Проектирование технологических процессов механической обработки деталей

       ВВЕДЕНИЕ 

       Технологический процесс – часть производственного  процесса, содержащая действия по изменению  и последующему определению состояния  предмета производства. Технологический  процесс непосредственно связан с изменением размеров, формы или  свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемым в определенной последовательности.

       В общем комплексе технологической  подготовки производства работы по проектированию технологических процессов занимают основное место как по сложности задач, так и по трудоемкости выполнения. Технологический процесс является основой не только для производства изделия, но также и для планирования, нормирования, учета и т.д.

       Для разработки технологического процесса обработки  детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в узле, механизме, машине, проанализировать технологичность  конструкции и проконтролировать  чертеж. Рабочий чертеж детали должен иметь все данные, необходимые  для исчерпывающего и однозначного понимания при изготовлении и  контроле детали, и соответствовать  действующим стандартам.

       Технологичность конструкции детали анализируется  с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции  и требования качества как технологические  задачи изготовления. Выявляют возможные  трудности обеспечения параметров шероховатости поверхности, размеров, форм, и расположения поверхностей, делают увязку с возможностями методов  окончательной обработки, возможностями  оборудования и метрологических  средств.

       Заготовку выбирают, исходя из минимальной себестоимости  готовой детали для заданного  годового выпуска. Чем больше форма  и размеры заготовки приближаются к форме и размерам готовой  детали, тем дороже она в изготовлении, но тем проще и дешевле ее последующая  механическая обработка и меньше расход материала. Задача решается на основе минимизации суммарных затрат средств на изготовление заготовки и ее последующую обработку.

       Маршрутную  технологию разрабатывают, выбирая  технологические базы и схемы  базирования для всего технологического процесса. Всю механическую обработку  распределяют по операциям и, таким  образом, выявляют последовательность выполнения операций и их число; для  каждой операции выбирают оборудование и определяют конструктивную схему  приспособления.

       Операционную  технологию разрабатывают с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно, какие поверхности, с какой точностью были обработаны на предшествующих операциях, какие  поверхности и с какой точностью  нужно обрабатывать на данной операции.

       Важным  в настоящее время является внедрение  в производство прогрессивной технологии, высокопроизводительного оборудования и режущего инструмента, а также  современных форм организации и  управления производством. В развитии и совершенствовании технологии машиностроения первостепенное значение имеет механизация и автоматизация  основных и вспомогательных технологических  процессов и контроля. Ярким примером автоматизации технологических  процессов служит использование  в производстве многоцелевых станков  и станков с ЧПУ.

       Внедрение станков с ЧПУ  позволяет существенно  повысить  производительность труда, эффективность производства, точность обработки изделий, а также значительно  уменьшить время на изготовление детали 
 
 
 
 
 
 

       3. Определение типа  производства. 

       В качестве объекта производства в данной курсовой работе выбран вал.

       Чертеж  вала выполнен в соответствии с правилами ЕСКД, содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть, даны нужные проекции, сечения, совершенно четко объясняющие ее конфигурацию и возможные способы получения заготовки. На чертеже указаны все необходимые размеры с допусками, посадками и шероховатостью. Чертеж содержит необходимые сведения о материале и весе детали.

       Сталь 45 относится к легированным конструкционным сталям. Она хорошо сваривается, обрабатывается холодной штамповкой и резанием.

       Марка материала – Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

       Механические  и физические свойства материала  сведены в таблицу:

               

        

       По  заданию деталь выпускается мелкими  партиями, поэтому принимаем тип  производства – мелкосерийное. 
 
 
 

       4.  Анализ технологичности  конструкции . 

        Вал входит в состав редукторов  и относится к группе деталей передающих крутящий момент с помощью с помощью зацепления червяка и шестерни. Рабочий чертеж дает полное представление о конфигурации, размерах всех поверхностей, материале, технических требованиях и полностью соответствует стандартам ЕСКД на оформление чертежей. На чертеже представлены необходимые обозначения, технические требования, которые должны выполняться в процессе механической обработки. Допуски на взаимное расположение поверхностей относительно друг друга и на допуски на форму представлены в системе ЕСДП. Невыполнение этих требований приводит к неточности установки детали в узле и не точности взаимного расположения деталей. Все технические требования обоснованы и должны выполняться в процессе механической обработки.

       Материал  детали соответствует всем технологическим  и конструкторским требованиям. Деталь изготавливается из стали  марки – Сталь 45 ГОСТ 1050-88.. Данную заготовку получают с помощью штамповки или проката. Данная сталь хорошо обрабатывается режущим инструментом, сравнительно не дорогая, а также принимает закалку в широких диапазонах твердости.

       Суммарное количество указанных на чертеже  размеров составляет 22, из которых два размера выполнены по 6-му квалитету, , шесть размеров - по 8-му квалитету, тринадцать размеров - по 14-му квалитету.

