ поверхности
Исполнительные поверхности (ИП)	15,14,13,12
Основные конструкторские базы (ОКБ)	6,7,8
Вспомогательные конструкторские базы (ВКБ)	16,17
Свободные поверхности (СП)	1,2,3,4,5,9,10,11,



В таблице 4 указанны все основные характеристики элементов чертежа детали.

Таблица 4 - Элементы чертежа детали «корпус»

Поверхности	Размеры
Номер	Вид	Шероховатость Ra, мкм	Код	Величина, мм	Точность, IT
1	2	3	4	5	6
1	П	6,3	2Е	45	14
2	П	6,3	2Г	57	12
3	П	6,3	2Ш	90	14
4	П	2,5	2А	90	14
5	П	6,3	2Ж	45	14
6	П	6,3	2К	35	7
7	П	6,3	2И	35	7
8	П	6,3	2З	36	14
9	Ц	6,3	Ф	7	14
10	Ц	2,5	М	35	14
11	Ц	2,5	Ж	5	14
12	О	2,5	О	16	7
13	О	6,3	2Л	31	14
14	О	2,5	Р	14	7
15	О	6,3	Э	12	7

Таблица

1	2	3	4	5	6
16	О	6,3	Т	8	14
17	О	6,3	У	7	14
18	П	6,3	2С	18	14
19	О	6,3	2А	15	14
20	К	6,3	Х	7	14
21	П	6,3	2Ч	18	14

Где: П - плоская поверхность

Ц - цилиндрическая

К - коническая



1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологичности детали выполняем с целью выявления возможности снижения себестоимости обработки детали путем совершенствования ее конструкции.

1.3.1 Качественный анализ технологичности

Деталь - корпус изготавливается методом горячей штамповки. Конфигурация наружного контура детали не вызывают значительных трудностей при получении заготовки.

Поэтому заготовку можно считать технологичной.

Рабочий чертеж корпуса содержит необходимую графическую информацию для полного представления о его конструкции. Указаны все его размеры, отклонения от правильности, геометрических форм, проставлены шероховатости поверхностей.

Форма детали позволяет выполнять обработку поверхностей В два установа. На каждом установе обработку поверхностей можно вести последовательно одним инструментом или параллельно несколькими.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке и транспортировке. Все поверхности расположены удобно для обработки на обычных универсальных станках с помощью стандартного режущего инструмента.

Поверхности детали имеют квалитеты, степени точности и шероховатости, соответствующие служебному назначению. Так же допускаются небольшие погрешности и смещения. Следовательно, хотя точность детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной точности.

Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей корпуса определяется конструкцией узла и условиями работы детали. Точности поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы детали заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Допуск к местам обработки и контроля свободный.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной базой, точностью и шероховатостью базовых поверхностей, возможностью захвата детали роботом.

Деталь имеет достаточно большое число поверхностей, удобных для установки в приспособлении.

При закреплении детали возможно надежно обеспечить ее установочное положение

На большинстве установов в качестве технологических баз можно использовать измерительные базы.

Таким образом, по всем показателям технологичности деталь является технологичной.

1.3.2 Количественный анализ технологичности

Определяем следующие количественные показатели технологичности конструкции детали:

А) коэффициент обрабатываемости материала детали резанием:

Где - скорость резания при стойкости инструмента Т = 60 мин, при определенных условиях резания;

то же для эталонного материала.

В качестве эталонного материала выбрана сталь 45 (у в = 650МПа, HB<179)

Обрабатываемость материала - хорошая [2, c. 17, табл. 5.4]

Возможность получения требуемой шероховатости - без особых затруднений.

Б) коэффициент точности размеров детали:

Где - средний квалитет точности размеров:

Где - номер квалитета;

- число размеров выполняемых по -тому номеру квалитета.

