/>/>/>/>/>/>
Отчет по контрольнойработе
“Разработкаи нормирование технологического процесса сборки”
по курсу:“Технология сборки машин”
Содержание
Введение
Анализ типа производства
Анализ технических условий и технологичности конструкциидетали
Разработка операционной технологии на операцию сверления
Разработка схемы базирования
Разработка схемы построения операции
Выбор метода обработки, инструмента и технологическогооборудования
Расчёт режимов резания
Разработка конструкции приспособления
Компоновка приспособления
Выбор метода и способа механизации закрепления детали
Выбор вспомогательных элементов приспособления
Силовой расчёт приспособления
Прочностной расчёт приспособления
Точностной расчёт приспособления
Список литературы
/>/>/>/>Введение
Интенсификацияпроизводства в машиностроении неразрывно связана с техническим перевооружение имодернизацией средств производства на базе применения новейших достижений наукии техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видовпродукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включаютпроцессы проектирования средств технологического оснащения и их восстановления.
В общем объеме средствтехнологического оснащения 50% составляют станочные приспособления. Применениестаночных приспособлений позволяет: надежно базировать и закреплятьобрабатываемую деталь с сохранением её жесткости в процессе обработки,стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальнойзависимости качества от квалификации рабочего, повысить производительность иоблегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений,расширить технологические возможности используемого оборудования.
В зависимости от видапроизводства технический уровень и структура станочных приспособлений различны.Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяютспециальные станочные приспособления. Специальные станочные приспособленияимеют одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механическойобработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги прииспользования. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкоераспространение получила система универсально-сборочных приспособлений (УСП),основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот видприспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требуетзначительных затрат.
Применениетехнологической оснастки значительно улучшает технико-экономические показателимеханосборочного производства. Экономическая эффективность от примененияоснастки определяется путем сопоставления годовых затрат и годовой экономии длясравниваемых вариантов обработки детали. Годовые затраты состоят из амортизационныхотчислений и расходов на содержание и эксплуатацию приспособления. Годоваяэкономия достигается за счёт снижения трудоемкости обработки детали и снижениязатрат на заработную плату рабочим и накладные расходы. Эффективность любогоприспособления так же определяется величиной срока его окупаемости, т.е. срокав течение которого затраты приспособление будут возмещены за счёт экономии отснижения себестоимости обработки детали. Если необходимо обеспечить высокуюточность, то приспособления применяют не зависимо от их экономическойэффективности.
/>/>/>/>Анализ типа производства
Намзадана годовая программа выпуска деталей />шт. Учитывая массу нашей детали 3,4 кг, табличным методом определяем, что наше производство крупносерийное. Крупносерийноепроизводство – один из подвидов серийного производства, которое характеризуется изготовлением ограниченной номенклатурыизделий партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежуткивремени, и широкой специализацией рабочих мест.
Краткоохарактеризуем крупносерийное производство: для него характерна большая годоваяпрограмма выпуска изделий, как правило, узкая номенклатура выпускаемых изделий.Заготовки получают, имеющие как можно более приближенную форму и размеры кготовой детали, т.е. заготовки, имеют как можно наименьшие припуски наобработку, для механической обработки используется специальный инструмент. Квалификациярабочего не высока (2-3 разряд). Также для этого типа производства характерна высокаязакрепляемость операций: от 2 до 10 операций на одном рабочем месте. Трудоемкостьизготовления деталей мала, а так как трудоемкость является одной изсоставляющих себестоимости продукции, то себестоимость также мала. Применениеспециального оборудования и инструмента снижает гибкость производства доминимума. Оборудование расставляется потехнологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха попредметно-замкнутым участкам.
По уровню механизации и автоматизации крупносерийноепроизводство близко к массовому.
Длякрупносерийного производства характерно создание высокопроизводительнойспециальной оснастки. При этом целесообразность еесоздания должна быть предварительно обоснована технико-экономическимирасчетами. Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемаятехнологическая оснастка, позволяющая существенно повысить коэффициентоснащенности крупносерийного производства.
Расчитаемгодовую программу запуска деталей: />
/>шт.-годовая программа выпуска
/>-коэффициент, учитывающий технологические потери,
/> -коэффициент, учитывающий межоперационные заделы,
/>шт.
