Заводской технологический процесс изготовления детали типа "Болт" 8ТН.920.907

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Учение о технологии машиностроения в своем развитии прошло в течение многих лет путь от простой систематизации производственного опыта механической обработки деталей и сборки машин до создания научно обоснованных положений, разработанных на базе теоретических исследований, научно проведенных экспериментов и обобщения передового опыта машиностроительных заводов.

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет целью установить наиболее рациональное и экономный способ обработки, при этом обработка деталей на металлорежущих станках должна обеспечивать выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей, правильности контуров, форм и т.д.

Таким образом, спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должен, при его осуществлении обеспечивает выполнение требований, обуславливающих нормальную работу собранной машины. Основой для проектирования технологического процесса механической обработки деталей массового производства является оптимальный технологический процесс изготовления детали.

Для металлорежущего оборудования, выпускаемого в настоящее время, характерно быстрое расширение сферы применения ЧПУ с использованием микропроцессорной техники. Особое значение приобретает создание гибких производственных модулей, благодаря которым, без участия оператора, можно управлять технологическими процессами. На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.

Одним из новых направлений автоматизации технологического процесса является создание роботизированных комплексов, в которые входят: станок с числовым программным управлением ЧПУ и обслуживающий его промышленный робот.

Экономия материала достигается применением эффективных методов получения заготовок, таких как: штамповка на ГКМ, литье под давлением, вальцовка заготовок, малоотходная штамповка и другие, а также использование в методов технологической обработки: накатывание резьб, шлицев, зубьев зубчатых колес, выдавливание, раскатка, колибрование шариком и оправкой, формообразование детали методом обжатия и вытягивания.

Предметом исследования - анализ заводского технологического процесса изготовления детали типа «Болт » 8ТН.920.907.

Тема курсового проекта: «Проект технологического процесса механической обработки деталей типа «Болт» 8ТН.920.907.

Цель проекта заключается в совершенствовании заводского технологического процесса и технико-экономического обоснование выбранного варианта изготовления деталей. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи, отраженные в содержании проекта, который состоит из трех частей. В этих частях рассмотрены общие вопросы по конструкции детали, разработан новый технологический процесс механической обработки и технико-экономические расчеты.

1. Теоретическая часть

1.1 Назначение изделия, заданного в качестве основного объекта для проектирования участка, описание его конструкции

Деталь «Болт» 8ТН.920.907, входит в муфту резино-карданную, которая применяется на электровозе ЭП1.

«Болт» служит для соединения двух деталей: ступицы и тарелки в муфте. Основные назначения муфты 5ТС.255.001 - это передача тяговых усилий от двигателя на колеса.

«Болт» 8ТС.925.027 изготовлен из стали 35ХГСА ГОСТ4543-71. Форма детали является телом вращения, правильная, геометрическая. По наружному диаметру имеется резьба М36 - 8g, с правой стороны детали на резьбовой поверхности расположены два взаимно перпендикулярных, непересекающихся отверстия O8Н14.

Основными техническими требованиями при изготовлении болта по являются:

- наивысший квалитет точности имеют резьба М36- 8g;

- наивысший класс шероховатости Ra 6,3 имеет резьбовая поверхность.

От важности показателя качества изделия зависит последовательность проектируемого технологического процесса и технологических переходов.

болт деталь механический

1.2 Анализ технологичности изделия (качественная и количественная оценка)

Проектируемая деталь «Болт» изготавливается из среднеуглеродистой стали, которая рекомендуется для изготовления следующих деталей: роликов, валиков, цапф, фрикционных дисков, после улучшения для изготовления деталей, работающих при небольших скоростях и т.д.

Сталь 35ХГСА ГОСТ4543-71качественная конструкционная, хорошо и производительно обрабатывается резанием, образуя высококачественную поверхность. Применяется при изготовлении деталей подверженным динамическим нагрузкам. Химический состав стали 35ХГСА приведен в таблице 2.

Таблица 2- Химический состав, мех и физические свойства сталь 35ХГСА

Содержание химических элементов, %
Углерод С	Кремний Si	Марганец Mn	Хром Cr	Сера S	Фосфор P
0,20…0,35	-	-	-	0,03	0,03
Механические свойства	Физические свойства
sт,МПа	sв,МПа	d5 ,%	Qн ,кДж/н2	НВ	g, г/см3	l, Вт/мґс	aґ106 1/с
450	650	19	550	227	7,85	18,5	11,9

Из анализа свойств материала видно, что деталь хорошо поддается обработке резанием и в дальнейшем не будут возникать трудности с выбором инструмента.

3.2 Анализ технологичности изделия (качественная и количественная оценка)

Технологичность конструкции отражает его конструктивные особенности, состав и взаимное расположение его узлов, форму и расположение поверхностей, установка и их соединение, размеры, материалы и т.д. В свою очередь конструкция изделия во многом определяет его функциональные свойства: надёжность и технологичность.

В соответствии с ГОСТ 14201 различают качественную и количественную оценку технологичности и конструкции изделия и его элементов.

Качественная оценка технологичности конструкции детали распространена на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего варианта конструкции изделия. Качественный анализ конструкции детали приведен ниже:

- деталь является телом вращения и не имеет труднодоступных мест и поверхностей для обработки;

- конструкция детали обеспечивает свободный подвод и отвод инструмента и СОЖ в зону резания и из нее, и отвод стружки;

- изготовляется из стали 45ГОСТ 1050-88, обладающей высокой прочностью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, хорошей обрабатываемостью, способность подвергаться термической обработке;

- деталь имеет надежные установочные базы, т. е. соблюдается принцип постоянства и совмещения баз.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия оценивается посредством системы показателей, числовые значения которых характеризуют степень удовлетворения требований к технологичности по существенным для конкретного изделия, охватывающих технологическую рациональность конструктивных решений.

