Проектирование технологического процесса изготовления блока цилиндров аксиально-поршневого насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

На выпускную квалификационную работу студента Болсуновского П.А..

На тему: проектирование технологического процесса изготовления блока цилиндров аксиально-поршневого насоса.

Цель проекта - проектирование технологического процесса изготовления блока цилиндров аксиально-поршневого насоса.

Разработаны технические приложения по организации производства, проведена экономическая оценка эффективности принятых решений.

Дипломный проект содержит аналитическую, технологическую, конструкторскую, организационную, экономическую части, разделы безопасности жизнедеятельности и экология.

В дипломном проекте приведены результаты по разработке технологии изготовления распределителя в условиях крупносерийного производства. Разработан маршрут обработки. Произведены расчеты режимов резания, норм времени.

На основе анализа конструкции детали проведены: анализ технологичности, определен тип производства, выбрана заготовка и метод её получения, выбрано оборудование, разработана технологическая оснастка. В результате анализа и расчётов производство является рентабельным и может окупить все затраты не позднее 2,4 года, со дня реализации.

Дана оценка экономической себестоимости изготовления детали с применением станков с ЧПУ.

Разработаны мероприятия по безопасности жизнедеятельности, охране труда и экологии.

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение является важнейшей отраслью народного хозяйства, так как обеспечивает технологические процессы средствами производства - машинами и механизмами. Сущностью технологии машиностроения является учение о способах и процессах промышленного производства продукции заданного качества и в требуемом количестве. Современное развитие технологии машиностроения представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов совершенствования прежде всего методов обработки материалов, технологического оборудования, обрабатывающего и измерительного инструментов, а также теоретических и практических основ процессов обработки. Оно стимулируется усложнением конструкции изделий, повышением требований к качеству их изготовления и стремлением снизить себестоимость продукции, а также частой сменой объектов производства. Использование многоинструментальных станков с ЧПУ, оснащенных средствами механизации и автоматизации, позволяет проектировать технологические процессы обработки деталей с укрупненными насыщенными переходами операциями, уменьшить трудоемкость их изготовления и существенно сократить время технологической подготовки производства при частой смене номенклатуры выпускаемых изделий.

В современном производстве еще достаточно высока доля технологических процессов, не в полной мере удовлетворяющих выше перечисленным требованиям. Поэтому внедрение прогрессивных методов размерной обработки деталей, экономически обоснованное применение высокопроизводительного оборудования, износостойкого комбинированного режущего инструмента, механизированной оснастки и средств автоматизации производственных процессов в механических цехах современных машиностроительных заводов становится весьма актуальным.

Основная задача машиностроения - на базе новейших достижений науки и техники и современных технологий выпускать в необходимом количестве высококачественные машины и орудия производства, отвечающих требованиям и уровню мировых стандартов. Различие машиностроительных производств определяется спецификой выпускаемого оборудования, масштабами его производства. Поэтому создание обобщающих научных трудов по технологии машиностроения сочетается с работами отражающими условия и опыт отдельных машиностроительных производств. Повышение надежности - одна из важнейших задач современности. Еще одной из основных задач машиностроения является обеспечение конкурентоспособности выпускаемых изделий, которая определяется их качеством и ценой. Эти основные показатели конкурентоспособности машин в значительной мере зависят от технологии их изготовления, разработчиком которой является инженер-технолог.

Целью данного дипломного проекта является: «Проектирование технологического процесса изготовления блока цилиндров аксиально-поршневого насоса»

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

На основании анализа, назначений и характеристик детали выбрать способ получения заготовки и спроектировать маршрут её обработки, исходя из серийности её производства; рассчитать припуски и режимы резания для обработки основных поверхностей при механической обработке и т.д.; сформировать операции ТП, выбрать оборудование; спроектировать средства технологического оснащения; осуществить нормирование операций и рассчитать их себестоимость; спроектировать специальный режущий инструмент и специальное приспособление.

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Особенности изготовления деталей на станках с ЧПУ

Прежде, чем описывать особенности изготовления деталей на ЧПУ, нужно уточнить, что это за техника. ЧПУ расшифровывается, как числовое программное управление. Если говорить о машиностроении, то именно на таких станках изготавливаются порядка трёх четвёртых всех деталей. Больше того, это самое числовое программное управление является одним из средств автоматизации мелкосерийного и серийного производства. Так что важность подобного оборудования для машиностроения очень сложно переоценить.

