ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по Технологии машиностроения

специальность 060800 - Экономика и управление на предприятии

на тему: "Разработать маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали «Фланец кулака»"

Брянск 2007

Аннотация

В данной курсовой работе приведено решение задач, связанных с проектированием технологии изготовления детали фланец кулака в условиях среднесерийного производства.

Курсовая работа представлена в виде текстовой и графической частей. Текстовая часть курсовой работы включает все необходимые пояснения и расчеты, связанные с техническим и технико-экономическим обоснованием принимаемых технологических решений. Расчетно-пояснительная записка состоит из двух разделов: технологической и конструкторской частей.

В технологической части выбран метод получения заготовки и технологический процесс, определены припуски на диаметральные размеры расчетно-аналитическим методом, проведен размерно-точностной анализ, определены режимы резания на все выбранные переходы операций, рассчитана суммарная погрешность обработки и т.д.

В конструкторской части выбрана рациональная схема базирования и для операции горизонтально-протяжная рассчитана погрешность установки.

Особое внимание уделено соответствию конкретных расчетов и показателей в текстовой части курсовой работы их представлению в графической части.

Содержание

• Введение 4
• Технологическая часть 5
• 1. Анализ технологичности конструкции детали 5
• 2. Выбор метода получения заготовки 6
• 3. Маршрут обработки детали фланец кулака 9
• 4. Расчет припусков на механическую обработку 10
• 5. Размерно точностной анализ 15
• 6. Расчет суммарной погрешности обработки 18
• 7. Расчет режимов резания 22
• 8. Расчет технической нормы времени по нормативам 25
• Конструкторская часть 27
• 10 Определение погрешности установки 28
• Заключение 31
• Список литературы 32

Введение

Данная работа является очень важным шагом к овладению инженерными методами проектирования, необходимыми в его дальнейшей практической деятельности. В процессе курсового проектирования студенты закрепляют, углубляют, и обобщают знания, полученные на лекционных и практических занятиях. Наряду с этим курсовое проектирование учит студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, нормами, расценками и прочим.

Кроме того, в ходе курсового проектирования студенты не только закрепляют известный материал, но и знакомятся с новыми методами.

Современные тенденции развития машиностроительного производства ориентированы на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ.

Курсовая работа выполнена в соответствии со стандартами ЕСКД, ЕСТП, ЕСТПП, ИСО, что обеспечивает единый системный подход к выбору и применению методов подготовки производства.

При выполнении курсового проекта принятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

Технологическая часть

1. Анализ технологичности конструкции детали

Оценка технологичности может быть двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности предполагает анализ материала заготовки и способы ее получения, обрабатываемость и возможности замены материала более прочными и легкими.

Количественная оценка технологичности предполагает определение коэффициента точности обработки детали и коэффициента шероховатости.

1) Коэффициент точности:

,

, где

Т_i - квалитет точности i_той поверхности,

n_i - число размеров или поверхностей для каждого квалитета точности.

Таблица 1

Квалитет точности, Тi	Количество поверхностей, ni	Тi*ni
14	14	196
12	1	12
8	1	8
	16	216

.

2) Коэффициент шероховатости:

, где

R_аi - параметр шероховатости i_той поверхности, мкм,

n_i - число размеров или поверхностей для каждого параметра шероховатости

Таблица 2

Параметр шероховатости Rаi, мкм	Количество поверхностей, ni	Rаi*ni
2,5	2	5
5,0	2	10
10	5	50
	9	65

Оба исследуемых коэффициента и по своим значениям меньше единицы. Анализ полученных коэффициентов показал, что деталь технологична.

2. Выбор метода получения заготовки

Рассмотрим два метода получения заготовки: штамповка на прессах и штамповка на ГКМ. Рассчитаем себестоимость получения заготовки данными методами. Но сначала необходимо высчитать массу детали и массу 2_х заготовок:

G_д - масса детали, , где ?=7810 кг/м³ - плотность стали, из которой изготовлена деталь, а V - объем.

Для начала рассчитаем объем детали, помня, что объем цилиндра находится по формуле:

Теперь находим массу детали:

Далее рассчитываем массу 2_х заготовок:

Теперь рассчитываем себестоимость получения заготовки данными методами по формуле и выберем наилучший вариант.

