Разработка технического проекта механической обработки детали "фонарь 244.00.00.13"

Министерство по образованию и науке РФ

Ливенский филиал федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс"

Кафедра технологии машиностроения

К курсовому проектупо дисциплине: "Технология машиностроения" Разработка технического проекта механической обработки детали "фонарь 244.00.00.13"

Работу выполнил Хромов С.Ю

Группа 41-Т

Преподаватель Чаплыгин В.С

Ливны, 2011 г

Содержание

Введение

1.Общая часть

1.1 Назначение детали

1.2 Химический состав материалаи его механические свойства

1.3 Режим работы цеха и фонды времени

1.4 Определение типа производства и такта работы

2.Технологическая часть

2.1 Анализ технологичности детали

2.2 Анализ базового технологического процесса

2.3 Выбор метода получения заготовки и его экономическое обоснование

2.4 Разработка технологического маршрута обработки детали

2.5 Расчет припусков на обработку

2.6 Выбор оборудования и технологической оснастки

2.7 Расчет режимов резания и техническое нормирование

Заключение

Список литературы

Введение

Технология машиностроительного производства представляет собой совокупность различных технологических процессов - литья, ковки, штамповки, термической обработки, окраски и др. Технология же машиностроения охватывает заключительные стадии машиностроительного производства – превращение заготовок в готовые детали сборку, т.е. изготовление машин.

Отличительной способностью современного машиностроения является существенное ужесточение эксплуатационных свойств машин: увеличиваются скорость, ускорение, температура; уменьшаются масса, объем, вибрации, время срабатывания механизма и т.д. Темпы такого ужесточения постоянно возрастают и машиностроители вынуждены все быстрее решать конструкторские и технологические задачи. В условиях рыночных отношений быстрота реализации принятых решений играет главенствующую роль.

Технология машиностроения позволяет решать проблемы изготовления машин в соответствии с заданной программой их объема выпуска, обеспечивая установленные показатели качества при оптимальных затратах живого и овеществленного труда. Проблемы производства тесно увязаны с его экономикой.

Основы технологии машиностроения традиционно включает несколько важнейших этапов разработки технологического процесса. В любом типе производства оказывается необходимым анализ исходных данных и технологический контроль конструкторской документации. Экономические проблемы современного производства одной из основных делаю задачу выбора заготовок и разработку маршрутного технологического процесса. Выполнение этих этапов убедительно указывает на центральное место технологии машиностроения в машиностроительном производстве. Маршрутный и операционный технологические процессы определяют особенности смежных производств, выбор оборудования и размещение заказов на создание нового оборудования, режущего инструмента, приспособления, измерительных средств и всех элементов производства, которые образуют производственную среду. Конструкции производственных зданий, площади и особенности проектирование цехов и отдельных участков также полностью подчиняются разработанному технологическому процессу.

Основные типы производства - массовое, серийное, единичное – имеют свои технологические особенности. Наиболее распространенным является серийный тип производства, в составе которого развиваются ряд прогрессивных технологических процессов. Групповой технологический процесс и преимущество использования металлорежущих станков с числовым программным управлением позволяет реализовать прогрессивность процесса в наибольшей степени.

Обработка заготовок на агрегатных станках и автоматических линиях характерна для массового производства. Единичное производство характеризуется малым объемом годового выпуска изделий, но может быть прогрессивным при выпуске как тяжелых, уникальных изделий, так и небольших по массе выпускаемых машин.

Целая серия научных положений технологии машиностроения охватывает и заключительную стадию производства – сборку. Тем не менее, эта стадия имеет свои отличительные особенности. Свойство собираемы деталей, их характеристики, допуски размера, формы и расположения поверхностей по определенным законам взаимодействуют в собранной машине, определяя его качество. Основы технологии машиностроения включает разработку технологического процесса сборки и их автоматизацию. Главным же моментом является установление связей двух стадий – изготовление деталей и их сборку.

1.Общая часть

1.1Назначение детали

Деталь Фонарь 244.00.00.13 является сборочной единицей центробежного электронасоса КМ50-40-215, предназначенного для перекачивания воды и жидкостей со схожими физическими свойствами. Электронасос состоит из асинхронного электродвигателя, изготовленного во взрывозащищенном исполнении, и собранного на одном валу с ним центробежного насоса. Фонарь 244.00.00.13 является одновременно подшипниковым щитом электродвигателя, и частью корпуса центробежного насоса, внутри которого располагается торцовое уплотнение для защиты от протечек, и рабочее колесо. Имеет центральное отверстие и систему взаимно ориентированных плоскостей и цилиндрических поверхностей, расположенных соосно с центральным отверстием. Вал электродвигателя проходит через центральное отверстие в передней части фонаря, и приводит во вращение рабочее колесо насоса, закрепленное на валу с помощью шпонки и гайки.

