Проектирование подставки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

деталь заготовка подставка сталь

Основные направления развития машиностроения предусматривают дальнейшее повышение его эффективности, интенсификации, уменьшение сроков создания, освоения производства новой прогрессивной техники. Организационно-методической основой выполнения поставленной задачи является конструирование машиностроительных изделий с учетом требований технологичности конструкции.

Рассматривая современное состояние проектирования и изготовления изделий с учетом требований технологичности, можно отметить несколько направлений решения этой проблемы, которые непосредственно или косвенно способствуют повышению технологичности конструкции в соответствии с требованиями современного производства.

К ним относят:

непрерывно возрастающий объем агрегатного монтажа сборочных единиц, механизмов и оборудования, развития системы модульного проектирования на базе унификации и стандартизации;

- широкое использование ЭВМ, обеспечивающее более высокий уровень анализа конструктивных решений в различных вариантах использования;

- организация широкого обмена опытом в области создания технологичных конструкций между различными областями машиностроения.

Таким образом, генеральная линия развития машиностроениякомплексная автоматизация проектирования и производства, требуемые знания и современные владения методами проектирования.

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависит от опережающего развития производства нового оборудования, станков, машин и аппаратов; от внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных, высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машины в целом, эффективное использование современных автоматических и поточных линий, станков с ЧПУ, ЭВМ и другой новой техники, прогрессивных форм организации и экономики производственных процессов - все это направлено на решение главных задач, повышение эффективности производства и качества продукции.

Одна из главных задач машиностроения - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей. Особенно большое внимание уделяется чистовым и отделочным технологическим методам обработки, объем которых в общей трудоемкости обработки деталей постоянно возрастает.

Обработка металлов резанием - это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали.

К современным машинам и приборам предъявляются высокие требования по технико-эксплуатационным характеристикам, точности и надежности работы. Эти показатели обеспечиваются высокой точностью размеров и качеством обработанных поверхностей деталей машин и приборов. Поэтому, несмотря на большие достижения технологии производства высококачественных заготовок, роль обработки резанием и значение металлорежущих станков в машиностроении непрерывно повышаются.



1. Назначение и условие работы детали в узле

Подставка (рисунок 1) предназначена для поддержания установленных на ней конструктивных элементов.

Рисунок 1 - Подставка

Материал детали - У10А ГОСТ 1435-99. Данные о химических и механических свойствах данной стали представлены в таблицах 1.1, 1.2.

Таблица 1.1. Химический состав стали У10А ГОСТ 1435-99

С %	Si %	Mn%	S	Cu	P	Ni %	Cr %	Fe %
			не более, %
0,96-1,03	0,17-0,33	0,17-0,28	0,018	0,2	0,025	0,2	0,2	97,7

Таблица 1.2. Механические свойства стали У10А ГОСТ 1435-99

Механические свойства	Значение
Временное сопротивление разрыву В, Мпа	750
Относительное удлинение 5, %	10
Относительное сужение , %	23
Твердость, не более, HB	197



2. Анализ технологичности конструкции детали

Качественная оценка технологичности конструкции

Качественная оценка детали производится исходя из рекомендаций литературного источника [3]. Материалом для данной детали служит сталь У10А ГОСТ 1435-99. Данная инструментальная сталь применяется при изготовлении различных инструментов, используется в производстве матриц для холодной штамповки, плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации.

С точки зрения технологичности конструкции данной детали следует сказать, что данная деталь не технологична, так как содержит много резьбовых отверстий, а также большая шероховатость квалитет обработки.

И в целом, оценивая материал, конструкцию, предельные отклонения, следует признать, что данная деталь не технологична.

Количественная оценка технологичности конструкции

Она может быть осуществлена только при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. Поэтому необходимо определить основные и дополнительные показатели.

При оценке технологичности согласно [1] используются следующие показатели:

Коэффициент унификации конструктивных элементов

К_у.э= Q _у.э / Q _э,

где Q _у.э и Q _э - соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.

К_у.э = 32/33= 0,97.

Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей



К_п.ст= D_o.c / D_м.о,

где D_o.c, D_м.о - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.

К_п.ст = 8 / 8=1.

