Технология изготовления цилиндра колесного тормоза

Технология изготовления цилиндра колесного тормоза

Содержание

Введение

.        Служебное назначение детали и анализ её технологичности

.        Определение типа производства

.        Анализ базового технологического процесса

.        Выбор заготовки

.        Разработка маршрутного технологического процесса

.        Расчёт припусков и операционных размеров на токарную с ЧПУ операцию

.        Расчёт режимов резания

.        Техническое нормирование операции

Заключение

Библиографический список

Введение

Машиностроение - важнейшая отрасль промышленности. Его продукция - машины различного типа, которые поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. В настоящее время важно качественно, дешево и в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину, применив современное высокопроизводительное оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависят долговечность и надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин.

Теоретические разработки и практика показали, что в условиях единичного, мелкосерийного и среднесерийного производства, характерного для 80 % машиностроительных и приборостроительных предприятий, наиболее рациональным является организация группового производства, базирующегося на унификации его объектов, технологических процессов и оснастки, а также на создании подетально-специализированных участков и многономенклатурных групповых поточных и автоматизированных линий. Групповое производство дает возможность наиболее полно осуществлять работы по механизации и автоматизации оборудования и труда. Особенно эффективно его применение в условиях концентрации производства и создании объединений.

Сегодняшними требованиями к машиностроению являются создание высоко производительных машин и оборудования, снижение их материало- и энергоемкости, внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшение трудоемкости изготовления продукции за счет широкого внедрения различных средств автоматизации и механизации, в том числе робототехники и ГАП.

Весьма актуальна проблема повышения и технологического обеспечения точности в машиностроении. Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационных качеств машин и для технологии их производства.

В зависимости от потребности в той или иной продукции машиностроения существуют три вида серийности производства:

·   единичное,

·   серийное,

·   массовое.

У каждого их трех типов своя заготовительная технология, свое оснащение оборудованием, и своя организация производства.

Задача контрольной работы - выполнить комплекс конкретных прикладных и теоретических разработок в области машиностроительных производств. В контрольной работе рассматриваются технологические процессы в двух альтернативных вариантах с расчетами сравнительной экономической эффективности; выполняются необходимые расчеты при проектировании станочных приспособлений.

Приобретаются практические навыки решения различных технологических задач подготовки производства деталей машин и разработки технической документации.

Закрепляется умение пользоваться справочной литературой, стандартами и другой литературой.

Среди большого разнообразия машиностроительной продукции весьма распространенную группу составляют корпуса, которые служат для размещения отдельных деталей, механизмов и агрегатов. Являясь важнейшими элементами конструкции машин, эти детали должны обеспечивать точность взаимного расположения установленных на них деталей и сборочных единиц, как статическом положении, так и при эксплуатации изделия.

1. Служебное назначение детали и анализ её технологичности

Оценка технологичности может производиться количественно и качественно, с расчётом показателей технологичности по ГОСТ14.201-83. При этом качественная оценка предшествует количественной и характеризует технологичность обобщённо.

Колесный цилиндр предназначен для передачи необходимого усилия на колодки колесного тормоза. В каждом колесе установлено по два колесных цилиндра. Колесный цилиндр состоит из цилиндра, поршня, уплотнительного кольца, резиновой манжеты, пружины, колесного цилиндра, регулировочной гайки с защитным колпаком, регулировочного винта и пружины защитного колпака.

Давление тормозной жидкости в цилиндре 120 кгс/см2.

В результате качественной оценки детали на технологичность, можно сделать следующие выводы:

Материал детали - СЧ 20 соответствует условиям эксплуатации и требованиям по прочности, износостойкости, поверхностным деформациям и т.п.

Конструкция детали обеспечивает достаточную жесткость при механической обработке на металлорежущем оборудовании.

Формы поверхностей, подлежащих обработке, не представляют сложности, имеется возможность максимального использования стандартизованных и нормализованных режущих и измерительных инструментов.

Количественная оценка технологичности выполняется после качественного анализа технологичности. На начальной стадии при оценке технологичности детали можно использовать такие показатели, как коэффициенты шероховатости поверхности (К_ш. ), точности обработки (К_т.ч. ), которые определяются по следующим формулам[15]:

где А_ср - средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям.

где Б_ср -среднее числовое значение параметра шероховатости всех поверхностей детали.

Тогда

Тогда

Так как К_Т.Ч. > 0,8, а Кш < 0,32, то деталь можно считать по этим параметрам технологичной.

С точки зрения обеспечения заданной точности и шероховатости поверхностей деталь не представляется сложной.

На основании качественного и количественного анализа на технологичность можно сделать следующий вывод: деталь вполне технологична, нет необходимости вносить в ее конструкцию какие-либо изменения.

. Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1121-84 характеризуется коэффициентом

Закрепления операций (Кзо):

Кзо<10 - массовое и крупносерийное производство;

Кзо<20 - среднесерийное производство;

Кзо<40 - мелкосерийное производство;

Кзо - единичное производство.