Вывод: Конструкция детали является технологичной, так как >0,8

В) коэффициент шероховатости:



Где - средняя величина шероховатости поверхностей детали по критерию Ra в мкм.

Где - величина параметра Raв мкм;

- число поверхностей, имеющих - тую шероховатость;

- число всех поверхностей детали.

Вывод: по данному показателю деталь является технологичной, так как <0,32. Шероховатость поверхностей детали соответствует служебному назначению.



2. Определение типа производства, его характеристика

В зависимости от типа производства будем определять общие подходы к выбору организации технологического процесса, виду заготовки, назначению припусков.

Различные типы производства характеризуются различной величиной коэффициента закрепления операции. Для его расчета необходимо знать трудоемкость изготовления детали, последовательность обработки и количество станков.

При массе детали 0,7 кг и годовой программе выпуска 20 000 шт, тип производства определяем как среднесерийный [2, c. 18, табл. 5.5]

Таблица 5 - Организационно - технические характеристики среднесерийного производства.

Характеристики	Тип производства
	Среднесерийное
1	2
Номенклатура изделия	Средняя
Объемы выпуска изделия	Среднее
Длительность выпуска	Средняя
Оборудование	Универсальное и специализированное, с ЧПУ
Оснастка	Универсальная и специализированная
Степень механизации и автоматизации	Средняя
Квалификация рабочих	Средняя
Форма организации	Групповая переменно - поточная
Расстановка оборудования	По группам станков, предметно замкнутые участки
Виды технологических процессов: - по универсальности	Типовые, групповые, единичные



Таблиц

1	2
- по подробности описания	Операционные
Коэффициент закрепления операций	От 10 до 20
Методы определения операционных размеров	Расчетно-аналитический; решением операционных размерных цепей
Метод обеспечения точности	Настроенное по пробным деталям оборудование
Метод нормирования	Аналитический - расчетный

Для среднесерийного производства определяем объем партии запуска:

Где - годовой объем выпуска изделий;

а - периодичность запуска в днях (3,6,12,24 дня);

254 - количество рабочих дней.

детали

Для производств с поточной организацией следует рассчитать такт выпуска изделий (интервал времени между выпуском готовых изделий):

Где: - действительный фонд времени работы оборудования в планируемый период при заданном режиме работы, час:



Где: - количество календарных дней;

- количество выходных дней;

- количество праздничных дней;

- продолжительность смены;

- количество смен;

- коэффициент потери времени на ремонт;

- количество предпраздничных дней

ч



3. Выбор и проектирование исходной заготовки

3.1 Выбор вариантов исходной заготовки

Исходя из физических и технологических свойств стали 19 ХГН, конфигурации и размеров детали в качестве заготовки может быть использована: штамповка или прокат [2, c. 21, табл. 5.7]

Определим параметры исходных заготовок:

Ориентировочная масса штамповки:

Где - масса детали;

- расчетный коэффициент, зависящий от формы детали;[2, c. 23,табл.5.9]

По ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски» определяем параметры заготовки:

Штамповочное оборудование: Горячештамповочный пресс

Исходный индекс: 11 [3, c. 10, табл. 2];

Группа стали: М2 [3, c. 8, табл. 1];

Класс точности: Т2 [3, c. 28, табл. 19];

Степень сложности: С2 [3, c. 3]

Масса заготовки из проката:



Где - объем заготовки из проката, ;

- плотность материала заготовки, кг/см;

Форма заготовки из сортового проката для детали - тела вращения представляет цилиндр, с диаметром , и длиной .

мм

где - наибольший диаметр детали.

мм

где - наибольшая длина детали.

Принимаем = 55,64 мм

Масса заготовки из круглого проката:

Тогда масса заготовки из круглого проката:

кг

3.2 Технико-экономическое обоснование оптимального варианта заготовки

Окончательное решение по выбору способа изготовления заготовки принимают на основании экономического расчета. Критерием оптимальности должна быть минимальная величина стоимости изготовления детали:

Где - стоимость исходной заготовки;

- стоимость последующей механической обработки;

- стоимость отходов при механической обработке.

