Проектирование технологических процессов машиностроительного производства

44

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО (КубГТУ)

Армавирский механико-технологический институт

Кафедра машиностроения

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине Технология машиностроения

на тему: Проектирование технологических процессов машиностроительного производства

Выполнил:

Лаптиёв А.А.

группа 04 - ФАТМ

Руководитель проекта

Серикова М.Г.

(подпись, дата, расшифровка подписи)

Армавир 2008 г.

Реферат

Объект: корпус захвата к многошпиндельному токарному полуавтомату.

Цель курсовой работы - закрепление и углубление знаний, полученных при изучение дисциплины «Технология машиностроения» и приобретение навыков решения основных задач разработки и анализа технологических процессов изготовления детали и сборки машин, обеспечивающих требуемое качество продукции при минимальных затратах труда, материалов и энергоресурсов на основе использования современных методик расчета и углублённого изучения литературных источников. Разработать технологический процесс сборки «ЗАХВАТА». Разработать технологический процесс изготовления Корпуса.

Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности, так как без продукции этого комплекса не может существовать ни одна отрасль нородного хозяйства России. Рост промышленного производства и всего народного хозяйства в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения, который в свою очередь отражается в достижениях Научно Технического Процесса.

Технический процесс в машиностроение характеризуется не только улучшением конструкцией машин и непрерывным совершенствованием технологии производства. От применяемой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемой машины, а также экономике их эксплуатации. Также стоит вопрос о повышение качества продукции, в частности - их технологичности. Повышение точности изготовления заготовок - снижается трудоёмкость обработки, а повышение точности механической обработки сохраняет трудоемкость обработки в результате устранения притирочных работ и обеспечивает взаимозаменяемости деталей изделия.

Цель данного курсового проекта - овладеть общей методикой разработки технологического процесса сборки, в том числе разработки технологического процесса изготовлении изделия, развитие конструкторских навыков технического творчества, профессиональной подготовлиности к самостоятельной работе, а также применение систем автоматического проектирования на базе ЭВМ.

1. Разработка технологического процесса сборки изделия

1.1 Служебное назначение изделия

Данное сборочное изделие «ЗАХВАТ» предназначено для закрепления двух заготовок при одновременном выполнении двух технологических операций: расточки отверстия в заготовке и его развертывания. Приспособление к многошпиндельному токарному полуавтомату.

Приспособление состоит из следующих основных деталей: корпуса 1; стакана 2; опор 3 и 7; толкателя 4; подпятника 5; захвата 6; цилиндра 8; поршня 9 и распределителя 11.

Работают приспособление следующим образом. Заготовка вставляется между рифлеными поверхностями рычагов захватов 6 до упора в опору 7. В полость цилиндров подается воздух. Поршни 9 под давлением воздуха перемещаются, передвигая толкатели 4. Толкатели своей конусной поверхностью нажимают на плечи захватов 6, поворачивая их на штифтах 28. заготовка зажата.

Захваты верхнего цилиндра при обработке самой первой заготовки работают вхолостую. Затем производится обработка заготовки. При этом палец 18 предотвращает проворот цилиндра 8, а пружина 15 амортизирует возможные удары при обработке заготовки и позволяет перемещаться цилиндру на незначительное расстояние вдоль оси.

После окончания обработки полость цилиндра соединяется с атмосферой и пружина 14 возвращает толкатель 4 и поршень 9 в исходное положение. Плечо захвата освобождается и пружины 16, поворачивая захваты, освобождают заготовку. Эта заготовка устанавливается в верхние захваты, а новая заготовка - в нижние захваты. Теперь одновременно работают два инструмента, например резец и развертка. Верхняя заготовка при обработки самовыставляется, упираясь в плавающую опору 3.

1.2 Анализ технологичности конструкции изделия

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико - экономических показателей разрабатываемого технологического процесса.

Основной задачей. Решаемые при анализе технологичности конструкции изделия, сводится к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости.

Деталь - корпус захвата. Деталь изготовляется из серого чугуна СЧ21 - 40 ГОСТ 1412-70. Отливка имеет несложную форму, но для образования полости корпуса, которая представляет собой комплекс цилиндрических поверхностей различных диаметров, требуется стержневая формовка. Масса детали 25 кг.

Конструкция данной детали не позволяет обработать поверхности на проход, в связи с этим появляется необходимость переустановки или использования оборудования с поворотным столом. Чтобы обеспечить соосность отверстий необходимо применить станок с высокой точностью. Особое внимание следует уделять тому, чтобы точность расположения поверхностей Ш75Н7 и Ш65Н7 было достигнута. В условиях автоматизации необходимо предусмотреть в конструкции детали заходные фаски на базирующие отверстия.

