Разработка маршрутного технологического процесса

Введение

Машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей. Развитие машиностроительной промышленности способствует повышению благосостояния общества. Все машиностроительные отрасли и другие сферы жизнедеятельности нуждаются в специалистах машиностроительного профиля.

Технология машиностроения область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска.

Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом - установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.

Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.

Первый этап, совпадающий с завершением периода восстановления и началом реконструкции промышленности страны (до 1929—1930 гг.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В отечественных и зарубежных технических журналах, каталогах и брошюрах публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются первые руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.

Второй этап относится к периоду первых пятилеток до начала отечественной войны (1930—1941 гг.) и определяется продолжением накопления производственного опыта с проведением его обобщения и

систематизации и началом разработки общих принципов построения технологических процессов.

К этому времени следует отнести начало формирования технологии машиностроения как науки в связи с опубликованием в 1933— 1935 гг. первых систематизированных научных трудов советских профессоров: А. П. Соколовского, А. И. Каширина, В. М. Кована и А. Б. Яхина.

На этом этапе разрабатываются принципы типизации технологических процессов и осуществляется их практическое внедрение; начинается разработка теории базирования заготовок при их обработке, измерении и сборке; создаются методы расчета припусков на обработку (профессор В. М. Кован); начинаются работы по изучению жесткости технологической системы. В то же время начинаются разработка расчетно-аналитического метода определения первичных погрешностей обработки заготовок и методов исследования точности обработки на станках с применением математической статистики и теории вероятностей.

Третий этап, охватывающий годы войны и послевоенного развития (1941-1970 гг.), отличается исключительно интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки. Практическая проверка принципов дифференциации и концентрации операций, методов поточного производства в условиях серийного и крупносерийного изготовления военной техники, новые методы скоростной обработки металлов, применение переналаживаемой технологической оснастки.

В эти годы формируется современная теория точности обработки заготовок и подробно разрабатывается расчетно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки и их суммирования; развиваются и широко используются методы математической статистики и теории вероятностей для анализа точности процессов механической обработки и сборки, работы оборудования и инструмента, анализа микрорельефа обработанной поверхности и абразивного инструмента. Детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влиянии на точность и производительность обработки и широко внедряются методы расчетов жесткости в конструкторские и технологические расчеты во многих проектных организациях и НИИ. Продолжается разработка теории базирования обрабатываемых заготовок и расчета припусков на обработку.

 

 

1. Анализ конструкции детали с учетом технологической характеристики.

 

В связи с отсутствием данных о работе детали в механизме описание проводим по чертежу втулки.

Заданная деталь (втулка) используются в механических устройствах, как правило, выполняют промежуточные вспомогательные функции.

Втулка — деталь типа тел вращения с осевым отверстием для сопрягаемой детали.

Заготовка получена при помощи штамповки на горизонтально-ковочной машине.

Максимальный диаметр детали 64h14 и линейный размер 90, второй диаметр 50h8 и имеет длину 84. Так же имеется сквозное отверстие диаметром 40H9 и канавкой диаметром 42H9 и длинной 50.

Шероховатость второго диаметра Ra2,5

Шероховатость внутреннего отверстия Ra3,5

Шероховатость торца ø50h8 Ra3,2

Шероховатость всех поверхностей Ra6,3

Марка стали
Заменитель стали 30	сталь 25, сталь 35
Классификация ст 30	Сталь конструкционная углеродистая качественная ГОСТ 1050-88
Применение стали 30	тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.

Химический состав в % материала сталь 30

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.27 - 0.35	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	до 0.25	до 0.04	до 0.035	до 0.25	до 0.25	до 0.08

 

Температура критических точек материала сталь 30

Ac1 = 730, Ac3(Acm) = 820, Ar3(Arcm) = 796, Ar1 = 680, Mn = 380

 

Механические свойства при Т=20^oС материала сталь 30

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Сталь								Состояние поставки

 

Твердость материала сталь 30 после отжига,	HB 10 -1 = 179 МПа
Твердость материала сталь 30 калиброванного нагартованного,	HB 10 -1 = 207 МПа
Твердость материала сталь 30 горячекатанного отожженного,	HB 10 -1 = 156 МПа

 

Физические свойства материала сталь 30

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
	1.96	12.1
	1.91	12.9
	1.85	13.6
		14.2
		14.7
	1.64
		15.2
T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

 

Технологические свойства материала 30.

Свариваемость:	ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

Обозначения:

Механические свойства:
sв	- Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
y	- Относительное сужение, [ % ]
KCU	- Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю, [МПа]

 

Физические свойства:
T	- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E	- Модуль упругости первого рода, [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T), [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала, [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

Свариваемость стали 30:
без ограничений	- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая	- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая	- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные

Удельный вес – 7817 кг/м³

Конструкция детали технологична:

- допускается обработка поверхностей детали на проход;

- Для обработки используются стандартные режущие и измерительные инструменты.

