Разработка технологического процесса обработки детали "Корпус" с применением станков с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание конструкции детали и её технологический анализ

1.1 Описание конструкции детали

1.2 Краткий анализ материала детали

1.3 Анализ технологичности детали

1.3.1 Коэффициент использования материала (КИМ)

1.3.2 Коэффициент унификации конструктивных элементов

1.3.3 Коэффициент точности обработки детали

1.3.4 Коэффициент шероховатости

2. Характеристика выбранного типа производства

3. Выбор вида заготовки и её конструирование

4. Обоснование выбранного варианта технологического процесса

5. Расчёт промежуточных припусков и допусков по нормативам

6. Расчёт режимов резания на 2 перехода по нормативам

7. Выбор и описание приспособления

8. Расчёт и проектирование контрольно-измерительного инструмента

9. Расчёт количества станков на механическом участке по выпуску деталей методом групповой обработки

Заключение

Список литературы

Введение

Для решения основной задачи повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции при минимальных затратах необходимо широкое внедрение машин и оборудования со встроенной микропроцессорной техникой, однооперационных и многооперационных станков с ЧПУ, робототехнических комплексов и гибких производственных систем.

Дальнейшее развитие машиностроения базируется на совершенствовании и интенсификации производства, изменении его организации и технологии, выявления путей роста производительности труда и эффективности производства.

Развитию народного хозяйства надо придать такое ускорение, которое обеспечит выход его на высокие рубежи.

В последнее время машиностроительный комплекс приобретает такие качества, как гибкость и экономичность, высокий уровень автоматизации производственных процессов и минимальный расход топлива, энергии и сырья.

Все более увеличивается выпуск станков с числовым программным управлением, автоматов и полуавтоматов, специальных специализированных станков, прецизионного оборудования.

Особое внимание уделено ускоренному развитию комплексов металлообрабатывающего оборудования, оснащенных промышленными роботами.

В соответствии с заданием для курсового проектирования необходимо разработать оптимальный технологический маршрут обработки детали «Корпус» с использованием станков с ЧПУ, осуществить выбор приспособлений, прогрессивного режущего и мерительного инструмента.

1. Описание конструкции детали и её технологический анализ

1.1 Описание конструкции детали «Корпус»

Рисунок 1. Чертеж детали «Оправа»

1.2 Краткий анализ материала детали

Материал детали - Алюминиевый сплав Д16.

Алюминиевые сплавы хорошо поддаются холодной и горячей деформации-прокатке, ковке, прессованию, волочению, гибки, листовой штамповки и другим операциям. Все алюминиевые сплавы можно соединять точечной сваркой, а специальные сплавы можно сваривать плавлением и другими видами сварки.

Применяется для изготовления высоконагруженных конструкций, работающих в основном на сжатие.

Таблица 1. Химический состав в %.

Химический элемент	%
Кремний (Si)	до 0.5
Железо (Fe)	до 0.5
Медь(Cu)	3,8-4,9
Магний(Mg)	1.2-1.8
Титан(Ti)	до 0,1
Марганец(Mn)	0.3-0.9
Хром(Cr)	0.1-0,25
Цинк(Zn)	до 0,3
Алюминий (Аl)	90,8-94,7

Таблица 2. Физические свойства материала Д16

T	E 10- 5	a 10 6	l	р	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	0.72			2800
100		22,9	130		0,922

Таблица 3. Механические свойства при Т=20oС материала Д16

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
			470	300	19			Закалка и старение
Твердость материала Д16, сплав отожженный	HB 10 -1 = 42 МПа
Твердость материала Д16 после закалки и старения	HB 10 -1 = 105 МПа

деталь корпус обработка станок

Обозначения:

Механические свойства:
sв	- Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
y	- Относительное сужение, [ % ]
KCU	- Ударная вязкость, [кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства:

T	- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E	- Модуль упругости первого рода, [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала, [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

1.3 Анализ технологичности детали

Качественная оценка технологичности конструкции детали.

Конструкция детали состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов.

Все размеры и поверхности детали имеют соответственно оптимальные степень точности и шероховатость. Физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, её форма и размеры соответствуют требованиям технологичности изготовления.

Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов её изготовления и соответствует требованиям к технологичности по ГОСТ 14.204-73.

1.3.1 Коэффициент использования материала (КИМ)

КИМ=тдет/тзаг=24/37.5= 0,64

Коэффициент использования металла в среднем должен быть 0.6-0.7; ниже 0.5 - плохо. Коэффициент очень низкий для серийного производства, но в данном случае, из-за марки используемого материала, других вариантов нет.