Анализируя корпус с точки зрения его технологичности, заключаем, что корпус имеет сравнительно небольшие габаритные размеры, не имеет сложных форм отверстий и других поверхностей, ко всем поверхностям корпуса имеется свободный доступ измерительного, стандартного и специального инструмента при его механической обработке, что благоприятно влияет на применение многоцелевых металлорежущих станков с ЧПУ, что имеет важное значение при годовой программе 50000 штук.

1.3 Анализ существующего технологического процесса сборки изделия

Разработке ТП предшествует изучение конструкции изделия, технологический контроль сборочного чертежа и технических условий приемки.

При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится:

1. оптимальная форма детали, обеспечивающая изготовление заготовки с наименьшим припуском и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей;

2. наименьший вес машины;

3. наименьшее количество материала, применяемого в конструкции машин;

4. взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальным значением полей допуска;

5. нормализация (стандартизация) и унификация деталей, узлов и их отдельных конструкторских элементов.

Указанные требования точности обеспечиваются точностью пространственного положения собираемых деталей и сборочных единиц (узлов), допусками расположения поверхностей деталей.

Детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Размеры детали должны иметь оптимальную точность. Шероховатость поверхностей должна быть оптимальной. Физико-химические и механические свойства материала детали, её жесткость, форма, размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы отделочно-упрочняющей обработки, нанесения антикоррозийных покрытий и т.п.), а также хранения и транспортировки.

Для того чтобы правильно оценить точностные требования к машине, необходимо перед изучением чертежей конструкции изделия выяснить ее служебное назначение и технические характеристики, срок службы и условия эксплуатации, программу выпуска и техническую оснащенность предприятия-изготовителя. При необходимости следует уточнить и дополнить технические требования к машине, если выяснится какое-либо несоответствие этих требований ее служебному назначению. В технических условиях желательны частные указания технологического характера о методах выполнения соединения, последовательности сборки, методах промежуточного и окончательного контроля.

При анализе технических требований и выявлении технологических задач необходимо выявить основные точностные характеристики; определить те положения деталей, при которых точностные параметры будут наихудшими (для перемещающихся деталей и механизмов); при посадках с зазорами проанализировать все возможные положения звеньев и определить те, что будут наиболее благоприятно сказываться на точности основных параметров изделия; определить заложенные в конструкции методы компенсации погрешностей и выбрать способ установки и настройки элементов конструкции. Желательно по выявленным наихудшим взаимным положениям деталей и способам регулировки конструкции составить ее схему.

Основные виды геометрических проверок, осуществляемых при сборке сборочных единиц и механизмов с помощью контрольных приспособлений и инструментов:

1. контроль зазоров,

2. контроль параллельности и перпендикулярности, соосности и положения деталей.

1.4 Разработка схемы сборки изделия

Изучение собираемого изделия завершается составлением технологических схем общей и узловой сборки. Такие схемы отражают структуру и последовательность комплектования изделия и его составных частей. Процесс сборки изображается на схеме горизонтальной прямой, которую проводят в направлении от базового элемента к собранному объекту. Сверху располагаются в порядке последовательности сборки обозначения непосредственно входящих в изделие деталей, а снизу -- сборочных единиц.

При наличии образца изделия составление технологических схем сборки упрощается. В этом случае последовательность сборки может быть установлена в процессе его пробной разборки. В каждой размерной цепи сборку завершают установкой тех элементов соединения, которые образуют ее замыкающее звено.

Технологические схемы сборки должны быть снабжены надписями-сносками, поясняющими характер сборочных соединений и выполняемый при сборке контроль (запрессовать, расклепать, затянуть с определенным крутящим моментом, отрегулировать положение, проверить зазор и т.д.).

Если отдельные сборочные единицы (узлы) подвергаются по условиям общей сборки частичной или полной разборке (например, шатун с поршнем при установке в компрессор), то этот вид дополнительных работ также отражается дополнительной надписью на технологической схеме общей сборки.

Технологические схемы сборки можно составлять в нескольких вариантах, отличающихся как по структуре, так и по последовательности выполнения сборки. Число вариантов тем больше, чем сложнее собираемое изделие. На выбор варианта технологической схемы влияют такие экономические факторы, как трудоемкость и себестоимость сборки, требуемое число сборщиков, а также удобство сборки и возможность механизации и автоматизации сборочного процесса. При различных ограничивающих условиях эта задача может быть решена на ЭВМ с использованием математических или эвристических алгоритмов.

