Основные этапы проектирования технологических процессов для детали "штуцер". Анализ технологичности конструкции, выбор заготовки, припуска и отклонения. Проектирование технологического процесса. Выбор режимов обработки, норм времени и загрузки станков.
На основании исходных данных (чертежа детали и типа производства) было выполнено: анализ технологичности конструкции; выбор заготовки (выполнен чертеж, назначены припуски и отклонения); спроектирован технологический процесс (выполнена технологическая документация), выбраны режимы обработки, назначены нормы времени и рассчитана загрузка станков. В данной таблице приведены размеры, требуемая точность изготовления и шероховатость для каждой поверхности, что позволяет нам определить каким способом механической и термической операции или за счет правильной последовательности, в результате применения которых можно обеспечить заданные точность обработки и шероховатость поверхностей детали. Поверхность 13 отличается от остальных поверхностей и обрабатывается за два прохода 1-точение черновое, 2-точение чистовое. Базовые поверхности детали имеют точность и шероховатость, обеспечивающие надежность и точность установки, обработки и контроля. Выбор способа можно объяснить следующими факторами: - Получить заготовку из проката возможно, т. к. она изготавливается из стали 40Х, и размеры детали позволяют выбрать заготовку из стандартного проката.
Введение
технологический штуцер припуск обработка
В данной работе приведены основные этапы проектирования технологических процессов для детали - штуцер. На основании исходных данных (чертежа детали и типа производства) было выполнено: анализ технологичности конструкции; выбор заготовки (выполнен чертеж, назначены припуски и отклонения); спроектирован технологический процесс (выполнена технологическая документация), выбраны режимы обработки, назначены нормы времени и рассчитана загрузка станков. Требуемые технологические расчеты приведены в пояснительной записке.
1. Описание детали
1.1 Назначение детали, материал, механические свойства, химический состав
Данная деталь - штуцер, служит для подвода проводника от устройства зафасовки к трубе грузонесущей (различных модификаций). Принцип ее работы таков, что кабель приемно-отдающего устройства наматывается на устройство зафасовки и уже от туда, через внутреннее отверстие штуцера, с помощью давления, создаваемого установкой высокого давления, зафасовывается в трубу. С одной стороны имеется фаска, для того, чтобы соединить штуцер с трубой, с другой же трубная резьба. Исходя из назначения, выбираем материал. Деталь изготавливается из стали 40Х по ГОСТ 8479-70.
Данный материал имеет следующие характеристики: сталь конструкционная легированная, хромистая. Заменители: сталь 45Х, сталь 38ХА, сталь 40ХН, сталь 40ХС, сталь 40ХФА, сталь 40ХГТР.
Химический состав в% стали 40Х
С Si Mn Ni S P Cr Cu
0,36-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 до 0,3 до 0,035 до 0,035 0,8-1,1 до 0,3
Механические свойства стали 40Х
Термообработка, состояние поставки Сечение, мм ?0,2, МПА ?в, МПА ?5, % ?, % KCU, Дж/м2 HB
Пруток ГОСТ 4543-71
Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло 25 780 980 10 45 59
Поковка ГОСТ 8479-70
Нормализация. КП 245 500-800 245 470 15 30 34 143-179
Нормализация. КП 275 300-500 275 530 15 32 29 156-197
1.2 Анализ точности изготовления детали и обоснование технических требований
Обозначение поверхностей. В данной таблице приведены размеры, требуемая точность изготовления и шероховатость для каждой поверхности, что позволяет нам определить каким способом механической и термической операции или за счет правильной последовательности, в результате применения которых можно обеспечить заданные точность обработки и шероховатость поверхностей детали.
Анализ детали штуцер
№Поверхности Размер Квалитет точности Шероховатость Взаимное расположение Твердость
2-18 15 h14 6,3 45-50
2-6 40 h14 6,3
4 1,5?45? ±IT14/2 6,3
5 1,5?45? ±IT14/2 6,3
8-11 4 h14 6,3
6-11 18 h14 6,3
16-6 83 h14 6,3
12-6 100 h14 6,3
14-12 12 h14 6,3
12-13 8 h14 6,3
10 O22 H14 6,3
13 O32 h14 2,5
15 O37 h14 6,3
3 O34 h14 6,3
1 O32 h14 6,3
17 O34 h14 6,3
9 O27,5 H14 6,3
7 3/4» H14 6,3
Поверхность 13 отличается от остальных поверхностей и обрабатывается за два прохода 1-точение черновое, 2-точение чистовое.