       В то же время три поверхности имеют  среднеарифметическое отклонение профиля, четыре  поверхности с шероховатостью по Ra1,6, пять поверхностей с шероховатостью по Ra3,2, тринадцать с шероховатостью по Ra12,5. 
 
 

       Качество  изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса ее изготовления, соответствием этого процесса и его результатов установленным требованиям. В машиностроении показатели качества тесно связаны с точностью обработки деталей машин. Полученные при обработке размер, форма и расположение элементарных поверхностей определяют фактические зазоры и натяги в соединениях деталей машин, следовательно, технические параметры продукции, влияющие на ее качество, надежность и экономические показатели производства и эксплуатации. Конструктивные допуски   и   технические  требования   на   изготовление   деталей   машин назначают с учетом  условии работы детали, конструктивных особенности узла и изделия в целом. Конструкции детали имеет поверхности под прямым углом, что позволяет производить их обработку проходными резцами, некоторые из них на проход. Конструкция детали обеспечивает свободный доступ режущих инструментов к обрабатываемым элементам. Деталь обладает достаточной жесткостью, что позволяет производить обработку на высоких   режимах    резания    с    выполнением    заданной    точности    и шероховатости поверхностей. В конструкции детали имеются достаточные по размерам точности и шероховатости поверхности,  которые можно использовать в качестве установочных баз. Конструкция детали позволяет получать заготовку только прокатом или штамповкой. Основные рабочие поверхности выполнены по 6-8 квалитетам и шероховатостью Ra 1.6-3.2 мкм, что соответствует назначению этих поверхностей при работе в узле. В целом вал является достаточно технологичной деталью.  
 
 
 
 
 

       5. Выбор заготовки. 

       При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков и повышение точности размеров, усложняется и удорожается технологическая оснастка и возрастает себестоимость заготовки. Однако при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как при изготовлении не требуют сложной и дорогой технологической оснастки, но требуют трудоемкой последующей обработки и повышенного расхода материала. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости. Технологический процесс получения заготовки определяют технологическими свойствами материала, конструктивными формами, размерами детали и программой выпуска.

       Выберем более рациональный метод получения  заготовки путём технико-экономического обоснования. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для данной детали производят по нескольким направлениям:

• металлоёмкости
• трудоёмкости
• себестоимости

       Конструкция вала предусматривает два наиболее приемлемых варианта получения заготовки:

1. из сортового проката
2. штамповкой

 

       Вариант I.

       Определяем  возможные виды и способы получения заготовок вала определяем получения заготовки штамповкой. И определяем необходимые требуемые коэффициенты для расчета по формуле.

1. Определяем четыре основных показателей детали:

- материал  –сталь 45 ГОСТ 1050-88, по табличным данным (1) определяем код стали-1

- серийность  производства по табличным данным (1) определяем код-2

- конструктивная  форма, по табличным данным (1) определяем код-5

- масса  заготовки, по табличным данным (1) определяем код-5

2. Выбираем  возможные виды и способы получения  заготовок для данной детали, учитывая определенные выше коды 4-х основных показателей детали(1;2;5;5):

- Из  табличных данных (1), по определенным  ранние кодам (1;2;5;5), из граф таблиц выписываем рекомендуемые коды видов: 1-литье а песчано-глинистые формы,2-центробежное литье,3-литье под давлением,4-литье в кокиль,5-литье в оболочковые формы,6-литье по выплавляемым моделям.

       Себестоимость заготовки определяем по следующей  зависимости 

= (кг) 

       Так как G_заг=22,35(кг), по табличным данным (1) определяем оптовую цену 1т центробежного литья 

       Табличным данным (1) определяем коэффициенты К_т.о.=8, К_т для литья, поковок К_с=1, S_отх.=27руб/т, К_ф=5.

       

 
 

       Стоимость заготовки литья – 6,67 руб. Аналогично рассмотрим получения заготовки из литья в кокиле. 
 

Вариант II.

       Определяем  возможные виды и способы получения заготовок вала определяем получения заготовки из сортового проката. И определяем необходимые требуемые коэффициенты для расчета по формуле.

1. Определяем четыре основных показателей детали:

- материал– Сталь 45 ГОСТ 1050-88, по табл. данным (1) опред. код стали-7

- серийность  производства по табличным данным (1) определяем код-2

- конструктивная  форма, по табличным данным (1) определяем код-5

- масса  заготовки, по табличным данным (1) определяем код-3

2. Выбираем  возможные виды и способы получения  заготовок для данной детали, учитывая определенные выше коды 4-х основных показателей детали(1;2;5;5):

- Из  табличных данных (1), по определенным  ранние кодам (1;2;5;5), из граф  таблиц выписываем рекомендуемые  коды видов: 1-литье а песчано-глинистые формы,2-центробежное литье,3-литье под давлением,4-литье в кокиль,5-литье в оболочковые формы,6-литье по выплавляемым моделям.

       Себестоимость заготовки определяем по следующей  зависимости 

= (кг)