Механический цех по изготовлению деталей для запорно-регулирующей арматуры газо- и нефтепроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

им. П.А. Соловьёва

Факультет Авиатехнологический

Кафедра Технологии авиационных двигателей общего машиностроения

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Дипломный проект

Механический цех по изготовлению деталей для запорно-регулирующей арматуры газо- и нефтепроводов

на соискание квалификации инженера (код 65)

по специальности 151001 Технология машиностроения

КНИГА 1

Пояснительная записка

Соискатель, студент группы ТБ-02

Разживина Н.В.

Руководитель, канд. техн. наук, доц.

Никифоров А.В.

Рыбинск 2007

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа. Дипломный проект на тему «Механический цех по производству деталей для запорно-регулирующей арматуры газо- и нефтепроводов. Пояснительная записка 170 с., 13 рис., 30 табл., 21 источник.

ДЕТАЛЬ, ЗАГОТОВКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ОПЕРАЦИЯ, УСТАНОВКА, СТАНОК, СЕБЕСТОИМОСТЬ, ОБРАБОТКА.

Цель работы - проектирование механического цеха по изготовлению данной детали на основе разрабатываемого технологического процесса.

В процессе работы разрабатывался технологический процесс изготовления детали и проектировался механический цех.

В результате работы спроектирована новая заготовка для данной детали, новый технологический процесс, контрольное и станочное приспособления, спроектирован механический цех, проведены экономические расчеты по технологическому процессу и расчеты по охране труда и технике безопасности.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Производственная программа

2. Организация производства

3. Технологический процесс

3.1 Выбор вида и способа получения заготовки

3.2 Установление методов обработки поверхностей заготовки, содержания технологических операций и их последовательности

3.3 Выбор технологических баз, расчет припусков на обработку и операционных размеров

3.4 Выбор оборудования, приспособлений и инструментов

3.5 Выбор смазочно-охлаждающих технологических средств.

3.6 Расчет и выбор режимов резания

3.7 Расчет норм времени на выполнение операций

3.8 Определение квалификации работы

3.9 Проектирование карты наладки станка

3.10 Оформление документации технологического процесса

4. Технологическая и контрольно-измерительная оснастка

5. Структура цеха

6. Основное производство

6.1 Оборудование

6.2 Состав и численность работников

6.3 Определение площади цеха и его места в производственном комплексе завода

7. Система планирования и контроля

7.1 Технологическое бюро

7.2 Планово-диспетчерское бюро

7.3 Бюро труда и заработной платы

7.4 Бюро цехового контроля

7.5 Бухгалтерия

7.6 Экономический отдел

8. Системы обеспечения

8.1 Система инструментального обеспечения

8.1.1 Инструментально-раздаточный склад

8.1.2 Заточное отделение

8.1.3 Мастерская по ремонту приспособлений и инструментов

8.2 Система ремонтного обслуживания

8.3 Система обеспечения смазочно-охлаждающими жидкостями

8.4 Система сбора, транспортировки и переработки стружки

8.5 Складская система и заготовительное отделение

8.6 Транспортная система

9. Система обслуживания работающих

9.1 Административные помещения

9.2 Санитарно-бытовые помещения

9.3 Помещения медицинского обслуживания

9.4 Помещения общественного питания

10. Компоновочный план

11. План расположения оборудования и рабочих мест

12. Специальные части проекта

12.1 Расчет технико-экономических показателей цеха

12.1.1 Производственная программа

12.1.2 Технологическое оборудование

12.1.3 Персонал цеха

12.1.4 Основные фонды цеха и их содержание

12.1.5 Расчет себестоимости продукции

12.1.6 Технико-экономический анализ

12.1.7 Экономическое обоснование разработанного технологического процесса

12.2 Безопасность жизнедеятельности

12.2.1 Анализ опасных зон производственного оборудования технологического процесса

12.2.2 Обоснование выбора средств коллективной и индивидуальной защиты опасных зон производственного оборудования

Реферат

Приложения

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Условия жесткой конкуренции в условиях рыночной экономики требуют все большего сокращения затрат на производство. Современные достижения науки позволяют сокращать затраты на основные, вспомогательные материалы, снижать затраты на изготовление путем совершенствования технологических процессов, использования методов унификации, применение типовых и групповых технологий. При этом растут и требования по точности и качеству изготавливаемых деталей и изделий.

С целью повышения качества применяется метод концентрации операций, который позволяет избавиться от погрешностей, возникающих при повторном базировании. Использование этого метода также сокращает вспомогательное время.

В настоящее время все большее распространение получает применение комбинированного инструмента. Применение такого инструмента резко увеличивает производительность путем сокращения вспомогательного времени и повышает точность изготовления.

Сейчас производственные предприятия все меньше отдают предпочтение крупносерийному и массовому производству и переходят к мелко- и среднесерийному производству. Это происходит в результате быстрых темпов развития новых технологий и роста требований потребителей к качеству продукции. В таких условиях требуется применение быстро переналаживаемого оборудования. Таким оборудованием являются станки с числовым программным управлением, достоинством которых является быстрая переналадка при переходе с производства изделий одного наименования на другие путем введения в устройство ЧПУ новой программы. Эти станки имеют возможность обрабатывать поверхности сложной пространственной формы с высокой точностью.

С целью уменьшения времени на разработки применяются методы машинного проектирования, которые не только сокращают время на проектирование, но и оберегают от случайных ошибок, которые может допустить человек.

Условия рыночных взаимоотношений требуют проведения расчетов применения того или иного метода обработки. Это условие повышает требования к знаниям и квалификации инженеров, конструкторов и технологов при постоянном росте количества различных методов обработки.