1.3.2 Коэффициент унификации конструктивных элементов

Рисунок 2. Обрабатываемые поверхности

Таблица 4. Унификация конструктивных элементов

№ поверхности	Квалитет	Шероховатость	Унификация
7.12.2.3	H14	6.3	4
8.1.5.4	H12	6.3	4
9	H11	1,6	1
6	M-6-g	3.2	1
Qэ=12			Qуэ=10

Ку = Qуэ/ Qэ

где Qуэ - число унифицированных типоразмеров; Qэ - общее число.

Ку=10/12=0,83>0,6 => степень унификации - высокая.

1.3.3 Коэффициент точности обработки детали

Таблица 5. Коэффициент точности

Квалитет Ti	H14	H12	H11	M-6-g
Кол-во поверхностей ni	4	4	1	1
Произведение Ti ni	56	48	11	6

Ктч=1- Уni/УTi ni=1-12/121=0,91

1.3.4 Коэффициент шероховатости

Таблица 6. Коэффициент шероховатости

Шероховатость поверхности Rai, мкм	6.3	1.6	3.2
Число поверхностей с одинаковой Шероховатостью Mi	8	1	1
Произведение Rai Mi	50.4	1.6	3.2

Кш=1-УMi/УRai

Mi=1-12/55.2=0,79> требования по шероховатости высокие.

Вывод: деталь имеет не сложную форму, все поверхности доступны для обработки. Требования по степени унификации, точности и шероховатости высокие.

Малый коэффициент использования материала, т.е. деталь среднетехнологична.

2. Характеристика заданного типа производства

Проектируя технологический процесс механической обработки детали, необходимо знать тип машиностроительного производства. Тип производства выбирается в зависимости от количества обработанных в год деталей данного наименования и их типоразмеров и массы детали.

Т.к. деталь относится к мелким, до 1 кг, и количества обработанных деталей в год N=11000 шт. Определяем из таблицы 7, что деталь относится к среднесерийному производству.

Таблица 7. Характеристика типа производства

Масса детали	Тип производства
	Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое
<1	<20	20-2000	2000-20000	20000-100000	св. 100000
1,0 -4,0	<15	15-1000	1000-10000	10000-75000	св. 75000
4,0-10	<10	10-500	500-5000	5000-50000	св. 50000
10-20	<7	7-250	250-2500	2500-25000	св. 25000
>10	<5	5-120	120-1200	1200-15000	св. 15000

Серийным называется такое производство, при котором изготовление изделий ведется партиями или сериями, повторяющимися через определенные промежутки времени. Этот тип производства допускает наиболее трудоемкие и сложные операции выделять в отдельные и закреплять за определенным рабочим местом, применяя при этом специальные станки, приспособления и инструмент. Возможно, наряду с универсальным оборудованием применять специальные станки, а также станки с ЧПУ. Применяются быстродействующие приспособления и механизмы, а также механизация трудоемких ручных работ.

Режущие и измерительные инструменты применяются в основном универсальные, но возможно в случае необходимости применение специальных. Используются кондукторы и копиры, обеспечивающие качество и взаимозаменяемость деталей.

Определяю размер производственной партии по формуле:

Nд=Nz*t/Фдр, где

Nz - объем выпуска деталей в год, штук;

t - число дней, на которое нужно иметь запас деталей на складе;

Фдр - количество рабочих дней в году.

Nд=11000*10/261=421;

Принимаю количество деталей в партии 421 шт.

3. Выбор вида заготовки и ее конструирование

В зависимости от вида поверхности и чистоты определяем метод обработки: Наибольший обрабатываемый диаметр детали - 21 мм.

Наибольшая длина обработки - 9 мм, расчётный припуск - 0,5 мм на сторону.

Определяем размер заготовки.

Наружный расчётный диаметр заготовки: 9+4=13 мм.

Наибольшая расчётная длина: 9+0,5х2+3= 13мм.

Выбираем в качестве заготовки круглую прессованную трубу, т.к. это технологически правильно и ближайшие соответствующие размеры 24 с допуском (±0,5мм), и стенкой 4.5. Длина заготовки 13мм на одну деталь.

Труба Д16 ГОСТ 4784-97.

Габаритные размеры 24х4.5х1003.

Толщина стенок 4.5±0,4мм.