Расчет количественных показателей проводим по уровню унификации, коэффициенту точности обработки и коэффициенту шероховатости обработки.

Для расчета количественных показателей произведён анализ конструктивных элементов детали типа «Крышка задняя» (рисунок 1) и результаты сведены в таблицу 3.



Рисунок 1 - Эскиз детали типа «Болт»

Таблица 3 - Анализ конструктивных элементов

Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество унифицированных элементов	Квалитет точности	Шероховатость поверхности
Наружные
O36	1	1	h14	Ra12,5
Резьба М36	1	1	8g	Ra6,3
Внутренние:
O8	2	2	Н14	Ra12,5
Фаски
4х30	1	1	Н14	Ra12,5
Радиусные:
R2	1	1	h 14	Ra12,5
Торцы:
195	2	-	IT14/2	Ra12,5
Всего	Qэ = 8	Qу.э. = 6

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали рассчитывается по формуле [5, с. 22]

, (1)

где Qу.э.- количество унифицированных элементов детали,Qу.э.=17;

Qэ.- общее число элементов детали,Qэ.=19.

Используя формулу (1) находим коэффициент унификации

По данному показателю деталь технологична, т. к. Ку.э.= 0,75 больше 0,6.

Коэффициент точности обработки рассчитываем по формуле [5, с. 22]

(2)

где Аср - средний квалитет точности.

Средний квалитет точности рассчитываем по формуле [5, с. 22]

(3)

где ni - число поверхностей детали, соответственно 1…19-му квалитетам.

,

.

По данному показателю деталь технологична.

Определяем коэффициент шероховатости по формуле [5, с. 22]

 (4)

где Бср - средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях параметра Ra, мкм. Определяется по формуле [5, с. 23]

(5)

где ni - количество поверхностей, имеющих шероховатость.

,

.

Так как Кш=0,08<0,32, то деталь по этому показателю является технологичной.

Исходя из количественной и качественной оценки технологичности конструкции детали можно сделать вывод, что деталь удовлетворяет основным технологическим требованиям, следовательно, деталь является технологичной.

1.4 Анализ производственной программы и установление вида производства

В зависимости от размеров производственной программы, характера производства и выпускаемой продукции, а так же технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три основных типа производства: принимаем 37000

Т. к. производственная программа задана количеством деталей, необходимо заданную программу увеличить только на процент брака [6 , с. 2

Ni = mґNmґ(1 + в/100)=1ґ37000ґ(1+2/100)= 37740шт., (6)

где m - количество одноименных деталей на машине , m=1;

Nm - количество изготавливаемых деталей в год, N=38000шт.;

в = 2 % - процент возможного брака при обработке заготовок.

Принимаем 42840 шт/год.

Определяем размер партии детали по формуле [6 , с. 23]

n = Ni ґ a / F = 38760ґ5/247=784 шт., (7)

где a =5 , количество дней нахождения детали на складе;

F - 247, число рабочих дней в году.

Определяем число запусков в году по формуле [6 , с. 23]

З=N/n (8)

где З - число запусков;

N - годовой объем выпуска, шт.;

n - количество деталей в партии.

Подставляем значения в формулу (8)

З=38000/784 =48

На основании таблицы № 3.1 [6, с. 24] (N от2000-50000шт.) можно сделать вывод о типе производства - среднесерийное (т. к. масса 1,86 кг, N=42840 шт).

1.5 Предложения по улучшению объекта производства

Одной из важнейших задач изготовления изделий в промышленном производстве является повышение производительности труда, за счет автоматизации технологического процесса, а также снижение себестоимости изготовления изделия.

Для достижения этих целей в данном проекте разработаны следующие методы по улучшению изготовления детали:

- улучшение метода получения заготовки с целью снижения материала емкости детали;

- применение станков с ЧПУ;

- усовершенствование технологического процесса за счет сокращения количества технологических операций;

- применение прогрессивного режущего инструмента.

В результате этих разработок снизиться себестоимость изделия, и будет получен годовой экономический эффект.

2. Технологическая часть

2.1 Выбор и технико-экономическое обоснование вида заготовки

Выбор прогрессивного вида заготовки и рационального способа его получения является одним из ответственных моментов проектирования технологического процесса. Вид заготовки и ее размеры влияют на характер начальных операций и его экономичность.

Рациональная заготовка обеспечивает повышение точности и качества детали, снижение трудоемкости и изготовления, сокращение потребного количества станочного оборудования и режущего инструмента, что снижает себестоимость детали.

Заводская заготовка детали «Болт » - круглый калиброванный прокат O39,3h14= ГОСТ 7417-75, обработка такой заготовки предполагает удаление Учитывая свойства материала, её массу и форму, размеры и тип производства, в качестве заготовки предлагается принять штамповку, более приближенную к форме детали, то есть уменьшаем припуск на обработку наружного диаметра 36g8 мм и повышаем коэффициент Ким.

Уменьшение припуска может быть технологически оправдано, так как точность выбранного оборудования и жесткость технологической системы станок - приспособление - инструмент - деталь позволяют вести точную и высокопроизводительную обработку с малым припуском, выдерживая все требования чертежа к точности и качеству поверхностей.

В курсовом проекте заготовку предлагается получить горячей объемной штамповкой на прессах.

Штамповочное оборудование - КГШП;

Масса детали - 1,89 кг.

Определяем массу поковки Мп=Мд•Кр=1,86 •1,5=0,138 кг.

Расчетный коэффициент - Кр=1,5.

Класс точности - Т3.

Группа стали - М1, т. к. С< 0,35%;

с=7,85 кг/м? - плотность стали.