Определим такт выпускадеталей. Нам известно, что оборудование работает в две смены. Действительныйфонд работы оборудования /> в этом случае составляет 4015часов. Такт выпуска деталей или такт производства рассчитывается:
/>мин/шт./>/>/>/> Анализ техническихусловий итехнологичности конструкции детали
/>/>/>В технических условиях твердость детали до НВ 201…235.Следует применит закалку ТВЧ. Данную термообработку проводим после механическойобработки детали. Неуказанная шероховатость Ra6.3 мкм, неуказанные предельные отклонениявыполняются по H14, h14, IT14/2, а в основном квалитет точностиразмеров, встречающихся на чертеже 12-9следовательно, чтобы получитьданные параметры необходимо проводить черновую и чистовую обработку. Так жеесть отдельные поверхности с шероховатостью Ra0.8 мкм, Ra1,6 мкм, 7 и 8 квалитетом точности на размер,требующие получистовой и чистовой обработки.
Такженужно обеспечить требования, которые касаются погрешностей формы ирасположения. На нашем чертеже детали это допуск на радиальное биениеповерхности, допуск на параллельность торцов. Данные допуска обеспечиваются впроцессе получистовой механической обработки поверхностей.
Даннаядеталь (шестерня привода ТМА) является достаточно жёсткой (l/d= 58.6/55=1,06). На детали имеются различные канавки итруднообрабатываемые места. Не все обрабатываемые поверхности имеют свободныйподвод и отвод инструмента. В этом плане деталь не очень технологична. Но дляобработки заданного отверстия есть место для подвода сверла, предусмотренное вконструкции детали. Это повышает технологичность для обработки отверстия. Всешероховатости обозначенные на чертеже соответствуют данным квалитетам точности,а это также является одним из условий технологичности. Так же в данной деталиимеютя унифицированные элементы-фаски, что повышает технологичность.
Такимобразом, из выше сказанного можно сделать вывод, что приведенная на чертежедеталь соответствует основным требованием технологичности, а следовательно онатехнологична. Единственным требованием технологичности, которое не выполняетсяв нашей детали — является труднодоступность некоторых элементов, подлежащихмеханической обработке.
/>/>/>/>Разработка операционной технологии наоперацию сверленияРазработка схемы базирования
В разрабатываемомприспособлении установка детали происходит по внешней цилиндрическойповерхности и плоскости, перпендикулярной к её оси.
/>
Точки 1, 2, 3располагаются на торце — установочная база (лишает 3-х степеней свободы:перемещения вдоль одной оси и поворота вокруг двух осей)
Точки 4, 5 располагаютсяна внешней цилиндрической поверхности (лишает 2-х степеней свободы: перемещениявдоль двух осей)
Точка6 – фрикционная опорнаябаза, показывается условно (лишает 1-ой степени свободы: поворота вокруг однойоси)
Таким образом детальзабазирована, т.е. ей придано определенное положение в пространстве, и оналишена шести степеней свободы
Разработка схемы построения операции
Разрабатываемоеприспособление предназначено для установки одной детали, следовательно схемаданной операции одноместная. В нашей операции обрабатывается четыре отверстиячетырьмя инструментами – схема многоинструментальная. Обработка данныхотверстий производится за один переход, при непрерывной подаче инструмента.
Таким образом нашусверлильную операцию можно классифицировать как операцию, выполняемую поодноместной, многоинструментальной схеме обработки./>/> Выбор метода обработки, инструмента и технологическогооборудования
Для обработки нампредложено отверстие диаметр 4.5 H9, сшероховатостью поверхности Ra6.3.Исходя изтребуемой шероховатости и квалитета точности для обработки отверстия достаточночернового сверления. Даннуюоперацию выполняем на вертикально-сверлильном станке. Выбор модели станказависит от размеров обрабатываемого отверстия, размеров рабочего стола станка имощности, требуемой при резании. В качестве первоначально варианта оборудованиявыбираем станок вертикально-сверлильный, модели 2Н118, со следующими техническимихарактеристиками:
Число скоростей шпинделя:9,
Частота вращения шпинделя:180-2800 об/мин,
Подача шпинделя: 0,1-1,6мм/об,
Мощность э/д приводаглавного движения: 1,5 кВт.
В качестве инструментапринимаем сверлоспиральное. Сверло представляет собой режущий инструмент для обработкиотверстий в сплошном материале либо для рассверливания отверстий. Рабочая частьсверла изготавливается из различных марок быстрорежущих сталей и твердыхсплавов. Твердость рабочей части сверл: />, хвостовика />.