Все чаще применяется автоматизированное оборудование, которое позволяет облегчить труд человека, уменьшает вероятность появления брака из-за устранения субъективного фактора и уменьшает влияние вредных веществ и опасных факторов на рабочего.

Все это требует постоянного совершенствования и пополнения базы знаний о новых процессах, технике, возможностях и своевременного внедрения их в производство.

Целью дипломного проектирования является разработка проекта цеха, имеющего более высокие технико-экономические показатели по сравнению с существующими цехами, т. е. обладающего перед ними конкурентными преимуществами, которые проявляются в уменьшении всех материальных и денежных затрат, рациональном использовании площадей и увеличении скорости оборачиваемости оборотных средств, что достигается максимальным сокращением производственного цикла и снижением стоимости выполнения действий, составляющих производственный процесс. Таким образом, все разработки дипломного проекта следует выполнять с учётом этих направлений.

Методы и приёмы проектирования должны максимально соответствовать реальным, применяемым на практике.

1.  ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА ЦЕХА

В проектируемом цехе предполагается изготавливать детали кулисно-винтового механизма типа корпусов, крышек, рычагов и кронштейнов. Масса деталей от 5 до 12 кг, габаритные размеры от 50 до 150 мм. Материалы деталей алюминиевые сплавы, стали. Проектирование производится по условной программе. В качестве условного представителя взят корпус кулисно-винтового механизма.

Кулисно-винтовой механизм, в который входит условный представитель - корпус, входит в привод со струйным двигателем, предназначенного для поворота затвора шарового крана на угол и обратно, т. е. так называемого “неполноповоротного” привода. Привод содержит электропневматическое управляющее устройство, включающее в себя электромагниты, пневмоклапаны, входы которых соединены с источником рабочей среды, находящейся под давлением , а выходы - с входами регуляторов расхода газа. Выходы последних связаны с входными патрубками струйного двигателя. В роторе двигателя выполнены осевые каналы, соединённые наклонными и радиальными каналами с соплами, а вал ротора с помощью зубчатого венца связан с редуктором, содержащим ручной дублер с механизмом автоматического отключения штурвала. Шестерня редуктора может поворачиваться на неограниченный угол на валу, связанном с ходовым винтом кулисно-винтового поворотного механизма. Конец ходового винта связан с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, содержащим пакет тарельчатых пружин, установленных между упорными подшипниками. Поворотный механизм содержит также ходовую гайку, подвижно соединённую цапфами с кулисой через пазы, расположенные не симметрично относительно оси вращения кулисы. Кулиса жёстко связана с выходным валом привода и далее с затвором шарового крана. Выходной вал привода соединён с входным валиком электропневматического управляющего устройства. В устройстве установлены герконы, последовательно включённые в цепи электромагнитов, а валик соединён рычагами с постоянными магнитами. Электропневматическое управляющее устройство содержит также таймер, включённый последовательно в цепь герконов.

Детали типа корпус используются в блоке «Привода со струйным двигателем» для запорно-регулирующей арматуры газо- и нефтепроводов. Данная деталь применяется для установки и пространственного размещения редуктора, ходовой гайки, выходного вала привода, кулисы и других деталей, входящих в привод. Корпус изготавливается из материала: сплав АК7₄ (АЛ9) ГОСТ 1583-93.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВА АК7₄ (АЛ9)

(содержание элементов в %)

Al (алюминий) основа

Сu (медь) _

Mn (марганец) _

Mg (магний) 0,2…0,4

Fe (железо) 1,5

Si (кремний) 6,0…8,0

Ti (титан) _

Механические свойства алюминиевого сплава АЛ9 (ГОСТ 1583-93)

Марка	в	в	НВ
АЛ9	15 - 21	2 - 4	50 - 60

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Одним из основных факторов, определяющих особенности проектируемого производства является его тип. В соответствии с заданной программой изготовления детали - условного представителя оно серийное. [1].

Вид серийного производства устанавливается по величине партии запуска, которая подсчитывается по формуле с учётом того, что деталь изготавливается “на сборку”.

Определим количество деталей в партии по формуле [1], с.9:

(3.1)

где n - количество деталей в партии;

- годовая программа выпуска деталей, шт;

- число дней, на которые необходимо иметь запас деталей на складе, для обеспечения сборки, ;

- число рабочих дней в году, ;

По данным источника [2], тип производства - мелкосерийное.

Для такого случая метод производства - непоточный. Движение деталей по рабочим местам принимаем последовательное, поскольку у нас отсутствуют сведения о программе изготовления других деталей. В целом цех для определённого типа производства целесообразно организовать по смешанному признаку, а отдельные участки - по предметному.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

3.1 Анализ технологического процесса - прототипа (базового)

Определение количества операций в технологическом процессе является одной

из главных задач при составлении маршрутной технологии. При определении количества операций и содержания каждой операции существует два принципа:

1. Принцип концентрации операций.

2. Принцип дифференциации операций

Сущность концентрации операций заключается в том, что при разработке технологического процесса стараются в одной операции сосредоточить обработку возможно большего числа поверхностей. Пределом концентрации операций является обработка всей детали за одну операцию.

Сущность дифференцированного принципа построения операций заключается в разукрупнении обработки, в упрощении каждой операции и, следовательно, в увеличении числа операций. Пределом дифференциации операций является разделение технологического процесса на такие простые операции, когда каждая из них будет состоять только лишь из одного простого перехода.

