УТВЕРЖДЕНО
Предметной комиссией
«______» ________ 2009 г.
ЗАДАНИЕ
Для курсовогопроектирования по Технологии машиностроения студентка
Бутрим Кристина Игоревна
Специальность 151001 «4»курса группы ТМ — 410
Политехнического колледжагородского хозяйства
Тема задания: Разработатьтехнологический процесс обработки детали «Крышка» и «Шарнир» пригодовой программе выпуска 2000 штук
Курсовой проект науказанную тему выполняется в следующем объеме:
Пояснительная записка:
1. Технологическаячасть
1.1. Описаниеконструкции и назначение детали
1.2. Технологичностьконструкции
1.2.1. Характеристика материала
1.3. Определение типапроизводства
1.4. Выбор заготовки
1.5. Маршрут обработки
1.5.1. Выбор оборудования с обоснованием
1.5.2. Определение технологических базовыхповерхностей и выбор приспособлений
1.5.3. выбор режущего инструмента
1.5.4. Выбор мерительного инструмента
2. Расчетная часть
2.1 Расчет припуска намеханическую обработку
2.2 Расчет режимоврезания на каждую операцию
2.3 Нормирование операций
2.4 Расчет режущегоинструмента
2.5 Расчет мерительногоинструмента
Заключение
3. Графическая часть
3.1. Чертеж детали Чертежзаготовки
3.2. Чертеж режущегоинструмента Чертеж мерительного инструмента
3.3. Операционныеэскизы на каждую механическую операцию с режущим инструментом.
4. Операционныйтехнологический процесс обработки с составлением операционных карт и операционныхэскизов, УП на одну операцию выполненная в САПР ADEM-8,0. (срок выполнения 10 декабря 2010 г.)
Подготовить презентацию идоклад к защите курсового проекта.
Дата выдачи « 06 »сентября 2010 г.
Срок окончания « 10 »декабря 2010 г.
Председатель П(Ц)К__________/ Александрова Т.О./
Преподаватель АлександроваТ.О.
Содержание
Введение
1. Технологическая часть
1.1 Описание конструкции и назначениедетали
1.2 Технологичность конструкции
1.2.1 Характеристика материала
1.3 Определение типа производства
1.4 Выбор заготовки и расчёт заготовки
1.5 Маршрут обработки
1.5.1 Выбор оборудования собоснованием
1.5.2 Определение технологическихбазовых поверхностей и выбор приспособлений
1.5.3 Выбор режущего инструмента
1.5.4 Выбор мерительного инструмента
2. Расчетная часть
2.1 Расчет режимов резания на каждуюоперацию
2.2 Нормирование операций
2.3 Проектирование и расчетспециального режущего инструмента
2.4 Расчет мерительного инструмента
2.5 Разработка управляющей программы на операцию 020токарная с ЧПУ (Установ Б)
Заключение
Литература
4. Технологическая документация
4.1 Операционный технологическийпроцесс обработки детали, операционные карты, операционные эскизы)
Презентация
Введение
Роль машиностроения вразвитии всех отраслей народного хозяйства. Основные направления повышенияпроизводительности и обеспечения требуемой точности при разработке новыхтехнологических процессов механической обработки деталей.
Цель машиностроения — изменение структуры производства, повышение качественных характеристик машин иоборудования. Предусматривается осуществить переход к экономике высшейорганизации и эффективности с всесторонне развитыми силами, зрелымипроизводственными отношениями, отлаженным хозяйственным механизмом. Таковастратегическая линия государства. Перед машиностроительным комплексом поставленазадача резко повысить технико-экономический уровень и качество машин,оборудования и приборов. Предметом исследования и разработки в технологиимашиностроения являются виды обработки, выбор заготовок, качествообрабатываемых поверхностей, точность обработки и припуски на неё, базированиезаготовок; способы механической обработки поверхностей — плоских,цилиндрических, сложнопрофильных и др.; методы изготовления типовых деталей — корпусов, валов, зубчатых колёс и др.; процессы сборки (характер соединениядеталей и узлов, принципы механизации и автоматизации сборочных работ);конструирование приспособлений. Основными направлениям развития современнойтехнологии: переход от прерывистых, дискретных технологических процессов кнепрерывным автоматизированным, обеспечивающим увеличение масштабовпроизводства и качества продукции; внедрение безотходной технологии длянаиболее полного использования сырья, материалов, энергии, топлива и повышенияпроизводительности труда; создание гибких производственных систем, широкоеиспользование роботов и роботизированным технологических комплексов вмашиностроении и приборостроении.