1.2 Химический состав материала, и его механические свойства

Заготовка детали Фонарь 244.00.00.13 выполняется из серого чугуна СЧ20. Выбор конструкционного материала для данной заготовки представляется оправданным, так как серый чугун – наиболее дешевый литейный сплав, обладает сравнительно высокими механическими свойствами, относительно низкой температурой плавления и хорошими литейными свойствами. Недостатком серого чугуна является отбел, но это несущественно при литье в песчано-глинистые формы.

Таблица 1. Химический состав серого чугуна СЧ 20

На механические свойства серого чугуна основное влияние оказывают количество, форма и распределение графитовых включений, а также прочность основной металлической массы.

Серый чугун малочувствителен к подрезам, буртикам, выточкам и другим концентраторам напряжений, но в то же время серый чугун хрупок и обладает низкой пластичностью.

Все эти свойства позволяют использовать серый чугун для получения отливок высокой прочности и большой сложности.

Таблица 2. Механические свойства серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412- 85

1.3 Режим работы цеха и фонды времени

Режим работы цеха принимаем двухсменный (m=2)

Годовой фонд времени работы оборудования:

Fдт
=Fд
m(1)

где Fд
- годовой фонд времени работы оборудования за одну смену;

m – число смен.

Fдт
= 2007,5 ·2 = 4015 ч

Действительность годовой фонд времени работы оборудования:

Fдо
= 0,97·Fдт
(2)

где 0,97 – коэффициент, учитывающий потери от номинального фонда (табл. 5, с. 23)

Fдо
= 0,97 ·4015 = 3895 ч

Действительный годовой фонд времени оного рабочего: Fдр
= 1860 ч (табл. 4, с. 24)

1.4 Определение типа производства и такта работы

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования. Коэффициент закрепления операции- это отношение числа всех технологических операций выполняемых в течении определенного периода на механическом участке (О) , к числу рабочих мест (Р) этого участка, определяется по формуле:

(3)

де, для Фонаря 244.00.00.13 О=8, Р=5, тогда получаем:

Типы машиностроительных производств характеризуются следующими значениями коэффициента закрепления операций:

Кз.о
≤1 – массовое производство

1<Кз.о
≤10 – крупносерийное производство

10<Кз.о
≤20 –средне серийное производство

20<Кз.о
≤40 – мелкосерийное производство

Кз.о
>40 – единичное производство

Так как Кз.о
= 1,6 , то производство будет крупносерийное

Согласно с определением типа производства и массой детали равной 7,2 кг. Принимаем годовую программу выпуска продукции: N=45000 шт.

Такт работы (выпуска) определяем по формуле:

, мин/шт(4)

где Fдм
=4015 – годовой фонд времени работы оборудования N=18000 шт – годовая программа выпуска изделий мин/шт.

Величина такта выпуска определяется по формуле:

, мин/шт(5)

где Fд
=3895 – годовой фонд времени работы оборудования N=18000 шт – годовая программа выпуска изделий мин/шт.

В серийном производстве количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по формуле:

,шт. (6)

где а – число дней, на которые необходимо иметь запас:

а = 5-8 дней

Принимаем, а = 5 дня

F –число дней в году, F= 249 дня

(шт.)

Принимаем количество деталей в партии кратно программе, т.е. n= 900 шт. при годовой программе N= 45000 шт.

Для слесарных рабочих мест:

, ч (7)

где Fн
– номинальный годовой фонд времени при работе в одну смену – 1780 ч.

, ч

2. Технологическая часть

2.1 Анализ технологичности детали

Деталь " Фонарь 244.00.00.13" относится к классу "корпусных деталей".

Качественная оценка технологичности детали.

Анализ технологичности детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ – один из важнейших этапов технологической разработки. Конструкцию детали принято называть технологичной, если она в полной мере позволяет использовать все возможности и особенности наиболее экономичного технологического процесса, обеспечивающего его качество. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения. Конструкция детали корпус допускает обработку отверстий и нарезание в них резьбы с применением многошпиндельных головок. Форма рабочих поверхностей детали корпус позволяет растачивать их на токарных станках-полуавтоматах с ЧПУ. Имеется свободный доступ режущего инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям. Конструкция детали корпус имеет глухие отверстия, обработка которых не затруднена. Деталь не имеет обрабатываемых поверхностей и отверстий, расположенных под углом. Жесткость детали достаточна, поэтому выбор режимов резания зависит только от материала заготовки и применяемого режущего инструмента.

