Федеральноеагентство по образованию
Псковскийгосударственный политехнический институт
Курсовойпроект
подисциплине: Технология машиностроительного производства
Разработкатехнологического процесса механической обработки детали типа «фланец»
Выполнила: студентка
гр. 013-131
Ёлкина А.В.
Руководитель: Негина О.В.
Псков
2009
Содержание:
1. Назначениеи конструкция детали
2. Класс детали и технологичность ееконструкции
3. Определение и характеристика типапроизводства
4. Технико-экономическое обоснованиевыбора заготовки
5. Расчетприпусков. Оформление чертежа заготовки
6. Разработкамаршрутно-технологического процесса
7. Расчет режимов резания
8. Расчет технической нормы времени
9. Технико-экономическое обоснованиевыбора оборудования на токарную обработку фланца
Список литературы
1. Назначение и конструкция детали
Служебное назначениефланца – ограничение осевого перемещения вала, установленного на подшипниках визделии путем создания необходимого натяга или гарантированного осевого зазорамежду торцом фланца и торцом наружного кольца подшипника.
Деталь изготовлена из стали40X ГОСТ 4543-71. Это конструкционная углеродистая сталь. Сталь состоит из:Кремний:0.17-0.37, Марганец:0.50-0.80, Медь:0.30, Никель:0.30, Сера:0.035, Углерод:0.36-0.44,фосфор:0.035, Хром:0.80-1.10
Сталь склонна к отпускнойхрупкости и флокеночувствительна. Трудно сваривается, необходим подогрев ипоследующая термообработка. Плотность при 20°С — /> кг/м³
Применяются дляизготовления крепёжных деталей, работающих при температуре не выше 425°С. Оси,валы, шестерни, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, рейки, шпиндели,оправка, полуоси и другие детали повышенной прочности.
Механические свойствастали 40ХМарка стали
Предел прочности/>,
/>,
/>,% НRC
МПа
МПа Сталь 40Х 780 980 10-8 46-51
Фланец предназначен дляработы в сборочных изделиях. Масса 0,567 кг. Чертеж выполнен в масштабе 1:1.Конструкционные базы – наружные и внутренние поверхности, их взаимноерасположение в осевом направлении.
Фланец включает в себяследующие конструктивные поверхности:
4,7 – наружныецилиндрические поверхности,
3 – фаска,
1,5,8 – торец,
2 — отверстия (4 шт.)
6 – отверстия(4шт.)
9,10 – внутренниецилиндрические поверхности,
11 – лыска.
/>2. Класс детали итехнологичность ее конструкции
Деталь фланец относится к деталям типа тел вращения,включает в себя внешние и внутренние цилиндрические поверхности, торцы, фаски,пазы и отверстия, внутренние канавки. Их геометрическая форма и размеры невызывают значительной трудности для обработки на металлорежущих станках. Классдетали 71.
Указанная на чертежах точность – 8 квалитет – можетбыть обеспечена путем тонкого точения или шлифования.
К точным поверхностям фланца относятся: наружная цилиндрическаяповерхность (пов. 7)
Наружная цилиндрическая поверхность 7, Æ 72d8/> можетбыть выполнена с отклонением – 0,1мм и – 0,146 мм а предельные размеры:наибольший - 72 — 0,1=71,9 мм; наименьший 72 — 0,146=71,854мм. Допуск />.
К поверхностям заданы требования по шероховатости.Шероховатость задана параметром Rа со значением 1,6 мкм на наружных поверхностях (пов.4,7), со значением 3,2 мкм на торец (пов. 5), со значением 6,3мкм на фаску(пов.3), со значением 12,5 мкм на отверстие (пов.2). На плоские поверхности (1,8),отверстия (пов.6), внутреннюю цилиндрическую поверхность (пов.9), (пов.10) илыску (пов.11) шероховатость не задана, т.е. на эти поверхностираспространяется знак, приведенный в правом верхнем углу чертежа иобозначающий, что эти поверхности не обрабатываются.
Допуск радиального биения поверхности 5 — 0,06мм, база– цилиндрическая поверхность А. Допуск параллельности поверхности 5 и 8 –0,025. Допуск соосности поверхности торца 1 и 6 – 0,08мм.
