Курсовой проект
Проектирование технологии изготовления детали средней сложности в условиях серийного производства
Методические указания к курсовой работе для студентов всех форм обучения Специальности 151001 — Технология машиностроения
Екатеринбург 2008
УДК 62-182+658.562 (075)
Составитель С.Ю. Маслич
Научный редактор проф., д-р. техн. наук А.Я. Красильников
Технологии машиностроения. Методические указания к Курсовому проекту.
С.Ю. Маслич. Екатеринбург: «Издательство УМЦ УПИ», 2002.68 с.
В методических указаниях изложено содержание, порядок выполнения и теоретические положения, справочные и нормативные материалы, необходимые студентам специальности 1201 — Технология машиностроения при выполнении курсового проекта по курсу «Технология машиностроения».
Библиогр.: 10 назв. Рис.7. Табл.42.
Подготовлено кафедрой «Технология машиностроения».
© ООО«Издательство УМЦ УПИ », 2002
Оглавление
Введение
1. Анализ исходных данных
1.1 Назначение и конструкция детали
2. Выбор заготовки и метода ее получения
2.1 Заготовки из проката и специальных профилей
2.2 Кованые и штампованные заготовки
2.3 Отливки
3. Выбор методов обработки
4. Назначение припусков на механическую обработку и операционных размеров
4.1 Расчет припусков
5. Разработка плана операций
Введение
СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.
В курсовом проекте студенты проектируют технологию изготовления детали средней сложности в условиях серийного производства (либо по указанию руководителя).
Курсовой проект должен содержать:
совмещенный чертеж детали и заготовки;
комплект технологической документации (ТЛ, МК, ОК, КЭ);
пояснительную записку;
иллюстрации технологического процесса 2 листа.
чертеж установочно-зажимного приспособления
В пояснительной записке необходимо привести следующие разделы:
анализ исходных данных;
выбор заготовки метода ее получения;
выбор методов обработки;
назначение припусков на обрабатываемые поверхности;
разработка плана операций (маршрута обработки);
выбор технологических баз и схемы базирования на всех операциях;
выбор технологической оснастки (станков и инструмента);
назначение режимов резания;
нормирование технологического процесса;
размерный анализ.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.
Проанализировать технологичность конструкции заданной детали с учетом возможного влияния на конструктивные элементы детали заданного типа производства.
Выбрать заготовку и способ ее получения.
Выбрать методы обработки, позволяющие получить заданную точность и шероховатость поверхностей детали. Составить маршрут обработки.
Выбрать базы для всех операций технологического процесса.
Назначить припуски на обработку всех поверхностей выбранной заготовки. Рассчитать операционные размеры и назначить допуски и предельные отклонения.
Оформить совмещенный эскиз детали и заготовки.
Назначить режимы резания для двух разнородных операций (по указанию руководителя). Произвести нормирование этих операций.
Выбрать станки и технологическую оснастку (режущий, вспомогательный и измерительный инструмент, установочно-зажимные приспособления) для всех операций.
Оформить технологические карты.
Оформить листы иллюстрации технологического процесса.
Спроектировать установочно-зажимное приспособление для одной операции технологического процесса.
Окончательно оформить расчетно-пояснительную записку.
1. Анализ исходных данных
Анализ исходных данных производится на основании типа производства и данных чертежа детали.
1.1 Назначение и конструкция детали
В процессе проектирования студент должен ознакомиться с конструкцией детали, ее назначением и условиями работы в сборочной единице или механизме. Все эти вопросы должны быть изложены в соответствующем разделе расчетно-пояснительной записки.
Для технически грамотного и обоснованного изложения этого раздела необходимо изучить чертежи сборочных единиц и механизмов, дать описание назначения самой детали, основных ее поверхностей и влияния их взаимного расположения, точности и шероховатости поверхности на качество работы механизма, для которого изготовляется деталь. Если назначение детали неизвестно, то следует согласовать его с преподавателем.
Для дальнейшей работы необходимо выполнить эскиз детали, на котором размеры не указываются, а все обрабатываемые поверхности обозначаются цифрами в произвольном порядке. Далее следует по табл.1 определить отклонения на свободные размеры для последующей записи в технологические карты.
