Разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления детали корпус - курсовая работа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Омский государственный технический университет

Кафедра: «Авиа- и ракетостроение»

Пояснительная записка

КП.2068998–45–11–00.000.ПЗ

к курсовому проекту

на тему: «Разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления детали – корпус»

Выполнил: Студент гр.

Дата _______________

Подпись ______________

Руководитель: к.т.н., доцент

Дата _______________

Подпись ______________

Омск 2005

Министерство образования и науки Российской Федерации

Омский государственный технический университет

Кафедра: «Авиа- и ракетостроение»

ЗАДАНИЕ №11

Курсовой проект по курсу: «Технология ракетных двигателей»

Студенту группы

2005-2006 учебный год

Тема курсового проекта: «Разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления детали – корпус»

Исходные данные: Чертеж детали, чертеж заготовки, токарного приспособления, технологический процесс механической обработки корпуса.

Содержание проекта: Пояснительная записка и графическая часть.

Чертежи (листы):

1. Чертеж детали (корпус) – формат А2;

2. Чертеж заготовки – формат А2;

3. Маршрутная карта технологического процесса – формат А1, А2;

4. Чертеж токарного приспособления – формат А3;

5. Корпус токарного приспособления – формат А3;

6. Винт с Г – образной головкой – формат А4;

7. Штифт – формат А4;.

Разделы пояснительной записки: введение, технологическая часть, конструкторская часть, заключение, приложение.

Основная рекомендуемая литература: Косилова А.Г. Точность обработки заготовки и припуски в машиностроении; Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения; мордвинов Б.С. Методические указания к расчету линейных технологических размеров и допусков при проектировании технологических процессов механической обработки; Мордвинов Б.С. Методические указания к расчету диаметральных технологических размеров при проектировании технологических процессов механической обработки; Справочник технолога-машиностроителя / под. ред. А.Г. Косиловой.

Руководитель проектирования

Студент

Дата выдачи: _________________

Содержание

Задание на курсовой проект

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Описание конструкции и особенностей её функционирования

1.2 Технологичность деталей, подвергаемых механической обработке.

1.3 Технологичность заготовок

1.4 Выбор материала заготовки

1.5 Выбор типа производства

1.6 Обоснование выбора заготовки

1.7 Проектирование маршрутного технологического процесса

1.8 Расчет межоперационных припусков и промежуточных размеров заготовки

1.9 Расчет общих параметров операций

1.10 Описание используемого оборудования

1.11 Технико-экономический анализ вариантов технологических процессов

Общие требования по технике безопасности и производственной санитарии для работающих на металлорежущих станках

2. Конструкторская часть

Заключение

Библиографический список

Введение

В промышленном производстве основное время уделяется технологическому процессу.

В этом курсовом проекте рассматривается технологический процесс изготовления корпуса. В нем закрепляется, углубляется и обобщается пройденный ранее теоретический материал. При выполнении проекта ищется лучший вариант по выбору технологического процесса, оборудования, оснастки, на основании технологического – экономического факторов. После выполнения курсового проекта создается представление о производственном изготовлении детали.

В данном курсовом проекте меняется, по сравнению с базовым (заводским), получение заготовки и снижаются припуски на механическую обработку, из-за того, что расчет производится по другой более точной методике.

1. Технологическая часть

1.1 Описание конструкции и особенностей её функционирования

Рис. 1 Клапан (сборный чертеж):

1 – корпус , 2 – клапан, 3 – упор, 4 – пружина, 5 – крышка, 6 – кольцо,

7 – кольцо уплотнительное, 8 – шайба.

Клапан предназначен для предохранения системы подачи жидкости от внезапного действия давлений, превышающих установленные для данной системы. При нормальной работе жидкость подается и проходит через зазор Б в систему, а при возникновении повышенного давления клапан 2 под действием этого давления перемещается и закрывает зазор Б, препятствуя перегрузкам системы. При перемещении клапана упор 3 сжимает пружину 4 , вызывая повышение давления в полости, излишки воздуха выходят через 4 отверстия Æ1,5 мм, закрытых от проникновения пыли и прочих загрязнений кольцом 6 . Крышка 5 предназначена для установки заданного номинального давления в системе путем регулирования степени сжатия пружины. Кольцо резиновое уплотнительное 8 предназначено для устранения зазора между корпусом и клапаном, а шайба 7 оказывает давление на это кольцо во избежание открытия зазора между корпусом и клапаном при износе кольца в процессе эксплуатации.

