Технологический процесс изготовления втулки

Содержание Введение

1. Выбор методов обработки элементарных поверхностей детали

2. Определение типа производства

3. Выбор заготовки

4. Разработка размерной схемы ТП. Размерный анализ ТП

5. Расчет диаметральных размеров для двух наиболее точных поверхностей (внутренняя и наружная)

6. Расчет суммарной погрешности обработки

7. Схемы базирования Список литературы

Основными задачами, решаемыми в курсовом проекте разработки ЕТП изготовления втулки являются: разработка наиболее рационального с точки зрения технологичности технологического процесса, обеспечивающего получение годной детали при минимальных затратах времени и минимальной стоимости получения детали. Главной задачей изготовления детали является правильно составленная технология изготовления. От технологии зависит производительность и экономичность процесса.

1. Выбор методов обработки элементарных поверхностей детали

На все поверхности детали в соответствии с требованиями чертежа назначим этапы их обработки по таблицам экономической точности обработки. Все результаты сведем в таблицу 1.

Таблица 1.1

2. Определение типа производства

Исходные данные:

Годовая программа изделий шт.

Количество деталей на изделие шт.

Определяем основное технологическое время[1, c.145−146]:

Токарная обработка:

Т_о = (0.17dl + 0.52dl + 0.18dl + 0.18dl + 0.17dl + 0.1dl + 0.17dl + 0.1dl +

0.037d + 0.052d + 0.17dl + 0.1dl + 0.037d + 0.052d + 0.037d + 0.052d))10^-3

= (0.17*55*32 + 0.52*20*32 + 0.18*30*32 + 0.18*30*32 + 0.17*46*22 +

0.1*46*22 + 0.17*40*5 + 0.1*40*5 + 0.037*55 + 0.052*55 + 0.17*42*4 +

0.1*42*4 + 0.037(55² — 30²) + 0.052(55²-30²) + 0.037*(55² — 45²) +

+ 0.052(55² -45²))10^-3 = 1448.99*10^-3 = 1.449 мин.

Шлифование:

Т_о = (0,07dl + 0.1dl + 0.07dl + 1.5dl)10^-3 = (0.07*46*22 +0.1*46*22+

+ 0.07*30*32 + 1.5 * 30*32)10^-3 = 1.68 мин.

Фрезерование:

Т_о = 7l10^-3 = 7*20*10^-3 = 0.14мин.

Сверление:

Т_о = (0,052dl+0.21dl)10^-3 = (0.052*4*3 + 0.21*4*3)10^-3 = 0.003 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время:

Токарная обработка: Т_о=1.449 мин.,

Т_ш-к=Т_оц_к=1.449*2,14=3.1 мин.;

Шлифование: Т_о=1.68 мин.,

Т_ш-к=Т_оц_к=1.68*2.1=3.528 мин.;

Фрезерование: Т_о=0.14 мин.,

Т_ш-к=Т_оц_к=0.14*1.84=0.2576 мин.,

Сверление: Т_о=0.003 мин.,

Т_ш-к=Т_оц_к=0.003*1.72=0.516 мин.;

Штучно-калькуляционное время, а также все последующие результаты заносим в таблицу 2.1:

Таблица 2.1

Располагая штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков:

[1, c.20]

где N-годовая программа, шт.;

Т_ш-к — штучно-калькуляционное время, мин.;

F_Д— действительный годовой фонд времени, ч;

з_З.Н.-нормативный коэффициент загрузки оборудования. (F_Д=4029ч, з_З.Н.=0.90.)

После расчёта m_P, устанавливают принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего целого числа полученное значение m_P.

Вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:

Количество операций, выполняемых на рабочем месте:

Подсчитываем К_З.О. и определяем тип производства:

единичное производство.

Кол-во деталей в партии при групповой форме организации производства с периодичностью запуска производства 24 дня:

шт.

Расчетное число смен на обработку всей партии на основных рабочих местах:

С_ПР=1-принятое число смен.

Число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:

шт.,

принимаем 250 деталей в партии.