В правой части чертежа записаны техническиетребования. Эти требования относятся к размерам, у которых не указаны допускиизготовления. Допуски для них берут из таблиц допусков и посадок для отверстий- />, для валов по />, для остальных — />.
К отверстиям относят: по размеру Æ9, Æ62. Допуски для них берутпо />. Для размера Æ62 – />мм, дляразмера Æ9 – />мм.
К валам на данной детали относят: длину поверхности 1 сразмером Æ110мм, поверхность 2 с размером 20мм, поверхность 6 сразмером 12мм, поверхность 5 с размером 10мм, наружная цилиндрическаяповерхность 10 с размером 12 и лыска 11 с размером 46мм. Допуск устанавливается для поверхности 1 -/>мм, поверхности 2- />мм, цилиндрическойповерхности 4 и 10 — />мм, поверхности 5- />мм и для лыски 11 — />мм. К остальным размерамотносят размеры фасок. Предельные отклонения этих размеров нормируются по />. Для фасок 1х45 – это 0,2мми т.д.
3. Определение и характеристикатипа производства
Программа выпуска деталей – 400 штук в год, массадетали 0,567 кг. Тип производства ориентировочно определяем по табл. 9.2 (3).Согласно табл.- тип производства мелкосерийный.
Характеристика: в данном производстве изготовлениедеталей производится небольшими партиями и широкой номенклатурой. В этомпроизводстве используется универсальное оборудование или станки с ЧПУ, а такжеуниверсальные или переналаживаемые приспособления, мерительный инструмент,стандартные режущие инструменты. Оборудование расставляется в помещении потехнологическим группам.
Технологическая оснастка используется в основномпереналаживаемая, а также перекомпануемая. Режущий и измерительный инструментиспользуется тоже универсальный – это позволяет достаточно быстро произвестипереналадку в случае необходимости обработки других деталей.
В качестве заготовок могут использоваться заготовок изпроката, литья и поковки.
Квалификация рабочих выше квалификации рабочих,занятых в массовом производстве (4 – 6 разряд), так как сам рабочий участвует врешении технологических задач.
Технологическая документация упрощенная, но обычносоставляется маршрутно-технологический процесс, в котором указываетсяпоследовательность операций, оборудования.
Нормирование опытно-статистическое.4. Технико-экономическоеобоснование выбора заготовки
Для получения детали сравним два вида получения заготовок.
1. штампованные заготовки
2. заготовки из проката.
Заготовка, получаемая штамповкой будет болееприближенной по форме и размерам к готовой детали, и ее масса будет меньшезаготовки из проката, стоимость штампованных заготовок выше в 1,5 – 3 раза.
Заготовки из проката имеют большую массу, чемштампованные, и требуют дополнительной механической обработки для удалениялишних напусков металла, поэтому для окончательного решения по выбору способаполучения заготовки нужно выполнить технико-экономическое сравнение вариантов.
Исходные данные для расчета сведем в табл.1.№ п/п Наименование показателей Штампованная заготовка Заготовка из проката 1
Масса детали, />, кг 0,567 0,567 2
Масса заготовки,/>, кг
/>
/> 3
Оптовая цена на материал, Цп, руб./т 25000 12000 4
Стоимость отходов, Цо, руб./т 2000 2000 5
Средняя зарплата рабочего станочника, С3ч, руб/час - 30 6 Время черновой обработки заготовок, Т, час - 6,099 7
Цеховые накладные расходы, Сн, % - 250
Сравнение методов получения заготовок выполняем:
— по коэффициентуиспользования материала
— по себестоимостиполучения заготовок
1) Кш = />
Кп = />
Кш >Кп
Вывод: по коэффициентуиспользования материалов штамповка лучше проката.
2) определим себестоимость заготовокштампованных и заготовок из проката.
/>
/>
Ориентировочно штучно-калькуляционное время Тштопределяется по формуле из пособия (1).
Тшт= 1,9* То,
где То – основное время.
Для отрезания ссылаемся на литературу (1).
Т отрезания=0,19* D2* 10-3 = 0,19*1152*10-3=2,5мин., где D – диаметр обрабатываемой поверхности.
Механическая обработка по удалению лишних напусковзаготовки включает обтачивание наружного диаметра, сверление, растачивание,рассверливание внутренних поверхностей.
