Проектирование заготовки детали втулка в условиях гибкого среднесерийного автоматизированного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КурсовОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Промышленные технологии и инновации»

на тему: «Проектирование заготовки детали втулка в условиях гибкого среднесерийного автоматизированного производства»

Воронеж 2016

Содержание

Введение

1. Конструкция и назначение детали; химические и физико-механические свойства материала детали

2. Тип производства и форма организации работ

3. Определение и обоснование метода получения заготовки. Расчет коэффициента использования материала

4. Описание сущности выбранного метода получения заготовки

5. Определение оборудования для реализации выбранного метода, его основные технические характеристики

Заключение

Список литературы

Введение

Технический уровень развития многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения. Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности- основные задачи машиностроения.

Создание грамотных и эффективных технологических процессов залог достижения высокого качества готовой продукции при низкой ее себестоимости.

Целью курсового проекта является разработка технологического процесса механической обработки втулки.

Для этого предстоит решить следующие задачи:

- Описать конструкции детали и выбрать материала заготовки;

- Проанализировать и выбрать тип производства;

- Проанализировать технологичность детали;

- Составить маршрутную технологию.

А также выполнить следующие расчеты:

- Расчет промежуточных припусков и размеров заготовки;

- Расчет коэффициента использования материала;

1. Конструкция и назначение детали; химические и физико-механические свойства материала детали

Втулка -- деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы, имеющая осевое отверстие, в которое входит другая деталь.[1] Деталь представляет собой тело вращения. Габаритные размеры детали таковы: длина 102 мм, диаметр первого отверстия 66 мм, диаметр второго отверстия 50мм .Длина первого отверстия 44 мм , второго 58 мм.

Характеристика материала АК12

АК12 - это силумин, литейный сплав алюминия с кремнием и незначительной долей магния, а также прочих примесей. Для силуминов характерна низкая литейная усадка, герметичность, стойкость к коррозии и высокая твёрдость по сравнению с другими сплавами на основе Al. Однако, не все силумины проявляют свои качества одинаково и по-разному ведут себя в условиях повышенной нагрузки, в морской воде и при высоких температурах.

Таблица 1-- Характеристика материала АК12

Марка	АК12
Классификация	Алюминиевый литейный сплав
Применение	Сплав на основе системы алюминий - кремний - магний (силумин). Из сплава получают плотные герметичные отливки сложной формы, не испытывающие в процессе эксплуатации значительных нагрузок, сплав отличается высокой герметичностью.

Таблица 2 -- Химический состав в % материала АК12 ГОСТ 1583 - 93

Fe	Si	Mn	Ti	Al	Cu	Zr	Mg	Zn	Примесей
до 1.5	10 - 13	до 0.5	до 0.1	84.3 -90	до 0.6	до 0.1	до 0.1	до 0.3	всего 2.7

Таблица 3 -- Механические свойства при Т=20 ^oС материала АК12

Сортамент	Размер, мм	Напр.	?в МПа	?T МПа	?5 %	? %	KCU кДж/м2
литье в кокиль, ГОСТ 1583-93	-	-	147-157	-	2-3	-	-
литье под давлением, ГОСТ 1583-93	-	-	147-157	-	1-2	-	-

Таблица 4 -- Физические свойства материала АК12

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	С	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	0,7	-	-	2650	-	54.8
100	-	21,1	168	-	838	-

Силумин марки АК12 имеет малую плотность, поскольку в его состав входит легкий кремний - плотность составляет 2,66 г/см3. Он обладает важными свойствами, которые с трудом удается получить у более прочных алюминиевых сплавов:

высокая жидкотекучесть;

низкая линейная усадка;

превосходная свариваемость.

Сплав АК12 дает малую усадку в процессе литья, практически не образует трещин. При этом отливки, за счет его малого интервала кристаллизации (близкого к нулю), обладают небольшой пористостью. Но из-за склонности алюминиево-кремниевого сплава к газонасыщению, изделия могут содержать концентрированные газовые раковины - закрытые открытые или полости с шершавой поверхностью. Именно из-за них возникают немалые трудности при изготовлении массивных и сложных по форме заготовок из АК12.

Механические свойства:

?в - Предел кратковременной прочности , [МПа]

?T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

?5 - Относительное удлинение при разрыве, [%]

? - Относительное сужение, [%]

KCU - Ударная вязкость, [кДж / м²]

Физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

E - Модуль упругости первого рода , [МПа]

? - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]

? - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

? - Плотность материала , [кг/м3 ]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20^o - T), [Дж/(кг·град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м][2]

2. Тип производства и форма организации работ

Тип производства -- это комплексная характеристика технических, организационных и экономических особенностей машиностроительного производства, обусловленная его специализацией, типом и постоянством номенклатуры изделий, а также формой движения изделий по рабочим местам.[3]

Гибкое производство - это такое производство, в котором представляется возможность за короткое время и при минимальных затратах на том же оборудовании без перерыва производственного процесса и не останавливая оборудования переходить на производство других изделий произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.

Гибкие автоматизированные производства позволяют быстро переходить от обработки одного изделия к другому, одновременно выполнять различные операции. Гибкие автоматизированные производства применяются в различных формах, определяемых требованиями производства, для обработки самых разнообразных деталей станков, двигателей, транспортных машин, турбин.

С помощью ГАП выполняется широкий круг операций, включающих контурное фрезерование, фрезерование плоскостей, сверление, резьбонарезание, токарно-патронную обработку, обработку на карусельном станке, зубофрезерование, шлифование и многое другое.