Схема сборки (Приложение 5) составляется в соответствии со сборочным чертежом (приложение 4) и спецификацией (приложение 6). Сборку разбиваем на несколько узловых операций:

1. сборка узла 1;

2. сборка узла 2;

3. сборка узла 3;

4. общая сборка.

Рисунок 1. Схема сборки «узла 1»



Рисунок 2. Схема сборки «узла 2»

Рисунок 3. Схема сборки «узла 3»

Рисунок 4. Общая схема сборки

1.5 Определение метода сборки на основе расчета основной размерной цепи

Под технологическим методом понимается совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки.

Размерная цепь строится, начиная с замыкающего (исходного) звена. Замыкающее звено и его точность определяется служебным назначением сборочной единицы, ее собираемость и эксплуатацией. Затем по чертежу находят примыкающую к нему слева деталь, размер которой непосредственно влияет на размер замыкающего звена. Далее находят размер второй детали, сопряженной с размером первой. И так последовательно выявляют детали сборочного соединения, сопряженные Друг с другом, размеры которых непосредственно влияют на размер замыкающего звена. Последний из этих размеров должен примкнуть к размеру замыкающего звена, замкнув цепь. В состав размерной цепи от каждой детали входит только один размер.

Расчет и анализ размерной цепи позволяет:

1. установить количественную связь между размерами деталей изделия

2. установить номинальные значения

3. допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей и сборки изделия

4. определить, какой вид взаимозаменяемости (полный, неполный) будет наиболее экономичен

5. добиться наиболее правильной простановки размеров на рабочих чертежах

6. определить операционные допуски и сделать пересчет размеров при несовпадении технологических, конструкторских, измерительных баз.

По заданному номинальному размеру, допуску и предельным отклонениям замыкающего звена определяют указанные параметры составляющих звеньев. Это задача проектная или прямая, решается конструктором и технологом.

По заданным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев определяют параметры замыкающего звена. Это задача проверочная или обратная и решается технологом.

Для достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи существует пять методов:

1. полной взаимозаменяемости;

2. неполной взаимозаменяемости;

3. групповой взаимозаменяемости;

4. регулировки;

5. пригонки.

Рисунок 5 - Схема размерных цепей

Расчёт ведём по методу пригонки.

А1=120 - увеличивающее звено

А2=10 - уменьшающее звено

А3=100 - уменьшающее звено

АД=10 - компенсирующее звено

(1)

Определяем необходимый квалитет по числу единиц допуска а одинакового для всех составляющих звеньев цепи:

По12 квалитету выбираем допуск на все составляющие звенья:

Т1 = -400 мкм

Т2 = -150 мкм

Т3 = -350 мкм

(2)

Назначаем координаты середины полей допусков:

(3)

Определяем предельное отклонение замыкающего звена по формуле:

(4)

(5)

Таблица 1. Допуски и координаты середин размерных звеньев.

Обозначение звена	Наминальный размер мм	Квалитет	Допуск Т	Верхнее отклонение В	Нижнее отклонение Н	Середина поля допуска С
			мкм
АД	10	12	-	-	-	0
А1	120	12	400	0	-400	-200
А2	10	12	150	0	-150	-75
А3	100	12	350	0	-350	-125

1.6 Выбор технологического оборудования и оснастки

Таблица 2 - оборудование и средства технологического оснащения для сборки захвата

№ операций	Наименование операции	Оборудование	Приспособление и слесарный инструмент
1	2	3	4
005	Подготовительная	Верстак Установка моечная мод. УМ-2 ГОСТ 1787-87	Ветошь хлопчатобумажная. Содовый раствор. Н1-1285
010	Сборочная. Сборка узла №1	Верстак СД 3701.07. Масляная ванна УЗВ-15. Тара Q=0,2 т.с. спец. Н1-1285	Оправка ОП-2732-87. Круглогубцы 7814 ГОСТ 7283. Пассатижи. Гайковерт. Развертка.
015	Сборочная. Сборка узла 2	Верстак СД 3701.07. Масляная ванна УЗВ-15. Тара Q=0,2 т.с. спец. Н1-1285	Оправка ОП-2732-87. Круглогубцы 7814 ГОСТ 7283. Пассатижи. Гайковерт. Развертка.
020	Сборочная. Сборка узла №3.	Верстак СД 3701.07. Тара Q=0,2 т.с. спец. Н1-1285	Оправка ОП-2732-87. Круглогубцы 7814 ГОСТ 7283. Пассатижи. Гайковерт. Развертка.
025	Общая сборка.	Сборочный стенд спец.	Ключ гаечные ГОСТ 7811
030	Контрольно-испытательная	Испытательный стенд со шкафом с электронным оборудованием

1.7 Определение режимов и нормирования сборочных операций

Температура в сборочном помещении tсб=20°С.