Упрощенное сравнение альтернативных вариантов на начальном этапе технологического проектирования, когда неизвестна технология изготовления детали, основывается на укрупненном расчете затрат.

3.2.1 Вариант горячей штамповки

Стоимость заготовки, получаемой при помощи горячей штамповки

Где - базовая стоимость 1кг заготовки в руб/кг;

- ориентировочная масса штамповки, кг;

- коэффициент, зависящий от класса точности штамповки;

- коэффициент, зависящий от степени сложности штамповки;

- коэффициент, учитывающий масс заготовки;

- коэффициент, зависящий от материала;

- коэффициент, учитывающий серийность производства.

= 11,2 руб/кг; [2, c. 24]

Для класса точности Т2 - = 1,05; [2, c. 25]

Для степени сложности С2 - = 0,88; [2, c. 25, табл. 5,10]



= 1,25; [2, c. 25, табл. 5,11]

= 1,98; [2, c. 25]

При среднесерийном производстве = 1,0

Стоимость механической обработки штамповки:

где - удельные затраты на съем 1 кг материала, руб/кг:

где - текущие затраты, руб/кг; [2, c. 26, табл. 5.12]

- капитальные затраты, руб/кг;

=0,1…0,2 - коэффициент эффективности капитальных вложений.

руб

Стоимость отходов:

Где - цена отходов, руб/кг.



Для конструкционных легированных сталей = 0,4 руб/кг [2, c. 26]

руб

3.2.2 Вариант заготовки из проката

Стоимость заготовки из сортового проката:

где =15,5 руб/кг - стоимость материала 1 кг проката, руб/кг;

[2, c. 27, табл. 5.13]

- стоимость отрезки заготовки из проката:

где = 30,2/час - приведенные затраты на рабочем месте руб/ч; [2, c. 27]

- штучное или штучно-калькуляционное время на отрезку штучной заготовки, мин:

Где - основное технологическое время, мин;

= 1,5 - коэффициент, учитывающий тип производства и вид оборудования.



Где - диаметр проката, мм.

мин

мин

руб

15,5*4,5+1,2=70,95 руб

Стоимость механической обработки:

руб

Стоимость отходов:

(3.16)

Стоимость изготовления детали:

(3.17)

3.3 Сравнение вариантов исходных заготовок

Коэффициент использования материала при штамповки:

(3.18)



Коэффициент использования материала при прокате:

(3.19)

На основании сопоставления технологической себестоимости по рассматриваемым вариантам делаем вывод что оптимальным вариантом получения заготовки является получением из штамповки.

Годовой экономический эффект от использования оптимального варианта исходной заготовки:

(3.20)

3.4 Проектирование исходной заготовки

Вычерчиваем расчетную схему определения размеров заготовки. На этой схеме размеры заготовки указанны с индексом «11».

Таблица 6 - Расчет размеров заготовки



Рисунок 2 - Расчетная схема определения размеров исходной заготовки

Основные припуски на номинальные размеры детали в зависимости от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки принимаем по [3, c. 12, табл. 3]

Дополнительные припуски, учитывающие:

1) Смещение по поверхности разъема штампа - 0,2 мм [3, c. 14, табл. 4];

2) Отклонение от плоскости - 0,2 мм [3, c. 12, табл. 5].

Допуски на штамповку в зависимости от исходного индекса и габаритов штамповки принимаем по [3, c. 17, табл. 8].

Рассчитываем значения диаметров поверхностей исходной заготовки и внесем в таблицу 5.

В+ (3.21)

Аналогично рассчитываем остальные диаметральные размеры, результаты приводим в таблице 5.

Рассчитаем величины размеров исходной заготовки в продольном направлении и внесем в таблицу 5.