Величина коэффициента закрепления операций определяется по формуле:

где О - суммарное число различных операций, выполняемых на производственном участке в течение месяца;

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

Определим расчётное количество станков, необходимых для выполнения каждой станочной операции (C_pi):

где N-объём годового выпуска деталей, шт.;

t_шт - штучное время i-ой операции, мин.

F_о- эффективный годовой фонд времени работы станка;

К_в - средний коэффициент выполнения норм времени. При обработке на станках с ручным управлением К_в =1,1 - 1,2,на станках с ЧПУ, автоматах, полуавтоматах и агрегатных станках К_в =1,0;

К_р- коэффициент, учитывающий потери по организационно-техническим причинам. Для расчетов можно принять К_р = 0,95.

Определяем принятое количество оборудования на каждой станочной операции (S_i ),для чего расчетное количество станков (C_pi ) округляется увеличением до целых значений..

Рассчитываем коэффициент загрузки каждого места (η_зi ):

Определяем число операций, закреплённым за одним рабочим местом(О_pmi )

Количество заготовок в партии для одновременного запуска можно определить по формуле:

где S_n- количество запусков в год. Для среднесерийного производства

S_n =12.

Результаты вычислений представлены в таблице 1.

Таблица 1 Определение типа производства.

Тип производства среднесерийный.

Объем годового выпуска N = 6000шт.

Общий объем годового выпуска всех деталей N = 24000шт.

Партия n = 500шт.

. Анализ базовых технологических процессов

Анализируемый базовый технологический процесс в достаточной степени выглядят устаревшими. Станки, на которых происходит обработка детали в настоящее время малоиспользуемые в связи с их низкой производительностью, смена оборудования нужна практически на всех операциях с заменой их на станки с ЧПУ. Базовый маршрутный технологический процесс представлен в таблице 2.

В базовом технологическом процессе цилиндра колесного тормоза очень не рационально выбран способ изготовления заготовки(литье в песчаные формы) из-за чего приходиться снимать большой припуск при механической обработки детали. Наиболее рациональным выглядит способ литья в металлические формы(кокиль). Маршрутный технологический составлен довольно грамотно, за исключением операций №010 и №015, которые можно объединить и провести обработку данных поверхностей на одном станке с ЧПУ.

Замена старого оборудования на более современное при обработке каретки нужна на каждой операции (кроме комбинированной №035), операции № 005 и № 010 следует объединить.

Таблица 2. Базовый маршрутный технологический процесс

. Выбор заготовки

На выбор метода получения заготовки оказывает материал детали, её служебное назначение и технические требования на изготовление, объём годового выпуска, формы поверхности и размер детали.

В данном случае, исходя из физико-механических свойств материала(СЧ20) детали, методом получения заготовки является литье.

В условиях среднесерийного автоматизированного производства наиболее рациональным способом получения заготовки является литье в металлические формы (кокиль).

При проектировании технологических процессов механической обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей. Определение припусков на механическую обработку проведём опытно-статистическим методом. Назначим припуски на механическую обработку по ГОСТ 7505-88. Все данные сведем в таблицу3.

Масса детали 5,8 кг.

Материал: Серый чугун 20.

Класс точности - 9Т.

Ряд припусков 2.

Таблица 3. Размеры заготовки - отливки.

Определим массу заготовки:

,

где V - объем заготовки,

р - плотность материала

 Определим коэффициент использования материала для базового и проектного

вариантов изготовления заготовки

базовый вариант:

проектный вариант:

Из расчетов наглядно видно, что изготовление данной детали литьем в кокиль более рационально, чем литье в песчано-глинистые формы.

Рисунок 1. Заготовка

5. Разработка маршрутного технологического процесса

На основании анализа базового технологического процесса изготовления детали и выбора метода получения заготовки разработан проектный вариант маршрутного технологического процесса (таблица 5), обеспечивающий требования рабочего чертежа детали при одновременном снижении затрат на ее изготовление.

Таблица 4. Технологический маршрут

Использование станков с ЧПУ автоматизирует производство, позволяет легко переналаживаться на обработку новых изделий, что обеспечивает гибкость производства.

. Расчёт припусков и операционных размеров

При проектировании технологических процессов изготовления деталей определяют промежуточные, операционные и общие припуски на обработку резанием. Промежуточный припуск - это припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода. Операционный припуск представляет собой сумму припусков на переходы механической обработки рассматриваемой поверхности одной технологической операции. Общий припуск определяется суммированием операционных припусков технологического процесса от исходной заготовки до готовой детали.

Припуски на механическую обработку поверхностей заготовки могут быть определены:

1.        опытно-статистическим методом;

2.       расчетно-аналитическим методом.

В контрольной работе для для поверхности Æ расчет припусков

производится расчетно-аналитическим методом.

Технологический маршрут обработки поверхности Ø65 состоит из зенкерования и алмазного растачивания.

Используя составленный маршрутный технологический процесс, записываем технологические переходы для обрабатываемых поверхностей в порядке последовательности их выполнения.

Минимальный припуск при обработке отверстий (двусторонний припуск):

,

где R_{Z i-1} - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);

_ - суммарные отклонения расположения поверхности;

e_i - погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки определим по формуле:

,

где ρ_кор - величина удельного коробления.