1. Технологическая часть
1.1 Описание конструкциии назначение детали
Деталь “Шарнир ” (рис. 1)является телом вращения, применяется в соединениях.
Деталь “Шарнир” состоитиз цилиндрического основания (А) и фасонной бобышки (Б). Наружная поверхностьцилиндрического основания состоит из 3-х диаметров Ø 65 мм, Ø 72 мм,Ø 89 мм и канавки. На наружном диаметре 89 мм имеются 2 лыски,выполненные в размер 80 мм. На торцевой поверхности имеется центральное глухоегладкое отверстие Ø 50 мм и глубиной 40 мм. На другом торцецилиндрического основания имеется фасонная бобышка, состоящая из Ø 45 мми сферы Ø 60 мм.
/>
/>
Рис. 1. Шарнир
1.2 технологичность конструкции
Деталь – крышкагидроцилиндра – изготавливается из серого чугуна СЧ — 15-32 ГОСТ 1412-85 методом литья в песчаные формы. Конфигурация наружного контура и внутреннихповерхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.Однако, даже при этом формовка должна производиться с использованием стержней,формирующих как внутренние полости, так и бобышку с боковой стороны. Особеннонетехнологично литье отверстия диаметром 25 мм.
Условию минимальнойметаллоемкости эта деталь отвечает, т.к. минимальная толщина стенок для такихотливок составляет 3…5 мм.
С точки зрениямеханической обработки деталь имеет следующие элементы нетехнологичности:группа глухих отверстий диаметром 15 мм с резьбой, так как проконтролировать глубинуотверстий затруднительно, и имеются препятствия для выхода стружки.
Остальные обрабатываемыеповерхности с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляюттехнологических трудностей, позволяют вести обработку на проход и допускают применениевысокопроизводительных режимов резания. Данная деталь имеет хорошие базовыеповерхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Приобработке детали «Крышка» имеется возможность соблюдения принципа постоянства исовмещения технологических, измерительных и конструкторских баз. Расположениекрепежных отверстий как резьбовых, так и гладких допускает много — инструментальнуюобработку.
В результате анализачертежа было определено, что чертеж содержит все необходимые сведения о качествеобрабатываемых поверхностей, точности размеров и взаимного расположенияповерхностей. Имеются наиболее точные размеры: центральные отверстия диаметром 75 мм по седьмому квалитету точности, 85 мм по восьмому квалитету, торцевая поверхность круглогофланца диаметром 130 мм по девятому квалитету точности и диаметром 240 мм по восьмому квалитету; нормы взаимного расположения и формы — осевое биение центральныхотверстий диаметром 75 мм седьмому квалитету точности и 85 мм по восьмомуквалитету и торцевой поверхности бобышки диаметром 145 мм относительно баз В и Г.
Наружный контур деталиимеет простую конфигурацию, что обеспечивает достаточно свободный доступрежущего инструмента.
1.2.1 Характеристикаматериала
Для изготовления детали “Шарнир”применяется Сталь 35ГОСТ 1050-88.
Таблица №1 Химический составУглерод, % Кремний, % Марганец, % Никель, % Сера, % Фосфор, % Хром, % Медь, % Мышьяк, % 0,32-0,4 0,17-0,37 0,5-0,8 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08
Таблица №2 Механические свойстваНаименование Ед. изм. Значение Модуль сдвига МПа 74000 Модуль упругости нормальный МПа 206000 Относительное сужение % 45 Относительное удлинение после разрыва % 20 Плотность кг/куб.м 7826 Предел прочности при растяжении МПа 540 Предел прочности при срезе МПа 460 Предел текучести МПа 320 Склонность к отпускной хрупкости Не склонна Твердость по Бриннелю НВ 226 Температура ковки Град. С 1280…750 Температурный коэффициент линейного расширения 1/град.С 20-100 град. С Теплопроводность Вт/м∙ град. С 49 Удельная теплоемкость Дж/кг∙ град. С 469 Флокеночувствительность Не чувствительна
Одним из широко применяемых материалов в машиностроении являетсяуглеродистая сталь.