, где

С - базовая стоимость 1 т заготовок, руб./т;

К_то - коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовки;

G_заг - масса заготовки;

К_т - коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок;

К_с - коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовки;

S_отх - стоимость 1т отходов, S_отх=270 коп/кг;

К_ф - коэффициент, учитывающий инфляцию.

Таблица 3. Исходные данные для расчета себестоимости получения заготовки

	Штамповка на прессах	Штамповка на ГКМ
С, руб./т	647	647
Кто, руб./т	25	25
Gзаг, кг	10,1	9,7
Gд, кг	7,8	7,8
Кт	1	1
Кс	1,5	1,3
Sотх	270	270
Кф	1	1

Таким образом, получаем, что себестоимость штамповки на ГКМ ниже, чем на прессах.

3. Технологический маршрут обработки детали фланец кулака

Таблица 4

№ операции	Наименование операции	Содержание операции	Название оборудования
005	Токарная с ЧПУ	Подрезать торец (поверхность 1)	Станок 16К20Ф3
		Точить торец (поверхность 3)
		Расточить предварительно отверстие 8
		Расточить фаску (поверхность 7)
010	Токарная с ЧПУ	Подрезать торец (поверхность 11)	Станок 16К20Ф3
		Точить по контуру (поверхность 13 и 16)
		Точить торец (поверхность 6)
		Точить цилиндрическую поверхность 6
		Точить выточку (поверхность 14)
		Расточить начисто (поверхность 8)
		Расточить фаску (поверхность 10)
		Точить начисто поверхность 6
015	Горизонтально - протяжная	Протянуть внутренние шлицы (поверхность 9)	Станок 7Б55
020	Вертикально-сверлильная	Центровать 16 отверстий	Станок 2Р135Ф2-1
		Сверлить 10 отверстий диаметром d8
		Сверлить отверстие под резьбу диаметром d10
		Сверлить 5 отверстий под резьбу диаметром d9
		Зенковать фаску в 5+1 отверстие под резьбу
		Нарезать резьбу диаметром d10
		Нарезать резьбу диаметром d9 в 5 отверстиях

4. Расчет припусков на механическую обработку

Исходные данные:

Наименование детали: фланец кулака

Материал: СТ20

Элементарные поверхности для расчета припуска - наружние поверхности O122h8 и O60h12.

1) O122h8

Карту расчетов припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам смотрите ниже.

Маршрут обработки заносим в графу 1 (см. карту). Данные для заполнения граф 2 и 3 для заготовки из штамповки взяты из табл. 12 на стр. 186; для механической обработки - из табл. 25 на стр. 188.

высота неровностей R_z и глубина дефектного слоя h.

- отклонение расположения поверхности для штамповки вычисляем по зависимости:

, где

- общее отклонение оси от прямолинейности;

, где

- кривизна фланца (стр. 187, табл. 19), отсюда =12 мкм/мм;

- длина (детали) ;

, где

Т - допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной для центрирования (стр. 192, табл. 32), таким образом, Т=2,5 мм;

Для остальных переходов значения определяются в зависимости от достигаемого квалитета при данном переходе.

Черновое точение. Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

, где

- коэффициент уточнения (стр. 190, табл. 29), отсюда =0,06

Получистовое точение. =0,05

Чистовое точение. =0,04

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4 таблицы.

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе (стр. 42, табл. 13), =800 мкм.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода определяются по зависимостям:

где Rz_i-1, h _i-1, _i-1 - соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и погрешность расположения поверхности полученные на предыдущем переходе.

_i - погрешность установки заготовки на данном переходе.

Для чернового точения:

Для получистового точения:

Для чистового точения:

Расчетные значения припусков заносим в графу 6.

Расчет наименьших размеров по техническим переходам начинаем с наименьшего размера детали по конструкторскому чертежу используя исходные данные:

, так

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Допуск на изготовление промежуточных размеров Td является табличной величиной и определяется в зависимости от получаемого на данном переходе квалитета (стр. 192, табл. 32).