Базовый технологический процесс относится к дифференцированному принципу построения операций, т. к. состоит из большого числа простых операций, что даёт определённые преимущества:

1. Возможность использовать рабочих низкой квалификации для выполнения несложных операций.

2. Использовать универсальные станки для специальных наладок.

3. Упрощается наладка станков.

На промежуточных слесарных операциях по снятию заусенцев и притуплению острых кромок широко используется ручной труд, что приводит к увеличению трудоемкости деталей.

Станочные приспособления, применяемые на операциях для зажима деталей, в подавляющем большинстве имеют ручные зажимы, что приводит не только к увеличению вспомогательного времени на операцию, но и к нестабильному усилению зажима, следствием чего является снижение точности обработки.

Инструмент, применяемый на операциях для контроля размеров, в основном является универсальным шкальным, что приводит к увеличению времени на измерение размеров детали и, следовательно, к увеличению вспомогательного времени на операцию.

По результатам анализа можно сделать следующие замечания:

- на операциях применяются устаревшие станки.

- операции нарезки резьбы производятся вручную на слесарных верстаках. Это малопроизводительно и требует высокой квалификации рабочих.

- в техпроцессе не используются быстродействующие приспособления.

Эти недостатки выявляют низкий уровень механизации и автоматизации производства.

Таким образом, существующий технологический процесс позволяет получать годные детали, но не является оптимальным. Этому технологическому процессу присущи выше перечисленные недостатки, устранение которых позволит получить достаточно прогрессивный технологический процесс изготовления корпусов.

3.2 Выбор вида и способа изготовления заготовки

В цехе, занимающемся производством корпусов, исторически сложилось так, что ряд однотипных деталей, например: корпусов, обрабатывается в разных производственных группах. Состав оборудования в этих группах различен и технологи, которые разрабатывали технологические процессы, исходили в первую очередь из имеющегося оборудования.

Заготовкой является отливка с размерами мм.

Сравним два варианта получения заготовок:

1. Литьё в обычные земляные формы и кокили;

2. Литьё под давлением.

Стоимость заготовок , руб. определяется по формуле ([2], с.33, формула (7)):

(4.1)

где С_i - базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.;

- коэффициенты, зависящие от класса точности, группы

сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок;

Q - масса заготовки, кг ;

q - масса готовой детали, кг ;

- цена одной тонны отходов, руб.

Введём поправочный коэффициент для цен .

1. При литье в обычные земляные формы и кокили:

Группа сложности по [1], стр. 132 - ,

Тогда по [2]



Подставляем данные для заготовок, полученных методом литья в обычные земляные формы и кокили, в формулу (4.1) и получим:

2. При литье под давлением:

Группа сложности по [1], стр. 132 - ,

Тогда по [2]

Подставляем данные для заготовок, полученных методом литья под давлением, в формулу (4.1) и получим:

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок , руб, рассчитывается по формуле ([2], с. 39, формула (8)):

, (4.2)

где - стоимости сопоставляемых заготовок, руб; руб, руб (определены по формуле (1.3));

- годовая программа, шт; шт (определена в задании).

Подставим полученные выше данные в формулу (4.2) и получим:

руб.

Экономически выгодным является вариант получения заготовки литьём под давлением.

Для данной детали принята литая заготовка, т.к. литьём можно получить детали самой сложной конфигурации, невыполняемые другими способами формообразования, литейный процесс производителен и недорог.

Коэффициент использования металла при изготовлении сложных корпусных заготовок при литье почти в два раза выше, чем при ковке и горячей объёмной штамповке. По своей геометрии отливка максимально приближена к детали, что значительно сокращает расход металла и объём механической обработки (резания, фрезерования и т.д.). Точность размеров отливки зависит от качества изготовления формы.

Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утверждённым техническим требованиям. Поэтому заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т.д. Проверке подвергают химический состав и механические свойства материала, структуру, наличие дефектов, размеры, массу заготовки. Отклонения размеров и формы поверхностей заготовки должны соответствовать требованиям чертежа заготовки. Заготовки не должны иметь внутренних дефектов: раковин, посторонний включений и т.д. Дефекты, влияющие на прочность, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, правка). Поверхность отливки должна быть чистой и не иметь пригаров, механических повреждений и т.д. Заготовка должна быть очищена и обрублена, места подводов литниковой системы, заливы, заусенцы должны быть зачищены, удалена окалина. На заключительном этапе отливки грунтуют с целью защиты их поверхностей от коррозии.

3.3 Установление методов обработки поверхностей заготовки, содержания технологических операций и их последовательности

На результаты этих действий одновременно оказывают влияние форма детали, заданные точность и шероховатость поверхностей её элементов, напряжённое состояние материала и тип производства.

Новый технологический процесс разработан для детали, которая включает в себя все поверхности, характеризующие детали корпус. Весь процесс разбит на 2 этапа:

Черновой;

Чистовой;

На черновом этапе достигается равномерное распределение припуска на последующую обработку. На этом этапе готовятся базовые поверхности, которые на чистовом этапе позволяют получить точность обработки поверхностей.

На чистовом этапе получается деталь заданной точности и необходимой чистоты в соответствии с чертежом.

