Проектирование технологического процесса механической обработки детали

1 ОПИСАНИЕ ДЕТАЛИ

 

     Проектируемый технологический процесс должен обеспечить выполнение требований рабочего чертежа и технических условий с минимальными затратами труда и издержками производства при наиболее полном использовании технических возможностей и средств производства, наименьшей затраты времени и труда, а также себестоимости изделий.

     Отличительной технологической задачей является обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпендикулярности торцов к оси отверстия.

     В большинстве случаев особые требования к точности формы поверхностей не предъявляются, т. е. погрешность формы не должна превышать определенной части поля допуска на размер.

     Рассматриваемая деталь является ступицей с наружным диаметром 178h16, с основным внутренним отверстием диаметром 55H8, и четырьмя отверстиями диаметром 25 . Колесо изготавливается из сталь марки Сталь 45 среднесерийного производства.

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

 

       Серийное производство предусматривает изготовление изделий отдельными партиями или сериями через определенные промежутки времени. Характеризуется изготовлением периодически повторяющимися факторами. В зависимости от числа изделий в партии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Задано среднесерийное производство.

 

3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ  МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

 

    Вид заготовки и способ ее получения зависит от конструкции детали, материала, масштаба выпуска. Заготовки деталей машин могут изготавливаться литьем, прокаткой, листовой и объемной штамповкой, сваркой, а также комбинированными способами. Для получения заготовок при серийном производстве используют точные методы литья, штамповку, холодное вдавливание. В данном случае заготовка получена штамповкой, тем самым повышая точность заготовки, снижая трудоемкость механической обработки и расход материала. При  этом стоимость заготовки увеличивается.

Ориентировочная величина расчётной массы поковки М_пр.:

М_пр.= М_д∙К_р

где М_пр.- расчётная масса поковки, кг; М_д- масса детали, кг; К_р- расчётный коэффициент, К_р= 1,8-2,2.

М_д= V_д∙ γ;

где V_д- объём детали, V_д=0,00231 м³, см. рис. 1; γ – плотность материала, γ = 7500 кг/м³.

                    

 

Рисунок 1 - Расчет объёма детали.

V = V1 + V2,

V1 = V1' - V1'',

 

V_д= (1,65  + 0,67) ^. 10⁶ = 0,0022 м³;

М_д= 0,0022 ∙ 7850 =17,3 кг.

М_п.р = 17,3∙2 = 34,6 кг.

Марки стали – Сталь 30ХГС;

Степень сложности – С1;

Класса точности поковки – Т2:

Исходный  индекс – 10.

По исходному индексу  и наибольшим размерам отклонение принято 2,5 мм.

Произвести  технико-экономический расчёт 2-х вариантов изготовления заготовки: методом горячей объёмной штамповки и из проката.

 

 

 

 

 

3.1 ЗАГОТОВКА ИЗ ПРОКАТА

 

   За основу расчёта промежуточных  припусков принимаем наружный  диаметр детали  мм, припуск составит 2мм.

   По расчётным данным заготовки  выбран необходимый размер горячекатаного  цветного проката. Диаметр проката 250 мм, длина проката 2м.

Масса заготовки:

G_З = γ ∙ V_З;

где V_З – объём заготовки.

Заготовка диаметром 250 мм, длинной 150 мм.

V_З = 150 ^. 3,14 ^. 250² /4 = 7,89 ^. 10⁶ мм³ = 0,00789 м³

G_З = 7850 ∙ 0,00789  = 59,2 кг

   Число заготовок, исходя из  принятой длинны поката по стандартам, определяем по формуле:

где l_заж.- минимальная длина опорного (зажимного) конца, l_заж=50 мм; L_пр – длина выбранного проката, L_пр = 2000 мм; l_р – ширина резца, l_р=5 мм, L_з – длина заготовки, L_з = 190 мм; l_о.т.- длина торцевого обрезка проката, l_о.т.= 10 мм:

Получаем 9 заготовок из данной длинны проката.

Некратность в зависимости от принятой длины проката:

Потери материала на некратность, %:

Потери на торцевую обрезку проката, %:

Потери при выбранной длине зажима, %:

Потери на отрезку заготовки, %:

Общие потери материала при изготовлении деталей из проката, %:

Расход материала на заготовку с учетом всех технологических потерь:

Коэффициент использования  материала:

где G_д – масса детали, G_д = 17,3 кг; 

Стоимость заготовки из проката:

где С_м- стоимость 1кг материала, С_м=250 руб.; С_отх- стоимость 1т отходов, С_отх=100000 руб.

 

3.2 ЗАГОТОВКА ИЗГОТОВЛЕНА  МЕТОДОМ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНО-КОВОЧНОЙ МАШИНЕ (ГКМ).

 

;

                                      ;

                                   ;

                                      ;.

Допуски на размеры штампованной заготовки :

Ø247 ; Ø105 ; 25 ; 133 ;

Масса изготавливаемой заготовки:

где V_зш- объем штампованной заготовки, см³ (см. рис 2.).

 

 

 

 

                           

Рис. 2: Расчёт объёма заготовки.

Расчёт объёма производится с учётом плюсовых допусков:

G_зш =  7850 ∙ 0,003 = 22,5 кг.