Коэффициент обработки поверхностей

К_п.о= 1 - D_м.о / D_э,

где Dэ - общее число поверхностей детали, шт.;

К_п.о= 1 - 8/8 = 0.

Коэффициент использования материала

К_и.м = q / Q,

где q, Q - масса детали и заготовки соответственно, кг.

К_и.м = 3,65/5,19 = 0,7.

Масса детали равна 3,65 кг;

Максимальное значение квалитета обработки IT - 7;

Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Ra 0,8;

Коэффициент применения типовых технологических процессов при изготовлении данной детали

К_т.п = Q_т.п /Q_и,

где Q_т.п, Q_и - соответственно число типовых технологических процессов для изготовления детали и общее, шт.;

К_т.п = 4/ 4 = 1.

Таким образом, проанализировав количественные показатели технологичности для данной детали, следует сказать, что к положительным показателям, характеризующим деталь, относятся: коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей - все поверхности обрабатываются стандартным инструментом; коэффициент обработки поверхностей равен нулю. Недостатком является огромное количество унифицированных элементов. Следовательно, обобщив все показатели, деталь можно считать не технологичной.

3. Выбор способа получения заготовки с экономическим обоснованием

деталь заготовка подставка сталь

Кривошипные горячештамповочные прессы предназначены для выполнения различных технологических процессов горячей объемной штамповки (в открытых и закрытых штампах) и горячего прессования поковок из сортового проката. В зависимости от конструктивного устройства, параметров и технологического назначения КГШП подразделяют на универсальные прессы простого действия для горячего прессования, прессы двойного действия и прессы для штамповки низких поковок.

Стоимость КГШП в несколько раз выше по сравнению с паровоздушными штамповочными молотами, пригодными для производства аналогичных поковок. Эксплуатационные расходы при использовании прессов ниже, но не настолько, чтобы привести к положительному экономическому эффекту. Применение КГШП целесообразно при внедрении прогрессивных технологических процессов штамповки в закрытых штампах и горячего прессования. Благодаря этому возможна экономия исходного металла. При штамповке на молотах коэффициент использования металла составляет 40…50%, а на КГШП - 60… 70%, что значительно снижает себестоимость продукции.

Литье в песчаные формы, метод литья металлов и сплавов, при котором расплавленный металл заливается в форму, сделанную из плотно утрамбованного песка. Для того, чтобы песчинки были крепко связаны между собой, песок смешивают с глиной, водой и другими связующими веществами. Этот метод применяется для литья из стали, меди, бронзы и алюминия.

Литье в песчаные формы - широко используемый е промышленности метод литья. Сначала, в соответствии с чертежами, делается деревянная модель изделия, затем она утапливается в песок в нижней части стального корпуса вплоть до ее самого широкого поперечного сечения. Затем монтируется верхняя часть формы. К нижнему корпусу за жимами прикрепляется верхний, образуя цельную коробку, а затем туда еще досыпается и утрамбовывается песок, таким образом, чтобы он покрыл всю модель целиком. В необходимых местах фиксируются литник и выпор. Отдельно делают внутренний литейный стержень из песка для того, чтобы можно было создать полость внутри будущей отливки. Песок форм, который первоначально был смешан с силикатом натрия, образует силикагель, когда через него прокачивается углекислый газ. Этот гель имеет консистенцию сиропа и связывает песок. Затем корпус формы раскрывают и убирают деревянную модель. Стержень помещают в корпус формы, и форму опять собирают. Деревянный лит ник и выпор убираются. Расплавленный металл вливается в высушенную форму через конусообразный литник. Вытесняемый воздух выходит через выпор. После охлаждения корпус формы раскрывается и достается отливка. Литник и выпор отрезаются, а песок выбивается. В готовой отливке показана полость, образованная на месте стержня.

Себестоимость заготовок, получаемых штамповкой на прессе, определяется по формуле:



где S - базовая стоимость 1 т заготовок S_i = 360 руб.; Q - масса заготовки, кг; q - масса готовой детали, кг; k_Т, k_С, k_В, k_М, k_П - коэффициенты, зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок; S_отх - стоимость 1 т отходов, S_отх = 25,8 руб.

Для изготовления: Q=5,7 кг; q=3,65 кг; k_Т=1; k_С=1; k_В=0,93; k_М=1,22; k_П =1.