Таблица 3 - Нормы времени на сборочные операции

№ операций	Наименование операции	Оперативное время Топ., мин
1	2	3
005	Подготовительная	20
010	Сборочная. Сборка узла №1	7,67
020	Сборочная. Сборка узла №2	7,02
025	Сборочная. Сборка узла №3.	5,86
035	Общая сборка.	15,84
040	Контрольно-испытательная	80

Итого: Топ. = 136,39 мин.

Согласно, выбранных норм времени [10]., определяем штучно-калькуляционное время на сборку.

(6)

где: Топ. - штучное время по операциям сборки, Топ. = 136,39 мин;

- время на обслуживание, = 1,5% [10 с. 25];

- время на отдых, = 1,5% [10 с. 25];

t_n3 - подготовительно-заключительное время,

t_n3 = 2,5% [10 с. 25];

К - коэффициент выполнения норм на слесарно-сборочных

операциях, К = 1,15 [10 c. 25].

Т шт.к. = 136,39 · ( 1 + (1,5 + 1,5 + 2,5) / 100%) · 1,15 =165,475 мин.

Итак, на сборку редуктора необходимо Тшт.к. = 165,475 мин.

2. Технологический процесс изготовления детали

2.1 Назначение, конструкция детали

Деталь - корпус - чугунная отливка имеющая в центре ступицу с помощью которой приспособление устанавливается и закрепляется станине станка.

Рисунок 6. Корпус

2.2 Анализ технологичности конструкции детали

Цель технологического анализа - это выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а так же возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

Объектом расчета данной курсовой работы является корпус захвата (Приложение 1).

Корпус изготовлен из серого чугуна, к которым предъявляются требования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям отвечает СЧ 21 - 40, из которой изготовлен рассматриваемый корпус.

Конструктивные формы машин, сборочных единиц и деталей определяются их служебным назначением. Однако машина, сборочная единица или деталь, сконструированные без учета требований технологии их изготовления, могут оказаться неэкономичными. Поэтому при сборке конструктивных форм машины, сборочных единиц и деталей необходимо учитывать требования технологии их наиболее экономичного изготовления. Следовательно, технологические решения, прежде всего, должны быть направлены на повышение наиболее экономичного их изготовления, в установленные сроки и с установленными требованиями к качеству изделия.

Существующие технологические решения базового варианта, используемые при изготовлении аналогичных деталей типа корпус с малой программой выпуска, не удовлетворяют этим требованиям, поэтому для сокращения технологического времени изготовления детали, а, следовательно, и себестоимости.

В технологическом процессе был изменен метод получения заготовки: так метод литья в «землю» был заменен на метод литья по выплавляемым моделям, что привело к повышению точности отливки, к уменьшению снимаемого слоя металла, что в свою очередь, позволило сократить время на последующую механообработку, повысило коэффициент использования материала.

На все операции, кроме первой, автоматизированы погрузочно-разгрузочные работы, в частности: подача корпуса в зону обработки и установка детали в приспособление, а также снятие обработанной детали со станка осуществляется автоматически с помощью роботов. В результате произошло сокращение штучно-калькуляционного времени изготовления корпуса за счет резкого сокращения вспомогательного и подготовительно-заключительного времени на операции.

2.3 Определения типа производства

Коэффициент закрепления операций является одной из основных характеристик типа производства. В машиностроении различают три типа производства:

· массовое,

· серийное,

· единичное (ГОСТ 14.004-83).

Исходные данные:

Годовая программа изделий N₁=50000 шт;

Количество деталей на изделие m=1;

Процент запасных частей в=5;

Действительный годовой фонд времени работы оборудования F_д = 5715 ч/см.

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле [1, с.21]:

 (7)

где N - годовая программа выпуска деталей, шт.

Годовая программа выпуска деталей вычисляется по формуле:

По формуле (7) определим такт выпуска:

Среднее штучное время по всем операциям определяется по формуле [1, с.21]:

(8)

Определим штучное время для каждой операции:

Подрезка торцов

Растачивание

Сверление

Зенкерование

Нарезание резьбы

Шлифование:

Шлифование торцевым кругом

Суммарное штучное время по всем операциям:

Определяем по формуле (8) среднее штучное время:

Коэффициент серийности [1, с.20]:

(9)

Тип производства - массовое

Расчет количества деталей в партии

N=52500 ;

T_шт.ср=6,05

Периодичность запуска-выпуска изделий а=5 дней.