кг, (9)

Так как С = 0,36, то принимаем степень сложности С2 - свыше 0,32 до 0,63 включительно.

Класс точности штамповки на ГКШП выбираем по [19, табл.19,с.28] - Т3.

Исходный индекс - 9… [19, табл.2,с. 10].

Припуски на механическую обработку устанавливаем по [19, табл.3,с.12] .

Дополнительные припуски, учитывающие:

- смещение по поверхности разъема штампа - 0,3мм [19, табл.4,с. 14];

- отклонение от плоскостности - 0,2мм [19, табл.5,с. 14];

-штамповочный уклоны наружной поверхности -10, [19, табл.18,с. 26];

- радиус закруглений наружных углов -3мм [19, табл.7,с. 15];

- отклонения межосевого расстояния - 0,3мм [19, табл.6,с. 15].

На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры элементов и заготовки в целом и заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Общие припуски на заготовку

Наименование поверхности	Размеры детали, мм	Класс точности размеров	Ряды припусков	Допуск,мм	Припуск, мм	Расчет припуска, мм	Размер заготовки с допусками
		табл.	прин.	табл.	прин.	мм
Наружная	М36-8g		Т9		10	2,4		1,0	2М(1.1+0,3+0,2)=3,2	O39.2
1 торца	195h14					3,0		1,2	1.1+0,2+0,2= 1,4	196,4

Эскиз заготовки представлен на рисунке 3. Разобьем заготовку на три геометрические фигуры

Рисунок 3 - Эскиз заготовки

Рассчитываем массу проектируемой заготовки m, кг по формуле

, (10)

где V - объем проектируемой заготовки, мм3;

- плотность стали 7,85 кг/м3;

 , (11)

см3,

см3,

Определяем общий объем заготовки Vобщ ,см3 по формуле

Vобщ= V1 +V2 , (10)

Vобщ= 4.494+15.515 =20.01 см3.

Рассчитываем массу заготовки Мзаг по формуле

. (11)

Коэффициент использования материала Ким определяем по формуле

Ким=Мдет/Мзаг, (12)

Ким=0.092/0,15=0,61.

Расчет заводского варианта получения заготовки из калиброванного проката

Определяем массу детали и массу заготовки.

Масса детали задана чертежом Gдет = 0,092кг.

Принимаем

Объем заготовки определяем по формуле 9

Массу заготовки определяем по формуле 14

Коэффициент использования материала определяем по формуле (15)

На основании полученных размеров строим заготовку - круглый прокат (рисунок 4).

Рисунок 4 - Эскиз заготовки - круглый прокат

Показатели по двум вариантам сводим в таблицу 5.

Таблица 5-Сравнительная характеристика методов получения заготовок

Вариант	Масса детали, кг	Масса заготовки, кг	Коэффициент использования материала
Заводской (круглый прокат)	1,89	2	0,
Проектируемый (штамповка на ГКШП)	1,89	1,9	0,58

Годовая экономия металла от выбранного варианта изготовления заготовки определим по формуле [4, с. 24]

 кг. (17)

Так как коэффициент использования металла выше у проектируемой заготовки, чем у заготовки из круглого проката и годовая экономия составляет 13056кг - то в качестве исходной заготовки принимаем заготовку, получаемую методом штамповки на ГКМ.

2.2 Разработка маршрутного технологического процесса

Выбор методов обработки был основан на требовании обеспечения заданной на чертеже шероховатости поверхностей.

В зависимости от вида технологических операций весь технологический процесс можно разделить на несколько этапов обработки, что позволит более рационально использовать оборудование.

После установления этапов обработки проводят формирование состава операции, т.е. решение вопроса о числе операций и их содержании. Составление маршрута обработки - это решение сложной задачи на основании которой принимается общий план обработки. При разработке необходимо учитывать требования к точности расположенной поверхности. При требованиях перпендикулярности и симметричности поверхности следует стремиться к их обработке с одной установки.

Применяемый на предприятии маршрутный технологический процесс приведен в таблице 6.

Таблица 6 - Применяемый маршрутный технологический процесс

№ опер.	Наименование операции	Оборудование
005	Заготовительная
015	Токарно- винторезная	Токарно-винторезный 16К20
020	Токарно-револьверная	Токарно-револьверный 1Г325
025	Сверлильная	Сверлильный станок НС12
030	Сверлильная	Сверлильный станок НС12
035	Бесцентрошлифовальная	Шлифовальный станок 3Н182
040	Контрольная

При проектировании нового технологического процесса применение прогрессивного инструмента позволит исключить шлифовальную операцию, а применение многоцелевого токарного станка позволит объединить сверлильные операции с токарными.

Принимаем токарный станок модели САТ400 (рисунок 3).

Таблица 7 - Проектируемый маршрутный технологический процесс

№ опер.	Наименование операции	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная	Фрезерно - центровальный EM535M
010	Контрольная
015	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ САТ400
020	Контрольная

Рисунок 2 -Станок САТ400

2.3 Выбор технологического оборудования и его краткая характеристика

Выбор оборудования при проектировании технологического процесса производиться исходя из следующих соображений:

- размеры рабочей зоны станка должны соответствовать габаритным размерам детали;

- производительность станка должна соответствовать заданной программе выпуска;

- мощность, жесткость и кинематические возможности станка должны позволять обработку на оптимальных режимах резания с наименьшей затратой времени.

Для проектируемого технологического процесса выбираем следующее оборудование (таблица 8, таблица 9).