Углеродистые качественные стали с содержанием углерода до 0,3%характеризуются сравнительно невысокой прочностью при большой пластичности ивязкости. Марки этих сталей частично используются для изготовления цементируемыхдеталей и широко применяются для изготовления деталей, не подвергающихсятермообработке. Эти стали хорошо куются и свариваются. Углеродистыекачественные стали с содержанием углерода 0,3—0,5% и свыше отмечаютсяповышенной прочностью, относительно меньшей вязкостью, а также хорошейсвариваемостью при содержании углерода 0,3—0,4%, умеренной— при 0,4—0,5% инизкой при содержании углерода свыше 0,5%. Стали этих марок хорошо куются и дляполучения высоких механических свойств подвергаются обычно улучшению.
Углеродистые качественныестали широко применяются в машиностроении и приборостроении, так как за счетразного содержания углерода в них, а соответственно и термической обработкиможно получить широкий диапазон механических и технологических свойств.
Сталь 35 обладает значительной прочностью и относительно высокойвязкостью и используются как для деталей, не подвергающихся термическойобработке, так и для улучшенных (кованые и штампованные валы, оси, тяги,серьги, станины станков и пр.).
Данная сталь хорошообрабатывается резанием. Поставляется в виде сортовых прокатов, калиброванныхпрутков, листов, лент, полос, проволоки, поковок и кованных заготовок, труб.
1.3 Определение типапроизводства
В машиностроении взависимости от производственной программы и характера изготовляемой продукцииразличают три основных вида производства: единичное, серийное и массовое.
Так как годовая программана изготовление детали “Крышка” составляет 2000 штук в год, а масса детали 36,0кг в соответствии с таблицей 1 «Типы производств» принимаю среднесерийный типпроизводства.
Таблица №3. Типы производствМасса детали, кг Тип производства Единичное мелкосерийное среднесерийное крупносерийное массовое 100000 1,0 – 4,0 75000 4,0 – 10 50000 10 – 20 25000 >20 15000
Среднесерийноепроизводство характеризуется изготовлением деталей повторяющимися партиями(сериями).
В условияхсреднесерийного производства представляется возможным расположить оборудованиев последовательности технологического процесса для одной или несколькихдеталей, требующих одинакового порядка обработки, со строгим соблюдениемпринципов взаимозаменяемости при обработке.
При небольшойтрудоемкости обработки или недостаточно большой программе выпуска целесообразнообрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е.после обработки всех заготовок партии на следующей операции. При этом времяобработки на различных станках не согласовывается. Заготовки во время работыхранят у станков, а затем транспортируют целой партией.
1.4 Выбор и расчетзаготовки
Учитывая форму и размерыдетали «Шарнир», эксплуатационные условия работы, марку материала — Сталь 35ГОСТ 1050-88, а также тип производства среднесерийный,возможно получение заготовки одним способом — штамповкой, так как Сталь 35 ГОСТ1050-88 предназначенадля штампования, а заменаматериала возможнатолько на стали следующих марок: Сталь 30, Сталь 40, Сталь 35 Г.
При выборе вида заготовкибуду учитывать не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры иформу, но и экономичность ее производства. Способ получения заготовки долженбыть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей — 2000. Видзаготовки будет оказывать значительное влияние на характер технологическогопроцесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.
Согласно чертежа деталиконструктором предусмотрено изготовление отливки методом горячей объемнойштамповкой.
Первый способ – горячаяобъемная штамповка.
Горячая объёмнаяштамповка – это вид обработки материалов давлением, при которомформообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощьюспециального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностямиплоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный моментштамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурациипоковки.
Штамповка имеет рядпреимуществ. Горячей объёмной штамповкой можно получать без напусков поковкисложной конфигурации, которые другим способом изготовить без напусков нельзя,при этом допуски на штамповочную поковку минимальны. В следствии этогозначительно сокращается объём последующей механической обработки, штамповочныепоковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и этаобработка может сводиться только к шлифованию.
Производительностьштамповки значительно выше – составляет десятки и сотни штамповок в час.
/>,
где М/> – масса готовой детали;
М/> – масса заготовки.
