Изготовления фланца Са8. 230.097

Изготовления фланца Са8. 230. 097 Образования Российской Федерации Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого Старорусский политехнический колледж Технология машиностроения Курсовой проект Выполнила учащаяся гр. 3ТМ _________________ Н. Лашинина «___» _____________ 2004 г. Руководитель ________________ Чегодаева И. Б. «__» ______________ 2004 г. г. Старая Русса СОДЕРЖАНИЕ Введение стр. 3 Описание конструкции и служебного назначения детали стр. 4 Определение типа производства стр. 5 Анализ технологичности конструкции детали стр. 6 Технико – экономическое обоснование выбора заготовки стр. 9 Анализ заводского технологического процесса изготовления детали стр. 10 изготовления детали стр. 11 Расчет промежуточных припусков и допусков стр. 12 Расчет режимов резания стр. 13 Расчет нормы штучного и штучно-калькуляционного времени стр. 15 Описание и расчет специального измерительного инструмента стр. 17 Список литературы стр. 18 1. ВВЕДЕНИЕ Технический прогресс характеризуется не только непре­рывным появлением принципиально новых технологических процессов производства, но и непрерывной заменой существующих процессов более точными, производительными и экономичными. Решение этих технологических задач осуществляется на базе комплексной механизации и автоматизации, широкого внедрения новой техники и дальнейшего роста квалификации кадров. программного управления. Ком­плексная механизация и автоматизация являются главными, решаю­щими средствами, обеспечивающими дальнейший технический прогресс в народном хозяйстве России. Практическому внедрению механизации и автоматизации произ­водственных процессов должно предшествовать осуществление комп­лекса технологических мероприятий, создающих предпосылки для выбора экономических методов и способов производства примени­тельно к различным условиям. Одним из основных направлений в машиностроении является выбор экономических форм заготовок, которые дают наименьшие тех­нологические отходы. Непрерывное повышение точности заготовок и приближение их форм к формам готовых деталей резко сокращает область применения различных методов обработки резанием, ограничивая ее в ряде случаев операциями окончательной отделки и сокра­щая тем самым отходы металла в стружку. каждой отрасли. Значительное место в решении этих задач отводится техноло­гии машиностроения — науке, устанавливающей определенные закономерности повышения производительности и экономичности технологических процессов обработки заготовок и сборки деталей машин и механизмов. 2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЕТАЛИ Фланец Са8. 230. 097 является составляющей деталью датчика реле уровня жидкости. К нему приваривается несущая труба датчика и крепятся винтами магниты. На лицевой стороне фланца заклепками крепится табличка с техническими данными прибора. Фланец является телом вращения с двумя наружными ступенчатыми выступами, точным внутренним отверстием по центру и установочным периферийным отверстием. На торце одного из выступов выполнены уплотнительные канавки под прокладку. На противоположных торцах фланца выполнены по два отверстия: на одной стороне - установочные гладкие, на другой – крепежные резьбовые. Фланец изготовлен из легированной хромо-никелевой стали 12Х18Н10Т. Сталь нержавеющая, устойчива к коррозии. В ее состав включен титан для предотвращения межкристаллитной коррозии. Изделия из данной стали применяются в агрессивных средах. Табл. 1. Свойства стали 12Х18Н10 Марка Технологические свойства sТ nв d Y ан , кГм/см2 НВ n, Г/см2 a 10-6 Обрабатываемость резанием Свариваемость Интервал температур ковки, о С Пластичность при холодной обработке кГ % 20 55 40 55 — 140 – 170 7,95 0,04 14,7 низкая высокая 900—1150 удовлетворительная В машиностроении различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. В серийном производстве в зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для раз­ных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производ­ство