(3.22)

Аналогично рассчитываем остальные линейные размеры, результаты приводим в таблице 5.

Штамповочный уклон:

На наружной поверхности - не более 5?

Допускаемая величина остаточного слоя - 0,7 мм [3, c. 21, табл. 10];

Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа- 0,5 [3, c. 20,табл.9];

Допускаемая величина заусенца - 3,0 мм [3, c. 21];

Шероховатость поверхности заготовки - Ra 40 мкм

Объем штамповки:

(3.23)

Масса штамповки:

(3.24)

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку:

(3.25)



4. Выбор технологических баз

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Подготовка баз для механической обработки происходит на заготовительной операции.

На всех операциях технологического процесса изготовления корпусаи требуется точное базировании заготовки в диаметральном и осевом направлении. Это во многом обеспечивается применением самоцентрирующих зажимных приспособлений, а также рациональным выбором диаметральных и осевых баз.

В процессе изготовления детали от одной операции к другой, точность и шероховатость технологических баз постоянно улучшается, что снижает погрешность обработки на последующих операциях.

В качестве баз при токарной обработки необходимо использовать повверхность 10,19.

В качестве баз при внутришлифовальной обработке необходимо использовать поверхность 10.

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях технологического процесса изготовления корпуса приведены в плане обработки.

Таблица 7 - Классификация технологических баз

№ операции

№ опорной точки

Наименование базы, № базовой поверхности

Характер проявления

Реализация

№ обрабатываемой поверхности

Операционные размеры

Единство баз

Постоянство баз

Явная

Скрытая

Естественная

Искусственная

Станочное приспособление

устА 005 010

1,2,3

Установочная

+

-

+

-

Патрон трехкулачковый

3,10,2,9,1,12,6,13,

2Г,2К,2Л,М,ВФ

+

+

4,5

Направляющая

-

+

+

-

6

Опорная

+

-

+

-

устБ 005 010

1,2,3

Установочная

+

-

+

-

Патрон трехкулачковый

19,4,11,20,5,15,8,14,7

2И,2З, 2Ж,2А, П,Х,В

+

+

4,5

Направляющая

-

+

+

-

+

+

6

Опорная

+

-

+

-

+

+

015 020

1,2,3

Установочная

+

-

+

-

Специальное приспособление

16,17, 21,18

2С,2У,2Д,Т, 2Ч

+

+

4,5

Направляющая

-

+

+

-

+

+

6

Опорная

+

-

+

-

+

+

устА 030 035

1,2,3

Установочная

+

-

+

-

Патрон мембранный

12,10

2К,2Г

+

+

4,5

Направляющая

-

+

+

-

+

+

6

Опорная

+

-

+

-

+

+

устБ 030 035

1,2,3

Установочная

+

-

+

-

Патрон мембранный

14,11,4

2И,2Ж,2Я

+

+

4,5 6

Направл. Опорная

- +

+ -

+ +

- -

+ +

+ +

5. Разработка технологического маршрута и плана изготовление детали

5.1 Выбор маршрута обработки отдельных поверхностей детали

Определяем способ (точение, фрезерование, шлифование и т.д.) и вид (черновая, чистовая, отделочная и т.д.) окончательной обработки каждой поверхности детали.

Назначаем промежуточные способы виды обработки (технологические переходы).

Определяем наиболее выгодный по критерию наименьшей трудоемкости технологический маршрут каждой поверхности

