Разработка технологического процесса сборки узла клапан и механической обработки детали «Втулка»

 

 

Обработка конструкции изделия на технологичность

Определим поверхности детали .

 

Таблица 6

 

Конструкторский анализ детали по поверхностям.

№ пов.	Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество Унифицированных поверхностей	Квалитет точности	Параметр шероховатости, мкм
1	Торец	2	-	14	6,3
2	Боковая поверхность 8 мм.	2	2	14	6,3
3	Торец канавки	2	-	14	6,3
4	Отверстие 3 мм.	1	1	14	6,3
5	Дно канавки	1	1	14	6,3
	Итого:	Qэ=8	Qуэ=4	Аi	Вi

 

В таблице указан конструкторский анализ детали по поверхностям. 

Найдем необходимые показатели ТКИ.

      

 

где – число унифицированных типоразмеров конструктивных          элементов (отверстия, галтели, фаски, проточки, шпоночные, шлицевые и др. сопряжения);

– общее число конструктивных элементов в изделии,

Получаем  Куэ = 4/8 = 0,5

По ЭСТПП при деталь технологична.

Куе=0,5, что свидетельствует, что деталь нетехнологична по конструкции детали.

 

 Коэффициент точности обработки

,          

где – средний квалитет точности

              ,    

где – квалитет точности обработки поверхности детали;

 – число размеров соответствующего квалитета.

При деталь технологична.

Аср =14*8/8=14

Ктч=1-(1/14)=0,93

Деталь по этому показателю технологична.

 Коэффициент шероховатости  поверхности

,

где – средняя шероховатость поверхности, определяемая  параметром , мкм:

,

0,01…80 – значение параметра  , мкм;

 – количество поверхностей соответствующих данному параметру шероховатости

При деталь технологична.

Бср=6,3*8/8=6,3

Кш=1/6,3=0,16

Деталь по этому показателю технологична.

 

Оценку количественных показателей ТКИ можно представить в виде таблицы.

       Таблица 7

Оценка количественных показателей ТКИ

№ п/п	Наименование коэффициента	Формула расчета	Показатель
			Расчетный	Нормативный
1	Коэффициент унификации констр. элементов		0,5	0,65
2	Коэффициент точности обработки		0,93	0,8
3	Коэффициент шероховатости		0,16	0,32

 

По совокупности количественных показателей изделие относится к технологичным.

Выбор заготовки

 

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска. Заготовками для изготовления деталей механизмов могут служить: отливки, заготовки-поковки, штамповки, сортовой прокат.

В данном курсовом проекте (в соответствии с конструкционным материалом) для выбора оптимального и рационального метода изготовления рассмотрим два способа получения заготовки: прокат и штамповка в закрытом штампе.

 

Вариант 1. Прокат.

Исходя из известных номинальных размеров детали, по таблице находим размеры заготовки – D=10 мм. , L=32 мм.

По данным заготовки выбираем необходимый размер трубы стальной бесшовной холоднодеформированной по ГОСТ 8734-75.

Получаем: труба 10-В-ГОСТ 8734-75/45 -ГОСТ 4543-71.

 Отклонения для наружнего диаметра 10 мм равны ±0,30мм (допуск 0,6 мм). Отклонения по толщине стенки  ±10% (в нашем случае,  ± 0,35мм.) ,

(допуск 0,7 мм.)

Общая длина заготовки:  LЗ = 32 мм. 

 

Объем заготовки найдем по формуле:

Vз=(π*Dз2/4)*L – (π*dо2/4)*L  ,где

Dз-диаметр заготовки с плюсовым допуском, dо-диаметр отверстия с отрицательным  допуском (номинальный размер отверстия в заготовке с вычетом удвоенного плюсового отклонения для толщины стенки),

Lз. – длина заготовки с плюсовым допуском

(принимаем Lз=32 мм.)

Vз=(π*10,32/4) * 32 – (π*2,32/4)*32 = 2666,3-132,95=2533,35 мм3=

=2,53335 см3  

Массу заготовки определяем по формуле:

G з = r ·Vз     

где r – плотность материала, кг /см3;

Vз – объем заготовки, см3.

Gз.= r ×Vз.=0,007826 × 2,53335=0,0198 кг

Трубы изготавливаются немерной длины от 1,5 м до 11,5 м ГОСТ 8734-75.

Выбираем оптимальную длину трубы для  изготовления заготовки.

Потери на зажим заготовки ℓзаж. принимаем 80 мм.

Длину торцевого обрезка проката определяем из соотношения ℓоб.(0,3¸0,5)d, где d – диаметр сечения заготовки, мм; d=10 мм: ℓоб.=0,3×10= 3 мм.

Число заготовок, исходя из принятой длины трубы по стандартам, определяется по формуле,

где Lпр – длина выбранного проката, мм; ℓзаж – минимальная длина опорного (зажимного) конца, мм; ℓо.б. – длина торцового обрезка, мм; Lз – длина заготовки, мм;  ℓр – ширина реза, мм.,

Из проката длиной 4 метра:

Х=(4000-80-3)/(32+6)=103,079 шт.

Получаем 103 заготовки из данной длины проката

Из проката длиной 7 метров:

Х=(7000-80-3)/(32+6)=182,026 шт.

Получаем 182 заготовки из данной длины проката

Остаток длины (некратность) определяется в  зависимости от принятой длины проката по формуле:

LНК4 = Lпр. – ℓоб. – ℓзаж. – (Lз.Х4)    

- из проката 4 метра:

LНК4 = Lпр. – ℓоб. – ℓзаж. – (Lз.Х4) = 4000 – 3 – 80– (38*103)= 3 мм

или

ПН.К4 =( LНК100)/ Lпр.= (3×100)/4000=0,075%,

- из проката длиною 7 метров:

LНК7 = 7000 – 3 – 80 – (38×182)=1 мм.