Конструкция детали имеет достаточные по размерам и расположению базовые поверхности. Указанные на чертеже допускаемые отклонения размеров, класс точности чистоты и отклонения формы могут быть получены на универсальном оборудовании без применения специальных методов обработки. Из этого можно сделать вывод, что деталь достаточно технологична.

Количественная оценка технологичности детали

Количественная оценка технологичности детали

Проведем количественную оценку технологичности детали Фонарь.

Уровень технологичности детали по коэффициенту использования материала по формуле:

; (8)

где, Мд
-масса детали, Мд
=7,2 кг;

Мз – масса заготовки, Мз=7,8 кг.

Уровень технологичности конструкции по точности обработки детали:

; (9)

где, К.б.тч
, Ктч
- соответственно базовый и достигнутый коэффициент точности обработки.

Достигнутый коэффициент точности обработки:

(10)

где,
- средний квалитет точности обработки;

ni
-число точности обработки;

Т-квалитет точности обработки.

;

;

Так как при технологическом контроле чертеж не подвергался изменению и пересмотру, то Кб.тч
=0,982.

;

Уровень технологичности по шероховатости поверхности:

;(11)

где, Кб.ш
, Кш
- соответственно базовый и достигнутый коэффициенты шероховатости поверхности.

Достигнутый коэффициент поверхности:

;(12)

где,- средний класс шероховатости поверхности;

ni
- число поверхностей соответственно классу шероховатости;

Ш- класс шероховатости поверхности.

;

;

Так как при технологическом контроле чертеж детали изменению и пересмотру не подвергался, то Кб.ш
=0,22, то коэффициент уровня шероховатости Ку.ш
= 0,22/0,22=1. В результате качественного и количественного анализа технологичности конструкции приходим к выводу, что деталь достаточно технологична.

2.2 Анализ базового технологического процесса

Действующие на базовом предприятии технологические процессы обработки фонаря электронасоса КМ50-40-215 разработаны для индивидуального производства. По базовой технологии корпус подвергается следующим видам обработки: токарной, сверлильной. Причем названные операции повторяются. Много времени теряется на перемещение, транспортировку и пролеживание партий заготовок около рабочих мест, на ручные, слесарные и контрольные операции и др. Слабое оснащение быстродействующими механизированными и автоматизированными приспособлениями, специальной, измерительной оснасткой и инструментом приводит к появлению брака и затрат времени и средств на его исправление.

Исходя из этого для повышения экономичности, точности и техно-логичности кардинально меняем базовый технологический процесс.

Базовый технологический процесс механической обработки детали "Фонарь 244.00.00.13" состоит из 8 операций:

Таблица 3. Базовый технологический процесс обработки детали Фонарь 244.00.00.13.

В проектный вариант технологического процесса вносим следующие изменения: токарную обработку выполним на токарно-винторезных станках с ЧПУ 16К20Т1, оснащенных приспособлениями для пневматического закрепления заготовки и инструментами из твердого сплава. Это позволяет значительно повысить точность взаимного расположения поверхностей за счет минимизации влияния погрешности установки, возложить задачу обеспечения требуемой точности обрабатываемых поверхностей на квалифицированных рабочих инструментального производства, а также повысить производительность труда благодаря совмещению времени обработки и уменьшению общего количества установок.Обработку отверстий целесообразнее вести на вертикально-сверлильных станках, оснащенных многошпиндельными сверлильными головками для одновременного сверления отверстий.

2.3 Выбор метода получения заготовки и его экономическое обоснование

Выбор заготовки следует производить на основании анализа конфигурации детали, ее материала, типа производства, технических требований.

Определим для сравнения два метода получения заготовки:

1) Литье в песчаные формы

2) Литье в кокиль

Литьем в песчаные формы получают отливки с широким диапазоном размеров и веса. Песчаные формы выполняют в опоках, применяя в крупносерийном производстве машинную формовку.

Стоимость заготовки определяем по формуле:

руб(13)

где, Ci
- базовая стоимость одной тонны заготовок, Ci
=28530 руб.;

Q-масса заготовки, кг;q-масса готовой детали, кг;

Sотх
- цена одной тонны отходов, Sотх
=1800 руб;

kт
=1,03 - коэффициент, зависящий от точности отливок, стр.34 [ ];