Проектирование технологического процесса изготовления детали - крышка подшипниковая

Введение

Цель курсового проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических

процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее

рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В соответствии с этим решаются следующие задачи:

Расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения.

Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы.

Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства.

В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

1. Назначение детали и анализ технических условий на ее изготовление.

Деталь БИЯН 712272-022 является крышкой подшипниковой электродвигателя. Крышка изготовлена из серого чугуна СЧ15 ГОСТ 1412-85.

В крышке имеется осевое отверстие для выхода вала электродвигателя, так же имеется глухое отверстие (посадочное) с высокой точностью изготовления по 7’му квалитету точности и шероховатостью 0.8 для посадки подшипника.

В осевом отверстии имеется технологичная канавка для уплотнения резиновым кольцом. Для удобства обработки, а частности для обеспечения зажима крышка имеет три прилива по диаметру, которые обеспечивают прочность крышки при приложении зажимной силы.

Три отверстия в лапках предназначены для закрепления крышки на корпусе электродвигателя, по лапкам произведена расточка посадочной поверхности для сопряжения с корпусом электродвигателя (замок)

Самым точным является глухое отверстие (посадочное) с высокой точностью изготовления по 7’му квалитету точности и шероховатостью 0.8 для посадки подшипника. Которое получается путем трех операций - чернового и чистового растачивания и шлифования.

2. Определение типа производства.

2.1 Тип производства определяем с помощью коэффициента закрепления операций по формуле:

К_з.о.= t / t_с.ш.; (1)

где t_с.ш.= 1.2 - среднее штучное время основных операций обработки, мин;

t - такт выпуска деталей, мин.

t = 60 * F_g / N мин/шт (2)

где F_g=4015 - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч

N = 15000 - годовая программа выпуска изделий, шт.

t = 60 * 4015 / 15000 = 9.06 мин/шт

К_з.о. = 15.06 / 1.2 » 12

Так как К_з.о.> 10, тип производства - средне серийный.

3. Анализ технологичности конструкции детали.

Форма детали является правильной геометрической, является телом вращения. Значение шероховатостей поверхностей соответствует классам точности их размеров и методам обработки этих поверхностей. Деталь имеет поверхности не являющиеся параллельными центральной оси, эти поверхности имеют легкую ( в пределах 2° на 25 мм длины) конусность. Деталь не имеет не перпендикулярных осям отверстий на входе и выходе сверла.

Для обработки детали достаточно использовать токарную и сверлильную операции. Имеется свободный отвод и подвод режущего и мерительного инструмента к обрабатываемым поверхностям.

Многообразие размеров отверстий сведено к минимуму.

Недостатком технологичности можно считать конусные поверхности так как они могли бы использоваться для зажима.

Так как количество недостатков минимально, то деталь в целом можно считать технологичной.

4. Технико-экономический анализ методов получения заготовки.

На основании анализа детали по чертежу, учебной и справочной литературы отбираем два способа получения отливки крышки: литье в песчано-глинистые формы и литье под давлением.

Оценку правильности метода выбора заготовки произведем по минимальной величине производственных затрат на изготовление детали. Расчет величины приведенных затрат выполним по формуле:

П_з.д. = М_зЦ_з - М_оЦ_о + П_з.ч_i * Т_шт ,гр; (3)

где М_з - масса заготовки, кг;

Ц_з - расчетная цена заготовок, гр/кг;

М_о- масса реализуемых отходов, кг;

Ц_о - цена реализуемых отходов, гр/кг;

П_з.ч_i - норматив приведенных затрат, приходящихся на 1ч. работы оборудования при выполнении i-й операции [3, табл. 46-50];

Т_шт - норма штучного времени на механическую обработку заготовки.

Данные для расчета приведенных затрат сведем в таблицу (табл. 4.1)

4.1. Сравнения величины произведенных затрат по вариантам получения заготовки.