Себестоимость заготовки, выполненной штамповкой на прессе:

Определим себестоимость заготовки литьем в песчаные формы, с учетом, что масса заготовки на 10% легче.

Для изготовления: Q=5,19 кг; q=3,65 кг; k_Т=1; k_С=1; k_В=0,93; k_М=1,22; k_П =1.

где К - коэффициент, зависящий от типа производства, принимаем равный 0,9.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок:

где N - годовая программа выпуска

Произведем расчет отливки в песчаные формы

Определяем класс размерной точности (3, табл. 9) в зависимости от вида получения заготовки, материала детали и габаритных размеров.

Принимаем класс размерной точности - 9.

Определяем степень коробления отливки (3, табл. 10).

Принимаем равную 5.

Определяем степень точности поверхностей (3, табл. 11)

Принимаем равную 14.

Шероховатость поверхностей отливок (3, табл. 12)

Принимаем шероховатость поверхностей отливок Ra = 12,5 мкм.

Определяем класс точности массы отливки (3, табл. 13)

Принимаем класс точности массы отливки - 10.

Определяем ряд припусков (3, табл. 14).

Принимаем ряд припусков (3, табл. 14) - 3.

№ п/п	Поверхности	Вид обработки	Припуск, мм	Допуск, мм
1	14	Чистовая	3.0	±0,4
2	22	Чистовая	3.0	±0,4
3	33	Чистовая	3.0	±0,5
4	92,4	Чистовая	3.0	±0,9
5	121	Чистовая	3.0	±1,1
6	200	Чистовая	3.0	±1,6

Определяем размеры заготовки (таблица)

1	14	14+3+3=20	Принимаем	20	±0,4
2	22	22+3+3=28	Принимаем	28	±0,4
3	33	33+3+3=39	Принимаем	39	±0,5
4	92,4	92,4+3+3=98,4	Принимаем	99	±0,9
5	121	121+3+3=127	Принимаем	127	±1,1
6	200	200+3+3=206	Принимаем	206	±1,6



4. Выбор маршрута обработки поверхностей, допусков, припусков и размеров на промежуточных операциях

1. Требуемая точность обработки внутреннего Oмм по чертежу составляет Н7;

2. Общий коэффициент изменения точности диаметра равен

3. Учитывая рекомендации, приведенные в табл. 5.6 и 5.12 и положение о том, что каждая последующая операция (переход) должна быть точнее предшествующей на 1-2 квалитета точности, принимаем два возможных маршрута обработки (табл. 5.14).

Первый маршрут:

Сверление IT9, Ra3,2;

Зенкерование чистовое IT7, Ra0,8.

Второй маршрут:

Сверление IT9, Ra3,2;

Развертывание точное IT6, Ra0,8.

Номер маршрута	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
1	Сверление	9	0,043	18,6	0,3
	Зенкерование чистовое	7	0,018	2,3	0,1
	Итого: ПКзi=44	0,4
2	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
	Сверление	9	0,043	18,6	0,3
	Развертывание точное	7	0,018	2,3	0,2
	Итого: ПКзi=44	0,5



Т.к. в маршруте №1 основное время обработки меньше, чем в маршруте №2, то выбираем первый.

Общий припуск равен 0,8 мм

Расчет межоперационных припусков и размеров заготовки

Содержание операции	Достижимый допуск, мм	Минимальный припуск, мм	Предельные размеры обработки, мм
			Dmax i	Dmin i
Заготовка	0,8	-	16	15,2
Сверление	0,043	0,5	15,743	15,7
Зенкерование чистовое	0,018	0,3	16,018	16

1. Требуемая точность обработки мм по чертежу составляет h8;

2. Общий коэффициент изменения точности диаметра равен

Первый маршрут:

Фрезерование черновое IT10, Ra 6,3;

Фрезерование чистовое IT8, Ra 0,8;

Второй маршрут:

Фрезерование черновое IT10, Ra 6,3;

Строгание чистовое IT8, Ra 0,8.