Исходя из свойств детали, то есть материала детали, конфигурации детали, требований к точности размеров, формы, расположения поверхностей, требований к шероховатости детали и оборудования назначаем следующую последовательность обработки детали на станке XCEEDER 900-RT (5-координатный станок с ЧПУ):

Сторона 1

Рисунок 3.1 - Эскиз детали с обозначением поверхностей

Сторона 2 Сторона 4

Рисунок 3.2 - Эскиз детали с обозначением поверхностей

Сторона 5

Рисунок 3.3 - Эскиз детали с обозначением поверхностей

Сторона 6

Рисунок 3.4 - Эскиз детали с обозначением поверхностей

- Фрезеровать корпус по периметру начерно (элемент 8, сторона 1);

- Сверлить 4 отверстия O 12,8 мм (элемент 1, сторона 1);

- Зенковать фаски в отверстиях O 12,8 мм;

- Нарезать резьбу М141,25 в отверстиях O 12,8 мм;

- Фрезеровать корпус по периметру начисто (элемент 8, сторона 1);

- Фрезеровать корпус по периметру начерно (элемент 8, сторона 3);

- Фрезеровать по периметру начерно (элемент 30, сторона 4);

- Фрезеровать поверхность начерно (элемент 42, сторона 6);

- Фрезеровать по периметру начерно (элемент 25, сторона 2);

- Фрезеровать поверхности начерно (элементы 35, 38, сторона 5);

- Фрезеровать по контуру занижения (элементы 9, 10, 12, 13, 15, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, сторона 3);

- Фрезеровать плоскости занижений (элементы 5, 6, 7, сторона 3) начерно;

- Фрезеровать плоскости занижений (элементы 5, 6, 7, сторона 3) начисто;

- Фрезеровать плоскости 4 занижений (элемент 14, сторона 3);

- Фрезеровать скосы начерно (элемент 41, сторона 6), а также фрезеровать поверхность (элементы 18, 19, сторона 3);

- Расточить отверстие O 72 мм до O 85 мм (элемент 26, сторона 2), расточить отверстие O 72 мм до O 85 мм (элемент 31, сторона 4) начерно;

- Расточить канавку O 91 мм в отверстии O 63 мм (сторона 2), расточить канавку O 91 мм в отверстии O 63 мм (сторона 4);

- Расточить отверстие O 63 мм до O 81 мм (элемент 29, сторона 2), расточить отверстие O 63 мм до O 81 мм (элемент 34, сторона 4) начерно;

- Фрезеровать скругления (элемент 11, сторона 3);

- Фрезеровать скругления (элементы 12, 15, сторона 3), фрезеровать занижения (элемент 16, сторона 3), проточить 4 фаски в занижениях (элемент 17, сторона 3), фрезеровать плоскости 4 занижений (элемент 14, сторона 3);

- Сверлить 4 отверстия O 12,8 мм (элемент 1, сторона 3);

- Нарезать резьбу М141,25 в отверстиях O 12,8 мм;

- Сверлить 4 отверстия O 22 мм (элемент 27, сторона 2), сверлить 6 отверстий O 22 мм (элемент 32, сторона 4);

- Зенковать фаски в отверстиях O 12,8 мм;

- Фрезеровать корпус по периметру начисто (элемент 8, сторона 3);

- Фрезеровать поверхности начерно (элемент 40, сторона 6);

- Фрезеровать по контуру занижения (элементы 9, 10, 12, 13, 15, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, сторона 1) начерно;

- Фрезеровать плоскости занижений (элементы 5, 6, 7, сторона 1) начерно;

- Фрезеровать плоскости занижений (элементы 5, 6, 7, сторона 1) начисто;

- Фрезеровать плоскости 4 занижений (элемент 14, сторона 1);

- Фрезеровать поверхность (элементы 18, 19, сторона 3);

- Фрезеровать скосы начисто (элемент 41, сторона 6);

- Фрезеровать скругления (элементы 12, 15, сторона 3);

- Фрезеровать скругления (элементы 12, 15, сторона 1), фрезеровать занижения (элемент 16, сторона 1), проточить 4 фаски в занижениях (элемент 17, сторона 1), фрезеровать плоскости 4 занижений (элемент 14, сторона 1);

- Фрезеровать по контуру занижения (элементы 9, 10, 12, 13, 15, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, сторона 1) начисто;

- Сверлить 4 отверстия O 30 мм (элемент 36, сторона 5);

- Фрезеровать скругления (элемент 12, сторона 1);

- Сверлить 13 отверстий O 8,5 мм (элемент 2, сторона 1);

- Сверлить 8 отверстий O 4,2 мм (элемент 4, сторона 1);

- Сверлить 4 отверстия O 4 мм (элемент 3, сторона 1);

- Зенковать фаски в отверстиях O 8,5 мм, O 4,2 мм;

- Снять заусенцы по контуру детали;

- Нарезать резьбу М10 - 7Н в отверстиях O 8,5 мм;

- Нарезать резьбу М5 - 7Н в отверстиях O 4,2 мм;

- Нарезать резьбу М333 - 6Н в отверстиях O 30 мм;

- Расточить отверстие O 72 мм до O 85 мм (элемент 26, сторона 2), расточить отверстие O 72 мм до O 85 мм (элемент 31, сторона 4), расточить отверстие O 63 мм до O 81 мм (элемент 29, сторона 2), расточить отверстие O 63 мм до O 81 мм (элемент 34, сторона 4) начисто;

- Фрезеровать поверхность (элементы 18, 19, сторона 3);

- Фрезеровать по контуру занижения (элементы 9, 10, 12, 13, 15, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, сторона 3) начисто;

- Фрезеровать скругления (элемент 12, сторона 3);

- Фрезеровать скругления (элемент 13, сторона 3);

- Сверлить 4 отверстия O 12,8 мм (элемент 33, сторона 4); сверлить 4 отверстия O 12,8 мм (элемент 39, сторона 5);

- Сверлить 13 отверстий O 8,5 мм (элемент 2, сторона 3);