	значение	показателя
Показатель	литье в песчано-глин. формы	литье под давлением
Масса заготовки М_з, кг	0.500	0.470
Приведенная цена заготовки Ц_з, гр/кг
Масса отходов М_о, кг	0.060	0.030
Приведенная цена отходов Ц_о, гр/кг	0.7	0.7
Норматив приведенных затрат П_зч, гр/кг	1.02	1.02
Норма штучного времени Т_нт, ч	12.8	10.07
Приведенные затраты П_зд, гр

По минимуму приведенных затрат предпочтителен вариант получения заготовки подшипниковой крышки литьем под давлением.

5. Проектирование технологического процесса механической обработки

детали.

5.1 Разработка маршрута технологического процесса.

При разработке технологического процесса следует руководствоваться следующими принципами:

при обработке заготовок, полученных литьем, необработанные поверхности можно использовать в качестве баз для первой операции;

при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве технологических баз для первой операции целесообразно использовать поверхности с наименьшими припусками;

в первую очередь следует обрабатывать те поверхности, которые являются базовыми в дальнейшей обработке;

далее выполняют обработку тех поверхностей, при снятии стружки с которых в меньшей степени уменьшается жесткость детали;

в начале технологического процесса следует осуществлять те операции, в которых велика вероятность получения брака из-за дефекта.

Технологический процесс записывается по операционно, с перечислением всех переходов.

1. Операция токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП

Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон.

В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам.

Используется многорезцовая наладка.

1-й переход.

растачиваем отверстие (1) Ж34.5^+0.6 на проход

растачиваем отверстие (2) Ж78.5^+0.7 выдерживая размер 19±1.5

2. Операция токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП

Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон.

Используется многорезцовая наладка.

1-й переход.

подрезаем торцевую поверхность (1) 220±1.5 выдерживая размер 32.1_-0.3

подрезаем торцевую поверхность (2) выдерживая размер 21^+0.3

растачиваем поверхность (3) выдерживая размер 0.6^+0.3

3. Операция токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП

Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон.

Используется многорезцовая наладка.

1-й переход.

точим канавку (1) выдерживая размеры : Ж48H14(^+0.62), профиль канавки получаем фасонным резцом Р2674-02

растачиваем канавку (2) Ж 81^+0.87 размер (1) получаем инструментом

растачиваем фаску (3) выдерживая размер 1x45

4. Операция токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП

Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон.

Используется многорезцовая наладка.

1-й переход.

растачиваем отверстие (1) Ж79.5^+0.3 выдерживая размер 22^+0.3

растачиваем отверстие (2) Ж198.5^+0.3 выдерживая размер 5.5^+0.5

растачиваем фаску (3) выдерживая размер 0.5x45

5. Операция токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП

Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон.

Используется многорезцовая наладка.

1-й переход.

растачиваем отверстие (1) Ж199H8(^+0.072) выдерживая размер 5.5^+0.5

растачиваем отверстие (2) Ж80 H8(^+0.064) на длину 22^+0.3

6. Операция шлифовальная.

Оборудование- кругло-шлифовальный станок модели 3У12В

Крышка устанавливается на оправку, в качестве базовой поверхности служит предварительно обработанный Ж34.5^+0.6 на проход.

шлифуем отверстие (1) Ж80H7(^+0.003) на длину 22^+0.3

7. Операция сверлильная.

Оборудование - настольно-сверлильный станок модели 2М112

Заготовка устанавливается в приспособлении П4227

Используется кондукторная втулка

1-й переход. Сверлим первое отверстие (1) Ж11H14(^+0.13)

2-й переход. Сверлим второе отверстие (2) Ж11H14(^+0.13)

3-й переход. Сверлим третье отверстие (3) Ж11H14(^+0.13)

5.2. Расчет припусков на механическую обработку.

Расчет припусков произведем двумя методами: для размера Ж80H7(^+0.03) рассчитаем припуски аналитическим методом, а для остальных размеров - опытно статическим.

5.2.1 Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственной погрешности, возникающей при конкретных условиях обработки заготовки.