Принятые (округленные) размеры по переходам определяют округляя значения соответствующих размеров .

Размер определяют по зависимости:

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Для заготовки:

Предельные припуски на механическую обработку определяют по формулам:

Посчитанные припуски заносим в карту расчетов.

Таблица 5

Маршрут обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2z min, мкм	Расчетный размер, мм	Допуск Td, мкм	Принятые округленные размеры по переходам, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	H	???	?				Dнм	Dнб	2z imin	2zimax
Штампов-ка	200	250	732	-	-	125,681	2500	125,7	128,2	-	-
Точение:
Черновое	100	100	44	800	3069	122,612	1000	122,7	123,7	3	4,5
Получистовое	50	50	2,2	0	488	122,124	400	122,1	122,5	0,6	1,2
Чистовое	25	25	0,1	0	204	121,92	63	121,9	121,96	0,2	0,54
Итого	3,8	6,24

Проверка правильности расчетов проводится по формуле:

6,24 - 3,8=2,5 - 0,063

2,44=2,44

расчет верен.

2) O60h12

Расчет припусков ведется аналогично.

=12 мкм/мм; = -=10 мм;

Т = 1,9 мм;

Таблица 6

Маршрут обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2z min, мкм	Расчет-ный размер dp, мм	Допуск Td, мм	Принятые округленные размеры по переходам, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	H	???	?				dmin	dmax	2z прmin	2zпрmax
Штампов- ка	200	250	588	-	-	62,639	1900	62,6	64,5	-	-
Точение:
Черновое	100	100	35,3	400	2568	60,071	740	60,1	60,8	2,5	3,7
Получистовое	50	50	1,8	0	471	59,6	300	59,6	59,9	0,5	0,9
Итого	3	4,6

Проверка правильности расчетов:

4,6 - 3=1,9 - 0,300

1,6=1,6

расчет верен.

5. Размерно-точностной анализ

Заготовка - штамповка.

Изображаем совмещенный эскиз детали и заготовки. Указываем все поверхности, принадлежащие как заготовке, так и детали с учетом последовательности выполнения переходов. Через поверхности проводим параллельные линии, которые соединяют размеры заготовки, размеры детали, технологические размеры и припуск на механическую обработку.



Размеры:

А - конструкторские размеры с чертежа детали;

В-размеры заготовки;

S - технологические размеры;

Z - припуск на механическую обработку.

Формируем совмещенный граф размерных цепей, на котором вершины представляют собой указанные поверхности, а ребра - соответствующие размеры. Не допускается пересечение ребер графа.

Размерные цепи:

1) A3, S3

2) S3, A2, S5

3) S3, A4, S2

4) S4, A5, S2

5) Z1, S1, B3, B2

6) S5, Z3, S1

7) S2, Z2, B2, S1

8) A1, B1, S1, S5

Настроечное звено: S3 Настроечное звено: S5

Настроечное звено: S2 Настроечное звено: S4

Настроечное звено: В3 Настроечное звено: S1

Настроечное звено: В2 Настроечное звено: В1

А1 = 46^+0,31_-0,31 S1 = 37,539^+0,0195_-0,0195

А2 = 22^+0,26_-0,26 S2 = 26^+0,105_-0,105

А3 = 14^+0,215_-0,215 S3 = 14^+0,09_-0,09

А4 = 12^+0,215_-0,215 S4 = 14^+0,09_-0,09

А5 = 12^+0,215_-0,215 S5 = 36^+0,0195_-0,0195

В1 = 47,539^+0,271_-0,271 Z1 = 3,2695^+1,2695_-1,2695

В2 = 8,9645^+0,45_-0,45 Z2 = 2,5745^+0,5745_-0,5745

B3 = 31,844^+0,8_-0,8 Z3 = 1,539^+0,039_-0,039

Рис. 1

6. Расчет суммарной погрешности обработки

Суммарные погрешности обработки заготовок на настроенных станках определяют по уравнению:

для диаметральных размеров

После определения суммарной погрешности проверяется возможность отработки без брака:

где Td - допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению

1. Погрешность , вызванная размерным износом фрезы, определяется по формуле:

, где

- относительный износ резцов. Для Т15К6 = 6 мкм/км - углеродистая сталь (стр. 74, табл. 28).