- Сверлить 2 отверстия O 5 мм (элемент 37, сторона 5);

- Сверлить 8 отверстий O 4,2 мм (элемент 4, сторона 3);

- Сверлить 4 отверстия O 4 мм (элемент 3, сторона 3);

- Сверлить 9 отверстий O 3,3 мм (элемент 28, сторона 2);

- Снять заусенцы в отверстиях O 22 мм, O 81 мм, O 85 мм, снять заусенцы в отверстиях O 22 мм, O 81 мм, O 85 мм, O 12,8 мм, снять заусенцы в отверстиях O 30 мм, O 12,8 мм;

- Зенковать фаски в отверстиях O 3,3 мм (сторона 2), зенковать фаски в отверстиях O 5 мм (сторона 5), зенковать фаски в отверстиях O 12,8 мм, O 4,2 мм, O 4 мм (сторона 3).

- Нарезать резьбу М242 - 7Н в отверстиях O 22 мм (сторона 2), нарезать резьбу М242 - 7Н в отверстиях O 22 мм (сторона 4);

- Нарезать резьбу М141,25 - 7Н в отверстиях O 12,8 мм (сторона 2), нарезать резьбу М141,25 - 7Н в отверстиях O 12,8 мм (сторона 4);

- Нарезать резьбу М10 - 7Н в отверстиях O 8,5 мм (сторона 3);

- Нарезать резьбу М6 - 7Н в отверстиях O 5 мм (сторона 5);

- Нарезать резьбу М5 - 7Н в отверстиях O 4,2 мм (сторона 3);

- Нарезать резьбу М4 - 7Н в отверстиях O 3,3 мм (сторона 2);

- Фрезеровать корпус по периметру начисто (элемент 8, сторона 3; элемент 25, сторона 2; элемент 30, сторона 4; элементы 35, 38, сторона 5; элемент 42, сторона 6);

- Расточить канавку O 88,5 мм в отверстии O 85 мм (сторона 2), расточить канавку O 88,5 мм в отверстии O 85 мм (сторона 4);

- Контрольная.

Для выполнения операций обработки резанием на металлорежущих станках часто применяют схему установки заготовок, когда технологической базой является плоскость и цилиндрическая поверхность. При этом базирование заготовок производится на опорные пластины, установочные пальцы (цилиндрические и срезанные), центрирующие втулки с гарантированным зазором, а также на цилиндрические оправки (с гарантированным зазором или натягом).

3.4 Выбор технологических баз, расчёт припусков на обработку и операционных размеров

Заготовка детали в процессе обработки должна занять и сохранять в течение всего времени обработки определенное положение относительно деталей станка или приспособления. Для этого необходимо исключить возможность трех прямолинейных движений заготовки в направлении выбранных координатных осей и трех вращательных движений вокруг этих, или параллельных им осей (т.е. лишить заготовку шести степеней свободы).

Для определения положения жесткой заготовки необходимо наличие шести опорных точек. Для их размещения требуются три координатных поверхности (или заменяющие их три сочетания координатных поверхностей) в зависимости от формы и размеров заготовки эти точки могут быть расположены на координатной поверхности различными способами.

На операции 010 базирование детали осуществляем в координатный угол, на всех последующих операциях - базирование по плоскости и 2 отверстиям.

Наиболее точным методом определения величины припуска, оптимизирующим размеры заготовки и процесс обработки, является расчётно-аналитический, дифференцированный по элементам, составляющим припуск.

В зависимости от вида обрабатываемой поверхности на величину операционного припуска будут влиять определённые факторы. При одностороннем, несимметричном расположении припуска (обработка плоских и торцевых поверхностей) операционный припуск назначается на сторону и определяется выражением:

, (4.3)

где - минимальный операционный припуск;

- высота неровностей, полученных на предыдущей операции;

- глубина дефектного слоя, образовавшегося на предыдущей операции.

Схема №1

Рисунок 3.5 - Схема обработки детали

Далее строим граф исходных структур (исходное «дерево») соответствующий исходной структуре, образованной связями между поверхностями в виде чертежных размеров и припусков.

На графе исходных структур соединяющих поверхности 1 и 2 волнистыми ребрами, характеризующими величину припуска 1z2, поверхности 3 и 4 дополнительными ребрами, характеризующими величину припуска 3z4. А также проводим толстые ребра чертежного размера 2с1.



Рисунок 4.6 - Граф исходных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- Ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями.

"z" - Соответствует величине операционного припуска, а "c" - чертежному размеру.

На основании разработанной схемы обработки строится граф произвольных структур. Построение производного древа начинается с поверхности заготовки, к которой на схеме обработки не подводится ни одной стрелки. На рисунке 4.7 такая поверхность обозначена цифрой «4». От этой поверхности проводим те ребра графа, которые касаются её. На конце этих ребер указываем стрелки и номера тех поверхностей, до которых указанные размеры проведены. Аналогичным образом достраиваем граф согласно схеме обработки.

Рисунок 3.7 - Граф производных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями, соответствует длинновым операционным размерам и размерам заготовки.

В результате наложения исходного «дерева» на производное «дерево» получим композицию «деревьев», называемую графом размерных цепей (рисунок 4.8):

Рисунок 3.8 Граф размерных цепей

- Вершина графа. Характеризует поверхность детали.

- Ребро графа. Составляющее звено размерной цепи соответствует операционному размеру или размеру заготовки.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует чертежному размеру.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует операционному припуску.

Схема №2

Рисунок 3.9 - Схема обработки детали

Далее строим граф исходных структур (исходное «дерево») соответствующий исходной структуре, образованной связями между поверхностями в виде чертежных размеров и припусков.