Время черновой обточки заготовки за один проход:
/>,
l – длинаобтачиваемой поверхности.
d –диаметр обтачиваемой поверхности.
/> – число проходов.
/> – средний диаметр.
Сверление:
/>,
Рассверливание:
/>,
Растачивание:
/>
/>/>
/>
Из сравнения двух вариантов получения заготовоквыбираем тот, где себестоимость меньше и годовой экономический эффект получен:
Эт=(Смп — Смш)*N=(30,95-20,684)*400=4110,4руб.5. Назначение припусков
В качестве заготовок выбираем штампованные заготовки.Для штампованных заготовок общие припуски и допуски назначаются по ГОСТ 7505-89«Поковки стальные штампованные». При определении припусков и допускаемых отклоненийразмеров нужно определить исходный индекс – условный показатель, учитывающийконструктивные характеристики и массу поковки. Исходные данные для определенияиндекса: масса поковки, группа стали, степень сложности поковки, класс точностипоковки.
Класс точности – Т4.
Группа стали – М1.
Степень сложности – С4.
На основании этого находим индекс – 11.
На чертеже детали проставляем нумерацию наповерхностях, на которой установить припуски.
Штамповочные уклоны:
внутренней поверхности — 7°
наружной поверхности — 5°
Поверхности отверстий не должные превышать — 3°.
При глубине – 25-50 мм R=2,5мм.
Припуски и допуски на обрабатываемой поверхности:Поверхность Размер детали припуск допуск Размер поковки 2,5
12
18
/>
/>
13,2/>
19,5/> 4 Æ110
/>
/>
Æ113,4/> 7 Æ72
/>
/>
Æ75,2/> 10 Æ62
/>
/>
Æ58,4/>
6. Разработка маршрутно-технологического процессаПриразработке маршрутно-технологического процесса решаются следующие задачи:
1. устанавливаетсяпоследовательность операций обработки заготовки
2. выбираетсятехнологическая база. При этом нужно стремиться к совмещению конструкционных итехнологических баз.
3. ведется подбороборудования для всех этапов обработки
4. выбираетсяприспособления, режущий и мерительный инструмент.
Наружные и внутренние,соосные с наружными, поверхности будут обрабатываться на токарных станкахточением, отверстия – сверлением на сверлильных станках, лыску – фрезерованием.Для получения точности по наружным и внутренним поверхностям по 8 квалитетуточности, эту поверхность нужно обрабатывать либо тонким точением, либошлифованием.
В качестве баз на первой операции используем наружнуюцилиндрическую поверхность и торец.
На последних операциях,чистого точения или шлифования, сверления и фрезерования принимаем либо ранееобработанные цилиндрические наружные поверхности и их торцы, либо внутренниецилиндрические поверхности и их торцы.
Намечаем следующиймаршрут обработки.
Токарная операция: обработку поверхности вести за дваустанова:
I установ:
Подрезать внутреннийторец большого фланца и торец центрирующего пояска, выдерживая размер 3. Точитьнаружную поверхность центрирующего пояска, выдерживая размеры 1и 3. Расточитьвнутреннюю поверхность, выдерживая размер 2 и 4.
/>
В зависимости от точностиоставить припуск на чистовую обработку. Точить фаску, выдерживая размер 5.
II установ: Точить наружнуюповерхность, выдерживая размер 2.
/>
Точить фаску, выдерживаяразмер 1.Оборудование:станок токарно-винторезный 16К20.
Приспособления: токарныйсамоцентрирующийся патрон (механизированный или немеханизированный); режущийинструмент: резцы проходные упорные, подрезные, расточные.
Материал резцов – твердыйсплав.
Мерительный инструмент:штангенциркуль, штангенглубиномер.
Сверлильная операция.
Сверлить 4 отверстия,выдерживая размер 4,5 и 3. База – наружная цилиндрическая поверхностьцентрирующего пояска.
Зенковать 4 отверстия,выдерживая размер 1,2 и 3.
/>
Оборудование:вертикально-сверлильный станок 2Н125.
Приспособления:переналаживаемый кондуктор с поворотным столом.
Мерительный инструмент:штангенциркуль, пробки, глубиномер.
Фрезерная операция.
Фрезеровать лыску. База– наружная цилиндрическая поверхность центрирующего пояска и торец.
/>
Оборудование:вертикально-фрезерный станок 6Н12.