может быть отнесено к разным видам (табл. 2). Табл. 2. Примерное распределение количества машин по серийности Вид производства Количество машин в серии крупных средних малых 2—5 6—25 Свыше 25 6—25 26—150 Свыше 150 30—50 51—300 Свыше 300 Среднесерийное Крупносерийное В серийном производстве технологический процесс преимуществен­но дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками. Станки здесь применяются разнообразных видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. Станочный парк должен быть специализирован в такой мере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин к произ­водству другой, несколько отличающейся от первой в конструктив­ном отношении. При использовании универсальных станков должны широко при­меняться специализированные и специальные приспособления, спе­циализированный и специальный режущий инструмент и, наконец, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специаль­ных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обра­ботанных деталей. Все это оборудование и оснастку в серийном про­изводстве можно применять достаточно широко, так как при повто­ряемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который с большой выгодой окупает затраты на них. Однако, в каждом отдель­ном случае при выборе специального или специализированного стан­ка, изготовлении дорогостоящего приспособления или инструмента необходимо подсчитать затраты и ожидаемый технико-экономический эффект. Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себе­стоимости продукции. Серийное производство является наиболее распространенным видом производства в общем и среднем машиностроении. Са8. 230. 097 производство является среднесерийным, при увеличении выпуска датчиков до 1000 шт. в год тип производства уже будет крупносерийным. Основные задачи анализа технологичности – возможное уменьшение трудоемкости и металлоемкости, а следовательно, снижение себестоимости изделия. Оценку технологичности конструкции детали производят по качественным и количественным показателям. Са8. 230. 097: 15-20 мм до диаметра 40-45 мм. Это позволит снизить массу фланца до 0,6 кг. Усложняет конструкцию фланца буртик центрального отверстия, предназначенный для оплавления совместно с сопрягаемой трубой. Допустимо в новой конструкции детали от него отказаться и производить сварку с заглубленной относительно торца трубой. Сопрягаемую с фланцем трубу также допустимо заменить на пластмассовую. Т. к. изделие должно быть герметичным, сборка этих деталей будет также производиться сваркой. 4. 1. 2. Переход на пластмассу позволит получить деталь необходимой точности путем литья под давлением без механической обработки. При условии дальнейшего изготовления фланца новой конструкции из нержавеющей стали, следует предусмотреть получение заготовки путем горячей штамповки на ковочных машинах с минимальными припусками и дальнейшей механической обработкой только сопрягаемых поверхностей. 4. 1. 3. Обрабатываемые поверхности: наружная проточка диметром 82 мм на длине 20 мм, зенкерование центрального отверстия диаметром 20,5 Н12 на длине 15 мм, торцевание выступов диаметром 70 и 60 мм на глубину 5 мм, а также установочные и соединительные отверстия диаметром 8,2 мм, М5 и 3 мм. 4. 1. 4. Требуемая точность и чистота обработки поверхностей фланца Rz20 не требует дополнительных технологических операций. 4. 1. 5. Главной базой фланца будет лицевая торцовая поверхность, при которой сохранится принцип единства базы для обработки указанных поверхностей. 4. 1. 6. Обрабатываемость стали 12Х18Н10Т довольно низкая. Поэтому нужно предусмотреть минимальную механическую обработку. Следует остановиться на выборе получения заготовки для фланца методом горячей штамповки. 2. Количественная оценка технологичности конструкции: 4. 2. 1. Коэффициент унификации конструктивных элементов детали Ку. э = Оэ. у/Оэ, где Оэ. у - число унифицированных элементов детали, шт.; Оэ - общее число конструктивных элементов детали, шт. По существующему варианту: Ку. э = 4/14 = 0,27 По предлагаемому варианту: Ку. э = 8/10 = 0,80 Вывод: по существующему варианту деталь нетехнологична; по предлагаемому варианту – технологична, Ку. э = 0,80 >О,6 4. 