Таблица 8 - Станок полуавтомат центровально-подрезной двусторонний МР77

Технические характеристики станка	Параметр
Диаметр обрабатываемой заготовки, мм Длина обрабатываемой заготовки, мм Число скоростей шпинделя фрезы Пределы чисел оборотов шпинделя фрезы в минуту Наибольший ход головки фрезы (стола), мм Пределы рабочих подач фрезы (бесступенчатое регулирование), мм/мин Число скоростей сверлильного шпинделя Пределы чисел оборотов сверлильного шпинделя в минуту Ход сверлильной головки, мм Пределы рабочих подач сверлильной головки (бесступенчатое регулирование), мм/мин Продолжительность холостых ходов, мин Мощность электродвигателя, кВт фрезерной головки сверлильной головки Габаритные размеры станка	20-60 100-200 7 270-1255 160 20-400 6 250-1410 60 20-300 0,15 4 1,1 2345х1265

Таблица 9 - Станок токарный многоцелевой с ЧПУ САТ400 технические характеристики.

Технические характеристики станка	Параметр
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм:
над станиной	535
над суппортом	380
Расстояние между центрами, мм	1 000
Максимальное перемещение суппорта, мм:
по оси «Х»	230
по оси «Z»	1 100
Максимальный вес обрабатываемой детали, кг:
в патроне	200
в центрах	600
Диаметр отверстия в шпинделе, мм	82
Пределы частот вращения шпинделя,	35...1 000
переключаемых автоматически, об/мин	140...4 000
Мощность главного привода/30 мин., кВт	22/26
Максимальный крутящий момент на шпинделе, Н.м	530/630
Дискретность задания перемещения, мкм:	1
Скорость рабочих подач суппорта:
по оси «Х», мм/мин	1...6 000
по оси «Z», мм/мин	1...6 000
по оси «С» шпинделя, об/мин	0,1...10
Скорость быстрых перемещений суппорта, мм/мин:
по оси «Х»	20 000
по оси «Z»	24 000
Максимальное тяговое усилие, кгс:
по оси «Х»	900
по оси «Z»	1 105
Револьверная головка:
количество инструментов	12
диаметр цилиндрического хвостовика инструментального блока по DIN69880, мм	40
размеры гнезда для инструмента, мм	32x32
мощность привода вращающегося инструмента, кВт	3
максимальный крутящий момент, Н.м	50
скорость вращения инструмента, об./мин	до 5 000
Масса станка, кг	8 300
длина	4 200
ширина	1 750
высота	1 900

2.4 Расчет операционных припусков и межоперационных размеров

Межоперационный припуск - это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки при выполнении отдельных операций.

Расчет припусков на обработку и промежуточные предельные размеры производим для наружного диаметра O33,3h14

Принятый маршрут обработки для точения наружной поверхности под резьбу

М36-8g O33,3h14 состоит из 1 перехода: получистового точения.

Таблица 10 - Расчет операционных припусков на обработку O33,3h14

технологические переходы обработки поверхности	квалитет	Элементы припуска, мкм	Расченый припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер, мм	Допуск Td, мкм	Предельные размеры, мм	Предельные значения припусков, мкм
		Rz	Т	Д	е				dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Штамповка	15	150	200	700		-	35,78	1200	35,48	36.98	-	-
Точение получистовое	14	80	50	39	320	2700	32,78	620	32,38	33,3	3100	3680

Определяем значение Rz, Т по [4, табл. 27, с. 65] для заготовки.

Значения Rz, Т после механической обработки внутренних поверхностей находим по [4, табл. 29, с. 67].

Определяется минимальный 2Zmin, мкм припуск по формуле

, (14)

где RZ i-1 - высота неровностей, получаемых на предшествующем переходе;

Ti-1 - глубина поверхностного слоя, полученного на предшествующем переходе;

сi-1 - сумма пространственных отклонений, полученных на предшествующем переходе.

еi - погрешность установки на данном технологическом переходе.

Определяем суммарное отклонение , мкм, по формуле

, (15)

где - погрешность смятия заготовки, 0,2 мм;

- погрешность штампованной заготовки по эксцентричности и короблению, 0,5 мм;

мкм,

Величина остаточной пространственной погрешности после чистовой обработки будет составлять

= Кузаг мкм, (16)

где Ку- коэффициент уточнения; Ку=0,06

1 =0,06700=42мкм,

Погрешность установки еуст = 120 мкм - установка в 3-х кулачковом патроне [4, с. 71].

Определяется минимальный припуск по формуле (14)

мкм,

Определяем расчетный диаметр dр

мм,

мм,

Определяем максимальный диаметр dmax

мм,

мм,

Определяем 2Zmin

мм,

Определяем 2Zmax

мм,

Производим проверку правильности работ

(17)

Расчет выполнен, верно.

2.5 Разработка операционного технологического процесса

На основании выбранного технологического оборудования расчета промежуточных припусков на механическую обработку составляем операционный технологический процесс с указанием эскизов обработки, содержанием технологических переходов.

Таблица 11 - Операционный технологический процесс

№ Операции	Эскиз обработки. Содержание переходов	Режущий и измерительный инструмент
005	Фрезерно-центровальная Фрезерно-центровальный ОБ-11 А Установить заготовку в приспособление, закрепить 1 Фрезеровать торец стержня, выдерживая размер L= 218мм 2 Центровать торец, выдерживать размеры:O3,15, L=14мм Б Раскрепить, снять деталь	Фреза концевая O 35мм R216.35 20045 AK55N 1620; Патрон цанговый, 392.14014-4032 120; Цанга - 426 Е13.0 071765 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89; Угломер, тип 1-5 ГОСТ 5378-66; Штангенциркуль ШЦ-II-250 -0,1-2 ГОСТ 166-89.
010	Контроль	Штангенциркуль ШЦ-II-250 -0,1-2 ГОСТ 166-89; Шаблон радиусный И 83-2600
№ опер.	Наименование, эскиз, содержание операции	Инструмент
015 020	Токарная с ЧПУ АУстановить деталь в патрон поджать центром 1Точить наружную поверхность, выдерживая размеры:O33,3(техн.) под резьбу , L =195мм 2Точить фаску, выдерживая размеры 4х30° 3 Подрезать головку болта, выдерживая размер R2 4 Нарезать резьбу выдерживая размер L=85+6 М36-8g Контроль Проверить размеры: согласно эскизу; шероховатость поверхностей Ra12,5	CNMG 1204 - 12 PR 4035 Штангенциркуль ШЦ-III-250-630-0,1 ГОСТ 166-89; U81-2112 - Фаскомер Штангенциркуль ШЦ-I-125 ГОСТ 166-89Образцы шероховатости Ra 3,2;6,3; 12,5 ГОСТ 9378-75 Калибр-пробка Шаблон радиусный, набор №1 ТУ2-034-228-87