L_о = 500…1000 м

2. Определим колебание системы вследствие изменения силы Py из-за непостоянной глубины резания и податливости системы при обработке

, где

Wmax - наибольшее значение составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

= П / Р, где

П - податливость станка, П = 100*0,75 = 75 (стр. 29 табл. 11);

Р - нагрузка станка, Р = 1960 (стр. 29 табл. 11),

= 75 / 1960 =0,038

Наибольшая Py max и наименьшая Py min нормальные составляющие силы резания определяются исходя из условия:

С_р = 125; х = 1,0; у=0,75; n=0; S=0,72; V = 116;

Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций:

3. Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка :

, где

С - допустимое отклонение от параллельности оси в плоскости выдерживаемого размера на длине L = 300 мм;

Для O до 320 = 10, т.е. С = 10 * 0,75 = 7,5 (стр. 54 табл. 23);

- общая длина детали, = 46 мм, отсюда

4. Погрешности настройки станка:

;

погрешность измерения, (стр. 72 табл. 27)

5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

7. Определим суммарную погрешность обработки по уравнению:

При чистовом точении IT8 = 63 мкм.

В данном случае условие выполнение работы без брака () действует, так как 63 мкм > 4,9 мкм.

7. Расчет режимов резания

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

Таблица 7

№ и название операции	Переходы	t, мм	S, мм/об.	V, м/мин	n, об/ мин
005 Токарная с ЧПУ	Подрезать торец	2,6	0,8	115	253
010 Токарная с ЧПУ	Точить цилиндрическую поверхность	3,1	0,72	116	303
	Расточить начисто	2	0,5	150	1194
020 Вертикально-сверлильная	Сверлить 10 отверстий диаметром d8	4,5	0,15	27	614
	Нарезать резьбу диаметром d10	0,5	0,04	13	414

t мм - глубина резания,

S мм/об. - подача,

V м/мин - скорость резания,

n об. - частота вращения.

Допустим: Сверлим 10 отверстий диаметром O14

Исходные данные:

- диаметр сверления D= 14 мм,

- назначаем t = 4,5 мм; S = 0,15 мм/об - стр. 277, табл. 25

, отсюда

С = 7,0; q = 0,40; у = 0,70; m = 0,20 - стр. 278, табл. 28

Т = 30 - 60 мин.

К = К* К* К,

Составляющие коэффициента К:

К = К*

К= 0,8; n = 0,9; = 750

К = 0,8*

К = 1,00 - стр. 263, табл. 6

К = 1,0 - стр. 280, табл. 31, тогда

К = 0,8* 1,00* 1,0 = 0,8

Остальные режимы резания рассчитываются аналогично.

Подрезать торец, поверхность 1:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 - 60 мин.

t = 2,6 мм; S = 0,8 мм/об

К = 0,8

Точить цилиндрическую поверхность:

С = 350; х = 0,15; у = 0,35; m = 0,20

Т = 30 - 60 мин.

t = 3,1 мм; S = 0,72 мм/об

К = 0,8

Расточить начисто поверхность 8:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 - 60 мин.

t = 2 мм; S = 0,5 мм/об

К = 0,8

Нарезать резьбу диаметром d10:

С = 64,8; х = 0; у = 0,5; m = 0,90 - стр. 296, табл. 49

Т = 30 - 60 мин.

t = 0,5 мм; S = 0,04 мм/об

К = 0,8

8. Расчет технической нормы времени по нормативам

Одним из основных требований при проектировании технологических операций является требование минимума затрат труда на ее выполнение. Критерием оценки трудоемкости является норма штучно-калькуляционного времени:

Основное время приближенно может быть определено по зависимости:

, где

К - коэффициент, отражающий средний уровень режимов при данном виде обработки;

D и L - размеры обрабатываемых поверхностей.