В инструментальномпроизводстве применяют следующие основные материалы.
1. Инструментальные стали(быстрорежущие ГОСТ 19265-73, легированные ГОСТ 5950-73, углеродистые ГОСТ1435-74) и дисперсионно-твердеющие сплавы.
2.Твердые спеченныесплавы (ГОСТ 3882-74).
3.Минералокерамика.
4.Алмазы природные иискусственные.
5.Синтетические режущиематериалы.
Наиболее целесообразнымматериалом режущей части сверла является быстрорежущая сталь, которая позволяетработать с максимальными режимами резания, что способствует повышениюпроизводительности производства, следовательно, лучше подходит для массовоготипа производства.
Таким образом, дляобработки нашего отверстия принимаем сверло спиральное с цилиндрическимхвостовиком изготовленное полностью из быстрорежущей стали Р6М5К5 по ГОСТ 10902-77.
Выбираемсверло2300-2452 ГОСТ 10902-77 с цилиндрическим хвостовиком, со следующимигеометрическими параметрами:
/> Расчёт режимов резания
Работаетсверло из быстрорежущего материала P6М5К5, производится сверление отверстия 4.5H9на глубину 4.5 мм, достигаем шероховатости поверхности Ra6.3. Сверлазакрепляются в сверлильной головке установленной на шпинделе. Сверла имеютвертикальную подачу, движение резания — вращение сверла вокруг собственной оси,вместе со шпинделем. Рассчитаем режимы резания:
Глубинарезания: />
Подача: />
Скоростьрезания: />,где
T=15мин — стойкостьинструмента
/>,
где/>коэффициент, учитывающий физико-механические свойстваобрабатываемого материала, /> — коэффициент, учитывающий влияниеинструментального материала на скорость резания, />-коэффициент учитывающий глубину обрабатываемогоотверстия.
Показателистепеней и коэффициенты: />
/>
Частотавращения: /> уточняемпо станку />,и пересчитываем />
Крутящиймомент: />,осевая сила: />
Показателистепеней и коэффициенты:
1) Для момента: />
2) Для силы: />
/> — коэффициентучитывающий фактические условия обработки, зависит в данном случае толькообрабатываемого материала,
/> и />
Мощностьрезания: />,
Определивмощность, требуемую при резании, уточняем модель станка. В качестветехнологического оборудования для выполнения данной операции оставляем станоквертикально-сверлильный, модели 2Н118, электродвигатель привода его главногодвижения может развивать мощность до 1,5 кВт, что нас вполне устраивает.
Основноетехнологическое время: />, где />-длина рабочего хода, />мм-длина врезания и перебега инструмента, />-длина обрабатываемой поверхности, i–число рабочих ходов, у нас рабочий ход один, тогда: />.
Разработкаконструкции приспособленияКомпоновка приспособления
Данное приспособлениепредназначено для установки и закрепления детали на сверлильном станке длявыполнения отверстий. Заготовка устанавливается в отверстие, по внешней цилиндрическойповерхности. Своим торцом заготовка опирается на плоскость приспособления. Такимобразом, торец заготовки является установочной технологической базой, лишающейеё трёх степеней свободы, а внешняя цилиндрическая поверхность, лишает двухстепеней свободы. В ходе приложения силы закрепления условно возникает шестаяопорная фрикционная база, заготовка забазирована. В нашем приспособлении закреплениемеханизировано и происходит следующим образом: после установки заготовки,рабочий запускает гидропривод, в ходе действия которого в гидроцилиндр подаетсямасло под действием которого шток опускается вниз и тянет за собой плиту. Силазакрепления осуществляется гидроцилиндром, который предназначен дляпреобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена.
Далее происходитмеханическая обработка — сверление отверстий, после этого рабочий выключаетгидропривод, в гидроцилиндр подается масло с другой стороны, шток поднимается,сила закрепления снимается, рабочий снимает деталь с приспособления.
Конструкцияприспособления предусматривает фланец, в котором и крепится гидроцилиндр. />/> Выбор метода и способа механизации закрепления детали
Для механизации иавтоматизации станочных приспособлений применяют пневмо- и гидроприводы. Каждыеиз них имеют свои достоинства и недостатки.
