Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

Введение

Машиностроение — важнейшая отрасль промышленности, уровень развития которой в значительной мере определяет эффективность экономики государства и благосостояние общества. Развитие отечественного машиностроения, а не импорт машин, является единственно правильным направлением прогрессивного развития промышленности в целом.

Задачей технолога является правильное прогнозирование ожидаемых значений первичных погрешностей и оценка их совокупного влияния на качество изготовления деталей и машины в целом. Технолог должен это учитывать при проектировании технологического процесса изготовления и разработке необходимых мероприятий по обеспечению их качества. Это возможно, лишь опираясь на научные основы технологии машиностроения, её основные закономерности, общетехнологические принципы и правила. Причём оценить качество ТП можно уже в ходе его разработки.

1. Назначение детали в узле, анализ технических требований и выявление технологических задач, возникающих при её изготовлении Штуцер — патрубок для соединения трубопровода, ёмкостей, вентилей и других деталей газовых и жидкостных передаточных и преобразующих систем. Название штуцер используют, чтобы выделить патрубки с резьбовым соединением среди прочих и чтобы отличить таковые с наружной резьбой от таковых со внутренней, называя последние патрубками с гайкой. В сантехнике, для обозначения внутренних и внешних резьб различных фитингов, названия штуцер и гайка сокращают, употребляя сочетания, например, ГШШ, ГШГ и т. д.

Штуцерами называют также патрубки для выпуска газа или жидкости из системы, в том числе, чтобы измерить давление.

Прокат шестигранный, диаметром вписанного круга 17 мм, квалитета h11 ГОСТ 8560–78, из стали конструкционной углеродистой качественной марки 45, с качеством поверхности группы В:

У штуцера исполнительными являются внутреннее резьбовое коническое отверстие и наружная резьбовая коническая поверхность меньшего диаметра. Остальные поверхности — связующие.

ГОСТ 6111–52 «Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60°». Настоящий стандарт распространяется на резьбовые соединения топливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков.

Таблица 1 — Размеры на резьбу. Размеры в миллиметрах

Основными технологическими задачами, возникающими при изготовлении детали является обеспечение качества изготовления резьбовых поверхностей Rz20.

2. Тип производства и метод работы Так как масса детали составляет всего 70 грамм, что относится к лёгким деталям, назначаем тип производства среднесерийный, где число изготавливаемых деталей одного типоразмера в год составляет 500 — 5000 штук. В серийном производстве организовать непрерывно-поточное производство часто невозможно из-за низкой загрузки оборудования поточных линий при небольших объёмах выпуска. Непоточный метод работы сравнительно редко применяют для условий серийного производства. Для повышения загрузки оборудования в серийном производстве применяют многономенклатурные поточные линии (переменно-поточные, групповые, предметно-замкнутые участки линий).

Определяем годовую программу изготовления деталей в штуках с учетом запасных частей и возможных потерь по формуле где П1-объем производства деталей, шт./год;

m — количество деталей данного наименования;

? — количество дополнительно изготовляемых деталей для запасных частей и для восполнения возможных потерь в процентах (?=5…7%), принимаем ?= 5%.

Для условий крупносерийного производства количество деталей в партии для одновременного запуска определяем по формуле:

где aчисло дней, на который необходимо иметь запас деталей на складе (для обеспечения сборки, рекомендуемо принимаем a= 5);

Fчисло рабочих дней в году, принимаем F = 240.

3. Технологический анализ конструкции детали Конструкция детали содержит минимальное число поверхностей простой геометрической формы. Число технических требований, предъявленных к детали, также минимально. Изготовление детали осложняет наличие конической резьбы, расположенной на наружной и внутренней поверхностях. Деталь имеет маленькие габариты (O17×38), что обуславливает сравнительно небольшой объём механической обработки при её изготовлении. Конструкция детали содержит развитые поверхности простой формы, позволяющая их использование в качестве удобных установочных баз. Наличие отверстий O4 и O13, фаски, коническая резьба по ГОСТ 6111–52. Масса детали мала, что позволяет устанавливать для обработки без применения подъёмно-транспортных средств. Жёсткость детали не обеспечена (отношение длины к O — более 1, минимальная толщина стенки — 2,5мм).

На основании изложенного считаем конструкцию штуцера технологичной для условий среднесерийного производства.

4. Выбор и обоснование метода изготовления заготовки Выбираем метод изготовления заготовки. В данном случае заготовка получена горячекатаным шестигранным прокатом по ГОСТ 8560–78.

Заготовки из проката применяют в серийных производствах. Прокат шестигранного профиля путём разрезки, превращают в штучные заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Совершенство заготовки определяется близостью выбранного профиля проката поперечному сечению детали. Масса заготовки составляет 74 гр.

Рисунок 1 — Модель заготовки

5. Расчет припусков на механическую обработку Припуск — это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки для достижения требуемой точности и свойств обработанной поверхности детали.