2. 2. Коэффициент использования материала Ки. м = Мд/Мз. д , где Мд- масса детали по чертежу, кг; Мз. п - масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг. По существующему варианту: Ки. м =1/ 1,42 = 0,7 По предлагаемому варианту: Ки. м =0,8/ 0,89 = 0,9 Вывод: по предлагаемому варианту деталь более технологична. 4. 2. 3. Коэффициент точности обработки Кт. ч = 1 - (1/Аср ), где Аср - средний квалитет точности Аср= (П1 +2П2 + ЗПз+ ... + 19П19 )/S19 1 Пi, Пi - число поверхностей детали точностью соответственно по 1... 19 квалитетам. Аср= ( 7 х 2 + 12 х 1 + 14 х 11)/ 14 = 12,86 Вывод: деталь технологична, > 0,8. Кш = 1/Бср , где Бср- средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях параметра Ra, мкм Б=(0,01П1 2 +…+ 40П13 14 ) / Z14 1 Пi П12 Б=(20 х 19) / 19 = 20 Кш = 1/20 = 0,05 Вывод: Кщ < 0,32, деталь является технологичной по данному показателю. 5. ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЗАГОТОВКИ размеры припусков на обработку и точность размеров (допуски). процесса приходится на долю заготовительных цехов, а меньшая — на механообрабатывающие цехи и, наоборот, при изготовлении заготовок с большими припусками основная доля тру­доемкости приходится на механообрабатывающие цехи. Вид заготовки, форму и размеры определяют, исходя из условий наибольшей простоты и экономичности обработки с учетом конкрет­ных производственных возможностей заготовительных цехов и сроков окупаемости капитальных затрат на подготовку производства. Правильное решение в выборе заготовок, если по техническим условиям применимы различные их виды, можно получить только на основе технико-экономических расчетов путем сопоставления техно­логической себестоимости детали при том или другом виде заго­товки. Однако некоторыми общими соображениями можно руководство­ваться при выборе заготовок. Так, например, заготовки в виде поковок и штамповок, изготовляемых в штампах, применяют для деталей при значительной разнице в поперечных сечениях. Устанавливаем способ получения заготовки для фланца методом горячей штамповки. В штампованной заготовке структура металла более однородна, размеры наиболее близки к окончательным. вид штамповки позволяет уменьшить штамповочные уклоны и припуски, что также снижает расход металла. Правильное решение о выборе заготовок, если по техническим условиям применимы различные их виды, можно получить только на основе технико-экономических расчетов путем сопоставления технологической себестоимости детали при том или другом виде заготовок. Одним из основных показателей, характеризующих экономичность выбранного метода изготовления заготовок, является также коэффициент использования материала, определяемый отношением фактической массы готовой детали к черной массе заготовки. По существующему варианту Ки. м =0,7 По предлагаемому варианту Ки. м = 0,9 6. АНАЛИЗ ЗАВОДСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ соответствует мелкосерийному производству, при котором получение заготовок предусмотрено из круглого металлопроката методом механической резки. 6. 2 Последовательность операций механической обработки заготовок выбрана правильно, исходя из определения конструкторской базы торца фланца и буртика диаметром 23 мм. За подрезанием торца и обтачиванием буртика следует сверление центрального отверстия диаметром 20,5 мм. Затем, используя буртик как базу, обрабатываются концентрически расположенные цилиндрические поверхности диаметром 70 и 60 мм, уплотнительные канавки и торец, обеспечивающий линейные размеры 5 и 33 мм. После токарной обработки следует слесарная для получения отверстий под установочный штифт диаметром 8,2 мм, двух отверстий под заклепки диаметром 3 мм и резьбовых М5. 6. 