На графе исходных структур соединяющих поверхности 5 и 6 волнистыми ребрами, характеризующими величину припуска 5z6, поверхности 7 и 8 дополнительными ребрами, характеризующими величину припуска 7z8. А также проводим толстые ребра чертежных размеров 6с7.



Рисунок 3.10 - Граф исходных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- Ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями.

"z" - Соответствует величине операционного припуска, а "c" - чертежному размеру.

На основании разработанной схемы обработки строится граф произвольных структур. Построение производного древа начинается с поверхности заготовки, к которой на схеме обработки не подводится ни одной стрелки. На рисунке 4.11 такая поверхность обозначена цифрой «8». От этой поверхности проводим те ребра графа, которые касаются её. На конце этих ребер указываем стрелки и номера тех поверхностей, до которых указанные размеры проведены. Аналогичным образом достраиваем граф согласно схеме обработки.

Рисунок 3.11 - Граф производных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями, соответствует длинновым операционным размерам и размерам заготовки.

В результате наложения исходного «дерева» на производное «дерево» получим композицию «деревьев», называемую графом размерных цепей (рисунок 4.12):

Рисунок 3.12 - Граф размерных цепей

- Вершина графа. Характеризует поверхность детали.

- Ребро графа. Составляющее звено размерной цепи соответствует операционному размеру или размеру заготовки.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует чертежному размеру.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует операционному припуску.

Далее строим граф исходных структур (исходное «дерево») соответствующий исходной структуре, образованной связями между поверхностями в виде чертежных размеров и припусков.

На графе исходных структур соединяющих поверхности 9 и 10 волнистыми ребрами, характеризующими величину припуска 9z10, поверхности 11 и 12 дополнительными ребрами, характеризующими величину припуска 11z12 и т. д. А также проводим толстые ребра чертежных размеров 13с10, 10с11.

Схема №3

Рисунок 3.13 - Схема обработки детали

Рисунок 3.14 - Граф исходных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- Ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями.

"z" - Соответствует величине операционного припуска, а "c" - чертежному размеру.

На основании разработанной схемы обработки строится граф произвольных структур. Построение производного древа начинается с поверхности заготовки, к которой на схеме обработки не подводится ни одной стрелки. На рисунке 4.15 такая поверхность обозначена цифрой «9». От этой поверхности проводим те ребра графа, которые касаются её. На конце этих ребер указываем стрелки и номера тех поверхностей, до которых указанные размеры проведены. Аналогичным образом достраиваем граф согласно схеме обработки.

Рисунок 4.15 - Граф производных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями, соответствует длинновым операционным размерам и размерам заготовки.

В результате наложения исходного «дерева» на производное «дерево» получим композицию «деревьев», называемую графом размерных цепей (рисунок 4.16):



Рисунок 3.16 - Граф размерных цепей

- Вершина графа. Характеризует поверхность детали.

- Ребро графа. Составляющее звено размерной цепи соответствует операционному размеру или размеру заготовки.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует чертежному размеру.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует операционному припуску.

Припуски на операции.

Фрезерование черновое:

Фрезерование чистовое:

Приблизительные значения операционных размеров:

Допуски на операционные размеры в зависимости от метода обработки по таблицам экономической точности:

Расчёт операционных размеров

Схема №1.

1. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

.

Результаты записываем в графу 7.

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

В графе 3 указываем размеры и .

2. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

.

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

3. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

.

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

Схема №2

1. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

Результаты записываем в графу 7.

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

В графе 3 указываем размеры и .

2. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

3. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

Схема №3

1. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

Результаты записываем в графу 7.

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

В графе 3 указываем размеры и .

2. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

Результаты записываем в графу 7.

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

В графе 3 указываем размеры и .

3. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи: .

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

4. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

.

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.



5. Определение операционного размера из уравнения размерной цепи:

.

Результаты записываем в графу 7.

Величина корректировки составляет

Определяем значение принятого операционного размера и записываем в графу 9.

Определяем значение максимальной и минимальной величины припуска и проставляем в графе 3.

Составление ведомости расчета операционных размеров.

Подготовка к расчету операционных размеров заключается в заполнении граф с номерами: 1,2,4,5,6 в следующей последовательности: сначала заполняются графы 4,5,6, а затем 1 и 2.

Графа 1. Указывается обозначение всех чертежных размеров и операционных припусков из уравнений размерных цепей для соответствующего операционного размера.

Графа 2. Чертежные размеры с допусками берутся в соответствии с рабочим чертежом детали. Допуски операционных припусков берутся из графа размерных цепей и указываются только со знаком (+).

Графа 4. Указываются обозначения всех операционных размеров согласно схеме обработки (рис. 1.5.2.).

Графа 5. Указывается величина поля допуска на операционные размеры в соответствии с графом размерных цепей (рис. 1.5.2.3.).

Графа 6. Заносятся уравнения размерных цепей, при помощи которых производятся расчеты операционных размеров.

Заполнение граф 7, 8, 9 и 3 связано с непосредственным расчетом каждого операционного размера, и поэтому должно проводиться в следующей последовательности:

Заполняются все графы 7, 8, 9 и 3 для первого операционного размера. Затем заполняются все графы для второго размера и далее для всех операционных размеров.

3.5 Выбор оборудования, приспособлений и инструментов

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимость изделия. Тип производства оказывает решающее влияние на степень автоматизации и специализации оборудования и оснастки, применяемых при изготовлении деталей. В мелкосерийном производстве становится выгодным применение специализированных станков (в том числе станков с числовым программным управлением (ЧПУ)) и инструментов, а также универсально-сборных и универсально-переналаживаемых приспособлений.