или

ПНК7= (1×100)/7000=0,014%

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиною 7 метра для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиною 4 метров. 

Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине трубы составляет:

Пзаж.= (ℓзаж. ×100)/ Lпр.= (80×100)/7000=1,143%.

Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составят:

По.б.=(ℓо.б. ×100)/ Lпр.=(3×100)/7000 = 0,043 %.

Общие потери (%) к длине выбранного проката:

Пп.о.=Пн.к.+По.б.+Пзаж.=0,014 +0,043+1,143=1,2%.

Расход материала на одну деталь с учетом  всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле

Gз.п.=Gз.(100+Пп.о.)/100=0,0198 (100+1,2)/100=0,02 кг.

Коэффициент использования материала:

Ки.м.=Gд/Gз.п ;     Ким =.0,006/0,02=0,3.

Стоимость заготовки из проката.

Стоимость заготовки из проката:  

 где

См - цена 1 кг заготовки, руб.   См = 76,8 руб./кг

Сотх -цена 1 т отходов, руб.       Сотх=5 000 руб./т

Gз - масса заготовки, кг;            Gз   =0,02 кг.

Gд - масса детали, кг;                 Gд  =0,006 кг.

 

Сз.п.=См×Gз.п.–(Gз.п.–Gд.)×(Сотх./1000)=76,8×0,02–(0,02–0,006)× (5000/1000)=

=1,466 руб.

Вариант 2. Штамповка.

Определим коэффициент использования материала по формуле:

,      

      где q – масса готовой детали, кг;

             Q – масса исходной заготовки, кг.

Известно, что q = 0,006 кг.

Определим Q

,     

      где V – объём заготовки, мм3;

             ρ – плотность материала заготовки, кг/см3.

ρ = 0,007826 кг/см3

Припуски на номинальные размеры детали назначают по таблице. Припуски на обработку заготовки, изготавливаемой горячей объемной штамповкой, зависят от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки.

Группа стали М2, степень сложности С1, класс точности Т2

 По их совокупности находим  исходный индекс 3. По таблице ,при шероховатости 6,3мкм. , припуск на каждую сторону 0,6 мм. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры заготовки:

Dр8 = Dн + 2z = 8 + (2∙0,6) = 9,2 мм;

Lр18 = Lн + 2z = 18 + (2∙0,6) = 19,2 мм;

 Форма  заготовки

Штриховыми линиями изображена форма заготовки.

Учитывая припуски (припуск на каждую сторону +0,6), найдем объем заготовки по формуле

     

где R – радиус основания цилиндра,

       H – высота цилиндра.

V=π*4,62*19,2=  1276,3 мм3=1,276 см3

Определим массу исходной заготовки

Q=1,276*0,007826=0,010  кг.

Зная все необходимые значения найдем

γ= 0,006/0,010=0,6

Стоимость заготовки получаемой методом штамповки найдем по формуле

   

где C – базовая стоимость 1т заготовок, руб.;

      Q – масса исходной заготовки, г;

      q – масса готовой детали, г;

       Sотх – цена 1 т отходов, руб.;

       kт, kс, kв, kм, kп – коэффициенты, зависящие от класса точности, сложности, массы, марки материала и объема производства деталей.

C =120000 руб

Q = 0,010 кг

q = 0,006 кг

Sотх = 5000 руб

Определим неизвестные коэффициенты:

1) kт – коэффициент, зависящий от класса точности. Так как по типу производства заготовка относится ко 2 классу точности, то kт = 1.

2) kс – коэффициент, зависящий от группы сложности. определим kс. Так как по группе сложности заготовка относится к 1 группе, то kс=0,77.

3) kв – коэффициент, зависящий от веса заготовки. Так как масса отливки из стали 45 составляет 0,010 кг, то примем kв=1.

4) kм – коэффициент, зависящий от марки материала. Примем kм = 1,18.

5) kп – коэффициент, зависящий от объема производства деталей. Примем kп = 0,83.

Все найденные значения подставим в формулу и получим

Сзш= ((120000/1000)*0,010*1*0,77*1*1,18*0,83)-(0,010-0,006)*5000/1000=

=0,885 руб.

Выявление экономического эффекта

При сравнении двух методов получения заготовки выявим, что метод штамповки в закрытом штампе наиболее дешевле. Определим экономический эффект.

,      

где Сзп и Сзш – стоимость заготовок по 1 и 2 методу;

       N – годовая программа.

N = 10000 шт.

Э=(1,466-0,885)*10000=5810 руб.

Расчет режимов резания опер. 010 «Токарная»

010  Операция токарная черновая.

Оборудование – станок токарный 1К62

Инструмент – резец проходной прямой отогнутый с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Для данной операции подходит резец 2102-0055 по ГОСТ 18877-73. Форма пластинки 02Б.

Геометрические параметры резца : γф=-10° , γ=15°, aчерн=8°, φ=45°, φ1=45°, λ=0

Глубину резания принимаем 0,5 мм.

По таблицам находим подачу : S=0,6. По паспорту на станок уточняем возможную подачу: S=0,6 мм./об.

Скорость резания находим по формуле:

V=Vтабл*K1*K2*K3, где K1-коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K2 –от стойкости и марки твердого сплава , K3- для фасонных и отрезных резцов. Vтабл находим по таблице

Vтабл=38 м/мин.

K1=0,7 ; K2 =1,1

V=38*0,7*1,1=29,26 м/мин.

Найдем частоту вращения по формуле: n=1000*V/π*D,