Из описания назначения и конструкции детали должно быть ясно, какие поверхности и размеры имеют основное, решающее значение для служебного назначения детали, и какие — второстепенное.
В этом же разделе следует также привести данные о материале детали: по химическому составу, механическим свойствам до и после термической обработки. Эти данные сводятся в таблицы.
В процессе курсового проектирования, так же как и в производственных условиях, любая конструкция (машина, сборочная единица, деталь) должна быть самым тщательным образом проанализирована. Целью такого анализа является выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.
Технологический контроль чертежей сводится к тщательному их изучению. Рабочие чертежи обрабатываемых деталей должны содержать все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы и сечения, совершенно четко и однозначно объясняющие ее конфигурацию и возможные способы получения заготовки. На чертеже должны быть указаны все размеры с необходимыми допусками, шероховатость обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а также взаимного расположения поверхностей. Чертеж должен содержать все необходимые сведения о материале детали, термической обработке, применяемых защитных и декоративных покрытиях, массе детали и т.п. Таким образом, технологический контроль является важной стадией проектирования технологических процессов и во многих случаях способствует выяснению и уточнению приведенных выше факторов. Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ является одним из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и курсового проектирования. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоёмкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Улучшение технологичности конструкции детали позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения. Обычно в качестве задания на курсовое проектирование студенту выдается рабочий чертеж детали заводской разработки, в котором учтены технологические требования. Однако при анализе почти любого чертежа могут быть выявлены нетехнологичные элементы. При этом в ряде случаев в конструкцию могут быть внесены целесообразные изменения. Методически вопросом технологичности конструкции надлежит заниматься на протяжении всего периода работы над курсовым проектом, так как ряд соображений возникает непосредственно при разработке технологического процесса, выборе заготовки, проектировании оснастки и т.д., тем не менее в значительной мере эта работа может быть выполнена на основании изучения рабочих чертежей. Окончательно оформить этот раздел расчетно-пояснительной записки следует после разработки технологического процесса.
Чтобы избежать незамеченных недостатков в конструкции, анализ технологичности целесообразно проводить в определенной последовательности.
1. На основании изучения условий работы детали, а также предложенного в задании масштаба производства проанализировать возможность ее упрощения, замены сварной, армированной или сборной конструкцией, а также возможность и целесообразность замены материала.
2. Установить возможность применения высокопроизводительных методов обработки.
3. Определить целесообразность назначения протяженности и размеров обрабатываемых поверхностей, труднодоступные для обработки места.
4. Определить технологическую увязку размеров, оговоренных допусками, с параметрами шероховатости, необходимость дополнительных технологических операций для получения высокой точности и шероховатости обработанных поверхностей.
5. Определить возможность непосредственного измерения заданных на чертеже размеров.
6. Определить поверхности, которые могут быть использованы при базировании, целесообразность введения искусственных баз.
7. Проанализировать возможность выбора рационального метода получения заготовки, учитывая экономические факторы.
Таблица 1. Значения допусков, мкм
Интервалы диаметров, мм
К в а л и т е т
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
До 3
Св.3 до 6
"" 6 "" 10
"" 10 "" 18
"" 18 "" 30
"" 30 "" 50
"" 50 "" 80
"" 80 "" 120
"" 120 "" 180
"" 180 "" 250
"" 250 "" 315
"" 315 "" 400
"" 400 "" 500
4
5
6
8
9
11--PAGE_BREAK--
13
15
18
20
23
25
27 --PAGE_BREAK--
6300 --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
шлифование однократное --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
2,4
0,8
8,0
20-30
6,0
2,5
6,0
3,0
0,8
10,0
30-50
7,5
3,0
7,5
3,6
1,0
12,0
50-80
10,0
4,0
10,0
4,8
1,2
15,0
80-120
12,5
5,0
12,5
6,0
1,5
20,0
120-180
15,0
6,0
15,0
7,2
1,8
25,0
180-300
20,0
8,0
20,0
9,6
2,0
30,0
Св.300
30,0
12,0
30,0
14,0
2,5
42,0
4. Назначение припусков на механическую обработку и операционных размеров
Назначение припусков производится табличным и расчетно-аналитическим (для двух поверхностей) методами. Для расчета операционных размеров и назначения припусков на обработку для всех поверхностей, обрабатываемых более чем за один переход, составляется маршрут обработки (табл.13).