Расчет основного времени проводим по операции 005 Токарная с ЧПУ по четырем переходам:

1) Подрезаем торец:

2) Точим торец:

3) Растачиваем предварительно отверстие:

4) Растачиваем фаску:

- коэффициент Токарного станка с ЧПУ,

Таким образом, время на выполнение операции 005 Токарной с ЧПУ составляет мин.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Рассчитаем для заготовки силу P_о, которая старается сдвинуть заготовку, и момент М, который старается провернуть заготовку.

Здесь главная составляющая силы резания - окружная сила, Н

где

z - число зубьев фрезы, z=4;

n - частота вращения фрезы, n=70 об/мин;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

 (41)

Тогда момент трения

(42)

или 42000Нмм

Теперь найдем силу реакции опоры из уравнения:

(43)

10 Определение погрешности установки

Обеспечение заданной точности механической обработки с использованием приспособлений в значительной мере зависит от выбора технологических баз и схемы установки заготовок. Обработка заготовок в приспособлениях на предварительно настроенных станках исключает разметку заготовок и последующую выверку их на станке. Однако при этом возникает погрешность установки.

(44), где

- погрешность базирования;

- погрешность закрепления основания;

- погрешность закрепления, связанная с изменением формы погрешности контакта установочного элемента в результате его износа;

- погрешность, определяемая прогрессирующим износом установочных элементов;

- погрешность изготовления и сборки опор станочного приспособления;

- погрешность установки и фиксации приспособления на станке.

Рассчитаем погрешность установки для операции вертикально-фрезерной (фрезеровать плоскость в размер 24).

, поскольку размер проставлен от технологической базы.

(расчетный модуль цилиндр-цилиндр).

Погрешность закрепления для размера А равна нулю, так как усилие зажима перпендикулярно этому размеру.

Погрешность закрепления для размера S₄ находится по формуле:

(45), где

- из-за непостоянства силы закрепления;

- из-за неоднородности шероховатости базы заготовок;

- - из-за неоднородности волнистости базы заготовок.

 (46)

- безразмерный приведенный параметр кривой опорной поверхности, характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой:

- упругая постоянная материалов заготовки и опоры:

(47)

(48)

Рассчитанная погрешность установки должна быть меньше либо равна допуску выполняемого размера, то есть:

Td=0,13 мм=130 мкм

0,99 мкм<130 мкм - верно.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали «фланец кулака».

После выполнения работы можно сделать следующие выводы:

· деталь достаточно технологична, но наличие фасок усложняет технологию механической обработки;

· метод получения заготовки - штамповка на ГКМ;

· партия деталей обрабатывается без брака;

· требование по точности выполняется.

Кроме того, в проекте выбраны оптимальные режимы резания, которые позволяют обеспечить требования по точности и качеству. Также были рассчитаны технологические нормы времени. Выбрана рациональная схема базирования и рассчитана погрешность установки.

Список литературы

1. Аверченков, В.И. Проектирование технологических процессов обработки на станках с ЧПУ: учеб. Пособие / В.И. Аверченков. - Брянск: БИТМ, 1984. - 84 с.

2. Ильицкий, В.Б., Моргаленко Т.А. Проектирование технологической оснастки. Расчеты точности станочных приспособлений. Методические указания к выполнению практических занятий, курсового и дипломного проектов, для студентов 4 курса всех форм обучения специальностей «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки». - Брянск: БГТУ, 2003. - 47 с.

3. Ильицкий В.Б., Польский Е.А., Чистов В.Ф. Технология машиностроения. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 060800 - «Экономика и управление на предприятии (в машиностроении)» - Брянск: БГТУ, 2004. - 47 с.

4. Польский Е.А., Сорокин С.В. Технология автоматизированного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 230104 - «Системы автоматизированного проектирования» - Брянск: БГТУ, 2006. - 47 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

7. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. /Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1984. - Т. 1 /Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. - 592 с.

8. Суслов, А.Г. Технология машиностроения: учеб. для вузов. - М.: Машиностроение, 2004. - 397 с.

9. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В.И. Аверченков и др.; Под общ. ред. В.И. Аверченкова и Е.А. Польского. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2005. - 288 с. - (Высшее образование).

10. Фадюшин, И.Л. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС / И.Л. Фадюшин. - М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.