Число рабочих дней в году F=251 день.

Рабочее количество деталей в партии [1, с.22]:

(10)

Расчётное число смен на обработку партии деталей на участке [1, с.256]:

 (11)

Принятое число смен с_пр=1 смена.

Принятое число деталей в партии [1, с.256]:

(12)

2.4 Выбор заготовки

Корпус, базовую деталь редуктора, получаем методом литья из серого чугуна СЧ18 ГОСТ 1412-85. Для уменьшения массы отливки корпуса и повышения использования материала необходимо получать отливку в формах, конфигурация полости которых ближе к конфигурации наружных и внутренних поверхностей детали. Отливку такого типа можно получить литьем в песчано-глинистые формы или литьем по выплавляемым моделям.

Общие исходные данные:

Материал детали: СЧ 21 - 40;

Масса детали: q=27,82 кг;

Годовая программа: N=52500 шт;

Такт выпуска: t_В=6,53 мин/шт;

Производство: крупносерийное.

.Произведём расчёт стоимости заготовки, выполненной литьём в песчано - глинистые формы и литьём по выплавляемым моделям.

Масса заготовки при литье в песчано - глинистые формы:



Масса заготовки при литье по выплавляемым моделям:

Стоимость заготовки по первому варианту [1, с.258]:

(13)

Стоимость заготовки по второму варианту [1, с.258]:

Таблица 4 - Данные для расчётов стоимости заготовки по вариантам:

Наименование показателей	1-й вариант	2-й вариант
Способ получения заготовки	Литьё в песчано-глинистые формы	Литьё по выплавляемым формам
Масса заготовки Q, кг	34,775	29,211
Стоимость 1т заготовок Сi , руб.	57000	150000
Стоимость 1т стружки Sотх , руб.	9500	9500

Рассчитываем коэффициент использования материала по формуле:

(14)

Из выполненных расчетов видно, что целесообразнее выбрать метод литья по выплавляемым моделям, так как уменьшается трудоемкость на механообработку.

В условиях массового производства это дает экономический эффект.

Таблица 5 - Результаты технико-экономического расчета

Показатели	Вариант
	Первый	Второй (базовый)
Стоимость заготовки, руб.	2130,358764	2274,47974
КИМ, %	95,238	80
Годовой экономический эффект от выбора заготовки:

2.5 Выбор технологических баз

Составляем схемы базирования при обработке корпуса. На операции 010 (точение торцов) производим механическую обработку торцев корпуса (рисунок 7). При этом деталь "Корпус" выверяется относительно отверстия Ш75 с помощью специального приспособления с оправкой. Такая установка необходима для получения точного расположения базовых поверхностей относительно этого отверстия, так как в автоматизированном производстве робот захватывает корпус за данную цилиндрическую поверхность. На данной операции подготавливаем чистовые базы для операции 015 на многоцелевом станке.



Рисунок 7 - Базирование корпуса на операции 010

На операции 015 (сверлильно - расточная с ЧПУ) корпус базируем по плоскости: одному - гладкому цилиндрическому, другому - срезанному (рисунок 8). При этом используем поверхности, полученные на операции 010, и относительно этих поверхностей обрабатываем остальные.

Рисунок 8 - Базирование корпуса на операции 015

На операции 020 (расточная с ЧПУ) в качестве баз используем окончательно обработанные на операции 020 поверхности и относительно этих поверхностей окончательно обрабатываем остальные (рисунок 9).

Рисунок 9 - Базирование на операциях 020

На операции 025 (шлифовальную с ЧПУ) в качестве баз используем специальное приспособление с оправкой (рисунок 10).

Рисунок 10 - Базирование на операциях 025

2.6 Выбор варианта технологического маршрута изготовления детали

При выборе варианта технологического маршрута используем систему «Компас-Автопроект».

В основу работы программного комплекса положен принцип заимствования ранее принятых технологических решений. В процессе эксплуатации системы накапливаются типовые, групповые и единичные технологии, унифицированные операции, планы обработки конструктивных элементов и поверхностей. При формировании текущей технологии пользователю предоставлен удобный доступ к соответствующим архивам и библиотекам, хранящим накопленные решения.