Режущий инструмент: фрезыдисковые, торцевые, концевые.
Вспомогательныйинструмент: оправки или переходные втулки, цанговые патроны.
Мерительный инструмент:штангенциркуль.
Шлифовальная операция. Шлифовать поверхность 10,выдерживая размер 1 с припусками. Технологическая База – наружнаяцилиндрическая поверхность большего фланца и его торец.
/>
Оборудование: внутришлифовальныйстанок 3P228.
Приспособления: токарныеили магнитные.
Режущий инструмент:шлифкруги формы ПВ, ПВД.
Вспомогательныйинструмент: оправки для крепления шлифкруга.
Мерительный инструмент:микрометр, скобы, пробки. 7. Расчет режимов резания
Режимы резанияназначаются на основании справочных материалов, приводимых в справочникахтехнолога-машиностроителя, нормировщика и другой технической литературы. Вкурсовой работе будем производить выбор режимов резания по справочникутехнолога-машиностроителя под ред. Косиловой, том 2.
При назначении режимоврезания учитываются:
- характер обработки;
- тип и размерпроизводства;
- материал его режущейчасти;
- тип и состояниеоборудования.
Токарная обработка: для точения режимы резания выбираемв следующей последовательности:
— глубина резания, мм (t),
/>
— подача, мм/об. (S),
S зависит от глубины резания и обрабатываемой поверхности.
- скорость, м/мин. (v)
/>,
где Т – стойкостьинструмента (время между двумя переточками инструмента, принимаем Т= 60 мин.)
/>, х = 0,15, у = 0,35,m = 0,2. [таб. 17 – справочникКосиловой].
Kv – поправочный коэффициент.
/>,
где />– коэффициент, учитывающийматериал заготовки,
/>,
Кт–коэффициент,характеризующий группу стали по обрабатываемости, Кт = 1, nv = 1,
sв = 780Мпа – предел прочностиматериала,
/>
/> – коэффициент, учитывающий состояние поверхностизаготовки, />(при поковке с коркой,черновой), />(при обработке без корки,чистовой).
/>– коэффициент, учитывающий качествоматериала заготовки, />.
/>
— частота вращения( n), об/мин.
/>,
где D – диаметр обрабатываемойповерхности.
Обработка ведется настанке 16К20. Для этого станка выбираем резцы подрезные с сечением 16´25, материал режущей части – твердыйсплав Т15К6 (титано-кобальтовый). Обработку поверхностей будем вести за двапрохода: черновая обработка и чистовая обработка.
1)Подрезание торца,выдерживая размер 3.
/>
/>
/>
/>
2)Растачивание наружнойцилиндрической поверхности с размерами 1 и 3.
Черновая: t черн = 1,2 мм
S = 0,8 мм/об.
Чистовая: tчист = 0,4 мм
S = 0,14 мм/об.
/>
/>
/> - для чистовой обработки
/>
/>
3)растачивание внутреннейцилиндрической поверхности с размерами 2 и 4.
Черновая: t черн = 1,2мм
S = 0,35 мм/об.
Чистовая: tчист = 0,7 мм
S = 0,12 мм/об.
/>
/>
/>
/>
Установ II:
1)Растачивание наружнойцилиндрической поверхности с размером 2.
Черновая: t черн = 1,2мм
S = 0,8 мм/об.
Чистовая: tчист = 0,5 мм
S = 0,14 мм/об.
/>
/>
/> - для чистовой обработки
/>
/>
Сверление:
/> />
Материал сверла –быстрорежущая сталь.
1) сверление 4отверстий с размерами 4,5,3.
/> /> S=0,15 мм/об.
/> [таб. 28 – справочник Косиловой]
Т = 25 при D =9 мм.
/>
/>
2)зенкерование 4отверстий с размерами 1,2 и 3.
/> /> S=0,6 мм/об.
/>[таб. 29 – справочник Косиловой].
Т = 30 при D =20 мм.
/>
/>
Значение коэффициентов /> и />из таб.32 справочникаКосиловой.
8.Расчет нормы временина токарную обработку
/>
В мелкосерийномпроизводстве определяется норма штучного времени
/>: />,где
/> — подготовительно- заключительноевремя, мин.
/>
n- количество деталей в настроечнойпартии,/>
/> — основное время
/>
/> — вспомогательное время, мин.