3. Заготовки фланца обрабатываются на универсальных токарных станках 1К62, вполне обеспечивающих заявленную конструктором точность обработки и чистоту обрабатываемых поверхностей. Режимы резания также выбраны в соответствии с типовым технологическим процессом обработки деталей типа фланец. 7. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ Характер проектируемого технологического процесса зависит от типа производства. 7. 1 Изготовление фланца Са8. 230. 097 весом 1 кг и выпуском 1000 шт в год производство является крупносерийным, при котором ориентируемся на получение заготовок методом горячей штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, токарную обработку на многорезцовом полуавтомате 1А730 и слесарную обработку отверстий с применением скальчатого кондуктора с пневматическим приводом зажима детали. 7. 2 Устанавливаем последовательность операций обработки заготовки фланца: 7. 2. 1 принимая за установочную базу необрабатываемый торец, первоначально обрабатываем отверстие диаметром 20,5Н12; затем, принимая его за технологическую базу, обрабатываем цилиндрическую поверхность диаметром 82 мм, уступы диаметром 60 и 70 мм и торец в размер 30 мм. 7. 2. 2 используя скальчатый кондуктор сверлим отверстия диаметром 8,2 мм; затем отверстия диаметром 3 мм и М5. Минимальный припуск на обработку наружной поверхности фланца диаметром 82 мм, полученного методом горячей штамповки Zв min а + Та ) + rа + eв , где Zв min - минимальный припуск на сторону для выполняемой обработки; На – средняя высота поверхностных микронеровностей, полученных при штамповке; Та – глубина дефектного поверхностного слоя; rа - векторная (геометрическая) сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой заготовки, получившаяся при штамповке; eв 8. 1. Для наружных поверхностей вращения штампованных заготовок с последующим однократным точением по требованиям чертежа (точность обработки – 14 квалитет, чистота обработки – Rz = 20 мк) На = 150 мк, Та = 200 мк, rа = 0,06 rзаг = 900 мк, eв = 600 мк. 8. 2. Расчетный припуск Zв min = 150 + 200 + 900 + 600 = 1850 мк 8. 3. Припуск на диаметральный размер 2Zв min = 3700 мк 8. 4. Допуск на размер заготовки ± 700 мк. 8. 5. Допуск на обтачивание однократное –870 мк. 8. 6. Расчетный размер будет составлять 82 + 3,7 = 85,7 мм Аmin min + 2Zв min Аmax = аmin + dа = 84,830 + 1,400 = 86,230 мм 9. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ Rz = 20 мкм. Материал заготовки 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72. Система станок – инструмент – заготовка жесткая. 9. 1 Выбираем резец и устанавливаем его геометрические параметры. Принимаем токарный упорный резец левый. Материал пластинки твердый сплав ВК8; материал державки – сталь 45; сечение державки 16 х 25 мм, длина резца 150 мм. 9. 2 Устанавливаем глубину резания. При снятии припуска за один проход t = h = Rz = 20 мкм при обработке легированной стали s = 0,25 – 0,40 мм/об. Принимаем среднюю величину и, корректируя по паспорту станка, устанавливаем s = 0,31 мм/об. 9. 4 Назначаем период стойкости резца. При многоинструментальной обработке Т = 60 мин. 9. 5 Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца: Сn V = ---------------- kv , Тm tx v Sy v стали с HB 141 – 110; yv = 0,45; m = 0,15. Учитывая поправочные коэффициенты на скорость резания: 75 75 К м v = --------- = ------ = 1,36 sv 55 для поперечного точения при d/D = 60/70 = 0,86 Кov Остальные поправочные коэффициенты не влияют на скорость резания при заданных условиях обработки. С учетом найденных коэффициентов Сn 110 110 V = ---------------- К м v Кov Тm tx v Sy v 600,15 х 5 х 0,310,45 1,93 х 5 х 1,52 = 75 м/мин ( 1,25 м/с). 9. 6. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания, 1000V 1000 х 75 Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным дан­ным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nD = 355об/мин. 9. 7 Действительная скорость резания pD nD 3,14 х 70 х 355 VD = ----------- = --------------------- = 78 м/мин 1000 1000 9. 