Деталь "корпус" 1 предназначена для придания того взаимного расположения деталей узла, которое обеспечивает функционирование данного узла, исходя из его назначения, предусмотренного конструктором.

Материал детали 06Х15Н6МВФБ – Ш – ТУ – 14 – 1 – 2229 – 77

Химический состав Сталь 06Х15Н6МВФБ – Ш – ТУ – 14 – 1 – 2229 – 77

Механические свойства Сталь 06Х15Н6МВФБ – Ш – ТУ – 14 – 1 – 2229 – 77

Масса заготовки равна 360 грамм

Масса детали 100 грамм

1.2 Технологичность деталей, подвергаемых механической обработке

В современном машиностроении обработка снятием стружки даже в весьма развитых отраслях доходит до 30% - 40% от общей трудоемкости изготовления.

Деталь корпус относится к деталям класса корпусов. Корпусные детали весьма разнообразны и сложны по конструкции, трудоемки по изготовлению, ответственны по назначению и поэтому требуют большого внимания с точки зрения технологичности их конструкции.

Корпусные детали обычно имеют коробчатую форму с точно обработанными отверстиями. Наружные плоские поверхности, как правило, служат основными технологическими базами. Наиболее ответственными и точными операциями при обработке корпусных деталей являются операции по обработке базовых плоскостей, расточке точных отверстий со строгой параллельностью их осей и точными расстояниями между ними.

Исходя из основного эксплуатационного назначения и учитывая необходимость максимального снижения трудоемкости, корпусные детали должны обладать следующими качествами:

- прочностью, жесткостью и виброустойчивостью, чтобы исключить деформации как в процессе эксплуатации, так и при механической обработке по действием усилий зажимов и резания;

- точностью и надежностью стыковых базовых поверхностей;

- точностью и строгим расположением поверхностей.

Необходимо соблюдать следующие требования:

- обрабатываемые поверхности с одной стороны детали целесообразно располагать в одной плоскости, что обеспечивает обработку на поход;

- корпусные детали должны иметь хорошо развитие поверхности, выбираемые в качестве технологических баз, что обеспечивает надежную ориентировку и жесткое крепление детали;

- нежелательно в конструкции корпуса иметь отверстия, оси которых расположены под углом относительно стенки, что создает неблагоприятные условия врезания;

- крепежные отверстия должны быть стандартными по диаметрам и резьбам;

- подрезка внутренних торцевых поверхностей может быть облегчена и сделана более точно, если конструкция будет обеспечивать свободный доступ режущего инструмента к месту обработки. Проектируемая деталь корпус исключает сложности, которые могут возникнуть при механической обработке.

Технологичность сборки.

Сборка – наиболее сложный и ответственный процесс в общем комплексе производства изделий. Поэтому требования технологии сборки следует возможно полнее учитывать при проектировании новых изделий.

- Наименьшее количество деталей в сборочном узле. Это достигают выбором наиболее простой и рациональной схемы узла, а также объединения нескольких деталей в одну, отвечающую требованиям технологичности.

- Независимая и параллельная сборка узлов изделия.

- Беспригоночная собираемость.

- Взаимозаменяемость деталей.

1.3 Технологичность заготовок

Метод выполнения заготовки для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали материалом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Кузнечные заготовки в виде кованых и особенно штампованных поковок распространены в машиностроении. Это объясняется высокими механическими свойствами термообработанных поковок по сравнению с другими видами заготовок, которые могут быть получены из данного материала.

Широкому распространению кузнечных заготовок способствует высокая производительность и малая стоимость горячей штамповки в условиях серийного и массового производств.