ρ_см - суммарное смещение отверстия.

Расчеты припусков сведены в таблицы 6:

Таблица 5. Припуски на механическую обработку.

Æ

2 2Zmin

Zmin

. Расчёт режимов резания

Операция токарная № 005

Рисунок 3. Токарная обработка

1. Черновая обработка

Исходные данные:

Станок 16К20Ф3 Nдв = 10 кВт. η = 0,9

Резец проходной с пластинками из твердого сплава ВК8.

Принимаем глубину резания t = 3,05 мм.

Назначаем подачу S = 1 мм/об.

Стойкость Т = 50 мин

Скорость резания:

где коэффициент С_V и показатели степеней зависят от вида обработки, материала режущей части, обрабатываемого материала и величины

подачи.

Кv - произведение коэффициентов учитывающих влияние материала заготовки, инструмента и обрабатываемой поверхности.

Расчетам частоту вращения шпинделя:

где D - диаметр обрабатываемой поверхности.

n = 111 об/мин

Принимаем частоту резания n = 125 об/мин (стандартный ряд).

Уточняем скорость резания:

Вычислим тангенциальную величину силы резания:

где Ср = 92, х = 1, у = 0,75, n1 = 0, Кр = 0,96.

Определим мощность резания:

N = 2,8 кВт

Мощность которую должен обеспечить станок:

,8 < 9

Проверка по мощности выполняется.

. Чистовая обработка

Исходные данные:

Станок 16К20Ф3 Nдв = 10 кВт η = 0,9

Резец проходной с пластинками из твердого сплава ВК8.

Принимаем глубину резания t = 0,25 мм.

Назначаем подачу S = 0,1 мм/об.

Стойкость Т = 50 мин.

Проведя аналогично расчеты получаем:

Скорость резания:

V = 242 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n = 482 об/мин.

Принимаем n = 500 об/мин.

Уточняем скорость резания: V = 251 м/мин.

Вычислим тангенциальную величину силы резания:

Pz = 39 Н

Определим мощность резания:

N = 0,16 кВт

. Обработка канавки:

Исходные данные:

Станок 16К20Ф3 Nдв = 10 кВт η = 0,9

Резец для обработки канавки из твердого сплава ВК8.

Принимаем глубину резания t = 0,25 мм.

Назначаем подачу S = 0,1 мм/об.

Стойкость Т = 50 мин.

Проведя аналогично расчеты получаем:

Скорость резания:

V = 62 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n = 123 об/мин.

Принимаем n = 125 об/мин.

Уточняем скорость резания: V = 63 м/мин.

Вычислим тангенциальную величину силы резания:

Pz = 39 Н

Определим мощность резания:

N = 0,04 кВт.

8. Техническое нормирование операций

Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора прогрессивного варианта обработки заготовки.

Нормирование токарной операции № 005:

В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени

гдеТ_ШТ - норма штучного времени;

Т_П-З - норма подготовительно-заключительного времени;

n - размер партии запуска.

Штучное время:

гдеt_О - основное время;

t_В - вспомогательное время;

t_ОБС - время на обслуживание рабочего места;

t_ЛП - время перерывов на отдых и личные потребности.

Основное время на каждый технологический переход определяем по известной формуле:

гдеL - длина обрабатываемой поверхности;

Основное время на операцию складывается из затрат времени на каждый технологический переход:

 мин.

Вспомогательное время:

tус - время на установку и снятие детали; tус = 0,3 мин;

tзо - время на закрепление и открепление детали; tзо = 0,024 мин;

tуп - время на приемы управления(смена инструмента,режимов резания);

tуп = 0,35 мин;

tиз - время на измерение детали; tиз = 0,32 мин;

tв = 0,3 + 0,024 + 0,35 + 0,32 = 0,994 мин

tобс и tлп находим как 10% от оперативного времени;

tоп = tо + tв, мин.

tоп = 2,904 + 0,994 = 3,898 мин.

Таким образом tобс = tлп = 0,39 мин.

Тшт = 2,904+0,994+0,39+0,39 = 4,678 мин.

Найдем значение подготовительно - заключительного времени. Оно состоит из затрат времени (приемов) Тп-з1, затрат учитывающих дополнительные работы и времени Тп-з2 и Тп-з3 на пробную обработку детали.

Тп-з = Тп-з1 + Тп-з2 + Тп-з3,

Тп-з1 = 12 мин.

Тп-з2 и Тп-з3 выбираем из таблиц:

Тп-з = 12 + 11 + 2 = 25 мин.

Рассчитаем партию запуска:

,

гдеN - годовой выпуск деталей, N = 6000;

S_n - число запусков в год (принимаем S_n = 12).

Имеем:

Тогда штучно-калькуляционное время:

 мин.

Все расчеты сведем в таблицу 6.

Таблица 6. Нормирование операций.

колесный цилиндр токарный резание

Заключение

В данном курсовом проекте проведен анализ базового технологического процесса изготовления цилиндра колесного тормоза, произведена замена старого оборудования на станки с ЧПУ, что привело к значительной экономии средств на оборудование. Повысилась производительность и снизилась себестоимость изготовления детали.