Припуски для различных методов обработки приведены в таблицах П5 — П8. Расчет операционных размеров начинают с конца маршрута. На последнем переходе (операции) операционный размер равен размеру по чертежу детали, размер на предыдущей операции получают складывая (или вычитая для отверстий) припуск с операционным размером следующей операции.
Предельные отклонения на все операционные размеры, кроме последнего, задают с полем h — для валов или H — для отверстий.
Предельные отклонения размеров заготовки задаются по своим правилам, установленным для данного вида заготовок (для отливок и штамповок часто + 1/3 и — 2/3 допуска для валов и + 2/3 и — 1/3 для отверстий).
Таблица 13. Пример расчета операционных размеров.
Маршрут обработки поверхности
квалитет
Операционный размер, мм
Припуск,
мм
/>Обработка поверхности (№), ступень вала Æ30k6
Заготовка (штамповка)
16
Æ34 (±…)
4,0
Обтачивание черновое
12
Æ31,9 ® Æ32h12
2,0
Обтачивание чистовое
9
Æ30,4h9
1,5
Шлифование предварительное
7
Æ30,1h7
0,3
Шлифование окончательное
6
Æ30k6
0,1
Если размер заготовки выбран по другим нормативам, например для заготовки из проката, то припуск на первую операцию получается как разность между размером заготовки и первым операционным размером. Если припуск на первую операцию получается слишком большим для удаления за один переход, приходится вводить в техпроцесс дополнительные (обдирочные) проходы.
Операционные размеры на черновых переходах округляют до 0,5 или 1,0 мм. На чистовых переходах размеры не округляются.
4.1 Расчет припусков
При выполнении курсового проекта расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом для двух наиболее точных поверхностей и по таблицам для остальных поверхностей.
Расчет припусков и назначение их величин по таблицам могут производиться только после выбора оптимального для данных условий технологического маршрута и выбора метода получения заготовки.
Расчет припусков на механическую обработку.
Минимальный промежуточный припуск на выполняемом переходе в общем виде для плоских поверхностей определяется по формулам:
для асимметричных припусков zimin = (Rz i-1 + hi-1) + ΔΣ i-1+ εi;
для симметричных припусков 2zimin = 2 [ (Rz i-1 + hi-1) + ΔΣ i-1+ εi].
Где: zimin (2zimin) — минимальный расчетный припуск на выполняемом переходе;
Rz — параметр шероховатости;
ΔΣ — Пространственные отклонения (кривизна и коробление заготовки, эксцентричность отверстия относительно наружной поверхности, увод оси отверстия, отклонения от параллельности, перпендикулярности осей, плоскостей и т.п.).
εi — погрешность установки на выполняемом переходе.
Для диаметральных поверхностей εi и ΔΣ являются векторными величинами. Общая величина двух пространственных отклонений определяется суммой векторов: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
/>
Поэтому для припусков на диаметр:
2zi min= 2 [ (Rz i-1 + hi-1) +].
С целью удобства расчет следует производить в виде табл.1.
Таблица 1. Расчет припусков и операционных размеров
Технологические операции и переходы обработки элементарных поверхностей
Квалитет
Допуск Т, мкм
Элементы припуска, мкм
Минимальный припуск, мкм
Максимальный припуск, мкм
Расчетный размер, мм
Операционный размер, мм
Rz
h
ΔΣ
ε
Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам
Для наружных поверхностей.
1. Пользуясь рабочим чертежом детали и картой технологического процесса механической обработки, записать в расчетную карту обрабатываемые элементарные поверхности заготовки и технологические переходы обработки в порядке последовательности их выполнения по каждой элементарной поверхности от черновой заготовки до окончательной обработки.