В зависимости от объема выпуска изделий выбирают станки по степени специализации и высокой производительности, а также станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Для разработанного технологического процесса выбираем станок XCEEDER 900-RT (5-координатный станок с ЧПУ). Этот обрабатывающий центр с подвижным мостом и 5-тью интерполированными осями используется для выполнения высокоскоростных фрезеровочных операций. Машина специально предназначена для обработки сложных трёхмерных элементов, нуждающихся в высокой точности, как это бывает в отрасли изготовления пресс-форм или в авиационном секторе.

Рисунок 3.17 - Общий вид станка XCEEDER 900-RT

Таблица 3.2

Технические данные

Описание	Единицы измерения	XCEEDER 900-RT
Интерполированные оси		5
Длина стола	мм	600
Ширина стола	мм	600
Грузоподъёмность стола	кг	500
Т-образные пазы (шир./шаг)	мм	14/100
Ход оси “X”	мм	1200
Ход оси “Y”	мм	1000
Ход оси “Z”	мм	600
Расстояние от выступа шпинделя/раб. стола	мм	750
Вращение оси “A”		-30о ч +110 о
Вращение оси “C”		постоянное
Усилие на осях X - Y при работе	Н	8000
Усилие на оси Z при работе	Н	10000
Мощность шпинделя	кВт	20
Крутящий момент шпинделя	Н/м	38
Скорость вращения шпинделя	об/мин	24000
Скорость оси “X”	м/мин	60
Скорость оси “Y”	м/мин	60
Скорость оси “Z”	м/мин	40
Скорость оси “A”	об/мин	10
Скорость оси “C”	об/мин	20
Точность позиционирования линейных осей	мкм/м	5
Повторяемость позиционирования линейных осей	мкм/м	3
Точность позиционирования осей вращения		0,002 о
Повторяемость позиционирования осей вращения		0,0015 о
Общая установленная мощность	кВт	100
Вес машины	кг	20000
Максимальное количество инструментов	шт.	24
Максимальный диаметр инструмента	мм	90
Максимальная длина инструмента	мм	300
Максимальный вес инструмента	кг	10

Этот станок обеспечит выполнение заданных технических требований, а также мы уменьшим разнообразие используемых средств производства, т. е. все переходы выполняем на одном станке. Для контроля параллельности сторон используем специальное контрольное приспособление, а для проверки правильности выполнения всех остальных размеров используем систему RENISHAW, которая имеется на станке. Однако станки с ЧПУ имеют существенный недостаток - высокую стоимость, - преодолеть который можно их максимальной загрузкой.



Рисунок 3.18 - Габаритные размеры станка XCEEDER 900-RT

Приспособление для обработки детали «корпус» - специальное. Оно просто по конструкции, удобно в эксплуатации.

Инструмент для обработки данной детали - нормальный, т. е. имеет стандартные размеры, стандартную конструкцию и применяется вне зависимости от конструкции детали.

Размеры, получаемые в процессе технологической обработки, должны измеряться и контролироваться для того, чтобы не допустить отклонения формы, размеров, шероховатости детали от требуемой величины.

3.6 Выбор смазочно-охлаждающих технологических средств

Смазочно-охлаждающие технологические средства, используемые чаще всего в виде смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяются для предотвращения возникновения дефектов поверхностей деталей, изготавливаемых резанием, повышения стойкости режущих инструментов, увеличения скорости резания и подачи.

Металлорежущее оборудование	Вид СОЖ	Марка	Концентра-ция, масс. доля, %	Примечание
1	2	3	4	5
Токарно-винторезные, токарно-револьверные, расточные, фрезерные, отрезные станки, обрабатывающие центры	Полусинтетическая или эмульсионная	Аквол-11, Карбамол-Э1, Укринол-1, Аквол-2, Аквол-6	3-5	Масляные СОЖ применяют на операциях обработки пазов, фрезерования твердосплавным инструментом, резьбонарезания, а также при высоких требованиях к качеству поверхности
	Масляная средней вязкости со средним содержанием присадок	МР-1у, МР-3	100

Каждая рецептура СОЖ имеет достаточно сложный состав, оптимальный для определённого сочетания материалов заготовки и инструмента, а также вида обработки.

Для обработки детали корпус на станке XCEEDER 900-RT будем использовать СОЖ: Укринол - 1 (3 - 5%).

3.7 Определение режимов обработки

При назначении режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

При расчете режимов резания устанавливают глубину резания, минутную подачу, скорость резания. Приведем пример расчета режимов резания для трёх операций. Для остальных операций режимы резания назначаем согласно [5], т.2, стр. 265-303.

Сверлильная

Глубина резания при сверлении определяется по формуле:

, (4.3)

где - диаметр отверстия, мм

.

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу по таблице 25, [1], с. 277:

.

Скорость резания при сверлении:

, (4.4)

Значения коэффициентов и показателей степени принимаем по таблице 28, [1], с.278:

а значение периода стойкости по таблице 30, [1], с. 279-280:

.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

, (4.5)

где - коэффициент на обрабатываемый материал: по таблице 4, [1], с. 263;

- коэффициент на инструментальный материал: по таблице 6, [1], с. 263;

- коэффициент, учитывающий глубину сверления: по таблице 31, [1], с. 279.

.

Крутящий момент и осевую силу рассчитываем по формулам:

, (4.6)

. (4.7)

Значения коэффициентов , и показателей степени принимаем по таблице 32, [1], с. 281:



Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением

.