Станочные приспособленияс гидроприводами обладают преимуществами по сравнению с пневматическими.Благодаря возможности использования рабочей жидкости под большим давлением,диаметры гидроцилиндров значительно уменьшаются, силы закрепления можнопередавать непосредственно от гидроцилиндров зажимным устройствам, исключаяприменение механизмов усилителей и сложных передач.
Уменьшение габаритов имассы станочных приспособлений облегчает смену и установку приспособлений настоле станка, их транспортирование, а так же снижает потребность в площади дляих хранения.
Гидропривод работает поциклу: подвод зажимных элементов — закрепление заготовки – отвод зажимныхэлементов с различными давлениями и расходом масла. В период подвода (отвода)зажимных элементов гидропривод работает с максимальным расходом и минимальнымидавлениями, обусловленными гидравлическими и механическими сопротивлениями, впериод закрепления заготовки – с максимальными давлениями и минимальнымрасходом на утечку масла.
Из всего вышесказанногодля механизации закрепления нашей детали выбираем гидропривод. Наша детальизготавливается в условиях массового производства, поэтому необходимоминимизировать время на установку и снятие детали с приспособления, закреплениеи раскрепление детали в приспособлении.
Применение гидроприводапозволит уменьшить время на закрепление и раскрепление детали, которое будетвыполняться не рабочим вручную, а под действием давления в автоматическомрежиме. Рабочему только останется установить деталь в приспособление и, нажавкнопку, запустить механизм гидропривода. Для открепления так же рабочийзапускает гидропривод, происходит снятие сил закрепления и снимает обработаннуюдеталь с приспособления.
Выбор вспомогательных элементовприспособления
В процессе установкидетали на приспособление нам необходимо обеспечить её определённое положение впространстве. Эту задачу решает базирование. Однако не всегда достаточнозабазировать и закрепить деталь. В нашем случае нам необходимо установит детальтаким образом, что бы поймать положение места под обработку будущих отверстий.В конструкции приспособления предусмотрены 2 отверстия, в которые вставляются направляющиеэлементы. Вставляя выступающую часть звездочки между этими элементами мыфиксируем деталь в нужном нам положении.
Данные направляющие элементытак же предотвращает поворот устанавливаемой заготовки вокруг своей оси. Этомуспособствует и сила трения, возникающая при закреплении, но для надёжности иточности расположения выполняемого отверстия и необходим этот направляющийэлемент.
Так же в приспособлениипредусмотрен кондуктор для направления сверла в процессе механической обработкии для ориентации его относительно обрабатываемой детали. Данный кондуктор также обеспечивает просверливание отверстия в определенном месте заготовки, но ужев направлении, параллельном оси вращения детали. Кондуктор съёмный, скондукторными втулками /> и толщиной 10мм. Данный кондуктор имеет 4 отверстия, через которые и направляются. сверла во времямеханической обработки.
В конструкцииприспособления предусмотрены отверстия, необходимые для закрепления приспособленияна столе станка. Расстояние между отверстиями выбирается по паспорту станка,согласно расстоянию между Т-образными пазами стола станка./>/>/>/>
Силовой расчёт приспособления
Расчетсил закрепления производят при конструировании новых приспособлений и прииспользовании имеющихся универсальных (и переналаживаемых) приспособлений.
Длярасчета сил закрепления в первом случае необходимо знать условия проектируемойобработки – величину, направление и место приложения сил, сдвигающих заготовку,а также схему ее установки и закрепления. Расчет сил закрепления в первомприближении может быть сведен к задаче статистики на равновесие заготовки поддействием приложенных к ней внешних сил. К обрабатываемой заготовке приложенысилы, возникающие в процессе обработки, искомые силы закрепления и реакцииопор. Под действием этих сил заготовка находится в равновесии. Сила закрепления/> должна быть достаточной дляпредупреждения смещения установленной в приспособлении заготовки.
Вовтором случае расчет силы закрепления носит проверочный характер. Найденная изусловий обработки необходимая сила закрепления должна быть меньше силы, которуюразвивает зажимное устройство используемого приспособления, или равна ей. Еслиэтого нет, то изменяют условия обработки в целях уменьшения необходимой силызакрепления с последующим проверочным расчетом. Может решаться и обратнаязадача – по силе закрепления находят режимы резания, число рабочих ходов(проходов) и другие условия обработки.