3. Выбор заготовки

Штучный прокат (Рисунок 3.1):

С учётом припусков на диаметральную обработку и обработку торцов выберем круглый прокат № 60 по сортаменту ГОСТ 2590–71:

диаметр проката d=58мм масса одного погонного метра m=22.19кг Себестоимость заготовки из проката[1, с 30]:

где С_О.З.— приведенные затраты на рабочем месте (в данном случаи это отрезка заготовки),

руб, где С_п.з=121 — приведенные затраты на рабочем месте коп/ч;

Т_Ш-К=Т_о?ц_к=7*55*10^-3*1,84=0.708 мин;

М-затраты на материал определяются по фор-ле М = Q? S -?(Q-q)?S_отх / 1000 = (0.88 876*1700) / 1000 — (0.594*270) / 1000 =

1.35 руб.,

где Q=0.88 876 кг-масса заготовки, q=0.29 518 кг-масса детали, S=1700-цена 1 т материала заготовки, S_отх=270-цена 1 т отходов.

руб.

Расчет стоимости довода проката до штамповки[1, с 39−43]

Часовые приведенные затраты:

коп/ч, где С_з — основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп/ч;

С_ч.з часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/ч;

Е_н — нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в машиностроении Е_н=0.15);

К_с, К_з — удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание, коп/ч Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания:

коп/ч, где е=1.53- коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату;

С_ТФ=54.8 -часовая тарифная ставка станочника-сдельщика;

k=1, в единичном производстве;

y=1, при одностаночном производстве.

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места:

коп/ч, где коп/ч, — практические часовые затраты на базовом рабочее месте k_м=1.3- коэффициент показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка; ц — поправочный коэффициент: ц=1+б (1-з_з)/ з_з

Капитальные вложения в станок:

коп/ч;

Капитальные вложения в здание:

коп/ч, Где Ц=1750 руб. — балансовая стоимость станка; производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²,

F=fk_f:f=1.99 м² — площадь станка в плане;

k_f=4 — коэффициент учитывающий дополнительную производственную площадь проходов, проездов и др.

Технологическая себестоимость операции механической обработки руб, где Т_Ш-К=Т_о?ц_к=0.17*55*22*10^-3*2.14=0.44 мин;

k_В — коэффициент выполнения норм, обычно принимаемый равным 1.3.

Себестоимость заготовки из проката с учетом стоимости довода проката до штамповки руб.

Штамповка (Рисунок 3.2):

Себестоимость заготовки из штамповки [1, с 31]:

где С — базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок.

руб.

Исходя из экономических соображений (S_заг1заг2) в качестве заготовки принимаем штучный прокат.

4. Разработка размерной схемы ТП. Размерный анализ ТП

Выявление технологических цепей:

Первый вариант в соответствии рисунками 4.1−4.4:

1. S_сер2-А₅=0> S_сер2=А₅(S_сер2)

2. -d/2+А₅-S₁₃=0> S₁₃ =А₅-d/2(S₁₃)

3. -d/2+S₁₄-А₅=0>S₁₄=d/2+А₅(S₁₄)

4. -A₄+S₁₁=0>S₁₁=A₄(S₁₁)

5. -c+ S₁₂— А₄=0> S₁₂=c+А₄(S₁₂)

6. -A₃+S₇=0>S₇=A₃(S₇)

7. -A₂+S₄+А₃=0>S₄=A₂-А₃(S₄)

8. -z₁₄-S₃+S₄=0>S₃=S₄-z₁₄(S₃)

9. -z₅-S₅+S₇=0>S₅=S₇-z₅(S₅)

10. -b-S₆+S₇=0>S₆=S₇-b (S₆)

11. -b/2+S_сер1-S₆=0>S_сер1=b/2+S₆(S_сер1)

12. -A₁+S₉-S₇=0>S₉=S₇-А₁(S₉)

13. -A₆-S₁₀+S₉=0>S₁₀=S₉-A₁(S₁₀)

14. -z₃+S₈-S₉=0>S₈=S₉+z₃(S₈)

15. -z₁₆+S₂=0>S₂=z₁₆(S₂)

16. -z₂+S₁-S₂-S₈=0>S₁=S₂+S₈+z₂(S₁)

17. -z₁₇+З-S₁=0>З=S₁+z₁₇(З) Второй вариант в соответствии рисунками 4.5−4.6:

1. -A₆+S₃=0>S₃=A₆(S₃)

2. -z₃+S₂=0>S₂=z₃(S₂)

3. -A₁+S₉=0>S₉=А₁(S₉)

4. -z₅+S₈-S₉=0>S₈=S₉+z₅(S₈)

5. -A₂+S₇+S₉=0>S₇=S₉+A₂(S₇)

6. -A₆+S₆-S₇=0>S₆=S₇+A₆(S₆)

7. -A₃+S₅-S₉=0>S₅=A₃+S₉(S₅)

8. -z₁₆+S₄-S₅=0>S₄=z₁₆+S₅(S₄)