Эскиз детали с номерами поверхностей.
1.3 Анализ технологичности конструкции детали
Цель: определить технологична конструкция детали или нет. Если нет, то можно ли внести в конструкцию детали изменения, для того, чтобы деталь стала технологичной.
Требования технологичности конструкции детали.
1. Деталь состоит из стандартных и унифицированных элементов.
2. Деталь изготавливается из проката. Размеры и формы заготовки приближаются к форме и размерам готовой детали.
3. Базовые поверхности детали имеют точность и шероховатость, обеспечивающие надежность и точность установки, обработки и контроля.
4. Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых, стандартных и групповых тех. процессов.
5. Физико-химические свойства, механическая жесткость материала детали соответствуют всем требованиям технологии изготовления.
6. Не используется материал плохо подвергающийся резанию.
7. Присутствует фаска R16 с шероховатостью 2,5, которая необходима, следовательно требуется дополнительная операция, время обработки и т.д.
8. Все поверхности доступны для обработки.
9. Оптимальная и обоснованная точность и шероховатость поверхностей.
10. Формы и размеры выхода внутренней резьбы соответствует ГОСТ 10549-80.
11. Имеется две фаски 1,5х45°, и имеется фаска R16.
12. Отсутствуют глухие отверстия для обработки.
13. Есть сквозное отверстие, в котором на длину 14 мм присутствует резьба, предусмотрена фаска и канавка для выхода инструмента.
Вывод: штуцер технологичная деталь.
Сложная конфигурация не обеспечивает многоместную обработку.
Недостатки: Наличие фаски R16 и шероховатостью Ra 2,5.
2. Определение метода получения заготовки
2.1 Анализ и обоснование выбора получения заготовки из двух вариантов
Заготовку для данной детали можно получить из проката. Выбор способа можно объяснить следующими факторами: - Получить заготовку из проката возможно, т. к. она изготавливается из стали 40Х, и размеры детали позволяют выбрать заготовку из стандартного проката.
2.2 Расчет себестоимости изготовления заготовок по двум вариантам
1) Для заготовки, полученной из проката.
Себестоимость заготовок, получаемых из проката: , где М - затраты на материал заготовки;
?Со.з. - технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки.
, где Q - масса заготовки;
q - масса детали;
S - цена 1 кг материала заготовки;
Sotx - цена одной тонны отходов.
Стоимость механической обработки: , где Сп.з - приведенные затраты на рабочем месте, Тшт - штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.
, где Сз - основная и дополнительная заработная плата;
М - коэффициент многостаночности;
Сч.з - часовые затраты по эксплуатации рабочего места;
Ен - нормативный коэффициент;
Кс, Кз - удельные капитальные вложения в станок и здания.
Определяем штучное время, необходимое для обработки заготовки до формы и размеров штамповки.
1) Отрезка заготовки.
2) Обработка наружной цилиндрической поверхности.
.
Суммарное штучное время:
Тогда: .
3. Разработка технологического процесса изготовления детали
3.1 Назначение маршрута обработки отдельных поверхностей
Данная таблица выполняется для назначения маршрута обработки на деталь - штуцер.
Назначение маршрута обработки для детали штуцер
№ поверхности Размер детали (по чертежу) Наименование перехода Квалитет точности Шероховатость
Назначаем последовательность выполнения операций для маршрута обработки детали - штуцер.
005 Заготовительная
010 Термическая
015 Токарная
020 Фрезерование (лысок)
025 Сверлильная
030 Моечная
035 Контрольная
3.3 Выбор технологического оборудования
Для обработки наружных и торцевых поверхностей будем использовать токарно-винторезный станок 16К20. Для обработки канавок целесообразно использовать горизонтально-фрезерный станок 6Р80. Для получения заготовки используем ленточнопильный станок НТ150М.