Минимальный припуск при обработке поверхности отверстия определяется по формуле:

2Z_min = 2((R_z + h)_i-1 + Ц D²е_i-1 + e²_i ,мин (4)

где R_z - высота неровности профиля, мкм;

h - глубина дефектного слоя, мкм;

D_е - суммарное отклонение расположения поверхностей, мкм;

e_i - погрешность установки заготовки, мкм.

Суммарное отклонение расположения поверхности у заготовки определим по формуле:

D_е = Ц D²_с + D²_к ,мкм (5)

где D_с - отклонение от соосности, мкм;

D_к - кривизна отливки, мкм на 1 мм.

Все значения необходимые для определения припусков сводим в таблицу.

Таблица 5.2.1. Определение припусков на механическую обработку.

Методы	квалитет	предельные	допуск	Элемент	припуска	мкм
обработки	точности	отклонения	мкм	R_z	h	D_е	e_y
Заготовка	-	^{+ 0.074} ^- 0.010	0.084	20	30	460	0
Черновое точение	H14	^{+ 0.012}	0.053	10	20	20.570	0
Чистовое точение	H8	^{+ 0.09}	0.09	1.6	10	20.431	0
Шлифование	H7	^{+ 0.03}	0.03	0.8	4	20.431	0

Определяем припуски на каждую операцию.

2Z_min₁ = 2((10+20)+Ц460² ) » 1000 мкм = 0.98 мм

2Z_min₂ = 2((1.6+20)+Ц20.431² ) » 231.2 мкм = 0.08 мм

2Z_min₃ = 2((0.8+20)+Ц20.431² ) » 121.4 мкм = 0.02 мм

Определяем номинальные припуски на каждую операцию по формуле:

2Z_n = 2Z_imin + L_i * D_i-1 + L_i
*D_i, мкм (6)

где L_iD_i_-1- нижнее отклонение размеров на предшествующей операции, мкм;

L_iD_i- нижнее отклонение размеров на данной операции, мкм.

Так как при литье под давлением класс точности получения заготовок высок, то название операции - ‘ черновое растачивание ’ условно и весь полученный припуск можно разделить на две равные части.

2Z_min₁ = 2Z_min₂ = 0.5 мм.

2ZH₁ = 500 + 10 + 12 = 522 мкм = 0.52 мм

2ZH₂ = 500 + 12 + 20 = 532 мкм = 0.53 мм

Для дальнейших расчетов принимаем номинальные припуски и операционные размеры сводим в таблицу.

Таблица 5.2.2. Операционные размеры.

Наименование припуска и размера	Условное обозначение	Расчетное значение	Принятое значение
1. Размер на чертеже	d		Ж80H7(^+0.03)
2. Припуск на шлифование	2ZH₁	0.1
3. Размер до шлифования	d₃		Ж80H8(^+0.09)
4. Припуск на чистовое точение	2ZH₂	0.4
5. Размер до чистового точения	d₂		Ж81H10(^+0.012)
6.Припуск на черновое точение	2ZH₃	0.5
7. Размер заготовки	d₁		Ж82^+0.074 ^-0.010

5.2.2. Опытно - статистический метод заключается в выборе припусков по таблицам.

По ГОСТ 26645-85 выбираем припуски на механическую обработку, значения которых сводим в таблицу 5.2.3.

Таблица 5.2.3. Припуски на механическую обработку

Размер	Вид окончательной обработки	общий припуск на сторону
Ж80H7	Шлифование	2.4
Ж199H8	Точение чистовое	2.8
Ж34.5H14	Точение	2.0
16H14	Точение	1.6
0.15±0.26	Точение	0.8
24H11	Точение	1.0
Ж11H14	Сверление	5.5

Рис. 1. Графическое изображение припусков, допусков и операционных размеров.

5.3. Операционные технологические расчеты.

Режимы резания можно рассчитывать двумя способами:

- расчетно-аналитическим;

- табличным.