Различают промежуточный и общий припуск.

Промежуточный припуск — слой материала, удаляемый при выполнении отдельного перехода или операции.

Общий припуск — это сумма всех промежуточных припусков снятых при обработке данной поверхности.

Расчётно-аналитический метод определения припусков применяют в условиях крупносерийного и массового производства, а также в условиях единичного производства при обработке крупных и особенно ответственных деталей.

Расчётно-аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях получения заготовок и их обработки, определении величины элементов, составляющих припуск и их суммирования.

Расчет припусков производим для поверхности O220Н (+0,046). Для расчета величины припуска рекомендуемо используем расчетно-аналитический метод, согласного которого величины припусков определяем следующим образом.

Маршрут обработки для данной поверхности располагается следующим образом.

Прокат: 11 квалитет (h11); Rz 125.

Точение обдирочное: 14 квалитет (h10); Rz 125;

Точение черновое: 12 квалитет (h12); Rz 80;

Точение получистовое: 10 квалитет (h10); Rz 32.

Точение чистовое: 8 квалитет (h8); Rz 6,3.

Минимальный припуск на обработку (двухсторонний припуск):

где Rzi-1 — высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

hi-1 — глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

?i-1 — суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от перпендикулярности, параллельности, сносности, симметричности, пересечения осей, позиционное) на предшествующем переходе, мкм;

i-погрешность установки заголовки на выполняемом переходе.

Минимальный припуск на черновое растачивание:

здесь: Rzшт= 125 мкм, hшт=150 мкм,([Кос.1], таблица 12, стр. 186); ?шт= 125 мкм ([Кос.1], таблица 2, стр.7); ?чер=220 мкм ([Кос.1], таблица 13, стр. 42).

Минимальный припуск на чистовое растачивание:

здесь:Rzпол= 50 мкм, hпол= 50 мкм, ([Кос.1], таблица 25, стр. 188);?пол= 346 мкм ([Кос.1], таблица 2, стр.7);?чист=0 мкм.

Наименьшие размеры диаметров заготовок по переходам:

где Dmini — наименьший предельный размер, полученные на данном технологическом переходе;

2Zmini — допуски размеров на предшествующем переходе.

Наибольшие размеры диаметров заготовок по переходам:

где Dmini-1 — наименьший предельный размер, полученные на предшествующем технологическом переходе;

ТDi-1 — допуски размеров на предшествующем переходе.

Предельный максимальный припуск:

где Dmaxi-1 — наибольший диаметр на предшествующем переходе;

Dmaxi — наибольший диаметр на выполняемом переходе.

Предельный максимальный припуск принимаем равным расчетному припуску.

Таблица 2 — Механические припуски на растачивание поверхности O14h8(+0,027)

6. Выбор технологических баз Перед обработкой заготовки на станках необходимо выполнить процедуру её базирования и закрепления, т. е. установку. Поэтому выбор схемы установки заготовки неразрывно связан с маршрутным ТП её изготовления, а значит, следует ясно представлять общий план обработки заготовки.

Базирование — придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Опорная точка — точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат.

Базой называется поверхность или выполняющее эту функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Комплект баз — совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.

При базировании необходимо учитывать следующие обстоятельства:

— возможность подвода режущего инструмента ко всем поверхностям, подлежащим обработке;

— удобство установки и снятия заготовки;

— надёжность и удобство её закрепления в местах приложения сил закрепления;

— исключение деформации заготовки при её закреплении.

Рисунок 2 — Схемы базирования в центрах

7. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали Черновой этап — уменьшение и равномерное распределение припуска на последующую обработку; удаление поверхностных дефектов с заготовки; сравнительно невысокая точность обработки; высокопроизводительное оборудование.

Чистовой этап — обеспечение минимальных припусков под окончательные операции; режимы резания менее напряженные, чем при черновом этапе, оборудование более точное.

Окончательный этап — получение требуемой точности детали и качества поверхностного слоя; режимы резания, технологическое оборудование и оснастка назначаются с учетом обеспечения требований конструкторской документации.

Отделочный этап — обеспечение требуемого качества поверхностного слоя детали, если оно не было достигнуто на окончательном этапе из-за невозможности или экономической нецелесообразности; например такие методы обработки как суперфиниш, притирка, хонингование и т. п.

Технологический маршрут изготовления штуцера

005 Заготовительный прокат

010 Токарная.

Точить наружную поверхность. Технологическая база — наружная поверхность и торец. Режущий инструмент токарный проходной отогнутый правый резец с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 (по ГОСТ 18 885–73). Токарно-винторезный станок ТВ16.

Точить фаску. Технологическая — наружная поверхность и торец. Режущий инструмент токарный подрезной правый резец с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 (по ГОСТ 18 885–73). Токарно-винторезный станок ТВ16.

015 Сверлильная.