- Выполнения всех поверхностей обеспечивает удобный подвод стандартного режущего инструмента

- Деталь имеет хорошие базовые поверхности.

- Имеется возможность соблюдения принципа и совмещения базовых поверхностей.

- При выборе установочных технологических базовых поверхностей соблюдается принцип совмещения конструкторской и технологической баз.

Элементов увеличивающих трудоёмкость детали не имеется. В конструкции детали имеется центральное гладкое канавочное отверстие, которое усложняет визуальное наблюдение за процессом резания и отводом стружки.

Механические свойства поковок

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
Нормализация
КП 175	300-500						101-143
КП 175	500-800						101-143
КП 195	100-300						111-156
КП 195	300-500						111-156
КП 195	500-800						111-156
КП 215	100-300						123-167
КП 215	300-500						123-167
КП 215	500-800						123-167
КП 245	<100						143-179
КП 245	100-300						143-179
КП 245	300-500						143-179

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Тип производства в значительной мере влияет на все технологические решения и на вид применяемой технологической оснастки. Тип производства определяют предварительно по массе детали. У нас m=1.38 кг, а программа выпуска 1300 штук в год.

Исходя из массы детали и годовой программы, принимаем серийное производство.

Таблица 1

Масса	Величина годовой программы, шт.
детали, кГ	единичное (до)	мелкосерийное	серийное	крупносерийное	массовое (свыше)
до 1,0		10...1500	1500...75000	75000...200000
1,0...2,5		10...1000	1000...50000	50000...100000
2,5...5,0		10...500	500...35000	35000...75000
5,0...10,0		10...300	300...25000	25000...50000
10 и более		10...200	200...10000	10000...25000

 

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве используются универсальные станки оснащенные специальными приспособлениями, специализированные станки, предназначенные для выполнения типовых операций. Главным видом оборудования являются станки с ЧПУ. Технологическая оснастка так же применяется как универсальная, так и специальная. С увеличением серийности производства применяется все больше специальной оснастки. Операции выполняются в одну установку с ограниченным числом переходов.

Данный производства относиться к серийное.

Для серийного производства определяется партия запускаемых деталей:

,

где n _{запуска} - партию запускаемых деталей;

N - годовая программа 1300 штук;

253 - число рабочих дней в году;

q - число дней запаса, в течение которых должны быть заготовлены детали. Эта величина колеблется в пределах 5...8 дней.

n _{запуска} =25.6 шт., при q =5 дням.

Такт выпуска определим по формуле

tв = FД * 60 / N,

где FД - действительный годовой фонд времени работы оборудования, равное 2030 часов;

N - годовая программа выпуска, равное 1300 шт..

tв =93.7 мин/шт.

Данный операций принадлежит на мелкосерийное.

Тип производства согласно ГОСТ 8752-79 характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования.

 

Тип производства определяется коэффициентом:

где Q – число различных операций;

Р _м - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

 

Типы производства характеризуются следующими значениями коэффициентов закрепления операций. Согласно рекомендациям ГОСТ 3.1108 – 74, К_ЗО = 1…10 соответствует мелкосерийному типу производства.

 

 

2.2. Обоснование выбора и метода получения заготовки

Чертежом предусмотрено изготовление детали с конструкционной стали 30 ГОСТ 1050-88

Применение стали 30: тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.

Прежде всего, сталь 30 марки идёт на изготовление качественного листового проката 1-2 категории, толщина которого варьируется в пределах 4-14 мм. Производство такого фасонного проката, равно как и любого другого, контролируется соответствующими ГОСТами:

· ГОСТ 16523-97 – тонкие листы

· ГОСТы 19903-74 и 1577-93 – толстые листы

· ГОСТы 7417-75, 8559-75, 8560-78, 10702-78 – калиброванные прутки

· ГОСТы 14955-77 и 10702-78 – шлифованные прутки

· ГОСТы 17305-91 и 5663-79 – проволока

· ГОСТы 6009-74, 2284-79 и 10234-77 – ленты

· ГОСТы 103-2006 82-70 и 1577-93 – полосы

Данный «полуфабрикат» обычно обрабатывается по технологиям холодной штамповки, позволяющим получать серьги, тяги, траверсы, валы, рычаги, звездочки, цилиндры и муфты. Это детали невысокой прочности, которой, тем не менее, хватает для слабонагруженных элементов промышленных узлов и механизмов. Если же говорить, например, о проволоке, то, выполненная из стали 30 марки, она идет на выпуск спиц для велосипедов и мотоциклов.

На стадии выбора заготовки для заданной детали следует предварительный выбор более приемлемых способов изготовления заготовки для заданных деталей. Для нашей детали «втулка» мы выбираем способ получения заготовок: штамповка в горизонтально-ковочной машине.