Работа такого станка начинается с написания для него программы. Перед тем, как приступить к изготовлению деталей на ЧПУ специалисты тщательно разрабатывают «приложения» с тем, чтобы рабочий во время его использования как можно меньше участвовал в процессе. Вся его задача, по большому счёту, сводится к внимательному наблюдению за капризной техникой, которая может неожиданно выйти из строя.

Такой сложный станок отличается от куда как более простого «автомата» тем, что в технике с ЧПУ программа обработки детали задаётся в математическом (то есть числовом) виде. Её можно прочитать с какого-либо специального носителя. Именно поэтому станки, о которых идёт речь, называют не просто автоматическими, но именно станками с числовым управлением.

Станок-автомат обтачивает детали в соответствии с программой, которую задают так называемые «кулачки» или «копиры» (это зависит от особенностей машины). Переналадка подобной техники на выпуск деталей другого типа -- это дело весьма и весьма хлопотное. Так что станки с ЧПУ максимально эффективно и выгодно использовать именно там, где речь идёт о крупносерийном и массовом производстве.

Вышеописанные программы, позволяющие таким станкам работать без помощи человека, само собой, также сильно различаются. Бывают двух-, трёх-, четырёхкоординатные системы и другие (этот показатель напрямую зависит от количества управляемых перемещений части станка, которую принято называть «исполнительным органом»). То есть, станок программируется на регулирование направления и настройку скорости перемещения каких-либо своих частей и даже может самостоятельно заниматься сменой инструмента, когда это необходимо.

Помимо этого можно задавать температуру инструмента или детали, составляющую силы резания, учитывать шероховатости на поверхности, которая была обработана или выставлять режимы резания, которые будут оптимальны при определённом уровне шума, вибраций и других параметров. Так что изготовление деталей с ЧПУ значительно удобнее, чем на более старой технике.

По функциональным возможностям и техническому назначению системы ЧПУ принято делить на четыре объёмные группы. Очень часто на производствах встречаются позиционные станки с ЧПУ (где задают только координаты конечных точек после того, как все элементы рабочего цикла выполнены), а также контурные или непрерывные (где автоматически управляют движением нужной части станка по заданной, как правило, сложной траектории).

Нередко в цехах металлообработки можно увидеть и универсальные станки, в которых программируются не только перемещения при позиционировании и движения по траектории, во время изготовления деталей с ЧПУ без человеческого участия происходит и смена инструментов, и даже загрузка-выгрузка заготовок. Бывает, что в станках с программным управлением используется специальная многоконтурная система, обеспечивающая управление функционированием целого ряда узлов и механизмов сложной машины (такое управление бывает как одновременным, так и последовательным).

Очевидно, что постепенно станки с числовым программным управлением как более совершенные и удобные в использовании на производстве будут вытеснять из цехов предприятий своих предшественников. Ведь такой вид управления машиной приближает нас к «веку роботов», то есть позволяет практически не использовать труд человека в процессе обработки какой-либо детали. Также в станках с ЧПУ намного проще разобраться, как следствие наладка занимает очень мало времени. По сути, она сводится к установке инструмента и программы на станке.

Кроме того, изготовление деталей на ЧПУ можно организовать многостаночное обслуживание в серийном и мелкосерийном производстве, что в свою очередь должно существенно повысить производительность труда и позитивно отразиться на качестве обработанных деталей.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В технологической части описано создание технологического процесса изготовления блока цилиндров.

Исходные данные:

- программа выпуска - 4000 шт.;

- режим работы оборудования в сутки - 1 смена (8 часов);

- чертеж детали «Блок цилиндров»;

- альбомы технологической оснастки;

- каталоги оборудования и режущего инструмента.

2.1 Конструкция, принцип и условия работы аксиально-поршневого насоса

В аксиально-поршневых нерегулируемых насосах и гидромоторах, применяемых в гидроприводе используется унифицированный качающий узел (Рисунок 1, а).

Рисунок 1 - Унифицированный качающий узел (а) и нерегулируемый аксиально-поршневой насос (б) Унифицированный качающий узел состоит из приводного вала 1, семи поршней 12 с шатунами 11, радиального 14 и сдвоенных радиально-упорных 13 шарикоподшипников, блока цилиндров 7, центрируемого сферическим гидрораспределителем 8 и центральным шипом 5. От осевого перемещения внутренние кольца подшипников удерживаются двумя пружинными кольцами 15, втулкой 3 и стопорным кольцом 2. В передней крышке 16 установлено армированное манжетное уплотнение 17, опирающееся на втулку 18. Шип 5 опирается с одной стороны сферической головкой на гнездо во фланце вала, с другой -- на бронзовую втулку 9, запрессованную в гидрораспределитель 8. В сферические гнезда фланца вала входят семь шатунов 11, которые вместе с центральным шипом прижаты к фланцу вала штампованными пластинами 4. На шипе штифтом 10 зафиксирован блок 7 цилиндров. Сферическая поверхность этого блока тарельчатыми пружинами 6 так прижата к сферической поверхности гидрораспределителя, что при вращении блока полости цилиндров в определенной последовательности совмещаются с дугообразными пазами гидрораспределителя