Конструкция детали, которая может удовлетворять следующим основным требованиям:

- наличие ярко выраженной поверхности разъема детали, в которой расположены наибольшие габаритные размеры;

- обеспечение величины штамповочных уклонов, радиусов закруглений и переходов в соответствии с правилами изготовления поковок;

- отсутствие трудноформируемых элементов, таких как высокие и тонкие ребра, полотна малой трещины, расположенные параллельно плоскости разъема, а также отсутствие резко отличающихся по величине сечений.

В качестве заготовки для корпуса используется круглый калиброванный прокат . Он зажимается в тиски и отрезается механической пилой длиной 65 мм на одну деталь.

Назначается припуск на обработку –0,52. Из–за высокой стоимости заготовки не допускается увеличение припуска.

1.4 Выбор материала заготовки

Исходя из сложных условий работы детали необходимо выбрать материал, чтобы он удовлетворял условиям прочности, долговечности, не подвергался коррозии и имеет малую себестоимость.

Выбранный материал – Сталь 06Х15Н6МВФБ – Ш является высоко легированной сталью удовлетворяющую всем требованиям эксплуатации

1.5 Выбор типа производства

Тип производства выбирают исходя из заданной программы выпуска путем расчета такта выпуска.

Выбор типа производства определяется по принципу трудоёмкости операций обработки, трудоемкости наладки оборудования на основных операциях, затрат несовершенного производства и других экономических и организационных соображений.

Рассматриваемая в курсовом проекте деталь имеет хорошую технологичность и может применяться без дополнительных конструктивных изменений.

Определение величины коэффициента закрепления операций и типа производства.

S_i – коэффициент закрепления операций;

– такт выпуска i–ой детали,

– средняя годовая трудоемкость i – ой детали,

время оперативной обработки детали,

– число операций механической обработки,

годовая программа выпуска i–ой детали.

Она определяется в нашем случае выбирается ориентировочно из-за специфики производства детали.

– действительный годовой фонд;

– количество рабочих смен;

Так как > 20, тип производства – мелкосерийный.

1.6 Обоснование выбора заготовки

Метод выполнения заготовок определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку - значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления. Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

Исходные данные

Материал детали Сталь 06Х15Н6МВФБ – Ш

Масса детали Годовая программа N = 700

Данные для расчетов стоимости заготовки по вариантам

Общая формула стоимости заготовки:

1-й вариант.

– коэффициент точности поковок;

– коэффициент группы сложности поковок;

– коэффициент марки материала;

– коэффициент объема производства.

2-й вариант.

– коэффициент точности поковок;

– коэффициент группы сложности поковок;

– коэффициент массы поковок;

– коэффициент марки материала;

– коэффициент объема производства.

Вывод: Как показывает приведенный расчет, стоимость заготовки с меньшей массой ниже.

1.7 Проектирование маршрутного технологического процесса

Маршрутная карта техпроцесс

1.8 Расчет межоперационных припусков и промежуточных размеров заготовки

Исходные данные для расчета межоперационных технологических размеров

Ожидаемые погрешности и уравнения замыкающих звеньев для расчета линейных технологических размеров

Расчет и проверка линейных технологических размеров

Эксцентриситеты поверхностей, погрешности припуска и их расчетные значения

* На диаметр должна наворачиваться технологическая резьба М20, следовательно припуски будут равны .

По соображению технологичности изготовления штампа примем вес полученные диаметры равные большему, то есть а припуски увеличатся на разницу межу ними, т.е. и

1.9 Расчет общих параметров операций

Рассмотрим на примере операции 016 точение получистовое на токарно-винторезном станке 16К20.

- Глубина резания t = 1,5 мм (за глубину резания принимаем величину припуска ).

- Подача ;

- Скорость резания

где

Т = 60 мин – среднее значение стойкости инструмента

– коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента;

–

коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

- Сила резания ;

где

– поправочный коэффициент

- Мощность резания N, кВт

- Основное время

–длина рабочего хода,

где – длина обработанной поверхности,

у = 1 мм – пробег инструмента

n – частота вращения шпинделя,

Примем

Сверление

Рассмотрим на примере операции 016 сверление отверстия на глубину на токарно-винторезном станке 16К20.