9. -z₁₇+S₁-S₂-S₄=0>S₁=S₂+S₄+z₁₇(S₁)

10. -z₂-S₁+З =0>З=S₁+z₂(З)

11. — b+S₁₀-S₉=0>S₁₀=A₁₁+b (S₁₀)

12. -b/2-S_сер1-S₁₀=0>S_сер1=S₆— b/2(S_сер1)

13. -A₄+S₁₁-S₉=0>S₁₁=A₄+S₉(S₉)

14. -c+S₁₂-S₁₁=0> S₁₂=c+S₁₁(S₁₂)

15. -A₅+S_сер2-S₉=0> S_сер2=А₅+ S₉(S_сер2)

16. -d/2+S_сер2-S₁₃=0> S₁₃ =S_сер2-d/2(S₁₃)

17. -d/2+S₁₄-S_сер2=0> S₁₄ =S_сер2+d/2(S₁₄)

Расчет операционных размеров производим по первому варианту маршрута обработки т.к. он является лучшим:

1. S_сер2=20±0,005ммb/2=2_-0.250мм

b/2=S_сер1-S₆>S₆=S_сер1-b/2=20−2=18мм

T_b/2=T_s6+T_Sсер1>T_S6=T_b/2-T_Sсер1=0.25−0.01=0,24 мм

EcS₆=0-(-0.125)=0.125мм

ESS₆=0.125+0.12=0.245мм

EIS₆=0.125−0.12=0.005мм

T_э=0.11 принимаем

2. S_сер2=20±0,005ммb/2=2_-0.250мм

b/2=S₇— S_сер1>S₇=S_сер1+b/2=20+2=22мм

T_b/2=T_s7+T_Sсер1>T_S7=T_b/2-T_Sсер1=0,25−0,01=0,24 мм

EcS₇=0+(-0.125)=-0.125мм

ESS₇=-0.125+0.12=-0.005мм

EIS₇=-0.125−0.12=-0.245мм

T_э=0.11мм для IT11 принимаем

3. A₃=; A₂=17^+0.27

A₂= A₃-S₄>S₄= A₂-A₃=22−17=5мм

T_S4=T_А2+T_А3=0.11−0.270=0,380 мм

EcS₄=0.055−0.135=-0.190мм

ESS₄=-0.190+0.190=0

EIS₄=-0.190−0.190=0.380мм

T_э=0.18мм для IT12, принимаем

4. z₁₄=0.7_-0.28мм> z_14min=0.42мм

z_14min=S_4min-S_3max

S_3max= S_4min-z_14min=4.82−0.42=4.4мм

T_S3=0.180ммIT14

S_3min= S_3max-T_S3=4.4−0.180=4.22мм

z_14max= S_4max -S_3min=5−4.22=0.78мм

z₁₄= S₄— S₃ =5−4.4=0,6 мм

z_14min=S_4min-S_3max=4.82−4.4=0.42мм

5. z₅=0.8_-0.28мм> z_5min=0.52мм

z_5min=S_7min-S_5max

S_5max= S_7min-z_5min=21.89−0.52=21.37мм

T_S5=0.330ммIT14

S_5min= S_5max-T_S5=21.37−0.330=21.04мм

z_5max= S_7max -S_5min=22−21.04=0.96мм

z₅= S₇— S₅ =22−21.37=0,63 мм

z_5min=S_7min-S_5max=21.89−21.37=0.52мм

6. A₁=10^+0.110A₃=22_-0.110мм

A₁=S₉-A₃>S₉= A₁+ A₃=22+10=32мм

T_S9=T_A1+T_A3=0.11+0.11=0.220мм

EcS₉=-0.055-(-0.055)=0

ESS₉=0+0.110=0.110мм

EIS₉=0−0.110=-0.110мм

T_э=0.16мм для IT11, принимаем

7. A₆=3_-0.300мм

A₆=S₉-S₁₀>S₁₀= S₉— A₆=32−3=29мм

T_A6=T_s9+T_S10>T_S10=T_A6-T_S9=0.300−0.160=0,140 мм

EcS₁₀=0-(-0.150)=0.150

ESS₁₀=0.150+0.070=0.220мм

EIS₁₀=0.150−0.070=0.08мм

T_э=0.21мм для IT12, т принимаем

8. z₃=0.8_-0.28мм> z_3min=0.52мм

z_3min=S_8min-S_9max

S_8min= S_9max-z_3min=32.08+0.52=32.6мм

T_S8=0.620ммIT14

S_8max= S_8min+T_S8=32.6+0.620=33.22мм

z_3max= S_8max -S_9min=33.22−31.92=1.3мм

z₃= S₈— S₉ =32.6−32=0,6 мм

z_3min=S_8min-S_9max=32.6−32.08=0.52мм

9. S₂=z₁₆=0.8_0.28мм

10. z₂=1.5±0,250мм> z_2min=1.25мм;