Номер маршрута	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
1	Фрезерование черновое	10	0,1	10	1,0
	Фрезерование чистовое	8	0,039	2,5	0,7
	Итого: ПКзi=25	1,7
2	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
	Фрезерование черновое	10	0,1	10	1,0
	Строгание чистовое	8	0,039	2,5	0,8
	Итого: ПКзi=25	1,8

Т.к. в маршруте №1 основное время обработки меньше, чем в маршруте №2, то выбираем первый.

Общий припуск равен 1 мм

Расчет межоперационных припусков и размеров заготовки

Содержание операции	Достижимый допуск, мм	Минимальный припуск, мм	Предельные размеры обработки, мм
			Lmax i	Lmin i
Заготовка	1,0	-	34,961	33,961
Фрезерование черновое	0,11	0,7	33,371	33,261
Фрезерование чистовое	0,039	0,3	33	32,961

5. Расчет режимов резания

Рассчитаем режимы резания для операции фрезерования концевой фрезой диаметром 10 мм.

Принимаем глубину резания равную t=3 мм. Подачу принимаем в зависимости от диаметра фрезы и глубины фрезерования S=0,01 мм/зуб.

Стойкость инструмента Т принимаем раной 80 мин в зависимости от диаметра фрезы.

Определяем скорость резания:

где К_v - поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки К_мv, состояние поверхности К_пv, материал инструмента К_иv.

Частота вращения фрезы равна

Расчетная частота совпадает с паспортной и принимаем равную 4500 об/мин.

Определяем силу резания [6, стр. 291]

где z - число зубьев фрезы.

Крутящий момент определяется по формуле



Эффективная мощность резания

Мощность станка N_ст составляет 3,2 кВт; N_ст> N_е

Машинное время

Расчёт режимов резания для операции сверления. На данной операции производится сверление отверстия сверлом из быстрорежущей стали Р6М5 O16 мм. Длина сверления 33 мм.

1. Длина резания L равна

где L₀ =33 мм, L_переб =40 мм

Тогда

2. Глубина резания.

3. Подача.

S = 0.3 мм/об (зависит от диаметра сверла и обрабатываемого материала [стр. 277])

4. Скорость резания.

5. Крутящий момент, осевая сила.

6. Мощность резания и частота вращения.

Принимаем для станка n=250 об/мин

7. Мощность резания

Мощность станка N_ст составляет 3,2 кВт; N_ст> N_е

8. Машинное время

Таблица - Режимы резания

№	Наименование операции	t, мм	lрез./lр.х. мм	Sмин, мм/мин	S0./ мм/об.	nр/nпр мин-1	vp/vпр м/мин	Т0, мин	Тшт, мин	Nр кВт
005	Переход 1	1	92,4/170	20	0,01	2000/2000	565,2/565,2	0,5	1,1	2,5
005	Переход 6	3	224/350	45	0,01	4500/4500	141,3/141,3	1,2	1,7	0,1
005	Переход 7	8	33/93	75	0,3	268/250	13,4/12,6	0,4	1,0	0,9
005	Переход 9	0,1	23/83	510	0,6	865/850	43,6/42,7	0,1	0,5	0,2
005	Переход 14	2,5	22/82	211,5	0,09	2464/2350	38,7/36,9	0,1	0,5	0,3
005	Переход 16	0,5	22/82	100	0,05	2123/2000	40/37,7	0,2	0,6	0,1



Заключение по курсовой работе

В ходе курсовой работы были закреплены теоретические знания в области технологии машиностроения, был получен опыт практического применения этих знаний при технологическом проектировании.

В соответствии с заданием были решены задачи выбора типа производства, метода получения заготовки, маршрута обработки поверхности детали, допусков и припусков для поверхностей и рассчитаны режимы резания. Построены чертежи заготовки, операционных эскизов, размерного анализа.



Литература

1. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении. Под ред. В.В. Бабука. - Мн.: «Вышэйшая школа», 1987. -256 с.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Мн.: Выш. школа, 1983. - 256 с.

3. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов.

4. ГОСТ 25346-89. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.

5. Технология машиностроения: учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта и курсовой работы для студентов дневной и заочном форм обучения/Г.Я. Беляев, М.М. Кане, А.И - Медведев; под ред. М.М. Кане, - Мн.: БНТУ, 2006, - 88 с.

6. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Т2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. -496 с.

7. Ю.В. Барановский. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.

Размещено на Allbest.ru