В соответствии с ЕСКД выполняют маршрутное описание ТП, при котором производят сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов, но с указанием типа оборудования (станка). Маршрутное описание ТП обычно является основным в единичном и мелкосерийном производствах и сопроводительным (дополнительным) в других типах производств. Исходные данные для разработки маршрутной технологии: чертеж детали с техническими требованиями, чертеж заготовки с техническими условиями, ранее установленный тип производства, ранее проведенная отработка технологичности конструкции детали; предварительно определенные маршруты (планы) обработки отдельных поверхностей, ранее выбранные технологические базы с предварительно намеченным планом обработки заготовки. Разработка маршрута -- сложная задача с большим числом вариантов ее решения. В целом разработка маршрута изготовления детали полностью соответствует общей последовательности и принципам принятия ТР.

При установлении последовательности обработки (для изготовления деталей нормальной геометрической точности) нужно руководствоваться следующими соображениями:

1. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, принятые за чистые (обработанные) технологические базы.

2. Последовательность обработки зависит от системы простановки размеров. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей.

3. При невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов, например раковин, включений, трещин, волосовин и т.п., и отсеивания брака). Далее последовательность операций необходимо устанавливать в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать, так как обработка каждой последующей поверхности может вызывать искажение ранее обработанной поверхности (снятие каждого слоя металла с поверхности заготовки приводит к перераспределению остаточных напряжений, что и вызывает деформацию заготовки). Последней нужно обрабатывать ту поверхность, которая является наиболее точной и ответственной для работы детали в машине.

4. Операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение и не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, удаление заусенцев и т.п.), следует выполнять в конце ТП, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей. В конец маршрута желательно также вы носить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.

5. В том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовок или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости. Однако некоторые виды термической, химико-термической и гальванической обработок усложняют ТП. Например, при цементации требуется науглеродить отдельные участки заготовки. Остальные участки защищают омеднением или оставляют на них припуск, который удаляют при механической обработке после цементации, но до закалки.

2.7 Выбор металлорежущих станков

При выборе металлорежущих станков используем систему «Компас-Атопроект».

В проектном процессе будут использованы следующие станки:

1. 500 V/5 c 2-х осевым поворотным столом - сверлильный-расточной станок с револьверной головкой, крестовым столом и с позиционной системой ЧПУ;

2. 16К20Ф3 - токарный станок с контурной системой ЧПУ;

3. 2М615 - расточной станок с системой ЧПУ

4. 3А110В - круглошлифовальный станок с контурной системой ЧПУ.

Выбранные станки обеспечивают требуемую точность обработки и поверхностей детали.

2.8 Расчет припусков

Расчёт припусков производим в системе «Компас-Автопроект».

Таблица 6 - Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск мкм	Расчётный размер мм	Допуск д, мкм	Предельный размер, мм	Предельный значения припусков, мкм
		T	с
Заготовка	30	170	2120	-----	59,998	400	59,6	60
Растачивание черновое	50	50	106	4640	63,638	170	63,47	63,64	3870	3640
Растачивание чистовое	20	25		415	65,05	50	65	65,05	1530	1410

Суммарное отклонение [1, с.92]:

(15)

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового растачивания

Рассчитываем минимальные значения припусков.

Минимальный припуск [1, с.92]:

Растачивание черновое



Растачивание чистовое

Рассчитываем расчётный размер:

Предельные значения припусков

определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов [1, с.261]:



Рисунок 11 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности

2.9 Определение режимов резания

Порядок расчёта режимов резания обработки в программе «Компас Технология» следующий. Чтобы корректно произвести данный расчет, необходимо в поле текущей технологии на уровне «Операции» задать «Тип операции» и «Модель станка». На уровне «Переходы» сформировать текст перехода, одновременно определив код перехода. Далее в режиме F4 загрузить справочную таблицу «Тип перехода». Запустить процедуру «Расчет режимов резания». Если ввод информации осуществляется в режиме «Формирование переходов», то сначала нужно назначить переход, затем запустить процедуру расчета из строки «Расчет режимов резания».

На экране монитора появится форма, содержащая информацию о паспортных данных станка: число ступеней, число оборотов, подачи: поперечные, продольные, вертикальные.

Исходными данными для расчета являются следующие реквизиты:

- Диаметр (Ширина) [D];

- Длина [L];

- Число проходов [i],

которые вводятся в соответствующих полях редактирования.

Для выбора подачи S и числа оборотов N необходимо произвести двойной щелчок в нужных полях таблицы паспортных данных станка.

При нажатии кнопки Расчет программа определит скорость резания V и основное время Т₀. Ключевым словом для определения формулы расчета является переход.

Результаты расчёта формируются в текстовую строку и переносятся в технологию.

Норма штучного времени вычисляется по формуле [2, с.10]:

(16)

где - норма основного (технологического) времени;

- время на личные надобности и дополнительный отдых.