z_2min=S_1min-S_2max -S_8max

S_1min= S_2max+ S_8max +z_2min=0.8+33.22+1.25=35.27мм

T_S1=0.620ммIT14

S_1max= S_1min+T_S1=35.27+0.620=35.89мм

z_2max= S_1max -S_2min-S_8min=35.89−0.52−32.6=2.77мм

z₂= S₁— S₂ -S₈=35.27−0.8−32.6=1.87мм

z_2min=S_1min-S_2max -S_8max=35.27−0.8−33.22=1.25мм

11. z₁₇=1.3±0.25мм> z_17min=1.05мм

z_17min=З_min-S_1max

З_min= S_1max+z_17min=35.89+1.05=36.94мм

T_З=1.6ммIT6

З_max= З_min+T_З=36.94+1.6=38.54мм

z_17max= З_max -S_1min=38.54−35.27=3.27мм

z₁₇=ЗS₁=37.74−35.27=2.47мм

z_17min=З_min-S_1max=36,94−35.89=1,05 мм

12. S_сер2=10±0,005ммd/2=2_-0.180мм

d/2=S_сер2-S₁₃>S₁₃=S_сер2-d/2=10−2=8мм

T_d/2=T_s13+T_Sсер2>T_S13=T_d/2-T_Sсер2=0.180−0.010=0,17 мм

EcS₁₃=0-(-0.090)=0.090мм

ESS₁₃=0.090+0.085=0.175мм

EIS₁₃=0.090−0.085=0.005мм

T_э=0.15мм для IT12, принимаем

13. S_сер2=10±0,005ммd/2=2_-0.180мм

d/2=S₁₄— S_сер2>S₁₄=S_сер2+d/2=10+2=12мм

T_d/2=T_s14+T_Sсер2>T_S14=T_d/2-T_Sсер2=0,18−0,01=0,17 мм

EcS₁₄=0+(-0.090)=-0.090мм

ESS₁₄=-0.090+0.085=-0.005мм

EIS₁₄=-0.090−0.085=-0.175мм

T_э=0.15мм для IT12, принимаем

14. S_сер2=10±0,005ммс/2=3_-0.180мм с/2=S_сер2-S₁₁>S₁₁=S_сер2-с/2=10−3=7мм

T_с/2=T_s11+T_Sсер2>T_S11=T_с/2-T_Sсер2=0.180−0.010=0,17 мм

EcS₁₁=0-(-0.090)=0.090мм

ESS₁₁=0.090+0.085=0.175мм

EIS₁₁=0.090−0.085=0.005мм

T_э=0.15мм для IT12, принимаем

15. S_сер2=10±0,005ммс/2=3_-0.180мм с/2=S₁₂— S_сер2>S₁₂=S_сер2+с/2=10+3=13мм

T_с/2=T_s12+T_Sсер2>T_S12=T_с/2-T_Sсер2=0,18−0,01=0,17 мм

EcS₁₂=0+(-0.090)=-0.090мм

ESS₁₂=-0.090+0.085=-0.005мм

EIS₁₂=-0.090−0.085=-0.175мм

T_э=0.15мм для IT12, принимаем

5. Расчет диаметральных размеров для двух наиболее точных поверхностей (внутренняя и наружная) технологический заготовка поверхность втулка Расчёт припусков на диаметральную обработку отверстия Ш30H9^+0.06.

Таблица 5.1

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ш30H9^+0.06 втулки

Технологический маршрут обработки отверстия Ш30H9 происходит в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне.

Пространственная погрешность:

где,

р_см смещение отверстия (после сверления отверстия глубиной 32 мм равно нулю) Пространственное отклонение:

После сверления: с==30.7мкм;

После чернового растачивания: с==6,36мкм;

После получистового растачивания: с=0;

После предварительного шлифования: с=0

После чистового шлифования: с=0

Погрешность установки для операций растачивания равна нулю т.к. обработка поверхности производится после сверления без смены позиции. Погрешность установки для первой операции шлифования равна:

Погрешность установки для второй операции шлифования равна нулю т.к. обработка поверхности производится без смены позиции.