2.6 Расчет режимов резания и основного времени

При расчете режимов резания задача заключается в том, чтобы найти наиболее рациональное сочетание его элементов: глубины резания, подачи, скорости. Это сочетание должно обеспечивать наивыгоднейшую обработку детали при максимальном использовании станка и стойкости инструмента

Расчет режимов резания производим в следующей последовательности:

1 Определяем глубину резания в зависимости от величины припусков.

2 Выбираем подачу в зависимости от глубины резания, диаметра обрабатываемой детали и требований к шероховатости поверхности.

3 Определяем скорость резания в зависимости от глубины резания, подачи, прочности, твердости обрабатываемого материала, диаметра обработки.

4 Определяем частоту вращения шпинделя.

5 Определяем фактическую скорость резания.

6 Определяем эффективную мощность, затраченную на резание.

7 Определяем (основное) технологическое время.

Расчет режимов резания аналитическим способом производим на 1 переход токарной токарной с ЧПУ операции 015:

1Точить наружную поверхность под резьбу, выдерживая размеры: O33,3(техн.), L =195мм.,с диаметра заготовки O 39.2мм

Табличным на остальные переходы результаты сводим в таблицу 10.

Режущий инструмент - резец проходной с пластинкой из твердого сплава (TCMW 16T302EN).

Геометрия - ц=90?, б=6?, г=10?.

Материал державки - сталь 35. Сечение державки резца 20х20 мм.

Стойкость - Т=60 мин.

Определяется глубина резания для перехода:

Глубина резания t=1,47 мм, число проходов i=2,тогда t=t/2.

Назначаем подачу:

S=0,45 мм/об.

Скорость резания V, м/мин, определиться по формуле

, (18)

, (19)

где 0,9 - коэффициент учитывающий материал заготовки[19].;(.таб 3ст.262)

Кпv = 0,9 - составляющие поверхности заготовки;

Kиv =1,0 - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Кцv =1,0 - параметры резца;

КТи =1,0 - количество одновременно работающих резцов;

Кr =0,94 - параметры резца угол при вершине.

Коэффициенты определяются по литературе [19].

,

где Cv, x, y, m, - значения коэффициента и показателей степени;

Cv=340, x=0,15, y=0,35, m=0,2

м/мин

Частота вращения шпинделя определится

об/мин (20)

Принимаем nд=1000 об/мин.

Действительная скорость резания

м/мин, (21)

Определяется силы резания Pz, Н, по формуле

, (22)

где Кp =0,8 - поправочный коэффициент на силу резания [19].

Ср, x, y, n - коэффициент и показатели степени,

Ср=204; x=1,0; y=0,75; n=0;

Подставляем коэффициенты в формулу 22:

H

Определяется мощность

 кВт, (23)

кВт,

Обработка возможна

Определяется минутная подача:

мм/мин (24)

Основное время

мин, (25)

где мм, - величина хода инструмента.

мин

Для остальных переходов значения выбираем по нормативам режимов резания и сводим в таблицу 12.

Таблица 12 - Сводная таблица режимов резания

Наименование операции, перехода	Размеры обработки поверхностей, мм	S,мм/об	Vм/мин	n,об/мин	Sм, мм/мин	Nр, кВт	Nст, кВт	To, мин
	D	t	L	i
005 Фрез.-центров.	0,9
1 Фрезеровать торец стержня, выдерживая размер L= 218мм	60	1,4	70	1	0,25/10	60	318	795			0,89
2 Центровать торец, выдерживать размеры:O3,15, L=6мм	3,15	1,57	8	1	0,3	20	2022	606			0,01
015 Токарная с ЧПУ											3,45
1Точить наружную поверхность, выдерживая размеры:O33,3(техн.) под резьбу , L =195мм	39,5	1,47	197	2	0,45	97	782	273	0,9	18,7	0,3
2Точить фаску, выдерживая размеры 4х30°	39.5	4	6.5	1	0,45	97	782	273	0,9	18,7	0,1
3Подрезать головку болта, выдерживая размер R2	39,5	4	4	1/2	0,45	97	782	273	0,9	18,7	0,1
Сверлить сквозное отверстие O8h14	8	4	41	1	0.3	25	995	298.5
4Нарезать резьбу выдерживая размер L=85+6 М36-8g	36	1,35	87	4	1,35	10	88	118			2,95

2.7 Определение норм времени и установление расценок

Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организации рабочего места.

Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного варианта обработки заготовки. Норму штучного времени Тшт., мин., на операцию 005 рассчитываем по формуле [10, с. 78]

Тшт = (Тца + Тв)М[1 + (Ь1 + Ь2) / 100], (32)

где Ь1 - время на обслуживание рабочего места, % [10, табл.50];

Ь2 - время перерывов на отдых и личные надобности, % [10, табл.50];

Тца - время автоматической работы станка, мин.;

Тв - вспомогательное время, мин.