Сумма норм основного и неперекрываемого им вспомогательного времени составляет норму оперативного времени [2, с.10]:

(17)

Основное (машинное) время определяется по формуле [2, с.10]:

(18)

где L - длина пути инструмента, мм;

i - число ходов;

S - подача на оборот шпинделя, мм/об; S = 0,09 мм/об;

n - частота вращения шпинделя, об/мин; n = 500 об/мин.

(19) [2, с.12]:

где - длина обрабатываемой поверхности, мм;

- величина врезания инструмента, мм;

- величина перебега (схода) инструмента, мм.

Вспомогательное время определяется как сумма [2, с.15]:

(20)

где - норматив вспомогательного времени на установку и снятие детали;

- норматив вспомогательного времени, связанного с переходом;

- норматив вспомогательного времени на контрольные измерения обработанной поверхности.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле [2, с.17]:

(21)

где V - скорость вращения шпинделя, мм/мин;

d - диаметр детали, мм.

Операция - 015 - сверлильно-расточноя;

Станок - сверлильно-расточной 500 V/5;

Содержание операции - центрование отверстий, сверление отверстий, развертывание отверстий, растачивание отверстий, зенкование фасок 2,5х45°

Для 1-го перехода (растачивание отверстий):

Для Ш65Х45

i=1; t - глубина резания; t = 2 мм;

Для Ш75Х80

i=1;

t - глубина резания; t = 2 мм;

Для 2-го перехода (центрование отверстий):

Глубина резания - t=1,575 мм;

Инструмент - сверло центровочное Ш3,15;

Длина рабочего хода Lр.х.=50 мм;

Рекомендуемая подача - Sо=0,15 мм/об;

Рекомендуемая скорость сверления V=Vтабл.·k₁·k₂·k₃ = 17 ·0,9·1,3·1 =19,89мм/мин;

Число оборотов при рекомендуемой скорости

;

Наиболее близкое значение частоты вращения по паспорту станка n=575 об/мин;

Скорость резания при уточненном значении частоты вращения

;

Минутная подача - Sм=n·Sо=575·0,15=86,25 мм/мин;

Основное время - . (21)

Для 3-го перехода (сверление отверстий):

Глубина резания - t=7,25 мм;

Инструмент - сверло Ш10,5;

Длина рабочего хода Lр.х=50 мм;

Рекомендуемая подача - Sо=0,14 мм/об [11];

Рекомендуемая скорость сверления V=Vтабл.·k₁·k₂·k₃ = 25 ·0,9·1,6·1 =36мм/мин;

Число оборотов при рекомендуемой скорости

;

Наиболее близкое значение частоты вращения по паспорту станка n=1100 об/мин; (принимаем 1100 об/мин)

Скорость резания при уточненном значении частоты вращения

;

Минутная подача - Sм=n·Sо=1100·0,14=154 мм/мин;

Основное время -.

Для 4-го перехода (развертывание отверстий):

Глубина резания - t=0,25 мм;

Инструмент - сверло Ш11;

Длина рабочего хода Lр.х.=45 мм;

Рекомендуемая подача - Sо=0,8 мм/об;

Рекомендуемая скорость сверления V=12мм/мин;

Число оборотов при рекомендуемой скорости

;

Наиболее близкое значение частоты вращения по паспорту станка n=350 об/мин;

Скорость резания при уточненном значении частоты вращения

;

Минутная подача - Sм=n·Sо=350·0,8=280 мм/мин;

Основное время -.

Для 5-го перехода (зенкование фасок в отверстиях):

Глубина резания - t=1,5 мм;

Инструмент - зенковка Ш17;

Длина рабочего хода Lр.х.=16 мм;

Рекомендуемая подача - Sо=0,2 мм/об;

Рекомендуемая скорость сверления V=21·0,9·1,3·1=24,57мм/мин;

Число оборотов при рекомендуемой скорости

;

Наиболее близкое значение частоты вращения по паспорту станка n=460 об/мин;

Скорость резания при уточненном значении частоты вращения

;

Минутная подача - Sм=n·Sо=460·0,2=92 мм/мин;

Основное время -.

2.10 Техническое нормирование

Согласно спроектированного технологического процесса изготовления корпуса, и расчета режимов резания, и основного машинного времени производим нормирование операций по «Общемашиностроительным нормативам времени».

Нормы времени рассчитываем аналитически на одну операцию, а на остальные операции нормы времени рассчитываем по таблицам.

Операция 015. Сверлильно - расточная с ЧПУ.