Таблица 8 - Маршруты обработки поверхностей

Таблица

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
6	П	35	-	7	7	-	-	6.3	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
7	П	38	-	7	7	-	-	6.3	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
8	П	45	-	14	14	-	-	6.3	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
9	Ц	45	7	14	14	-	-	6.3	58	Тчер(13)+Тчист(10)+ТО	2,2
10	Ц	57	35	14	14	-	-	2,5	58	Тчер(13)+Тчист(10)+ТО	2,2
11	Ц	36	5	14	14	0,03	-	2,5	58	Тчист(11)+ТО+ Ш(7)	2,3
12	Ц	35	16	7	7	0,015	-	2,5	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
13	Ц	31	20	14	14	-	-	6.3	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО	2,2
14	Ц	36	14	7	7	-	-	2,5	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
15	Ц	45	12	7	7	-	-	6.3	58	Рчер(13)+Рчист(10)+ТО+Ш(7)	2,5
16	Ц	12	8	14	14	-	-	6.3	58	Счист(11)+ТО	1,2
17	Ц	7	7	14	14	-	-	6.3	58	Счист(11)+ТО	1,2
18	П	12	-	14	14	-	-	6.3	58	Счист(11)+ТО	1,2
19	Ц	90	15	14	14	-	-	6.3	58	Тчер(13)+Тчист(10)+ТО	2,2
20	К	0,5*45?	0,5	14	14	-	-	6.3	58	Тчист(11)+ТО	1,2
21	П	70	-	14	14	-	-	6.3	58	Фчист(11)+ТО	1,2

Где Тчерн - обтачивание черновое;

Рчерн - растачивание черновое;

ТО - термообработка;

Тчист - обтачивание чистовое;

Рчист - растачивание чистовое;

Ш - шлифование;

С- сверление

Ф - фрезерование

5.2 Технологический маршрут изготовления детали

Определим этапы изготовления детали, сформулируем технологические переходы и технологические операции, содержание операций. Проведем выбор оборудования.

Таблица 9 - Технологический маршрут изготовления корпуса.

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Содержание операции
1	2	3	4
000	Заготовительная	Горячештамповочный пресс	Штамповать заготовку
005	Токарная (черновая)	Токарно - винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Установ А. Установить, снять заготовку. Точить поверхности 1,10,3, начерно. Расточить отверстие 12,13 начерно. Установ Б. Переустановить заготовку. Точить поверхности 19,5 начерно. Расточить отверстие 14,15 начерно.
010	Токарная (чистовая)	Токарно - винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Установ А. Установить, снять заготовку. Точить поверхности 3,10,2,9,1 начисто. Расточить отверстие 12,13 начисто. Установ Б. Переустановить заготовку. Точить поверхности 19,4,11,20,5 начисто. Расточить отверстие 14,15 начисто.
015	Координатно- расточная	Вертикальный координатно- расточный станок 2Е450АФ4	Установить, снять заготовку. Сверлить отверстия 16,17 начисто

Таблицы

1	2	3	4
020	Фрезерная	Вертикально- фрезерный станок с ЧПУ 6Р11МФ3	Установить, снять заготовку. Фрезеровать поверхности 21 начисто
025	Термическая обработка		Закалка
030	Внутришлифовальная	Внутрешлифовальный станок 3К227В	Установ А . Установить, снять заготовку.Шлифовать внутренние поверхности 12 окончательно. Установ Б. Переустановить заготовку. Шлифовать внутренние поверхности 14 окончптельно.
035	Круглошлифовальная	Круглошлифовлаьный станок 3У131ВМ	Установ А. Установить, снять заготовку. Шлифовать поверхность 10 окончательно. Установ Б. Переустановить заготовку. Шлифовать торец 4, 11 окончательно.
040	Слесарная	Тиски универсальные	Притупить острые кромки радиусом R 0.5
045	Контрольная		Окончательно контролировать основные параметры
050	Термическая обработка		Покрытие: Хим. Окс. прм.
055	Моечная	Камерная моечная машина	Промыть, обдуть горячим воздухом

5.3 План изготовления детали

Разработаем план обработки детали «Корпус».

В первом столбце плана обработки показываем номер и наименование операции, а так же применяемое оборудование.

Во втором столбце операционный эскиз, где показывается эскиз обработки детали, с указанием обрабатываемых поверхностей линей двойной толщиной, теоретической схемой базирования и операционных размеров.