Рисунок 4. Эскиз заготовки

Рисунок 2. Модель заготовки

4. Обоснование варианта технологического процесса

Исходными данными для составления данного технологического процесса является производственная программа, т.е. годовое количество выпускаемых деталей N=11000 штук. Разработка нового маршрутного технологического процесса учитывает принципы постоянства и совмещения баз, т.е. совмещаем технологические и установочные базы для исключения погрешности базирования и стараемся использовать одни и те же базы на протяжении всего процесса обработки.

№ операции	Наименование операции	Оборудование	tштк
001	Заготовительная	ООС	-
005	Токарная	HAAS DS-30	-
010	Промывочная	Ванна	-
015	Контрольная	Стенд	-
020	Гальваническая	Ванна	-

Из таблицы видно, что предложенный вариант технологического процесса использует современное оборудование с ЧПУ, что снижает время на обработку деталей по сравнению с обработкой на универсальных станках. Следовательно, уменьшается себестоимость изготовления детали, а значит и всего изделия.

001 Заготовительная нарезать трубу длинной 1003 мм. Т.к. трубы поставляются длинной 6 метров.

005 Токарная

Подрезать торец ,растачиваем внутренние поверхности детали, нарезаем резьбу ,точим наружнею поверхность и нарезаем резьбу м21х0.75-6g , зажимаем деталь в контр-шпиндель, отрезаем деталь, отводим деталь, торцуем в размер деталь 9Н12, сверлим 2 отверстия 1 Н12,Конец.

010 Промывочная

Промыть деталь в водном растворе.

015 Контрольная

Контроль 15% от партии.

020 Гальваническая

Нанести покрытие Ан. Окс.ч.м.

В предложенном варианте тех. процесса используется следующее оборудование:

Токарный - многоцелевой станок с ЧПУ - HAAS DS-30

Фирма впервые смогла выполнить противоречивые требования: низкие затраты на капиталовложение в сочетании с высокой мощностью при максимальной функциональности, благодаря короткому подготовительно-заключительному времени.

Станки самого современного уровня техники серии HAAS могут с точки зрения кинетической энергии движущихся частей заменить классические автоматы, предназначены для полной комплексной обработки самых комплексных деталей, отличаются относительно малой долей инвестиционных затрат и предлагают необходимую гибкость при изготовлении партий малых и средних размер.

Станок серии HAAS DS-30 был разработан специально для обработки прутков диаметром до 52 мм при максимальной длине токарной обработки до 450 мм. Благодаря одинаковой системе конструкции обоих суппортов в соединении с установкой инструмента по окружности инструментоносителя, возможен настоящий двухсуппортный или двухшпиндельный режим работы.

Инструменты обеих револьверных головок могут быть ориентированы как на рабочий шпиндель, так и на противоположный шпиндель.

Оба инструментоносителя по желанию используются как на главном шпинделе, так и на противоположном шпинделе. Тем самым достигается оптимальная свобода при параллельной обработке обратной стороны детали в противоположном шпинделе и передней стороны последующей летали в главном шпинделе.



Рисунок 4. Рабочая зона станка Traub TNS 65

Противоположный шпиндель в значительной степени одинаков по конструкциям с главными шпинделем. Они перемещаются в 1 направлении, благодаря продольном приводу с управлением NC.

С помощью противошпинделя можно выполнять следующие виды работ:

-зажим детали для безотходной отрезки;

-перезахват частично обработанной в главном шпинделе детали для заключительной обработки обратной стороны;

-вытаскивание детали;

-после отрезки окончательная обработка обратной стороны;

-функция задней бабки и люнета.



Рисунок 5. Общий вид станка HAAS DS-30

Размеры:
X	318 мм
Y	--
Z	660 мм

Характеристики:
Макс. устанавливаемый диаметр	806 мм
Макс. диаметр обработки	533 мм
Макс. длина обработки	660 мм
Макс. диаметр прутка	51 мм
Частота вращения главного шпинделя	4000 об/мин
Мощность главного шпинделя	22,4 кВт
Частота вращения контршпинделя	4000 об/мин
Мощность контршпинделя	14,9 кВт
Инструментальный револьвер	VDI40/BOT
Количество инструментальных гнезд	12 шт
Точность позиционирования	±0,0050 мм
Масса станка	7258 кг

5. Расчёт промежуточных припусков и допусков по нормативам

Определяю припуски и допуски на выданный размер на детали - 17Н9 (±0,037) расчетно-аналитическим методом.

Определяю допуск на обрабатываемый размер. Из [1, с. 17, табл.8] определяю вид обработки. Затем находим допуски на все остальные технологические переходы.