Сверлить отверстие O4h14. Сверлить отверстие под резьбу O11h14. Токарно-винторезный станок ТВ16. Режущий инструмент: спиральное сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком (по ГОСТ 4010–77) O4 и O11.

Нарезать коническую резьбу К¼″ метчиком (по ГОСТ 6227). Токарно-винторезный станок ТВ16.

020 Резьбонарезная.

Нарезать коническую резьбу К¼″ на наружной цилиндрической поверхности. Режущий инструмент: резец для нарезания наружной дюймовой резьбы с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 (по ГОСТ 18 885–73)

025 Контрольная.

8. Расчет режимов резания Расчет режимов резания производим для точения наружной поверхности (O14h8). Токарная обдирочная обработка.

Глубина резания: t = 0,5 мм.

Подача: S=0,3 мм/об. (таблица 7.46, стр. 710, [7]).

Скорость резания где Т — стойкость работы инструмента до затупления, принимаем Т = 60 мин., при одноинструментальной обработке;

СV, m, x, y — поправочные коэффициент и степенные показатели при обработке резцами, принимаем: СV=420; m=0,12; x =0,15; y= 0,20 (таблица 7.46, стр. 710, [7]);

Kv — поправочный коэффициент на измененные условия обработки,

здесь К1 — твёрдость обрабатываемого материала, К1=0,3;

К2 — состояние поверхности заготовки, К2=0,9;

К3 — материал режущей части инструмента, К3=1,15;

К4 — геометрия заточки инструмента, К4=0,7.

Частота вращения шпинделя:

Сила резания:

где СР, x, y, n — постоянная и степенные показатели, принимаем СР =300,x=1,0, y=0,75, n = -0,15 (таблица 7.47, стр. 712, [7]);

КР — поправочный коэффициент.

К1 — механические свойства заготовки, К1=0,4;

К2, К3, К4 -геометрия заточки инструмента, принимаем: К2 = 0,89; К2 = 1,10; К3 = 1,0.

Мощность резания:

Расчет режимов резания производим для сверления (O4h14).

Определение скорости резания.

где Cv — коэффициент, учитывающий материал заготовки и условия обработки, Cv=7,0;

D — диаметр сверла, 4 мм;

Т — стойкость инструмента, 60 мин;

S — подача, 0,08мм/об;

m, qv, yv — показатели степени к величинам D, T, s, m=0,2, qv=0,4, yv=0,7;

Kv — поправочный коэффициент на измененные условия обработки,

здесь К1 — твёрдость обрабатываемого материала, К1=0,8;

К2 — относительная глубина сверления, К2=0,75;

Частота вращения шпинделя Расчёт крутящего момента и осевой силы подачи сверлении где ,

где

Мощность, затрачиваемая на резание

9. Обоснование выбора оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструментов При выборе станков для каждой операции необходимо руководствоваться следующими соображениями:

— станок должен соответствовать выбранному методу обработки.

— станок должен обеспечить возможность обработки деталей заданного качества;

— размеры рабочей зоны станка должны превышать габаритные размеры деталей;

— мощность станка и его кинематические возможности должны соответствовать выбранным режимам резания.

Для обработки заданной детали используем станки Таблица 3 — Характеристики станка ТВ16

Данные станок полностью соответствует требованиям для обработки детали.

Заключение

Для заданной детали был определен и разработан тип заготовки и метод её получения (горячекатаный прокат). Данный метод получения заготовки является производительным и обеспечивает достаточную точность. Также был разработан оптимальный технологический маршрут обработки с достаточным количеством этапов обработки.

Для изготовления данной детали не используются сложные технологические схемы обработки, что снижает сложность её обработки. Разработанный маршрутный технологический процесс, полностью способствует получению готовой детали, соответствующей всем требованиям, предъявляемых к её поверхности и размерам.

заготовка припуск деталь узел Список литературы

1 Курсовое проектирование по технологии машиностроения учебное пособие/ А. И. Кондаков М. КНОРУС, 2012. — 400с.

2 Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов. — Минск: Высшая школа, 2007. — 256 с.

3 Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учебное пособие / П. А. Руденко. — Киев: Высшая школа, 1991. — 247 с.: ил.

4 ГОСТ 26 645–85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски под механическую обработку. — М.: Изд-во стандартов, 1994 — 54 с.

5 Базров Б. М. Основы технологии машиностроения-М.: Машиностроение, 2005. -736 с.

6 ГОСТ 21 495–76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 76 с.

7 Серебреницкий П. П. Краткий справочник технолога-машиностроителя. — СПб.: Политехника, 2007. — 951 с.

8 Косилова А. Г. Справочник технолога-машиностроения т.2. Москва: Машиностроение — 1986 г.

9 Бурцев В. М., Технология машиностроения: учеб. для вузов: в 2 т. / т.2. 3-е изд., испр. и перераб. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. — 475 с.

10 ГОСТ 3.1702−79. Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Обработка резанием. — М.: Изд-во стандартов, 2003. — 21 с.

.ur