Режимы резания при обработке размера Ж80H7 рассчитаем расчетно-аналитическим методом, а остальные - табличным.

Подачу при чистовом растачивании выбираем в зависимости от требуемых параметров шероховатости и радиуса при вершине резца. Для чугунных заготовок и шероховатости 1.6 по [1. табл. 14] выбираем S=0.15 мм/об.

Скорость резания рассчитываем по формуле:

V = C_n / (T^m * t^x * S^y) * K_n м/мин, (6)

где Т - среднее значение стойкости, мин;

(при одноинструментной обработке Т=60 мин)

t = 0.5 мм - глубина резания;

S=0.15 мм/об - подача

Значение коэффициентов Cn и показателей степеней выбираем из [1. табл.17]

Получаем: Cn = 485, x = 0.12, y = 0.25, m = 0.28.

Коэффициент Kn определяется по формуле:

K_n = K_m_n * K_п_n * K_u_n (7)

где K_m_n - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

K_п_n - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

K_u_n - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Выбираем по [1. табл. 1-4] K_m_n = 0.8

Выбираем по [1. табл. 5] K_п_n = 0.9

Выбираем по [1. табл. 6] K_u_n = 0.6

Подставляем значения и получаем:

V = 485 / (60^0.28 * 0.5^0.12 * 0.15^0.25) * 0.54 = 145 м/мин

Скорость резания при растачивании равна скорости резания для наружной обработки с введением поправочного коэффициента 0.9

V = 145 * 0.9 = 130 м/мин

Силу резания принято раскладывать на составляющие, направленные по осям координат станка. При растачивании эти силы рассчитываются по формуле:

P_z_,_x_,_y = 10C_p * t^x * S^y * nⁿ * K_p (8)

Постоянная C_p и показатели степени x, y, n приведены в [1. табл. 22]

Для силы P_z они равны:

C_p = 40

x = 1.0

y = 0.75

n = 0

Поправочный коэффициент K_p определяем по формуле:

K_p = K_mp * K_a_p * K_g_p * K_l_p * K_t_p (9)

где K_mp - коэффициент зависящий от материала заготовки;

K_a_p - коэффициент зависящий от главного угла в плане;

K_g_p - коэффициент зависящий от переднего угла;

K_l_p - коэффициент зависящий от заднего угла;

K_t_p - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.

По [1. табл. 9, табл. 11, табл. 12] выбираем:

K_mp = 1.0

K_a_p = 0.98

K_g_p = 1.0

K_l_p = 1.0

K_t_p = 0.95

K_p = 1* 0.98 * 1 * 1* 0.95 = 0.912

Подставив значения получаем:

P_z = 10 * 40 * 0.5^1.0 * 0.15^0.75 * 1 * 0.912 = 44H.

Мощность резания рассчитываем по формуле:

N = P_z * n / (1020 * 60) = 44 * 44 / 1020 * 60 = 0.03 кВт (10)

Определяем основное технологическое время:

T_o = l_р_._х_./ (n * S) * i , мин (11)

где l_р.х. - длина рабочего хода резца, мм;

i - количество проходов, шт.

l_р.х. = l + y + D, мм (12)

где l = 20мм - длина резания;

y = 3мм - величина врезания;

D = 2мм - величина перебега.

l_р.х. = 20 +3 +2 = 25мм

Т_о = 25 / (600 * 0.15) * 2 = 1.2 мин

Табличным методом рассчитываем режимы резания на других операциях. Для примера рассчитаем режим резания табличным способом для обработки - точение Ж 11 мм.

Длину рабочего хода определяем по формуле:

L_р.х.= L_рез + y + L_доп.,мм (13)

где L_рез - длина резания, мм;

y - длина подвода врезания и перебега инструмента, мм;

L_доп. - дополнительная длина хода связанная с особенностями конструкции детали, мм.

L_р.х. = 16 + 2 + 6 = 24мм

Величину подачи принимаем S=0.15 мм/об. Стойкость сверла определяем по формуле:

Т_р = Т_м * l, мин (14)

где Т_м - стойкость машинной работы станка, мин.

l - коэффициент времени врезания инструмента.