- Глубина резания t = 0,5∙7 = 3,5 мм.

- Подача ;

- Скорость резания

где

Т = 25 мин – среднее значение стойкости инструмента

– коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента;

–

коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

- Крутящий момент и осевая сила резания ;

где

где

- Мощность резания N, кВт

n – частота вращения шпинделя,

- Основное время

– длина рабочего хода,

где – длина обработанной поверхности,

у = 2 мм – пробег инструмента

Примем

Штучно калькуляционное время операции 016

где – на всю операцию

– вспомогательное время

Вспомогательное время на операцию складывается из:

установка, закрепление и снятие детали

время на контрольные промеры

включить, выключить станок кнопкой 0,01∙3 мин

повернуть резцовую головку на следующую позицию 0,015 мин

подвести или отвести инструмент к детали при обработке 0,025∙3 мин

управление станком (переключение подачи и числа оборотов) 0,025∙3 мин

– операционное время

– время на обслуживание станка

– время на техническое обслуживание

– время перерывов

По выше изложенной методике рассчитываются все последующие токарные операции.

Резьбонарезная

Рассмотрим на примере операции 020 нарезание резьбы резцом ВК8 на токарно-винторезном станке 16К20.

- Подача равна шагу резьбы ;

- Число рабочих ходов i = 3, необходимых для образования резьбы;

- Скорость резания. При нарезании резьбы с ограниченным выходом резца и необходимости при этом ручного отвода резца скорость резания уменьшают, рассчитывая ее по формуле:

Где D = 20 мм – номинальный диаметр резьбы

f = 2 мм – длина за резьбовой канавки

τ = 0,01 мин – время на отвод резца и переключение станка на обратный ход

- Сила резания ;

где

- Мощность резания N, кВт

- n – частота вращения шпинделя,

- Основное время

– длина рабочего хода, где

Штучно калькуляционное время операции 020

где – на всю операцию

– операционное время

– время на обслуживание станка

– время на техническое обслуживание

– время перерывов

По выше изложенной методике рассчитываются все последующие токарные операции.

1.10 Описание используемого оборудования

Основные операции в технологическом процессе являются токарные. На этих операциях используем токарно-винторезный станок 16К20.

К токарным станкам относится большая группа станков, предназначенных для обрабатывания поверхностей вращения соосных со шпинделем. Для обработки наружных поверхностей деталей типа валов применяют как центровые так и без центровые токарные станки.

В качестве режущего инструмента чаще всего применяется резец ВК8 ГОСТ 18877 – 73 – резец с повышенной прочностью и термостойкостью, так как заготовка выполнена из высоко легированной стали.

Техническая характеристика токарно-винторезный станок 16К20.

1.11 Технико-экономический анализ вариантов технологических процессов

Полный расчет технико-экономической эффективности является сложной задачей, не входящей в данный курс.

С целью приблизительной оценки технологических процессов (заводского и предлагаемого) воспользуемся укрупненным расчетом, основанным на сравнении по стоимости изготовления детали и коэффициенту использования материала.

1 вариант (токарная обработка из прутка)

- Коэффициент использования материала

- стоимость изготовления детали

где – основное время обработки детали, мин.

– размер тарифной ставки, руб/ч.

2 вариант (штамповка)

- Коэффициент использования материала

- стоимость изготовления детали

где – основное время обработки детали, мин.

– размер тарифной ставки, руб/ч.

Вывод : В результате реализации предложенного технологического процесса значительно повысится коэффициент использования материала, вследствие чего значительно снизится себестоимость изготовления детали.

1.12 Общие требования по технике безопасности и производственной санитарии для работающих на металлорежущих станках

1.1. Подготовка рабочего к работе на станке

1.1.1. Работать только в спецодежде. Рабочая одежда должна носиться в аккуратном виде, не иметь свисающих частей и порванных мест. Размер одежды рабочего должен соответствовать его росту. Обшлага рукавов застегнуть или завязать, заправив концы завязок. Галстук или шарф заправить под нерабочую одежду и приколоть. Волосы убрать под головной убор или косынку, концы которой завязать на затылке, а не впереди.