Привыбранной схеме закрепления при выполнении операции сверления, на заготовкудействуют следующие силы и моменты: осевая сила />, крутящий момент М, сила закрепления Q исилы трения
Должновыполняться условие:
/>
Должновыполняться условие:
/>;
/>,
где/>– коэффициенты трения в местах контакта детали иприспособления;
/> – коэффициент запаса.
/>
Необходимаясила закрепления:
/>.
Рассчитаемсилу развиваемую гидроцилиндром, обеспечивающую силу закрепления:
/>
где р=10мПа–номинальное давление гидроцилиндра, d-диаметр поршня, />-КПД гидроцилиндра, не менее 0,93.
Диаметрпневмоцилиндра:
/>
Принимаемдиаметр гидроцилиндра 56 мм.
Уточняемсилу, которую может развивать гидроцилиндр в ходе закрепления детали посправочнику: тянущая сила 8,5кН, толкающая 10,5 кН. Насинтересует тянущая сила. Сила, развиваемая гидроцилиндром 8,5кН>6,46кН-требуемойсилы закрепления. По справочнику, так же учитывая геометрические параметры,принимаем гидроцилиндр 7021-0138 ГОСТ19899-74 Прочностной расчёт приспособления
Рассчитаемрезьбу на смятие М12.
/>,- условие прочности резьбы насмятие,
где
/> –условная площадь смятия,
/> — длина одного витка
Q – развиваемая сила закрепления.
/>
h — рабочая высота профиля резьбы
p – шаг резьбы
/>
/> />
/>
Условиепрочности на смятие. Оставляем резьбу М12.Точностной расчётприспособления
Необходимо определитьпогрешность установки, т.е. отклонение фактически достигнутого положения оттребуемого, появляющееся в процессе базирования и закрепления. Следовательно,необходимо найти погрешность базирования, погрешность, вызванную силамизакрепления, и погрешность приспособления как составляющие погрешностиустановки:
/>
1. Определимпогрешность базирования.
/>, так как размер обрабатываемогоотверстия выполняется инструментом-сверлом.
2. Погрешность, вызваннуюсилами закрепления, принимаем равной нулю, т.к. упругие деформации заготовкинастолько малы, что ими можно пренебречь.
3. Погрешностьприспособления определяется по формуле:
/>,
где
/> – погрешность изготовления и монтажаустановочных элементов;
/> – погрешность установкиприспособления на станок, принимаем равной нулю, т.к. вся партия заготовокобрабатывается на данном станке, с одного установа приспособления на станок, иэта величина является систематической постоянной, которую можно скомпенсироватьнастройкой станка.
/> – погрешность, вызванная прогрессирующим износом установочныхэлементов, где /> – коэффициент, учитывающий условияконтакта детали с установочными элементами. У нас установка происходит повнешней цилиндрической поверхности, N — число установок детали наприспособления, примем N=1000.
Тогда />
Погрешностьприспособления теоретикко-вероятностным методом рассчитывается:
/>
Таким образом, погрешностьустановки определяется:
/>;
Даннаяпогрешность не оказывает влияния на точность размера выполняемых отверстий, таккак они выполняются инструментом, но оказывает влияние на точность расположениеоси отверстий и оси детали.
Размеррасстояния от оси отверстия до оси детали 18.5±0,26мм, сравнивая допуск данногоразмера с погрешностью установки детали в приспособление, можно сделать вывод,что приспособление способно обеспечить необходимую точность при обработкиданного отверстия.
Список литературы
1. Балабанов АН. Краткий справочник технолога – машиностроителя. Москва.Стандарты, 1992.
2. Вардашкин Б.Н. Справочник в двух томах: Станочныеприспособления. Под ред. Б.Н Вардашкина, А.А. Данилевского. М.: Машиностроение,1982.
3. Дальский А.М… Технологиямашиностроения, т. 1,2 Под ред. А.М. Дальского, Г.Н. Мельникова, М: Из-во МГТУим. Н.Э. Баумана, 1998.
4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Конструирование узлов и деталей машинМ.Высшая школа, 1985.
5. Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя.Под редакцией Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. Том 1-2. М.: Машиностроение, 1986.
6. Панов. М. Обработка металловрезанием. Справочник технолога. Под редакцией А.А. Панова. М.: Машиностроение, 1988.
7. Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю.Станочные приспособления. Учеб. пособие для вузов. М.: В.Ш, 2001.
8. Вяткин А.Г. «Технологическая оснастка», конспектлекций.