Т_р = 50 * 0.6 = 30 мин

Скорость резания определим по формуле:

V = V_таб * K₁ * K₂ * K₃ ; м/мин (15)

где V_таб = 225 м/мин - табличное значение скорости резания;

K₁, K₂, K₃ - поправочные коэффициенты. Выбираем:

K₁ = 1.2

K₂ = 1.3

K₃ = 0.85

V = 225 * 1.2 * 1.3 * 0.85 = 298 м/мин

Определим число оборотов шпинделя станка.

n = 100n / pD , мин^-1 (16)

n = 1000 * 298 / (3.14 * 11) = 1200 об/мин

По изложенным выше причинам принимаем n = 600 об/мин.

Уточняем скорость резания по принятой частоте вращения:

V = pDn / 1000 = p * 11 * 600 / 1000 = 50 м/мин

Основное машинное время определим по формуле:

t_м = L_р_._х_. / (n * S), мин (17)

где L_р.х. = 12 - длина рабочего хода, мм.

t_м = 12 / 600 * 0.15 = 0.40 мин

Режимы резания на остальные операции рассчитываем аналогично и результаты заносим в таблицу.

Таблица 5.2. Расчет режимов резания.

Операция	t мм	i шт	S мм/об	n об/мин	V м/мин	Т_о
Токарная	1.5	1	0.2	180	45	1.5
Токарная	3	1	0.16	112	70	1.2
Токарная	3	1	0.04	224	34	1.4
Токарная	0.5	1	0.16	280	70	0.6
Токарная	0.4	1	0.08	355	45	1.4
Шлифовальная	0.2	1	0.04	360	50	2.2
Сверлильная	5.5	1	0.09	400	14	1.5

5.3.2 Техническое нормирование

Штучное время определяем по формуле:

Т_шт = Т_о + Т_в ( 1 + (a_обс+a_отл) / 100 ) , мин (18)

где Т_о - машинное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

a_обс = 3.5 мин - время на обслуживание рабочего места;

a_отл = 4 мин - время на отдых, мин.

Вспомогательное время - это время затрачиваемое на установку, закрепление и снятие заготовки.

Штучно - калькуляционное время определим по формуле:

Т_ш.к. = Т_шт + Т_п.з./ n , мин (19)

где Т_п.з. - подготовительно - заключительное время, мин;

n = 15000шт - пария деталей.

Расчет остальных норм времени ведем аналогично и результаты заносим в таблицу.

Таблица 5.3.1. Нормы времени.

Операция	Т_о	Т_в	a_обс.	a_отл.	Т_шт	Т_п.з.	Т_ш.к.
	мин	мин	мин	мин	мин	мин	мин
Токарная	1.2	0.28	3.5	4	0.68	45	1.13
Токарная	1.12	0.26	3.5	4	1.98	45	1.43
Токарная	0.9	0.26	3.5	4	1.18	45	1.63
Токарная	0.5	0.32	3.5	4	0.88	45	1.33
Токарная	1.8	0.26	3.5	4	1.17	45	1.62
Шлифовальная	2.2	0.63	4	4	0.88	16	1.84
Сверлильная	1.5	0.4	4	4	0.71	16	1.7

5.3.3. Определение количества оборудования и степени его использования.

Расчетное количество станков, необходимых на каждой операции, для выполнения программы рассчитаем по формуле:

S_p = (еt_шк* N ) / F_g * 60 , шт (20)

где еt_шк - сумма штучно калькуляционного времени, мин;

N - годовая программа выпуска изделий, шт;

F_g = 4015 - действительный фонд работы оборудования, ч.

По полученным у нас результатам получаем:

S_p = 13.12 * 15000 / (4015 * 60) = 1.8 = 2

Коэффициент загрузки оборудования определим по формуле:

n_з_i =S_p / S_np ; (21)

где S_пр