В настоящее время применяются горизонтально-ковочные машины (небольших размеров) с горизонтальной плоскостью разъема (подвижная матрица вверху), этим облегчается возможность автоматизации технологического процесса.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах характеризуется высокой производительностью, возможностью изготовлять поковки сложной конфигурации без напусков; малыми отходами металла точностью размеров и чистотой поверхности и удобством работы.

Конструкции поковок, штампуемых на горизонтально-ковочных машинах, весьма разнообразны, однако наиболее удобными для штамповки являются поковки, имеющие форму простых или усложненных выступами или впадинами тел вращения (рис. 1). Изготовление таких деталей на ГКМ рентабельнее, чем на молоте.

Рис. 1. Типовые поковки для штамповки на ГКМ.

Основной операцией при изготовлении поковок на этой машине является высадка, часто сопровождающаяся прошивкой, но возможны и др.

При конструировании поковок, изготовляемых на ГКМ, необходимо соблюдать следующие правила:

• Предусматривать штамповочные уклоны: а — на цилиндрических участках поковки (рис. 2, а), высаживаемых в полости, длиной более половины диаметра не менее 0,5° на сторону; б — на буртиках (рис. 2, б), формуемых в глубоких круговых впадинах матриц — 0,5 ÷ 1,5° на сторону; в — глубокие несквозные полости, прошиваемые пуансоном, когда металл необходимо направить на образование буртика, стенки должны иметь уклон 0,5 ÷ 3°, (рис. 2, в).
• Переходы с одной поверхности на другую выполняются по радиусам величиной не менее 1,5 ÷ 2 мм.
• Толщина стенок деталей со сквозными отверстиями или глубокими полостями принимается не меньше 0,15 наружного-диаметра (рис. 165, г).
• При получении полостей в поковках необходимо избегать сужения их в продольном направлении для обеспечения свободного течения металла навстречу пуансону (рис. 2, д).
• Избегать конической формы выемок (рис. 2, е) и хвостовиков.

Рис. 2. Конфигурации поковок, которые должны быть учтены при их изготовлении на горизонтально-ковочных машинах.

Поковка массой 1,38 кг, группа стали М1, степень сложности С1, класс точности Т4. Индекс 10

 

Разработка маршрутного технологического процесса

Маршрут технологического процесса обработки втулки в условиях серийного производства можно представить таблицей.

№ операции	Наименование операции, оборудование	Краткое содержание операции
	Заготовительная. Горизонтально-ковочная машина.	Штамповать заготовку.
	Контрольная. Стол ОТК.	Контролировать марку материала и размеры заготовки согласно чертежа.
	Токарная. 16К20	Подрезать левый торец
	Токарная. 16К20	Точить первый диаметр 64h14 Снять фаски
	Токарная. 16К20	Точить второй диаметр 50h8 Черновой вариант.
	Токарная. 16К20	Точить второй диаметр 50h8 Чистовой вариант.
	Токарная 16К20	Обрабатываем отверстие Резцом расточным для сквозных отверстий
	Токарная 16К20	Растачиваем внутреннюю канавку Резцом канавочным внутренним, для прямоугольных канавок.
	Токарная 16К20	Обрабатываем отверстие Черновая развертка
	Токарная 16К20	Обрабатываем отверстие Чистовая развертка
	Токарная 16К20	Снятие внутренних фасок
	Токарная 16К20	Чистовое подрезание торца
	Контрольная, Стол ОТК	Выполнение всех операций согласно технологическому процессу. Контроль геометрических параметров

 

 

2.4.Рассчет припусков детали

Операционные припуски, мм, на обработку наружных цилиндрических поверхностей.

Номинальный диаметр обрабатываемой поверхности, мм	Вид операции	При расчетной длине обработки, мм
Свыше 63 до 100
Свыше 50 до 80	Точение черновое	4,0
Точение чистовое	1,5
Шлифование	0,4

Основные операции механической обработки

Заготовительная.

Для заготовок из проката: рубка прутка на прессе или резка прутка на фрезерно-отрезном или другом станке. Для заготовок, получаемых методом пла­стического деформирования, штамповать или ковать заготовку.

2Z₁=4.0-припуск на диаметр для чернового точения

2Z₂=1,5-припуск на диаметр для чистового точения

2Z₁=5,5 черновое точения

2Z₂=1,5 чистовое точения

2Z₃=0.4 шлифование

2Z_общ=2Z₁+2Z₂+2Z₃

2Z_общ=7,4

Заготовка

Диаметр D₀=d_д+2Z_общd=64+7,4=71,4

Длина L₀=L_д+Z_общL1+Z_общL2=90+7,4+7,4=104,8

Черновой точения

Диаметр D₀=d_д+2Z₁=64+5,5=69,5

Длина L₀=L_д+ Z_общL1+Z_общL2=90+5,5+5,5=101

Чистовой точения

Диаметр D₀=d_д+2Z₂=64+1,5=65,5

Длина L₀=L_д+ Z_общL1+Z_общL2=90+1,5+1,5=93