Принимаем неизбежные технологические  потери (угар, облом и т.д.) при  горячей объемной штамповке равными П_ш=10%, определим расходы материала на одну деталь:

 

                                                 

Коэффициент использования  материала на штамповочную заготовку:

 

Стоимость штамповочной заготовки:

;

   Годовая экономия  материала от выбранного варианта  изготовления заготовки:

где ;

        _{N – Годовой объём выпуска деталей, N = 10000 шт.;}                                          

кг.

Экономический эффект выбранного вида изготовления заготовки в денежном выражении на годовую производительную программу выпуска изделия составит:

                               

   Технико-экономический  расчет показывает, что получение  заготовки методом горячей объемной  штамповки на горизонтально-ковочной  машине, более экономично по использованию материала, чем изготовление ее из проката. Принимаем изготовление детали из заготовки, полученной методом штамповки.

 

4 РАЗРАБОТКА МАРШРУТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА 

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

      Маршрут обработки выбирают в зависимости от вида заготовки, ее массы и формы, требуемой точности и чистоты обработки. Маршрут технологического процесса механической обработки представлен в таблице 1.

 

Номер операции	Наименование и краткое содержание операции, технологические базы	Станок
000	Заготовительная (ГКМ)
005	Токарная. Черновое точение поверхности  D258. Технологическая база - ось.	Токарный 1К282
010	Токарная. Черновое точение поверхности  D101. Технологическая база - ось.	Токарный 1К282
015	Токарная. Чистовое точение поверхности  D258. Технологическая база - ось.	Токарный 1К282
020	Токарная. Чистовое точение поверхности  D101. Технологическая база - ось.	Токарный 1К282
025	Контроль промежуточный
030	Токарная. Сверление отверстия D82. Технологическая база - D258.	Токарный 1К282
035	Токарная. Вытачивание выемки длинной 11 мм.	Токарный 1К282
040	Сверлильная. Сверление 2-х отверстий D28 Технологическая база - D258.	Токарный 1К282
045	Контроль промежуточный
050	Долбление. Долбяк шириной 38 мм. Технологическая база – D28.	Протяжной 7Б55
055	Зачистная	Автомат для зачистки и мойки
060	Термическая обработка HRC, 41…45
065	Шлифовальная. Предварительное шлифование наружного  D258	Шлифовальный станок TDS-200
070	Шлифовальная Окончательное шлифование наружного  D258	Шлифовальный станок TDS-200
075	Шлифовальная. Предварительное шлифование внутреннего D28 и D82	Внутришли-фовальный полуавтомат (3А252)
080	Шлифовальная Окончательное шлифование внутреннего D28 и D82	Внутришли-фовальный полуавтомат (3А252)
085	Моечная
090	Контроль окончательный

 

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ  ОБРАБОТКУ

 

Аналитический метод  определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей

Рассчитывается  припуск для поверхности d = 258 мм на обработку.

Операция:005. Токарная (черновое точение).

                  015. Токарная (чистовое точение).

                  065. Шлифовальная (предварительное шлифование)

                  070.Шлифование (окончательное шлифование)

Величина промежуточного припуска для поверхностей типа тел  вращения:

2Z_min = 2(R_z + Т +

),

где R_z - высота микронеровностей поверхности, мкм, R_z = 240 мкм; Т - глубина дефектного поверхностного слоя, Т = 250 мкм; ρ₀ - суммарные отклонение расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм; ε_у – величина погрешностей установки заготовки, мкм:

Суммарные отклонение расположения проката:

                                               

где ρ_ом – величина отклонения расположения(местная или общая), мкм; ρ_ц – величина расположения заготовки при зацентровки, ρ_деф =1 мкм;

Величина отклонения расположения (местная) проката ρ_ом;

При консольном креплении: ρ_ом = ∆_у ∙ L_к;

где ∆_у – величина удельного отклонения расположения, ∆_у = 0,07 мкм/мм; L_к – расстояние от сечения, L_к ≤ L = 75 мм;          

ρ_ом = 0,07 ∙ 75 = 9,4 мкм

Величина расположения заготовки при зацентровки:

                                                    ρ_деф = ∆_деф.у ∙ L_з;

                                             ρ_деф = 0,7 ∙ 75= 94 мм;

Величина  остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения перехода (операции):

где К_у – коэффициент уточнения, К_у = 0,06; ρ_з – суммарные отклонения расположения заготовки, мкм;

Погрешность установки на заготовку:

где ε_б – погрешность базирования, мкм; ε_зк – погрешность закрепления заготовки, мкм, ε_зк=200мкм;

При закреплении  в приспособлениях тисочного  типа:

ε_у = ε_зк = 200;

2Z_min = 2(240 + 250 +

) = 1460 мкм;

Максимальный  припуск на обработку поверхности заготовки типа тел вращения, мкм:

2Z_max = 2Z_min + δ_Dn – δ_Dm;

где δ_n и δ_Dn – допуск на размер на предшествующем переходе, δ_Dn = 1800 мм; δ_m и δ_Dm - допуск на размер на выполняемом переходе, δ_Dm = 460;