Основное время на операцию определяем

мин (22)

Определяем вспомогательное время

Т_всп=t_уст+t_пер+t_изм=2,5+0,67+0,5=3,67 мин, (23)

где t_уст=2,5 мин - время на установку, выверку и снятие детали; t_пер=0,67 мин - время, затрачиваемое на смену инструментов, изменение скорости, перемещение рабочих органов; t_изм=0,5 мин - время на контроль и измерение [6, с.428].

Определяем оперативное время

Т_оп=?Т_о+Т_всп=8,03+3,67=11,7 мин (24)

Определяем подготовительно-заключительное время

Т_п.-з.=23 мин [12, с.429].

Определяем штучное время

, (25)

где: б=9%; в=9% - время на отдых и естественные надобности в процентах от оперативного времени [12, с.429].

Тогда

мин

Определяем штучно-калькуляционное время

, (26)

где п - число деталей в партии. п=414 шт. (согласно расчета).

мин

На остальные операции расчета режимов резания ведем табличным методом по вышеуказанным формулам и сводим в таблицу 12.

Таблица 7 - Расчет норм времени

№ п/п операций	Наименование операций	Тосн., мин	Вспомога-тельное время, мин	б%	в%	Тшт., мин	Тп.з., мин	п,шт.	Тшт.к., мин
			Туст.	Тнер .	Тизм.
010	Токарная с ЧПУ	10,94	0,5	1,2	0,7	-	-	15,76	-	-	-
015	Сверлильно-расточная с ЧПУ	8,03	2,5	0,67	0,5	9,0	9,0	13,806	23	412	13,86
020	Расточная с ЧПУ	4,34	0,5	1,2	0,5	-		7,49	-	-	-
025	Шлифовальная с ЧПУ	4,37	0,5	3	0,7	-		7,53		-	-

2.11 Определение основных технико - экономических показателей разработанного процесса

Годовая экономия на приведенных затратах (годовой экономический эффект) определяется по формуле:

?С_n = (С_{п б} - С_{п пр}); (27)

где С _{п б} - приведенные затраты по базовому варианту, определяемые по формуле:

С _{п б} = С_б + _н • К_б =805,7 • 52500 + 0,12 • 8688674 = 43341,89 тыс. руб;

С _{п пр} - приведенные затраты по проектируемому варианту,

С _{п пр} = С_пр + _н • К_пр = 602,478 • 52500 + 0,12 • 12896499 = 40677,67488 тыс. руб;

?С_n = 43341,89 - 40677,67488 = 2664,215 тыс. руб.

Анализ основных технико-экономических показателей вариантов технологического маршрута ведется путем сравнения.

Снижение трудоемкость

?Т = [(Т^б - Т^пр)/Т^б] • 100% = [(1,336 - 0,83)/1,336] • 100% = 37,87%

Снижение себестоимости продукции

?С = [(С^б - С^пр)/С^б] • 100% = [(805,7 - 602,478)/805,7] • 100% = 25,22%

Рост производительности труда

П = ?Т • 100/(100-?T) = 37,87 • 100/(100 - 37,87) = 60,95%

Заключение

Особенностью технологических процессов автоматизированного производства является их интенсификация путем концентрации операций и переходов, применения новых высокопроизводительных методов обработки, максимальной автоматизации управления процессом механической обработки.

Методика проектирования автоматизированного технологического процесса механической обработки в принципе та же, что и неавтоматизированного.

Оборудование выбирают в зависимости от методов и сложности обработки поверхностей заготовки, масштаба выпуска. К нему предъявляют общие требования обеспечения заданного качества объектов производства при максимальной производительности и экономичности.

В данной курсовой работе для расчёта вала и сборки редуктора были использованы программы: «Компас», «Компас-Автопроект», «Компас-Спецификация». Эти программы значительно облегчают работу инженеру, снижают процент ошибки и появления брака.

Список литературы

1. А.Ф. Горбацевич «Курсовое проектирование по технологии машиностроения», изд. «Высшая школа», Минск, 1975 г.;

2. Методическое пособие по расчёту режимов резания, КубГТУ/АМТИ, 2006 г.;

3. В.М. Бурцев «Технология машиностроения» в 2-х томах, М.: Изд. МГТУ им. Баумана, 2001 г.;

4. С.Л. Мурашкин «Технология машиностроения» в 3-х томах, С-П, изд. СПбГТУ, 2001 г.;

5. Акционерное общество АСКОН «Компас-Автопроект. Руководство пользователя», 1996-2001 гг.;

6. А.Г. Косилова и Р.К. Мещерякова «Справочник технолога-машиностроителя» в 2-х томах, М.: Машиностроение, 1986 г..

7. Ю.В. Барановский «Справочник режимов резания», М: Машиностроение, 1972