Норму штучного времени Тшт, мин., на операцию 005 рассчитываем по формуле 27, То= 3,45 мин. - основное машинное время (табл.10)

Время автоматической работы станка, Тца,мин., рассчитываем по формуле

мин., (33)

где Тав - время вспомогательной работы, мин.

мин., (34)

где t1=0,12?4= 0,48 мин. - время на ускоренное перемещение рабочего органа станка;

t2=0,09?3 =0,27мин. - время на установочные перемещения;

t3=0,08 ?3=0,24мин. - время на смену инструмента.

мин.,

мин.

Вспомогательное время Тв, мин., определяем по формуле

, …. (35)

где Тв уст = 0,34 мин. - время на установку и снятие детали [10,ч.1,карта3,поз.3];

Тввк - время на включение и выключение станка, 0,08 мин. [10, карта 14, поз.1];

Твоп - время на включение открыть заградительный щиток,0.03мин.[10,ч.1,карта13; ];

Подставляем полученные данные в формулу 30

Тв=0,34+0,08+0,03=0,45мин.

Окончательно норма штучного времени равна

Тшт =(4,44+0,45)?(1+8/100) = 5,28мин.

Определяем штучно-калькуляционное время Т шт-к, мин., по формуле

мин., (36)

где Тпз - подготовительно-заключительное время на партию деталей, мин., устанавливаем на основании данных таблицы 13

Таблица 13 - Подготовительно-заключительное время, Тпз , мин.

Составные подготовительно-заключительного времени	Норма времени ,мин.	Кол-во установок	Время растчетное , мин.
Получить чертеж	7	1	7
Ознакомиться с чертежом	2	1	2
Инструктаж мастера	3	1	3
Установить и снять патрон	4	1	4
Установить и снять инструмент	0,8	3/2	2,4/1,6
Установить исходные режимы	0,5	4/2	2,0/1
Установить исходные координаты X,Y.Z	1,3	4/2	5,2/2,6
Установить программоноситель в считывающее устройство		1	1
Набор программы на пульте управления	4		0
Очистка приспособл. от стружки		1	1
Обнуления инструмента	0,5	3/2	1,5/1
Итого:			29,1/22,2

мин.,

Расчет штучного времени Тшт на операцию 005 осуществляем в той же последовательности:

То = 0,9мин - основное машинное время;

Тв уст = 0,47мин - время на установку и снятие детали [10,карта8, поз.29];

- время на включение и выключение станка [10,карта14, поз.1];

- открыть заградительный щиток [10,карта13];

Вспомогательное время определяем по формуле 35.

Тв=0,47+0,04+0,03=0,9мин.

Время на организационные и техническое обслуживание рабочего места, отдых и личные потребности приведено в процентах от оперативного времени и составляет 8%.

Время цикла автоматической работы станка по программе определяем по формуле 34.

Тмв =0,03?2+ 20,12+20.08 = 0,46мин.,

Тца= 0,9 +0,46 =1,36мин.

Окончательно норма штучного времени равна

Тшт=1,36+0,9)?(1+8/100)=2,44мин.,

Тшк =2,44 +22,2/784 =2,46мин.

Полученные результаты сводим в таблицу 13. Тарифные ставки сдельщиков по разрядам в таблицу 14.

Таблица 14 - Нормы времени на операции

№ опер.	Наименование операций	Тца, мин.	Тв, мин.	Тшт, мин.	Тпз, мин	Тшт-к, мин
005	Фрезерно-центровальная	0,89	0,4	1,38	23	1,39
015	Токарная с ЧПУ	1,36	0,9	2,44	29,1	5,32

2.8 Разработка программной карты, карты наладки станка с ЧПУ и запись программы на одну операцию

Системы числового программного управления (СЧПУ) - это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ станками. Устройство ЧПУ (УЧПУ) станками - это часть СЧПУ, выполненная как единое целое с ней и осуществляющая выдачу управляющих воздействий по заданной программе.

При изготовлении деталей со сложными пространственными профилями в единичном и мелкосерийном производстве использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Это оборудование целесообразно применять в случае, если невозможно быстро изготовить оснастку. В серийном производстве также целесообразно использовать станки с ЧПУ. В последнее время широко используют автономные станки с ЧПУ или системы из таких станков в условиях переналаживаемого крупносерийного производства.

Числовое программное управление (ЧПУ) - это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком-либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем с ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.

Основные преимущества станков с ЧПУ:

- производительность станка повышается в 1,5...2,5 раза по сравнению с производительностью аналогичных станков с ручным управлением;

- сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата;

- снижается потребность в квалифицированных рабочих станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;

- детали, изготовленные по одной программе, являются взаимозаменяемыми, что сокращает время пригоночных работ в процессе сборки;

- сокращаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря предварительной подготовке программ, более простой и универсальной технологической оснастке;

- снижается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

Устройство ЧПУ, используемое для станка НЦ-31. Запись программы на операцию 015.