/>
/>,
Второй способ — металлопрокат
Чаще всего литьё в кокильиспользуют в условиях крупносерийного и массового производства. К недостаткам литья в кокиль можноотнести высокую трудоемкость изготовления и стоимость металлической формы,повышенную склонность к возникновению внутренних напряжений в отливке,вследствие затруднительной усадки и более узкого по сравнению с литьем впесчаную форму интервала оптимальных режимов, обеспечивающих получениекачественной отливки.
Также нужно отметить, что:
— изготовление кокилей является сложным и затратным процессом, посравнению с литьем в песчаные формы;
— ограниченный срок службы кокилей;
— неподатливость кокиля иметаллических стержней;
— затруднен вывод газовиз полости формы;
— сложность получения отливок с поднутрениями, длявыполнения которых необходимо усложнять конструкцию формы — делатьдополнительные разъемы, использовать вставки, разъемные металлические илипесчаные стержни.
/>
Рис. 4. Модель заготовки,полученной разрезанием металлопроката
/>,
В качестве методаполучения заготовки я принял литьё в песчаные формы, так как этот метод литьяявляется наиболее дешевым и универсальным. Деталь «Крышка» имеет простую форму,большая часть контура данной детали не требует обработки и не имеет точныхразмеров, поэтому я считаю, что использование метода литья в кокиль являетсянецелесообразным и излишне затратным. Более того, при литье в кокиль невозможновыполнение внутреннего криволинейного отверстия диаметром 25 мм. Материал детали СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85 обладает хорошими литейными свойствами.
Повыситьпроизводительность труда при литье в песчаные формы, улучшить качество форм и отливок, снизить брак, облегчитьусловия работы можно с применением машинной формовки, которая широкоиспользуется в серийном и массовом производстве.
Для расчета припусков применяюопытно-статистический метод по ГОСТ 26645-85.
Расчеты размеров отливки
Для не обрабатываемойповерхности детали.
/>
LОА — наименьший размер отливки;
LО — номинальный размер отливки;
LД — номинальный размер детали;
LОБ — наибольший размер отливки;
ТО — допуск отливки (ГОСТ 26645-85 таблица1, стр. 4)
LО= LД± 0,5 ∙ ТО,(4)
Точность отливки 9-7-0-3ГОСТ 26645-85 где,
9- класс точностиразмеров;
7- класс точности масс;
0- степень коробления;
3– ряд припуска намеханическую обработку;
Таблица №4. Размерынеобрабатываемых поверхностей
LД
ТО
0,5 ∙ТО
LО = LД ± 0,5 ∙ ТО Размер на чертеже отливки 25 1,6 0,8 25 ± 0,5 ∙ 1,6 25 ± 0,8 380 2,0 1,0 380 ± 0,5 ∙ 2,0 380 ± 1,0
Плоскости. Дляобрабатываемой поверхности детали.
/>
LД — номинальный размер детали;
LОА — наименьший размер отливки;
LО — номинальный размер отливки;
LОБ — наибольший размер отливки;
ТО — допуск отливки (ГОСТ 26645-85 таблица1, стр. 4);
Z – припуск на механическую обработку (средний) (ГОСТ26645-85 таблица 5, стр. 8)
LО = (LД + Z) ± 0,5 ∙ ТО,(5)
Таблица №5. Размерыобрабатываемых плоскостей
LД Шероховатость поверхности, (по чертежу детали), Rа
ТО Z
0,5∙ТО
LО = (LД + Z) ± 0,5∙ТО Размер на чертеже отливки 90 6,3 1,6 3,0 0,4 (90+3,0) ± 0,5 ∙ 0,4 93 ± 0,4
Валы, отверстия. Дляобрабатываемой поверхности детали.