8 Мощность, затрачиваемая на резание PZ VD Nрез = ----------- ; 60 х 102 PZ = C Pzx Р z syPz vnPz kPz ; Pz = 204; xРz = 1,0; yPz = 0,75; nPz = 0. Учитываем поправочный коэффициент на силу резания: sв n p 55 0,75 Кмр = ------ = ------- = 0,78 75 75 Прочие поправочные коэффициенты на силу резания при задан­ных условиях обработки не влияют. PZ = 9,81 х 204 х 5 х 0,310,75 х 0,78 = 3122 Н (312,2 кгс) 312,2 х 78 Nрез 60 х102 9. 9. Проверяем достаточность мощности привода станка. У станка мод. 1А730 Nшп = Nм h = 14 х 0,81 = 11,3 квт. Nрез < Nшп , т. е. обработка возможна. 10. РАСЧЕТ НОРМЫ ШТУЧНОГО И ШТУЧНО-КАЛЬКУЛЯЦИОННОГО ВРЕМЕНИ Для крупносерийного производства расчет нормы штучного и штучно-калькуляционного времени рассчитывается по формулам Тпз Тшт = Тм + Тв + Тобс + Тотд и Тшк = Тшт + ----- , n Тв – вспомогательное время, равное 0,8-2,5% Тм. Li Тм = ------ ns Длина прохода резца D - d L = --------- = (70 – 60)/2 = 5 мм 2 5 х 1 355 х 0,31 10. 2. Штучное время на механическую обработку фланца Тшт = 1,45 + (1,5 + 2 + 6)/100 х 1,45 = 1,59 мин 11. 1. Диаметр зенкера принимаем равным диаметру обрабатываемого отверстия с учетом допуска. По ГОСТ 1677-67 принимаем D = 20,5 + 0,280 11. 2. Определяем геометрические и конструктивные параметры ре­жущей части зенкера. Задний угол a на главной режущей кромке 10°, на калибрующей части 8°. Передний угол g = 0° (на фаске шириной f0 = 0,3 мм). Угол наклона винтовой канавки w = 10°. Угол врезания пластинки w1 = 10°, профиль канавки принимаем прямо­линейным. Шаг винтовой канавки H = p Dctg 10° = 3,14 х 20,5 х 5,6713 = 365 мм. Главный угол в плане j = 60°. Угол в плане пере­ходной кромки j1 = 30°. Обратную конусность на длине пластинки из твердого сплава принимаем равной 0,05 мм. 11. 3. Конструктивные эле­менты зенкера принимаем по справочным данным или по ГОСТ 3231-71. 11. 4. Размеры конического отверстия и шпоночного па­за выбираем по ГОСТ 9472—70; конусность от­верстия 1 : 30; диаметр от­верстия d = 13 мм; ширина паза b1 = 4,3+0,08 мм; глуби­на паза t = 6+0,3 мм; радиус дна паза r= 0,8 мм; до­пуск на смещение оси паза m = ± 0,06 мм. Угол уклона конического отверстия выбирают по ГОСТ 8593—57: a = 0°57'17". Допуск на угол уклона выбирается по ГОСТ 8909-58: d/2 = 1'30" или а/2 = 0,0036 мм. 11. 5. Пластинку из твердого сплава ВК8выбираем по ГОСТ 3882—74. В качестве припоя назначаем латунь Л68, Для корпуса зенкера принимаем сталь 40Х. Для контроля отверстия диаметром 20,5Н12 выбираем калибр-пробку. Расчет исполнительных размеров: 12. 1. Определяем предельные размеры отверстия диаметром 20,5Н12 согласно ОСТ 1015. Наименьший предельный размер отверстия будет равен 20,5 мм, наибольший – 0,28. 12. 2. Исполнительные размеры рабочего калибра для контроля этого отверстия: 12. 2. 1 для Р – ПР верхнее отклонение ВО = + 11 мк, допуск dк =2 мк, значит нижнее отклонение НО = + 2мк; следовательно, при проектировании данного калибра его исполнительный размер должен быть указан так: 20,5 +0,011 или 20,511 +0,009 12. 2. 2 для Р – НЕ верхнее отклонение ВО = + 8 мк, допуск dк =2 мк, значит, нижнее отклонение НО = – + 6 мк; следовательно, при проектировании данного калибра его исполнительный размер должен быть указан так: 20,78 +0,006 + 0,008 или 20,788 13. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гжиров Р. И. Справочник конструктора, Л., Машиностроение, 1984. 2. Грановский Г. И. Резание металлов,М., Высшая школа, 1985. 3. Данилевский В. В. Технология машиностроения, М., Высшая школа, 1972. 4. Зайцев Б. Г. Справочник токаря, м., Высшая школа, 1997. 5. Ильин Л. Н. Ковочно-штамповочное производство М., Машиностроение, 1987. 6. Космачев И. Г. Справочник слесаря-инструментальщика, Л., Лениздат, 1978. 7. Кузьмин Б. А. Технология металлов и конструкционные материалы, М., Машиностроение, 1981. 8. Общетехнический справочник под ред. Малова А. Н., М., Машиностроение, 1991. 9. Ординарцев И. А. Справочник инструментальщика, Л., Машиностроение, 1987. 10. Раскинд В. Л. Справочник кузнеца-штамповочника, М., Высшая школа, 1985. 11. Справочник технолога машиностроителя. Т. 2. Под ред. А. Н. Малова, М., Машиностроение, 1973.