Значения коэффициента приведены в таблице 10, [1], с. 265:

.

;

.

Мощность резания определяем по формуле

, (4.8)

где частота вращения инструмента или заготовки

, (4.9)

,

.

Мощность шпинделя станка XCEEDER 900-RT составляет 20 кВт, поэтому мощность привода станка достаточна:

Фрезерная

Конфигурация обрабатываемой поверхности и вид оборудования определяют тип применяемой фрезы. Её размеры определяются размерами обрабатываемой поверхности и глубиной срезаемого слоя. Диаметр фрезы для сокращения основного технологического времени и расхода инструментального материала выбирают по возможности наименьшей величины, учитывая при этом жёсткость технологической системы, схему резания, форму и размеры обрабатываемой заготовки.

Выбираем торцевую фрезу O 50 мм для фрезерования поверхности шириной 176 мм, длиной 365 мм.

Модель станка XCEEDER 900-RT.

Обрабатываемый материал АЛ9.

1. Глубина резания: .

2. Подача на один зуб таблица 34, [1], с. 283: .

3. Подача на оборот: .

4. Скорость резания - окружная скорость фрезы

(4.10)

Значения коэффициента и показателей степени принимаем по таблице 39, [1], с. 286-290:



где - подача фрезы на зуб, мм/об.

- диаметр фрезы, мм.

- глубина резания,

- ширина фрезерования,

- стойкость фрезы,

- общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.

, (4.11)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала по таблице 4, [1], с. 263;

- коэффициент на инструментальный материал: по таблице 6, [1], с. 263;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки: по таблице 5, [1], с. 263.

,

.

Т. к. угол в плане , то значение скорости умножаем на коэффициент 1,6:

.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила

, (4.12)

где - число зубьев фрезы;

- частота вращения фрезы.

Значения коэффициента и показателей степени принимаем по таблице 41, [1], с. 291, поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала по таблице 10, [1], с. 265:

;

.

Крутящий момент на шпинделе

, (4.13)

где - диаметр фрезы, мм.

.

Мощность при фрезеровании (эффективная)

, (4.14)

где - окружная сила,

- скорость резания.

Мощность шпинделя станка XCEEDER 900-RT составляет 20 кВт, поэтому мощность привода станка достаточна:

Резьбонарезание

Нарезание резьбы производим метчиком.

Скорость резания при нарезании метрической резьбы метчиком

. (4.15)

Значения коэффициента , показателей степени и среднее значение периода стойкости принимаем по таблице 49, [1], с. 296:

Общий поправочный коэффициент

, (4.16)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала по таблице 50, [1], с. 298;

- коэффициент на инструментальный материал: по таблице 50, [1], с. 298;

- коэффициент, учитывающий точность нарезаемой резьбы: по таблице 50, [1], с. 298;

.

.

Крутящий момент при нарезании резьбы метчиком

, (4.17)

где - шаг резьбы, мм;

- номинальный диаметр резьбы, мм.

Коэффициент и показатели степени принимаем по таблице 51, [1], с. 298:

Поправочный коэффициент , учитывающий качество обрабатываемого материала определяем по таблице 50, [1], с. 298:

.

Мощность при нарезании резьбы метчиком

, (4.18)

где

,

.

Мощность шпинделя станка XCEEDER 900-RT составляет 20 кВт, поэтому мощность привода станка достаточна:

3.8 Расчёт норм времени на выполнение операций

Под нормой времени понимается продолжительность отрезка времени для выполнения производственной операции в конкретных условиях.

Состав нормы времени

По своему содержанию и назначению различают две нормы на каждую операцию:

1. Норма штучного времени - .

Штучное время включает в себя только ту норму времени, которая необходима для непосредственного выполнения производственной операции.

2. Калькуляционная норма времени - .

В калькуляционное время включается помимо штучного времени также и часть подготовительно-заключительного времени (), приходящееся на одну деталь обрабатываемой партии деталей.

В подготовительно-заключительное время включается тот отрезок времени, который затрачивается рабочим на ознакомление с работой и наладку станка для обработки партии деталей.

Следовательно, можно записать:

, (4.19)

где - количество деталей в партии.

Расчёт норм времени при обработке на станках с ЧПУ имеет особенности, которые нужно учитывать. Подготовительно-заключительное время состоит из трёх слагаемых:

, (4.20)

где - время, затрачиваемое на изучение наряда, чертежа, технологической документации на рабочем месте в начале работы и на сдачу в конце смены;

- время, учитывающее дополнительные работы;

- время, расходуемое на пробную обработку деталей.

Состав штучного времени

В состав штучного времени () включаются следующие затраты времени, связанные с выполнением операции:

- основное технологическое (машинное) время - ;

- вспомогательное время - ;

- время обслуживания рабочего места - ;

- время перерывов и отдыха - .

Следовательно, можно записать:

. (4.21)

где - основное технологическое (машинное) время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время обслуживания рабочего места, мин;

- время на перерыв и отдых рабочего в течение смены, мин.

При станочной операции это есть время, в течение которого непосредственно происходит изменение формы и состояния обрабатываемой детали.

Основное технологическое время для механической обработки определяется по формуле:

 мин., (4.22)

где -длина обрабатываемой поверхности, мм;

- число рабочих ходов;

- подача на один оборот, мм/об;

- частота вращения инструмента.

Вспомогательное время включает в себя время, затрачиваемое на выполнение различных действий, связанных с выполнением основной, технологической работы. К таким действиям могут относиться: