Разработка технологического процесса изготовления детали "Втулка"

Введение

Современное мировое машиностроительное производство характеризуется постоянным наращиванием выпуска продукции, резким повышением требований к ее качеству, все более частой сменяемостью моделей машин и приборов, позволяющих непрерывно совершенствовать их конструкции.

Поэтому возникает необходимость организации гибкого переналаживаемого производства, внедрение гибкого технологического оборудования во всех типах производства от мелкосерийного до массового. Главное условие здесь – обеспечить технико-экономическую эффективность, т.е. производство изделий с минимальными затратами труда и денежных средств.

Для современного машиностроения характерны три главные тенденции:

Широкое применение метода концентрации элементарных технологических операций при создании автоматического оборудования для массового, серийного и мелкосерийного производства. Концентрация операций в одной рабочей машине резко повышает производительность и позволяет быстро окупить затраты на автоматизацию.

1.      Использование метода агрегатирования (агрегатно-модульного принципа построения) металлорежущих станков-автоматов, автоматических линий, сборочных машин, контрольных и транспортных устройств, роботов и систем управления, что в несколько раз сокращает сроки проектирования и изготовления средств автоматизации и оборудования, создает возможность его перекомпановки и переналадки при изменении объема производства.

2.      Применение микропроцессорной техники и компьютеров для управления технологическими процессами на всех уровнях (включая управление качеством продукции), что создает гибкость производства, высокую надежность управляющих систем, позволяет реализовывать большие потенциальные возможности современных технологий.

При проектировании гибких станочных модулей, автоматизированных линий и участков первостепенное значение имеет разработка наиболее рационального технологического процесса обработки деталей и выбор проектирования сборочного оборудования, позволяющего использовать этот процесс. Несовершенство технологических решений не может быть компенсировано технологическими средствами, даже самыми современными.

1.      Анализ исходных данных. Технологический контроль детали.

Рис. 1. Втулка

              Деталь – втулка. Представляет собой тело вращения, цилиндрическое, двухступенчатое, с центральным сквозным отверстием без резьбы и с восьмью ступенчатыми сквозными отверстиями вне оси детали. Имеются фаски 1*450.

              Габаритные размеры детали, мм:

Наибольший наружный диаметр                                                           175

Толщина                                                                                                     50

Диаметр центрального отверстия                                                            85

Диаметр восьми отверстий расположенных по отношению

друг к другу под углом 450                                                                     14 (20)

              Материал детали: сталь 45 ГОСТ 1050-74.

              Вид детали по технологическому методу: деталь обрабатываемая резанием.

Станки, необходимые для изготовления детали:

      Токарно-винторезный 16К20

      Радиально-сверлильный

Для обработки заготовки применяют резцы из твердого сплава Т16К.

Наиболее точной поверхностью является   по шестому квалитету и по седьмому квалитету. Неуказанные предельные отклонения размеров диаметров по Н14, остальных по Т14/2

              Преобладающая шероховатость RZ 40, наименьшая шероховатость на поверхности 1, 2 - 1.25, другие шероховатости RZ 20.

              Масса детали -4.5 кг.

В процессе курсового проектирования также как и в производственных условиях, любая конструкция должна быть самым тщательным образом проанализирована. Цель такого анализа – выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Технический контроль чертежей сводится к тщательному их изучению. Рабочие чертежи обрабатываемых деталей должны содержать все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть 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 отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а также взаимного положения поверхностей. Чертеж должен содержать все необходимые сведения о материале детали, массе детали и др. Таким образом, технологический контроль – важная стадия проектирования технологических процессов, он способствует уточнению приведенных выше факторов. Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико–экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ – один из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и курсового проектирования.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводиться к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.          

2. Выбор типа производства.

В машиностроении в зависимости от программы выпуска изделия и характера изготавливаемой продукции различают три типа производства: единичное, серийное, массовое.

              Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска и массу детали (Табл. 1).

                                                                                                        Таблица 1.

Определение типа производства.

На данном этапе проектирования определяем тип производства – единичное, т. к. объем выпуска < 10 шт., а масса детали 4.5 кг.             

                             3. Выбор исходной заготовки.

В современном производстве одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование черновых заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающими возможность применения наиболее оптимальных способов их обработки, т.е. обработки с наибольшей производительностью и наименьшими отходами.

Выбор вида заготовки для дальнейшей механической обработки во многих случаях является одним из весьма важных вопросов разработки процесса изготовления детали. От правильности выбора заготовки, т. е. установления ее формы, размеров припусков на обработку, точности размеров (допусков) и твердости материала, зависящих от способа изготовления заготовки, обычно весьма сильно влияет число операций или переходов, трудоемкости  и в итоге себестоимости процесса обработки и изготовления детали в целом. Вид заготовки в большинстве случаев предопределяет в значительной степени дальнейший процесс обработки детали.

Исходя из необходимости максимального приближения формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали, следует применить прогрессивный метод и способ получения заготовки, такой как отливание в песчаные формы.

В курсовом проекте для втулки массой 4.5 кг. коэффициент использования материала равен:

              К исп. мат. = м/М,

где м – масса детали, кг.

       М – масса заготовки, кг.

              К = 4.5/5.0 = 0.9

Заготовка будет виде двухступенчатого цилиндра из стали 45, наибольший диаметр 180 мм, наименьший – 132мм, шириной – 55 мм.

4. Выбор технологических баз.

На деталях можно выделить следующие виды поверхности: поверхности, подлежащие обработке; поверхности, с помощью которых производится установка деталей на станке; необрабатываемые поверхности.

Выбор баз - является основой построения технологического процесса изготовления деталей и имеет большое значение для обеспечения требуемой точности обработки и экономичности процесса.

Общие рекомендации при выборе баз:

Технологические базы должны иметь необходимую протяженность для обеспечения устойчивого положения заготовки при ее обработке. На первой операции должны быть обработаны те поверхности, которые будут приняты за технологическую базу на последующих операциях. Если возможно, рекомендуется соблюдать принцип совмещения баз, то есть в качестве технологической базы, по которой устанавливается заготовка, принимать поверхности, от которых задаются выдерживаемые размеры. Обрабатываемая заготовка должна иметь минимальные деформации от действия сил резания и силы зажима.

Обработку втулки ведут двумя установами, поэтому выбираем технологические базы для обработки всех поверхностей детали, закрепленной в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне

(ГОСТ 2675-80) для установки А и В.

4. Установление маршрута обработки отдельных поверхностей.

Выбор метода обработки поверхности заготовки производится на основе обеспечения наиболее рационального процесса обработки, служебного назначения детали, функционального назначения поверхности и др.

              Обработку поверхностей можно выполнять в один или несколько переходов, на каждом из которых используют свой метод обработки. Каждый последующий метод обработки одной элементарной поверхности должен быть точнее предыдущего.

Следует стремиться к тому, чтобы в маршрутах обработки различных поверхностей, принадлежащих одной детали, повторяемость методов обработки была максимальной. Это сокращает номенклатуру необходимого режущего инструмента и позволяет проектировать технологический процесс по принципу концентрации операций с максимальным совмещением обработки различных поверхностей, уменьшает число установов, повышает производительность и точность обработки.

              Для детали – втулка из стали 45 можно рекомендовать следующие маршруты обработки элементарных поверхностей

Поверхность 6.

1, 1 – обтачивание предварительное

2 -     обтачивание чистовое

Поверхность 10, 11.

1, 1 – строгание предварительное

2   -   строгание чистовое

4, 4 – цилиндрическое фрезерование предварительное

7, 7 – торцевое фрезерование предварительное

10, 10 – торцевое точение предварительное

11 – торцевое точение чистовое

Поверхность 7.

1, 1, 1 - растачивание предварительное

2    -      растачивание чистовое

4, 4 -     сверление

5, 5, 5, -зенкерование черновое (по корке)

6    -      зенкерование чистовое

Поверхность 3.