1.2. Подготовка рабочего места и станка к работе.

1.2.1. Устранить и не допускать загроможденности рабочего места различными предметами. Вытереть масло на полу. Вытереть абажур на лампе местного освещения (напряжением не выше 36В) и установить его так, чтобы не была видна часть накаливания. Проверить исправность подножной решетки.

1.2.2. Подготовить и удобно расположить инструмент, проверив его исправность.

1.2.3. Подготовить защитные приспособления, очки, крючки, щитки и др.

1.2.4. Проверить общую исправность станка, ограждений на опасных местах, исправность электрооборудования с пусковыми устройствами и надежность контактного присоединения заземляющего провода к корпусу станка и корпусу электрооборудования. Смазать и пусть станок работает в холостую. О неисправностях станка и заявить мастеру и до их устранения на станке не работать. Надежно закрепить деталь и инструмент.

1.3. Работа на станке.

1.3.1. Основной опасностью для станочников является возможность ранений движущимися частями станка и деталями, возможность захвата ими одежды, ожоги, порезы сливной стружкой и засорение глаз отлетающей сыпучей стружкой.

1.3.2. Во время работы на станке надо быть внимательным, не допускать включения рабочих ходов станка от случайного нажима рычагов и кнопок.

1.3.3. При отлетающей стружке защищать глаза очками или экраном. При выделении пыли пользоваться респиратором, марлевой повязкой или пылесосом. От разбрызгивания охлаждающей жидкости применять щиты.

1.3.4. Работать только исправным режущим инструментом и ручным инструментом. Режущий инструмент подводить к детали постепенно.

1.3.5. Не допускается:

1. работать в перчатках, рукавицах и с забинтованными руками без эластичных гладких бандажей и напальчников;

2. оставлять ключ в патроне или шпинделе;

3. тормозить станок рукой.

1.3.6. Поддерживать порядок на рабочем месте, стружку и отходы своевременно убирать, детали укладывать безопасным от разваливания способом, не нарушая установленных габаритов проходов.

1.3.7. Подъем деталей весом 16 кг и более производить при помощи грузоподъемных механизмов. При работе с патронами пользоваться, грузоподъемными механизмами. Периодически проверять крепление патрона.

1.3.8. Грузоподъемными механизмами, управляемыми с пола, могут пользоваться лица, получившие инструктаж от механика цеха с последующее проверкой знаний.

1.3.9. Не допускается:

1. пользоваться неисправными механизмами, тросами и канатами;

2. перегружать грузоподъемный механизм;

3. находиться под поднятым грузом.

1.3.10. На работающем станке или при работающем моторе не допускается:

1. устанавливать детали вручную;

2. снимать или заменять детали;

3. ремонтировать лил отлаживать станок;

4. снимать или открывать ограждения;

5. убирать стружку и чистить станок;

6. держать инструмент и детали на станке без специальных деревянных подкладок;

7. перебрасывать ремень руками без приспособления;

8. передавать или принимать какие-либо предметы через обрабатываемое изделие или движущиеся части станка.

1.3.11. Работать только на станке, к которому прикреплены администрацией цеха. Не допускать к работе на своем станке посторонних лиц без разрешения мастера.

1.3.12. При работе на заточном станке следить, чтобы зазор между подручником и кругом был не более 3 мм. Не производить обработку на торцевой стороне абразивного круга.

1.4. Окончание работы.

1.4.1. Остановить станок, выключить электромотор и местное освещение с понижающим трансформатором.

1.4.2. Очистить станок от стружки с помощью совка, крючка или щетки, вытереть обтирочным материалом и смазать. Не допускается производить уборку с помощью сжатого воздуха.

1.4.3. Сдать станок мастеру или в его присутствии сменщику и сообщить о замеченных дефектах.

1.4.4. Вымыть руки водой с мылом, а не эмульсией, керосином или маслом.