Значение Rz, h, ?, є находим в [1, табл. 1-5].

Точение черновое:

Zmin= Rz+h+?2+є2= 130+150+502+202= 663 мкм

Точение чистовое:

Zmin= Rz+h+?2+є2= 63+60+32=252 мкм.

Данные заносим в таблицу.

Таблица 10. Расчет припусков и допусков расчётно-аналитическим методом

Технологические переходы	Элементы припуска	Расч. припуск	Расч. размер	Допуск, мкм.	Предельные размеры вала мм.	Предельные значения припуска мкм.
	Rz	h	?	є	Zmin	Dрасч, мм	Т	Dmin	Dmax	2Zmin	2Zmax
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка	130	150	50	-	-	24,836	300	23,9	24,2	-	-
Точение получистовое	63	60	3	20	663	21,274	600	20,9	21,2	700	800

Вывод: В результате расчетов получили минимальный диаметр заготовки - 23,9 мм, максимальный - 24,2 мм. Учитывая допуск на прокат, расчетный размер заготовки будет равен 24 ± 0,15 мм. Пользуясь [2, стр. 112] определяю, что трубы с данным размером не выпускают. Поэтому принимаю ближайший больший размер трубы - 24мм, с толщиной стенок 4,5 ± 0,4мм.

6. Расчёт режимов резания на 2 перехода разных операций

Рассчитать режимы резания - это значит определить глубину резания, подачу, число оборотов и скорость резания, которые, в свою очередь, влияют на производительность обработки, а следовательно, на себестоимость детали.

При расчете режимов резания учитывают вид инструмента, материал режущей части, обрабатываемый материал, размеры и состояние поверхности заготовки, тип оборудования и его возможности.

Проводим расчет режимов резания.

Операция - многоцелевая

Станок - HAAS DS-30

Обрабатываемая поверхность - 17Н12

Вид обработки - растачивание чистовое

Инструмент - резец токарный канавочный сечение 16х16 мм. материал режущей части Т15К6, ГОСТ 18879-73.

Н	В	L	L1	К	m
16	16	140	40	8	4

При расчетах пользуемся справочником СТМ.т2.

1. Глубина резания.

При чистовой обработки t принимаем равную припуску на обработку.

Принимаем t= 1 мм.

2. Подача.

По таблице 27. справочника из t выбираем рекомендуемую подачу.

So= 0,12 мм/об

3. Скорость резания.

V=Cv/(Tmsytx)хKv; где

V - расчетная скорость резания, м/мин

Т - стойкость резца, мин

t - глубина резания, мм

s - подача, мм/об

Cv,m,x,y,Kv - коэффициенты, выбираем из таблицы 28 справочника:

Cv=350;m=0,15;x=0,20;y=0,20;Kv=0,8.

V= 350/(600,2*0,120,2*10,15)х0,8= 72 м/об

4. Число оборотов шпинделя:

пшп=(1000*V)/п*D

пшп= (1000*72)/3,14*21=72000/69=1100 об/мин

5. Сила резания.

Pz= СрtxpsypVnpKp, кГ; где

из таблицы 20 справочника определяем, что

Ср= 300

xp= 1,0

yp= 0,75

np= -0,15

Kp= 0,89

Pz= 300*0,71,0*0,120,75*69-0,15*0,89=169 кГ

6. Мощность резания.

N=( Pz*V)/102*60, кВт

N=(169*69)/102*60=1,9 кВт

7. Длина обрабатываемой поверхности.

L=1,9 мм.

8. Продолжительность основного времени.

To=L/n*So

To=1,9/820*0,12=0,02 мин.

2 Переход

Обрабатываемая поверхность -

Ф17H12

Вид обработки - рвстачивание

Инструмент - проходной резец.

Н	В	L	L1	К	m
16	16	140	40	8	4

1. Длина обрабатываемой поверхности.

L = 7,5 мм.

2. Подача.

So= 0,12 мм/об

3. Число оборотов шпинделя.

пшп=1100

V= 72 м/мин

4. Продолжительность основного времени.

To=L/n*So

To=7,5/0,12*1100=0,05 мин.

7. Выбор и описание приспособления

Станочные приспособления расширяют технологические возможности металлорежущего оборудования, повышают производительность обработки заготовки, облегчают условие труда рабочих и повышают культуру производства на предприятии.