В нерегулируемом аксиально-поршневом насосе-гидромоторе типа 210 «Рисунок 1 б» унифицированный качающий узел установлен в корпусе 20 и зафиксирован стопорным кольцом 19. К внутренней поверхности крышки 21 прижимается распределитель, два дугообразных паза которого совмещены с такими же пазами крышки 21. При работе гидромашины в режиме насоса вращение приводного вала от двигателя передается шатунами. Последние, опираясь на конические юбки поршней, приводят во вращение блок цилиндров относительно неподвижного распределителя.

Поршни совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрах, всасывая и нагнетая рабочую жидкость через пазы в распределителе. За один оборот приводного вала каждый поршень совершает один двойной ход; при этом поршень, выходящий из блока, засасывает рабочую жидкость в освобождаемый объем, а при движении в обратном направлении -- вытесняет ее в напорную гидролинию. Количество рабочей жидкости, нагнетаемой насосом, зависит от частоты вращения приводного вала.

При работе гидромашины в режиме гидромотора жидкость поступает из гидросистемы в рабочие камеры блока цилиндров через отверстие в задней крышке 21 и полукольцевое отверстие в гидрораспределителе 8. Давление жидкости на поршни передается через шатуны, расположенные под углом 25° к фланцу приводного вала. В месте контакта шатуна с валом осевая составляющая силы давления жидкости на поршень воспринимается радиально-упорными подшипниками 13, а тангенциальная создает крутящий момент на валу 1. Крутящий момент, развиваемый гидромотором, пропорционален рабочему объему и давлению, определяемому внешней нагрузкой (сопротивлением). При изменении количества рабочей жидкости или направления ее подачи изменяются частота и направление вращения вала гидромотор.

Основные технические характеристики аксиально-поршневого насоса приведены в таблице 1

Таблица 1

Основные технические характеристики аксиально-поршневого насоса

2.2 Назначение и анализ конструкции детали

Блок цилиндров является составляющим звеном качающего узла аксиально-поршневого насоса.

Деталь «Блок цилиндров» представляет собой деталь цилиндрической формы с фасонной внешней поверхностью, изготовлена из стали марки 9ХС ГОСТ 5950-73. Масса детали составляет 5,0 кг, следовательно, специальных грузоподъемных устройств для установки и снятия детали со станка не требуется. Деталь изготавливается из прутка по ГОСТ 5950-2000 «Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали». Длина детали 73,3±0,3 мм, по диаметру o56 k12 имеется 7 отверстий. На торце имеются сфера с размером R140 k4. Основные характеристики материала детали приведены в таблицах 2 - 5

Таблица 2 Общие сведения

Расчет точности выполняется на одну операцию разработанного технологического процесса, на которой обеспечиваются квалитеты точности 6…10. При расчете технологической операции на точность величина суммарной погрешности обработки не должна превышать величины допуска на размер Тдет, т.е ??< Тдет.

Величина суммарной погрешности обработки по диаметральным размерам в общем виде в серийном производстве определяется по формуле:

(67)

где ?н - погрешность настройки станка, мкм;

?и - погрешность, обусловленная износом режущего инструмента, мкм;

?СП - поле рассеяния погрешностей обработки, обусловленных действием случайных факторов, мкм;

?у - погрешность установки заготовки, мкм.

В развернутом виде эта зависимость имеет вид [18. с.121]:

(68)

где р - коэффициент, определяющий процент риска получения брака при обработке;

?1…?5 - коэффициенты, определяющие законы распределения каждой из элементарных поверхностей;

?? - погрешность установки заготовки в приспособление с учетом колебаний размеров баз, контактных деформаций установочных баз заготовки и приспособления, точности изготовления и износа приспособления;

?у - погрешность колебания упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильности нагрузок (сил резания, сил инерции и др.);

?н - погрешность наладки технологической системы на выдерживаемый размер с учетом точностной характеристики применяемого метода наладки;

?и - погрешность в результате размерного износа режущего инструмента;

??Т - погрешность колебаний упругих объемных контактных деформаций элементов технологической системы вследствие их нагрева при резании, трения подвижных элементов системы, изменения температуры в цехе.