2. Записать значения допуска — Т, параметра шероховатости — Rz, глубины дефектного слоя — h, погрешности формы или расположения — ΔΣ, погрешности базирования -ε для каждой операции (перехода).
3. Определить расчетные величины минимальных припусков на обработку Ziminпо всем технологическим переходам.
4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наименьший предельный размер детали по чертежу.
5. Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер прибавлением к наименьшему предельному размеру расчетного припуска.
6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода прибавлением к расчетному размеру расчетного припуска следующего за ним смежного перехода.
7. Записать наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
8. Определить наибольшие предельные размеры прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.
9. Записать предельные значения припусков zmax как разность наибольшего предельного размера выполняемого перехода и наименьшего предельного размера предшествующего перехода и zmin как разность наименьшего предельного размера выполняемого перехода и наибольшего предельного размера предшествующего перехода.
10. Определить общие припуски Z0mах и Z0min, суммируя промежуточные припуски на обработку.
11. Проверить правильность произведенных расчетов по формулам:
Zimах — Zimin = Ti-1 — Ti
Z0mах — Z0min= Тзаг — Тдет
Для внутренних поверхностей
1. Пользуясь рабочим чертежом детали и картой технологического процесса механической обработки, записать в расчетную карту обрабатываемые элементарные поверхности заготовки и технологические переходы обработки в порядке последовательности их выполнения по каждой элементарной поверхности от черновой заготовки до окончательной обработки.
2. Записать значения допуска — Т, параметра шероховатости — Rz, глубины дефектного слоя — h д погрешности формы или расположения -ρ, погрешности базирования -ε и б для каждой операции (перехода).
3. Определить расчетные величины минимальных припусков на обработку Ziminпо всем технологическим переходам.
4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наибольший предельный размер детали по чертежу.
5. Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер вычитанием из наибольшего предельного размера расчетного припуска.
6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода вычитанием из расчетного размера следующего за ним смежного перехода расчетного припуска.
7. Записать наибольшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их уменьшением расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
8. Определить наименьшие предельные размеры вычитанием допуска из округленного наибольшего предельного размера.
9. Записать предельные значения припусков zmax как разность наибольшего предельного размера выполняемого перехода и наименьшего предельного размера предшествующего перехода и zmin как разность наименьшего предельного размера выполняемого перехода и наибольшего предельного размера предшествующего перехода.
10. Определить общие припуски Z0mах и Z0min, суммируя промежуточные припуски на обработку.
11. Проверить правильность произведенных расчетов по формулам:
Zimах — Zimin = Ti-1 — Ti
Z0mах — Z0min= Тзаг — Тдет
Примечания,
1. Минимальный припуск не может быть меньше минимальной толщины срезаемого слоя при выбранном методе обработки. Если это условие не соблюдается необходимо припуск увеличить.
2. Максимальный припуск необходимо использовать для проверки прочности режущего инструмента.
3. При обработке взаимосвязанных плоских поверхностей от переменных баз рекомендуется строить размерные цепи, определяющие взаимосвязь обрабатываемой поверхности с измерительной базой.
4. В ряде случаев целесообразно припуск, рассчитанный на черновую обработку, распределять между черновой и получистовой обработкой; при этом 60-70% расчетного припуска рекомендуется снимать при черновой обработке и 30 — 40% — при получистовой обработке.
5. Разработка плана операций
При разработке плана операций (маршрута обработки) учитывают следующие положения:
на первой операции (первых операциях) техпроцесса необходимо подготовить базы для дальнейшей обработки;
при разработке маршрута необходимо стремиться к реализации принципов постоянства баз и совмещения баз;
обработка всегда начинается с черновых операций, на которых удаляют максимальный припуск;
при совмещении в одной операции черновых и чистовых переходов желательно сначала выполнить все черновые, затем чистовые;
перед чистовой обработкой точных поверхностей желательно обработать все вспомогательные поверхности (пазы, канавки, резьбы, отверстия…);
шлифовальные операции проводятся после термообработки (если она требуется);
место операций термообработки необходимо указать в маршруте.