Определение межоперационных припусков:

Минимальный припуск под растачивание:

черновое мкм получистовое мкм Минимальный припуск под шлифование:

предварительное

мкм чистовое

мкм Определение расчетных размеров:

мм

мм

мм

мм Определение предельных размеров (округлен до точности допуска):

мм

мм

мм

мм

мм Определение предельных значений припуска:

для чистового шлифования для предварительного шлифования для получистового растачивания для чернового растачивания Построим схему графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш30H9:

Рисунок 5.1 — Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ш30H9 втулки

Расчёт припусков на диаметральную обработку поверхности Ш46h9_-0.062.

Таблица 5.2

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ш46h9−0.062 втулки

Пространственная погрешность:

Пространственное отклонение:

Заготовка: =6,36мкм;

После черновой токарной обработки: с=6.36*0.06=0.382 мкм После получистовой токарной обработки: с=6.36*0.04 мкм После предварительного шлифования: с=6.36*0.02мкм Погрешность установки для первой токарной операции равна:

Погрешность установки для второй токарной операции равна нулю т.к. обработка поверхности производится без смены позиции.

Погрешность установки для первой операции шлифования равна:

Погрешность установки для второй операции шлифования равна нулю т.к. обработка поверхности производится без смены позиции.

Определение межоперационных припусков:

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание мкм под получистовое обтачивание мкм под предварительное шлифование мкм под чистовое шлифование

мм Определение расчетных размеров:

мм

мм

мм

мм Определение предельных размеров (округлен до точности допуска):

мм

мм

мм

мм

мм Определение предельных значений припуска:

под чистовое шлифование под предварительное шлифование под получистовое обтачивание под предварительное обтачивание Построим схему графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш46h9:

Рисунок 5.1 — Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш46h9 втулки

6. Расчет суммарной погрешности обработки

Определяем величину погрешности Д_И, вызванную размерным износом резца по:

где L — длина пути резания обработки партии N деталей определяется:

Для сплава Т30К4 интенсивность изнашивания.

Определим колебание системы Dy в следствии уменьшении силы P_y из-за непостоянной t и податливости системы при обработке.

где Wmax и Wmin — наибольшая и наименьшая податливость системы;

P_Ymax и Р_Ymin-наибольшее и наименьшее составляющей силы резания.

Для токарного станка повышенной точности наибольшее смещение резцедержателя и оправки установленной в шпиндели передней бабки под нагрузкой 686 Н-25мкм. [2, с. 29].

Втулку, закрепленную в трех кулачковом патроне можно представить как балку защемленную консольно, нагруженная сосредоточенной силой в конце балки, там же будет наибольший прогиб:

Тогда наибольшая податливость технологической системы равна:

Наибольшая и наименьшая нормальная составляющая силы резания определяется согласно [3, с.271−275], исходя из условий:

где; x=1; y=0,75; n=-0,15; S=0,15 об/мин.; V=100м/мин.; =1(ц=45є).

Т.к. возможны колебания припусков, то колебания глубины резания

В этом случае Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций

.

В предположении, что настройка растачивания на выполняемый размер производится по индикаторному упору с ценой деления 0,002 мм, определим погрешность настройки:

где Dp=20-погрешность регулирования положения резца, Кр=1.14 и Ки=1- коэффициенты распределения величин Dр и Dизм от нормального закона распределения, Dизм=20 мкм.

Тогда погрешность настройки:

Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка SDст. Согласно

где С — допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя по направляющим станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L; l — длина обрабатываемой поверхности.

Для токарных станков с ЧПУ при наибольшем диаметре обрабатываемой поверхности до 116 мм С=4 мкм на длине 80 мм.

Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

SDт=0.15(9,628+9,133+13+2,5)=4,69мкм.

Определим суммарную погрешность обработки по уравнению:

1. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. -4-е изд., перераб. и доп.-Мн.: Выш. школа, 1983.-256с., ил.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-ух т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986. 656с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-ух т. Т. 2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986. 496с., ил.

4. Краткий справочник технолога тяжелого машиностроения / Маракулин И. В., А. П. Бунец, В. Г. Коринюк.-М.: Машиностроение, 1987.-464 с., ил.

5. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» / В. И. Аверченков, О. А. Горленко, В. Б. Ильицкий и др.; Под общ. ред. О. А. Горленко. — М.: Машиностроение, 1988. 1926с., ил.

6. Колкер Я. Д., Руднев О. Н. Базирование и базы в машиностроении: Учеб. пособие.- К.: Выш. шк., 1991.-100с.: ил.