Вспомогательное времясостоит из затрат времени на отдельные приемы:
/>
/>-время на установку и снятие, мин.
/> — время на закрепление и откреплениедетали, мин.
/> — время на приемы управления, мин.
/>
/> — время включения, мин.
/> — время поворота резцовой головки,мин.
/> — время подвода и отвода инструмента,мин.
/> — время на то, чтобы провести кареткусуппорта в продольном направлении, мин.
/> — время на измерение детали, мин.
/> — время на обслуживание рабочегоместа, мин.
/>
/>
Установ 1:
1)Подрезание торца,выдерживая размер 3
/>
Черновая:/>
Чистовая: />
/>
2)растачивание внутреннейцилиндрической поверхности с размерами 2 и 4.
Черновая: />
Чистовая: />
/>
3)Растачивание наружнойцилиндрической поверхности с размерами 1 и 3.
/>
Черновая: />
Чистовая: />
/>
Установ 2:
Растачивание наружнойповерхности с размерами 1 и 3.
Черновая:/>
Чистовая: />
/>
/>
Далее выбираем значениявремени по нормативам из приложения 6 из учебного пособия А.Ф. Горбацевич.
/>
/>,
где n – количество обрабатываемыхповерхностей.
/>
/>, где k – число резцов
/>
/>
/>Выбираем />
/>
/>
/>
/>
/>9. Технико-экономическоеобоснование выбора оборудования на токарную обработку фланца
Сравним два вариантаобработки фланца: на токарном станке 16К20 и на станке с ЧПУ 16К20 Ф3.
Сравнение вариантоввыполним по технологической себестоимости.
/>, где
/> – приведенные часовые затраты, коп./ч.,
Тшт-к –штучно-калькуляционное время на операции, мин.,
Кв –коэффициент выполнения норм, Кв =1,3.
/>,
где Сз –основная и дополнительная заработная плата рабочего с начислениями, коп./ч.
/>
где /> — коэффициент, учитывающийдополнительную заработную плату рабочего, />=1,5;
/> - часовая тарифная ставка станочникасоответствующего разряда. При 4 разряде />=2500коп./ч.
к- коэффициент,учитывающий заработную плату наладчика к=1;
у- коэффициент,учитывающий заработную плату рабочего при многостаночном обслуживании, тогдадля 16К20 – у=1, а для 16К20Ф3 у=0,65
Счз – часовыезатраты на эксплуатацию рабочего места, коп./ч.,
/>,
где /> — практические часовыезатраты на базовом уровне, />=2500коп./ч.
/> - коэффициент, показывающий восколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичныерасходы у базового станка, для 16К20 — />=1,3
16К20Ф3 — />=2,5
ЕН –нормативный коэффициент эффективности, ЕН= 0,15,
Кс, Кз– удельно-часовые капитальные вложения в станок и здание,
Капитальные вложения встанок:
/>,
где Ц – балансоваястоимость станка с учетом затрат на транспортировку, руб.,
Ц1 = 300 000руб., Ц2 = 650 000 руб.,
Fg – действительный годовой фондвремени работы станка, Fg = 3987 час.,h3 = 0,8,
Капитальные вложения вздание:
/>,
где Н – стоимость 1 м2,руб., Н = 1200 руб./м2.
F – площадь, занимаемая станком,
F1 = 11 м2,
F2 = 15 м2.16К20 16К20Ф3
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Т.о. выгоднееобрабатывать фланец на станке 16К20Ф3.
Приведенная годоваяэкономия:
/>
Список использованнойлитературы
1. Горбацевич А.Ф.,Шкред В.А., «Курсовое проектирование», Минск: Высшая школа, 1983 г. – 256 с..
2. Солнышкин Н.П.,Дмитриев С.И., «Методические указания по оформлению технологическойдокументации в курсовых и дипломных проектах», Псков, ПГПИ, 1996 г. — 45 с.
3. Солнышкин Н.П.,Чижевский А.Б., Дмитриев С.И., «Технологические процессы в машиностроении»,Санкт-Петербург, СПбГТУ, 1998 г. — 333 с.
4. Мурашкин«Проектирование технологических процессов»
5. Справочниктехнолога-машиностроителя в 2-х томах, Т 1.Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение. 1989 г.