Таблица 3
Модель станка Типоразмер Размеры Обработки мм Ряд чисел оборотов, об/мин Ряд чисел подач мм/об мм/мин
Для обработки данной детали-штуцер и получения требуемой шероховатости и точности обработанных поверхностей, будем использовать режущий инструмент фирмы Sandvik Coromant.
1) Точение. Поверхности (3,4,6,17,16,15,14,13,12,)
- державка COROTURN RC
- пластина без заднего угла A20 T-Max CNMG 090304-WF
Рекомендуемая глубина резания ap=0,5 мм
Рекомендуемая подача fn=0,15 мм/об
Скорость резания V=650 м/мин
2) Сверление.
- сверло центровочное
1. D1=2,5 D2=6,3 L=45
Скорость резания V=30 м/мин
Подача S=0,1 мм/об
Сверление. Отверстия (10)
- сверло CORODRILL Delta-C 6-7?Dc
Диаметр сверла Dc=16 мм
Скорость резания V=80-140 м/мин
Подача fn=0,22-0,45 мм/об
3) Растачивание. Отверстие (5,8,9,10,11)
- черновое растачивание COROCUT SL70
Скорость резания V=520 м/мин
Подача fn=0,3 мм/об
- пластина N123G2-0300 - GM
Ширина пластины = 4 мм
4) Фрезерование. (1,2,18)
- концевая фреза для черновой обработки COROMILL Plura
Диаметр фрезы Dф=15 мм
Число зубьев z=6
Скорость резания V=25 м/мин
Подача S=0,2 мм/об
5) Нарезание резьбы(7).
- метчик COROTAP 210
Диаметр =19 мм
Скорость резания V=25 м.мин Шаг=2,3
Выбор вспомогательного инструмента
1) Регулируемый патрон для фрезерования (для фрезерного станка) COROMANTCAPTO 391.277
Регулировка по диаметру -0,4 (-0,16)
2) Регулируемый патрон для токарной обработки (для токарного станка)
COROMANTCAPTO 391.277
3) Регулируемый патрон Coromant Capto (для токарного станка)
3.4 Разработка структуры операций механической обработки
005 Заготовительная
Отрезка заготовки из проката
010 Термическая
Нормализация для изменения внутренних напряжений.
015 Токарная
Установ А 1. Подрезать торец начерно поверхность 6.
2. Точить фаску начерно поверхность 4.
3. Точить O34, на длину 83 мм поверхности 3-17.
4. Сверлить отверстие O16 на всю длину.
5. Растачиваем отверстие до O22 на всю длину
6. Растачиваем канавку до O27,5 на ширину 4 согласно чертежу, поверхность 9.
7. Точить фаску начерно поверхность 5.
8. Нарезаем резьбу O19 на длину 14 мм.
Установ Б
1. Подрезать торец, выдержав линейный размер 100.поверхность 12.
2. Точить фаску начерно, затем начисто, зашлифовать наждачной бумагой, выдержав размер R16 поверхность 13.
3. Точить поверхность 13 на длину 12 мм, O32, начерно.
020 Фрезерная
Установ А 1. Фрезеровать поверхность 1 в размер 15 мм, начерно.
Установ Б
1. Фрезеровать поверхность 1 в размер 15 мм начерно, выдержав параллельность.
025 Моечная
030 Контрольная
3.5 Базирование и закрепление заготовки
005 Заготовительная
Прокат устанавливаем в призму, упираем торцем в упор и прижимаем сверху.
Такая схема базирования обеспечивает хорошее закрепление и точный линейный размер отрезаемой заготовки.
015 Токарная
При обработке на токарно-винторезном станке базирование и закрепление будем производить в трехкулачковом патроне.
Установ А
Выбираем трехкулачковый самоцентрирующийся патрон ГОСТ 2675-81, так как конструкция патрона обеспечивают точное и надежное центрирование заготовки (совпадение оси заготовки с осью вращения шпинделя).
Базирование по обработанной поверхности, позволяет обработать необходимые поверхности получаемые вращением, и подготовить базы для дальнейшей обработки.
Установ Б
Выбираем трехкулачковый самоцентрирующийся патрон ГОСТ 2675-81, так как конструкция патрона обеспечивают точное и надежное центрирование заготовки (совпадение оси заготовки с осью вращения шпинделя).