При выборе станочного приспособления необходимо соблюдать правила выбора баз, стабильного взаимного положения заготовки и режущего инструмента при обработке, удобную установку, контроль и снятие детали, свободное удаление стружки, удобство управления станком, а также условия, обеспечивающие безопасность работы и обслуживания данного приспособления.

Мне предстоит выбрать приспособление для токарно-многоцелевого станка с ЧПУ - HAAS DS -30

Применение автоматизированного патрона сокращает время на зажим заготовки и открепление обработанной детали по сравнению с ручным механизмом на 70…80%; в значительной мере облегчает труд рабочего.

Самоцентрирующие трехкулачковые клиновые быстропереналаживаемые патроны предназначены для базирования и закрепления заготовок типа вала и диска при обработке на токарных станках, в том числе с ЧПУ.

Патрон на рисунке 8 состоит из корпуса 7, основных 1 и накладных 3 кулачков, сменной вставки 6 с плавающим центром 5 и эксцентриков 2, в кольцевые пазы которых входят штифты 13. Быстрый зажим и разжим накладных кулачков при их переналадке осуществляется тягами 4 через эксцентрики 2. Для обработки заготовок типа вала в патрон устанавливают сменную вставку 6 с плавающим центром 5 и выточкой по наружному диаметру. Заготовку располагают в центрах и зажимают плавающими кулачками с помощью втулки 8 с клиновыми замками, которая соединена с приводом, закрепленным на заднем конце

шпинделя станка. Разжим осуществляется с помощью фланца 11. Для выполнения работ в патроне с самоцентрирующими кулачками сменную вставку 6 заменяют вставкой 14, которая не имеет выточки по наружному диаметру, благодаря чему обеспечивается самоцентрирование патрона. Патрон крепят присоединяют втулкой 9 и винтом 10.

Рисунок 6. Самоцентрирующий трехкулачковый клиновый патрон

8. Расчёт и проектирование контрольно-измерительного инструмента

Нам предстоит определить исполнительные размеры калибра-пробки отверстия диаметром 16Н11(+0,3).

Определяем наибольшие и наименьшие предельные размеры отверстия:

Dmax=16.3мм;

Dmin=16 мм.

Из таблицы находим:

1. наибольшие предельные размеры проходного калибра-пробки, ПР=Dmin+z+H/2.

2. находим z и H:

z=3мкм=-0,003мм;

Н=4мкм=0,004мм.

ПР=21+0,003+0,002=21,005 мм.

Аналогично находим НЕмах,

НЕмах=Dmax+H/2=21,021+0,002=21,021+0,002=21,023 мм

На чертеже проставляем размер:

ПРmax=21,005(-0,004), НЕмах=21,023(-0,004).

Предельные размеры изношенного калибра-пробки (из таблицы):

И=Dmin-y=21-0,003=20,997 мм

Тогда схема расположения полей допусков калибров для отверстия диаметром 21Н9 будет выглядеть как показано на рисунке 9.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7. Предельные отклонения калибра - пробки

Рисунок 8. Эскиз калибра - пробки

Заключение

Главной задачей курсового проекта была разработка технологического процесса изготовления «Корпус».

Для того чтобы решить поставленную задачу, мной были рассмотрены и проанализированы ряд вопросов, позволяющих добиться требуемых решений. При анализе базового варианта изготовления детали «Корпус» было принято решение использовать непосредственно на участке механической обработки токарные многоцелевые станки с ЧПУ, так как он был признан целесообразным для данного типа производства.

Также были пронормированы операции, выбраны приспособление и контрольные инструменты, применение которых оправдано при данном типе производства, несмотря на рекомендации по применению преимущественно универсального оборудования и оснастки.

Список литературы

1. «Справочник технолога машиностроителя» под редакцией А. Г. Косиловой, Р. Н. Мещерякова, том 1 - 2, М.: Машиностроение, 1986г.

2. «Справочник конструктора машиностроителя» под редакцией В. И. Анурьева том 1 - 2, М.: Машиностроение, 1986 г.

3. И.С. Добрыднев. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». М.: Машиностроение, 1985г.

4. Г. А. Долматовский Справочник технолога, М. Машиностроение 1962г.

5. «Общие машиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением» часть 1 и 2, М.: Экономика, 1990 г.

6. И.А.Медовой и др. «Исполнительные размеры калибров». Справочник. Том 1. М.: Машиностроение, 1980г.

7. А. К. Горошкин Приспособления для металлорежущих станков.

Справочник, М.: Машиностроение, 1979г.

Размещено на Allbest.ru