/>
DД — номинальныйразмер детали;
DОА — наименьший размер отливки;
DО — номинальный размер отливки;
DОБ — наибольшийразмер отливки;
ТО — допуск отливки (ГОСТ 26645-85 таблица 1, стр. 4);
Z – припуск на механическую обработку (средний) (ГОСТ26645-85 таблица 5, стр. 8)
Отверстия (охватывающаяповерхность)
DО = (DД – 2 ∙ Z) ± 0,5 ∙ ТО,
DО = (24 – 2 ∙ 2) ± 0,5 ∙ 1 = 20 ± 0,5
Таблица №6. Размерыотверстий
DД Шероховатость поверхности, (по чертежу детали), Rа
ТО Z
0,5∙ТО
DО = (DД — 2∙Z) ± 0,5 ТО Размер на чертеже отливки 75 0,8 2,2 4,5 1,1 (75 — 2 ∙ 4,5) ± 0,5 ∙ 2,2 66 ± 1,1 85 1,6 2,2 4,5 1,1 (85 — 2 ∙ 4,5) ± 0,5 ∙ 2,2 76 ± 1,1
Валы (охватываемыеповерхности)
DО = (DД + 2 ∙ Z) ± 0,5 ∙ ТО,
DО = (42 + 2 ∙ 2) ± 0,5 ∙ 1,2 = 46 ± 0,6
DО = (22 + 2 ∙ 1,4) ± 0,5 ∙ 1 = 25 ± 0,5
Таблица №7. Размерыохватываемых поверхностей.
DД Шероховатость поверхности, (по чертежу детали), Rа
ТО Z
0,5∙ТО
DО = (DД + 2∙Z) ± 0,5 ТО Размер на чертеже отливки 130 12,5 2,4 3 1,2 (130 — 2 ∙ 3) ± 0,5 ∙ 2,4 136 ± 1,2 240 1,6 2,8 3 1,4 (240 — 2 ∙ 3) ± 0,5 ∙ 2,8 246 ± 1,4
Расчет стоимостизаготовки.
— Курсовой проектразработан с помощью системы проектирования Компас-3D V9, которая позволяет автоматически рассчитать массу заготовкии детали электронной математической модели с точностью от 6 до 9 знака послезапятой. В результате построения трехмерной модели заготовки (расчет см. ниже),масса заготовки составляет:
Qз = 4,9 кг,
/>
Рис. 8. Расчет массызаготовки
Стоимость заготовок,получаемых методом штамповки можно определить по формуле:
/>
где: Ci – стоимость тонны стали, руб.;
Q – масса заготовки, кг;
S – цена 1 кг материала заготовки, руб.;
q – масса готовой детали, кг;
Sотх – цена 1 т отходов, руб.;
Кт, Кс,Кв, Км, Кп – коэффициенты, зависящие от классаточности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производствазаготовок.
/>
Sотх= 226 руб.
/>
Себестоимость заготовокиз проката.
/>
/>
/> — затраты на материал заготовки,руб.;
/> — технологическая себестоимостьоперации правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки.
/>
/>
/> — приведенные затраты на рабочемместе, коп/час;
/> — штучное или штучно-калькуляционноевремя выполнения заготовительной операции (правки, калибрования прутков,разрезки их на штучные заготовки.)Заготовительная операция. Затраты на 1 час работы, коп/час. Резка на отрезных станках работающих дисковыми пилами. 121 Правка на автоматах 200…250
Затраты на материалопределяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массесдаваемой стружки. При этом необходимо учитывать стандартную длину прутков иотходы в результате некратности длины заготовок стандартной длине прутков.
/>
/>-масса заготовки, кг.;
/> — цена 1 кг. материала заготовки, руб.;
/> — масса готовой детали, кг.;
/> - цена 1 тонны отходов в руб.;
Стоимость некоторыхметаллов и заготовительные цены на стружку черных и цветных металлов приводятсяв табл. 2.6 и 2.7.
/>
таблица 2.6Наименование. Марка. Цена за 1 тонну, руб. Сталь качественная калиброванная (холоднотянутая) круглая. Углеродистая. 35, 40, 45, 50, 55, 60 176…263
Примечание. Большиезначения цен указанны для сталей Ø 10 мм., меньшие – для автоматныхсталей Ø 100 мм., для остальных – Ø 250 мм.
Таблица 2.7.Заготовительные ценны на стружку черных и цветных металлов (прейскуранты 01-03 и 02-05 1981 г.)Вид стружки. Цена за 1 тонну, руб. Стальная 22,6…28,1
Примечание. Меньшиезначения цен следует принимать для стружки, содержащий меньший процент дорогостоящихлегирующих элементов.
Для среднесерийного типапроизводства мною была принята следующая технология изготовления данной детали.