Базирование по обработанной поверхности, позволяет обработать необходимые поверхности получаемые вращением.
020 Фрезерная
При обработке на горизонтально-фрезерном станке базирование и закрепление будем производить в призме с зажимом сверху и регулируемой опорой.
Установ А
Это обеспечивает высокую точность расположения и надежное закрепление.
Установ Б
Базирование будем производить на неподвижной опоре с упором в торец, и прижимом сверху, выдерживая параллельность.
Это обеспечивает высокую точность расположения и надежное закрепление.
4. Назначение и расчет припусков на механическую обработку
4.1 Аналитический расчет
Диаметральный размер O37
Полученные предельные припуски, мкм 2z max - 2003
2z min - 1023
Принятые (округл.) размеры по переходам, мм dmax 39,623 37,62 dmin 38,023 37
Допуск на изготовление Td, мкм 1600 620
Расчетный min размер dmin, мм 38,023 37
Расчетный припуск 2zmin, мкм _ 1023
Элементы припуска, мкм ? _ 190
? 18,5 1,11 h 250 60
RZ 160 63
Элементарная поверхность детали и тех. маршрут ее обработки O37 Заготовка (прокат) Точение черновое
Технологический маршрут обработки отверстия O37 с шероховатостью Ra =6,3 состоит из следующих операций: точение черновое.
Суммарное значение пространственных отклонений для различных видов заготовок и механической обработки определяется по формуле: .
?кор =?к*d=0,5*37=18,5 мкм;
Таким образом, получим: Величина расчетного припуска:
Рассчитанные величины занесем в таблицу.
Допуск на изготовление Td, в зависимости от квалитета точности, выбирается по справочнику.
Минимальные предельные значения припусков 2Zminравны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальное значение 2Zmax - соответственно разности наименьших предельных размеров.
Рассчитанные величины занесем в таблицу.
Общий припуск zominи zomax определяем, суммируя промежуточные припуски: Zomin=1023 мкм
Zomax=2003 мкм
Общий номинальный припуск:
Zоном = 1023 1600-620=2003 мкм
Проверка правильности выполненных расчетов:
2003-1023=1600-620
980=980
Линейный размер 100
Полученные предельные припуски, мкм 2z max - 1330
2z min - 600
Принятые (округл.) размеры по переходам, мм lmax 102,8 101,47 lmin 101,2 100,6
Допуск на изготовление Td, мкм 1600 870
Расчетный min размер lmin, мкм 101,2 100,6
Расчетный припус2 zmin, мкм - 600
Элементы припуска, мкм ? - 350
?(?) 50 3 h(Т) 200 50
RZ 50
Элементарная поверхность детали и тех. маршрут ее обработки заготовка Подрезка торца
Таблица 8
Полученные предельные припуски, мкм 2z max - 600
2z min - 600
Принятые (округл.) размеры по переходам, мм lmax 101,47 100,87 lmin 100,6 100
Допуск на изготовление Td, мкм 870 870
Расчетный min размер lmin, мкм 100,6 100
Расчетный припус2 zmin, мкм - 600
Элементы припуска, мкм ? - 350
?(?) 50 3 h(Т) 200 50
RZ 50
Элементарная поверхность детали и тех. маршрут ее обработки заготовка Подрезка торца
Погрешность установки: , Рассчитанные данные заносим в таблицу 7-8.
Минимальные предельные значения припусков Zminравны разности наибольших предельных размеровпредшествующегои выполняемого переходов, а максимальное значение Zmax - соответственно разности наименьших предельных размеров.
Общий припуск zominи zomax определяем, суммируя промежуточные припуски: Zomin=600 мкм
Zomax=1330 мкм
Общий номинальный припуск:
Zоном = 600 1600-870=1330 мкм
Проверка правильности выполненных расчетов:
1300-600=1600-870
730=730
4.2 Назначение припусков по нормативам
Таким образом, установили, что минимальный припуск на сторону равен 1 мм.
В качестве заготовки был выбран прокат: труба ГОСТ 2590-88 обычной точности, с предельными отклонениями при точности прокатки .
Список литературы
1. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» под ред. Горбацевича.
2. «Справочник технолога-машиностроителя» под ред. Косиловой, Мещерякова в 2-х томах.