Среднесерийный тип производства является промежуточным типом, сочетающим особенности как мелкосерийного, так и крупносерийного производства. При среднесерийном производстве специализация ограничивается более узкой номенклатурой, а производственные линии и цехи имеют предметную и технологическую специализацию. Подготовка производства, как правило, также выделяется из основного производственного процесса. К среднесерийному производству относятся, например, станкостроение и двигателестроение, многие виды проката чёрных и цветных металлов.

Форма организации производства - определенное сочетание во времени и в пространстве элементов производственного процесса (частичных процессов) при соответствующем уровне интеграции, выраженное системой устойчивых связей.[4]

Для изготовления втулки можно применить точечную форму организации, которая заключается в том, что работа над деталью при данной форме организации производства происходит в полном объеме на одном рабочем месте. Продукт производится там, где находится основная его часть. [1]

3. Определение и обоснование метода получения заготовки. Расчет коэффициента использования материала

При определении способа получения заготовки следует учитывать, что предлагаемый метод должен обеспечивать для данного типа производства наиболее высокий коэффициент использования материала (Ким), трудоемкости и экономичности ее обработки. Выбор метода получения заготовки определяется технологическими характеристиками детали, конструктивными формами и размерами заготовки, требуемой точностью выполнения заготовки, шероховатостью и качеством ее поверхностных слоев, величиной программы выпуска и заданными сроками выполнения этой программы. Выбранный способ получения заготовки должен обеспечивать наименьшую себестоимость детали, т.е. издержки на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальны.[2]

Для заготовки втулка подойдет способ центробежного литья, так как эта заготовка имеет сквозное центробежное отверстие.

Коэффициент использования материала рассчитывается по следующей формуле:

К=== (1)

где Мзаг - масса заготовки;

Мдет - масса детали;

- плотность материала;

V1,2 - объем детали и заготовки.

Произведем расчет коэффициента использования материала (Ким):

К=

Коэффициент использования материала отражает эффективность (в том числе экономическую) производства, хотя и не учитывает такие факторы, как качество готового изделия, возможность переработки или вторичного использования отходов и т. д

4. Описание сущности выбранного метода получения заготовки

Центробежное литье - это способ формирования отливок под действием центробежных сил при свободной заливке металла во вращающиеся формы. Центробежным способом получают отливки из чугуна, стали, сплавов на основе меди, алюминия, цинка, магния, титана и др.

Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации практически из всех металлов и сплавов. Масса отливок - от нескольких килограммов до 45 тонн. Толщина стенок от нескольких миллиметров до 350 мм. Центробежным литьем можно получить тонкостенные отливки из сплавов с низкой текучестью, что невозможно сделать при других способах литья.

При центробежном литье жидкий металл заливают в форму, быстро вращающуюся вокруг вертикальной или горизонтальной оси. Этот способ наиболее эффективен при получении заготовок кольцевидной формы, труб, зубчатых колес и т. д.[3]

Преимущества центробежного литья

Применяя технологию центробежного литья, можно обеспечить большой ряд преимуществ, которые часто бывают недостижимы при других способах литья:

1) высокая износостойкость за счет особой кристаллической решетки центробежной отливки;

2) высокая плотность металла и отсутствие раковин;

3)отсутствие шлаковых и неметаллических включений;

4) возможность изготовления единичных отливок без создания моделей и оснастки;

5) возможность получения центробежных отливок из сталей с химическим составом по требованию заказчика.

5. Определение оборудования для реализации выбранного метода, его основные технические характеристики

Оборудование и инструменты

Оборудование - машины с вертикальной и с горизонтальной осью вращения форм.

Литейная форма приводится в движение специальной машиной, называемой центробежной. Различают машины с вращением формы вокруг вертикальной и горизонтальной (или наклонной) осей. Если диаметр отливки значительно меньше ее длины (трубы, гильзы, втулки), то ось вращения формы размещают горизонтально. Если же диаметр отливки больше, чем ее высота (колеса, шкивы, шестерни), то ось вращения располагают вертикально. Металлические формы изложницы изготовляют из чугуна и стали. Толщина изложницы в 1,5…2 раза больше толщины отливки. В процессе литья изложницы снаружи охлаждают водой или воздухом. На рабочую поверхность изложницы наносят теплозащитные покрытия для увеличения срока их службы. Перед работой изложницы нагревают до 200°C.[5]

В процессе получения отливок методом центробежного литья, залитый в форму металл подвергается действию центробежных сил. Развитие центробежных сил в металле достигается заливкой металла во вращающуюся форму или приведением формы во вращение непосредственно после заполнения ее металлом.

Форма приводится во вращение на специальных машинах для центробежного литья, которые изготовляют с различной осью вращения: вертикальной, горизонтальной и наклонной

Заключение

В результате выполнения курсовой работы по предмету «Промышленные технологии и инновации» был разработан технологический процесс механической обработки детали «Втулка», который включает в себя: операции токарной обработки, сверление, шлифование. На наиболее точную поверхность осуществлен расчет межоперационных припусков, в результате выполненного расчета спроектирована заготовка для данной детали. На часть операций механической обработки определены режимы резания путем аналитического расчета, а на остальные - назначены по общим машиностроительным нормативам. Проведено технологическое нормирование операции механической обработки.

В приложении курсовой работы представлена графическая часть (чертеж детали и заготовки).

втулка центробежный литье

Список литературы

1. Маталин А.А. Основы технологии машиностроения. М. 2013 г.

2. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Изд. 3-е, перераб. и доп., М, Машиностроение 2014 г. 288с. с ил.

3. Гелин Ф.Д. Металлические материалы справ. - Мн.: Высш. шк., 2013. - 368с.

4. Пачевский В.М. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб.пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2013. 180с.

Размещено на Allbest.ru