N0 T1

N1 ~X0

N2 ~Z0

N3 M12

N4 M12

N5 M12

N6

N7 ~Z6000

N8 ~X80O0

N9 T3

N10 S500

N11 M4

N12 ~X2300

N13 M8

N14 ~Z0

N15 F10

N16 X-50

N17 F80

N18 Z50

N19 X1850

N20 F15

N21 Z-4100

N22 X2000

N23 ~Z50

N24 X1700

N25 F15

N26 Z-4100

N27 X1800

N28 ~Z50

N29 X1700*

N30 F15

N31 G77*

N32 X1300*

N33 Z-3500*

N34 F1500*

N35 P200

N36 S400

N37 ~X5000

N38 ~Z5000

N39 T5

N40 ~X1500

N41 M8

N42 ~Z50

N43 F80

N44 X8000

N45 F5

N46 -45° X1230

N47 F10

N48 Z-3350

N49 F5

N50 X1190

N51 F10

N52 Z-3500

N53 X1590

N54 Z-4100

N55 X2000

N56

N57

N58

N59

N60 ~X6000

N61 ~Z6000

N62

N63 S400

N64 T12

N65 ~X2500

N66 M8

N67 ~Z-9500

N68 F50

N69 X2050

N70 F5

N71 X1630

N72 F50

N73 X2050

N74 Z-9800

N75 F5

N76 X1500

N77 F50

N78 X2050

N79 Z-9400

N80 F5

N81 -45°Z-9500

N82 X1590

N83 F7

N84 Z-9800

N85 F5

N86 X400

N87 M13

N88 X-50

N89 ~Z0

N90 M5

N91 M9

N92 M14

N93 P0

2.9 Технико-экономическое обоснование выбора технологического процесса

Технико-экономическое обоснование выбранного варианта технологического процесса производиться после выбора оснастки, оборудования, расчета режимов работы.

Технико-экономическое обоснование выбранного технологического процесса производим по следующим данным:

1 Коэффициенту использования металла

- проектируемой заготовки;

- заводской заготовки.

По коэффициенту использования материала принимаем проектируемый вариант - штамповку на ГКМ т.к. коэффициент использования металла выше, что сокращает металлоемкость заготовки.

2 Коэффициент использования станка по основному времени характеризующий степень механизации и автоматизации процесса обработки и прогрессивности принятой технологической оснастки: для среднесерийного производства [3, с. 94], должен быть больше 0,70.

3 Коэффициент Кv использования режущих способностей инструмента определяется по формуле [3, с. 96]

Кv = Vд/Vр, (43)

где, Vд - действительная скорость резания;

Vр - расчетная скорость резания.

Для токарной с ЧПУ операции

Кv = 180/180=1

Этот коэффициент должен быть не меньше 0,8 и не больше 1,1.

5 Коэффициент Kз загрузки станков по времени, рассчитывается по формуле [3, с. 96]

Kз = Ср/Сп, (44)

где Ср - расчётное количество станков;

Сп - принятое количество станков.

Значение этого коэффициента должно быть в пределах 0,8…1. Если полученный Kз >1, часть работы может быть перенесена на другой однотипный станок.

Принимаем Fэф - 1872 час - фонд рабочего времени в 2014 году.

Рассчитаем количество станков для фрезерно-центровальной операции по формуле 50.

Ср1 = 37740 ?2,3/1872· 60 = 0,73;

Округляем до ближайшего целого числа и получаем . Находим коэффициент загрузки.

(45)

где Ср - расчетное количество рабочих мест, шт.;

Спр - принятое количество рабочих мест, шт.

Кзо1 =0,73/1 = 0,73,

Аналогично рассчитываем количество оборудования по токарной операции с ЧПУ 015, и результаты расчетов сводим в таблицу 15.

Ср1 = 37740 ?5,23/1872· 60 = 1,75;

Округляем до ближайшего целого числа и получаем . Находим коэффициент загрузки по формуле 52

Кзо2 = 1,75/ 2 = 0,87.

Средний коэффициент загрузки оборудования участка определяется отношением суммы расчетных рабочих мест к сумме принятых рабочих мест [3, с. 5] по формуле

(46)

Кср = 3,4/4=0,85.

Расчет количества оборудования и его загрузки проведем в таблице 15.

Таблица 15 - Расчет количества оборудования и его загрузки

№ операции	Наименование операции	Годовая программа выпуска, шт.	Штучное время , мин.	Количество станков	Коэффициент загрузки
				расчетное	принятое
005	Фрезерно-центровальная	35700	2,3	0,73	1	0,73
015	Токарная с ЧПУ	35700	8,43	2,67	3	0,89
ИТОГО	35700	73	3,40	4	0,85

Величина среднего процента загрузки станков на участке составляет 85%, поэтому догружать оборудование не следует.

Степень загрузки производственного оборудования представлена в виде графика загрузки оборудования (рисунок 5).

Рисунок 5 - График загрузки оборудования

Если в среднем загрузка в серийном производстве окажется ниже 80 %, то необходимо догрузить оборудование.

На основании проведенного анализа можно сделать выводы, что принятый вариант обработки детали подтверждает правильность выбранного технологического процесса и экономическую обоснованность выбранного варианта

3. Конструкторская часть

3.1 Конструирование и расчет режущего инструмента

Рассчитаем и сконструируем токарный проходной резец с пластиной из твердого сплава для точения наружной поверхности 33,3 мм детали «Болт», материал сталь 45ХГ глубина резания t=1,47 мм, подача S=0,45 мм/об, вылет резца 60 мм.

В качестве материала для державки выбираем углеродистую сталь 45ХГ МПа, и допускаемым напряжением на изгиб МПа,

Силу резания определяем Pz, Н, по формуле

, (30)

где КРz - суммарный поправочный коэффициент, равен 0,9;

Cp=340 xp=0,15; yp=0,35; n=0-коэффициенты;

H

Ширина прямоугольного сечения державки резца при условия, что Н=6•В, мм

ммм (31)

Принимаем большую ближайшую ширину державки 12 мм, тогда Н=1,6•12=19,2. Принимаем по ГОСТ 10224-72, принимаем Н=20 мм.

Проверяем прочность и жесткость державки.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца , Н

 Н (32)

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца , Н

, (33)

где f=0,1 мм, - допускаемая стрела прогиба резца;

Е=2•10-5 МПа - модуль упругости материала державки;

J - момент инерции прямоугольного сечения державки, мм4;

мм4 (34)

тогда максимальная нагрузка определиться

Н

Конструктивные размеры резца берем по Каталогу фирмы SandvikCoromant (20х20), общая длина резца 120 мм, радиус закругления вершины головки резца R=1 мм, пластина из твердого сплава CNMG 1204 - 12 PR 4035

3.2 Конструирование и расчёт одного измерительного инструмента

Расчет измерительного инструмента выполняем для наиболее точного диаметра детали.