1.4.5. При получении травмы немедленно сообщить об этом мастеру и обратиться за медицинской помощью в здравпункт.

2. Конструкторская часть

Обоснование принятой схемы оснастки.

Выбор принятого приспособления для токарно-винторезного станка 16К20 объясняется следующими положениями:

- приспособление связывается со столом станка, и соответственно корпус приспособления имеет плоское установочное место;

- данное приспособление не затрудняет доступа к поверхностям обрабатываемой детали;

- установка и снятие детали не вызывает особых сложностей;

- конструкция приспособления довольно проста для сборки и установки на стол станка;

- устанавливаемая деталь в приспособление гарантированно предотвращена от проворачивания и выпадения из приспособления, так как деталь устанавливается на одну установочную опору (поз. 4 см. рис.1.) и фиксация детали осуществляется по всему диаметру устанавливаемой детали;

- безопасность в работе

- отсутствие отъемных частей, могущихся теряться.

Описание приспособления и его функционирования.

Конструкция токарного приспособления имеет корпус (1) со специальным штифтом (3) на который устанавливается корпус клапана (7), а с другой стороны корпус клапана прижимается специальным зажимным устройством (2). Для ориентировки приспособления используется цилиндрический хвостовик, который зажимается в 3-х кулачковый патрон станка. Штифт (3) устанавливается в корпус приспособления с натягом для хорошей фиксации, а деталь предотвращает от выпадения. Для удобства установки заготовки используется пружина (6) она не дает опуститься зажимному устройству. Зажимное устройство работает по принципу винтового механизма, то есть при завинчивании гайки (5) винт с Г – образной головкой поджимает и стопорит деталь.

Можно отметить значительную массивность элементов конструкции, предусматриваемую для получения достаточной жесткости и поглощения вибраций.

Зажимное устройство состоит из: винта с Г – образной головкой (2), шайбы (4) и гайки под ключ (5).

Перед началом обработки на операции 025 настройкой инструмента нужно обеспечить размер 24,5±0,1.

Рис. 3. Приспособление токарное для операции 025

Расчет элементов конструкции оснастки

Рис. 4 Схема распределения реакций опор от сил резания

Проверим опоры на надежность против среза от силы резания

Условие надежности ,

– напряжение среза

где реакция опоры, площадь среза сечения опоры.

найдём из уравнения равновесия моментов:

– момент от силы резания

где – сила резания в токарной операции №025

– плечо этой силы

где – реакции в штифте

– плечо этой силы

Для стали 20Х

– условие выполнено

Заключение

Разработанный техпроцесс получения детали – корпус из заготовки – поковки путем механической обработки имеет ряд преимуществ по отношению к базовому (заводскому) техпроцессу, в котором корпус делают из прутка:

- снизились припуски на механическую обработку, из-за того, что расчет производится по другой более точной методике. Значит меньше вес и габариты заготовки;

- следовательно, уменьшается расход материала;

- соответственно и стоимость получаемой заготовки меньше стоимости заводской заготовки;

- уменьшились нормы времени на заготовку.

Библиографический список

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. 7–е изд., в 3–х тт. — М.: Машиностроение 1992.

2. Справочник технолога-машиностроителя / под. ред. А.Г. Косиловой - М.:Машиностроение,1985. Т. 1,2.

3. Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. - М.:Машиностроение,1976.-288 с., ил.

4. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Мн.: Выш. школа, 1983 .-256 с., ил.

5. Курганович В.О., Лукьянчиков В.Н., Мордвинов Б.С. Методические указания по расчету технологических размеров при проектировании технологических процессов механической обработки: Учеб. пособие / ОмПИ, Омск,1985.

6. Мордвинов Б.С. Методические указания к расчету диаметральных технологических размеров при проектировании технологических процессов механической обработки. - Омск: ОмПИ, 1988 - 31 с.

7. Мордвинов Б.С. Методические указания к расчету линейных технологических размеров и допусков при проектировании технологических процессов механической обработки. - Иркутск, Иркутский госуниверситет, 1980 102с.