Расчет калибра-пробки производим для размера 8h14.

По ГОСТ 25347-82 находим предельные отклонения отверстия; они равны +0,36 и -0. Следовательно

По ГОСТ 24853-81 находим допуски и другие данные для расчета калибров и контркалибров: , .

По этим данным строим расположение полей допуска калибр-пробки и контркалибров (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема расположения полей допусков калибров

Определяем предельные размеры проходной новой калибр-пробки по формулам

мм, (35)

Размер калибра ПР, проставленный на чертеже, при допуске на изготовление равен .

Определяем предельные размеры непроходной стороны калибр-пробки по формуле [12. стр.93]

 мм, (37)

Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже .

Размер изношенного калибра:

мм, (39)

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был спроектирован новый технологический процесс на механическую обработку детали типа «Болт».

В теоретической части были произведены анализ конструкции, технологичности детали, анализ стали 35ХГСА ГОСТ4543-71и ее свойства и анализ производственной программы с установлением вида производства. Так же приведено описание служебного назначения изделия.

В технологической части была обоснована экономическая целесообразность внедрения разработанной технологии выбора заготовки: наиболее экономически целесообразным по материалоемкости и стоимости является изготовление заготовки штамповкой, получаемой с помощью КГШП, по сравнению с заводским вариантом - горячекатаным прокатом. Повысился коэффициент использования материала с 0,59 до 0,65 за счет изменения метода получения заготовки.

Разработан маршрутный технологический процесс, произведен выбор прогрессивного оборудования, оснастки и инструмента. Принят токарный обрабатывающий центр SBL 300 CNC, фрезерно-центровальный полуавтомат модели EM535M, что позволило повысить производительность труда и снизить себестоимость изготовления детали, за счет сокращения количества операций механической обработки с пяти до двух.

Произведены расчеты режимов резания и норм времени на обработку, которые были снижены за счет применения современных высокопроизводительных режущих пластинок, позволяющих увеличить режимы резания и повысить качество обработки.

В конструкторской части произведен расчет режущего инструмента - резец сборный проходной с пластинкой из твердого сплава CNMG 1204 - 12 PR 4035, а также контрольного инструмента - калибра-пробки для проверки диаметра O8h14.

При годовой программе выпуска N= 35700шт. коэффициент загрузки оборудования составил 85%, что соответствует нормативным требованиям/

Технологический процесс механической обработки детали выполнен с использованием САПР ТП. Чертежи выполнены в Компас-График

Литература

1. Анурьев В.И Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т.3. - 7-е изд., - М.: Машиностроение , 1992. - 816с.

2. Аршинов В.А. Резание металлов - Справочник конструктора - машиностроителя: В 3т. Т.3. - 7-е изд., - М.: Машиностроение, 2004. - 816 с.

6. Данилевский В.В. Технологич машиностроения. Учебник для техникумов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., - 416 с.

7. Дмух Н.Н. Организация дипломного проектирования: методические рекомендации для специальности 151001 Технология машиностроения среднего профессионального образования (базовый уровень). - Новочеркасск: ФГОУ СПО «НПГК», 2008. - 63 с.

8. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». - М.: Машиностроение,1985. - 184 с.

9. Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. - М.: Высшая школа,1996. - 479с.

10. Жидков А.Н. Экономика отрасли: методические рекомендации по выполнению курсовой работы для специальности 151001 Технология машиностроения и 200504 Стандартизация и сертификация продукции (по отраслям) среднего профессионального образования (базовый уровень). - Новочеркасск: ФГОУ СПО «НПГК», 2008. - 20с.

13. Зуев А.А. Технология машиностроения. 2-е изд. - СПб.: Издательство Лань, 2003. - 496 с.

14. Требования и правила оформления текстовых документов и графических частей ВКР (ДР, ДП), КР (КП) в учебном процессе: Методические рекомендации для студентов образовательных учреждений СПО. - Новочеркасск: ГБОУ СПО РО «НПГК», 2013. - 40с.

15. Клепиков В.В., Бодров А.М. технология машиностроения: Учебник. - М.: Форум: Инфра - М. 2004. - 960 с.

16. Корастелева Е.М. Экономика, организация и планирование машиностроительного производства. - М.: Высшая школа. 1984. - 360 с.

18. Нефедов И.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах. - М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.

19. Нехорошева Л.Н. Экономика предприятия. - М.: Высшая школа, 2003. - 295 с.

20. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания. . В 2-х т. Т.2, -М.: Экономика, 1990 г. - 315 с.

21. Сорокин В. Г. Марочник сталей и сплавов. - М.: Машиностроение, 1989 г. - 543 с.

22. Косилов А.Г и Мещеряков Р.К. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 - 4-е изд., - М.: Машиностроение, 1986. - 496с.

23. Косилов А.Г и Мещеряков Р.К. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 - 4-е изд., - М.: Машиностроение, 1986. - 496с.

24. Каталог: Металлообработка.: - Р-н-Д Техника - Аксессуар. 2006 г., - 80 с.: ил.

25. Каталог: Металлообрабатывающее оборудование.: - Р-н-Д Дюкон, 2006 г. - 53 с.: ил.

26. Каталог: Измерительные инструменты: - Ставрополь. Российская инструментальная Компания. 2006 г. - 56 с.: ил.

27. Международная научно-практическая конференция. Сборник трудов.: Р-н-Д. ВЦ «Вертол экспо», 2006 г.

Размещено на Allbest.ru