Технологический процесс изготовления втулки

Технологический процесс изготовления втулки

Содержание

Введение

. Выбор методов обработки элементарных поверхностей детали

. Определение типа производства

. Выбор заготовки

. Разработка размерной схемы ТП. Размерный анализ ТП

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

. Расчет суммарной погрешности обработки

. Схемы базирования

Список литературы

Введение

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

. 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 +

.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 +

.1*46*22 + 0.17*40*5 + 0.1*40*5 + 0.037*55 + 0.052*55 + 0.17*42*4 +

.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_оφ_к=1.449*2,14=3.1 мин.;

Шлифование: Т_о=1.68 мин.,

Т_ш-к=Т_оφ_к=1.68*2.1=3.528 мин.;

Фрезерование: Т_о=0.14 мин.,

Т_ш-к=Т_оφ_к=0.14*1.84=0.2576 мин.,

Сверление: Т_о=0.003 мин.,

Т_ш-к=Т_оφ_к=0.003*1.72=0.00516 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;

η_З.Н.-нормативный коэффициент загрузки оборудования. (F_Д=4029ч, η_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:

[1, с.20]

Количество операций, выполняемых на рабочем месте:

[1, с.21]

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·φ_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 = (0.88876*1700) / 1000 - (0.594*270) / 1000 =

1.35 руб.,

где Q=0.88876 кг-масса заготовки, q=0.29518 кг-масса детали, S=1700-цена 1т материала заготовки, S_отх=270-цена 1т 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

ε=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; φ - поправочный коэффициент: φ=1+α(1-η_з)/ η_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·φ_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_заг1<S_заг2) в качестве заготовки принимаем штучный прокат.

. 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)

.        -d/2+S₁₄-А₅=0→S₁₄=d/2+А₅(S₁₄)

4.      -A₄+S₁₁=0→S₁₁=A₄(S₁₁)

.        -c+ S₁₂- А₄=0→ S₁₂=c+А₄(S₁₂)

6.      -A₃+S₇=0→S₇=A₃(S₇)

7.      -A₂+S₄+А₃=0→S₄=A₂-А₃(S₄)

.        -z₁₄-S₃+S₄=0→S₃=S₄-z₁₄(S₃)

.        -z₅-S₅+S₇=0→S₅=S₇-z₅(S₅)

10.    -b-S₆+S₇=0→S₆=S₇-b(S₆)

.        -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)

.        -z₃+S₈-S₉=0→S₈=S₉+z₃(S₈)

.        -z₁₆+S₂=0→S₂=z₁₆(S₂)

.        -z₂+S₁-S₂-S₈=0→S₁=S₂+S₈+z₂(S₁)

.        -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)

.        -A₁+S₉=0→S₉=А₁(S₉)

.        -z₅+S₈-S₉=0→S₈=S₉+z₅(S₈)

.        -A₂+S₇+S₉=0→S₇=S₉+A₂(S₇)

.        -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)

.        -z₁₇+S₁-S₂-S₄=0→S₁=S₂+S₄+z₁₇(S₁)

.        -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)

.        -A₅+S_сер2-S₉=0→ S_сер2=А₅+ S₉(S_сер2)

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

.        -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:

. 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=0,24мм

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

. 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=0,24мм

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^+0.27₂= A₃-S₄→S₄= A₂-A₃=22-17=5мм_S4=T_А2+T_А3=0.11-0.270=0,380мм₄=0.055-0.135=-0.190мм₄=-0.190+0.190=0₄=-0.190-0.190=0.380мм

T_э=0.18мм для IT12, принимаем

. z₁₄=0.7_-0.28мм→ z_14min=0.42мм_14min=S_4min-S_3max3max= S_4min-z_14min=4.82-0.42=4.4мм_S3=0.180ммIT14_3min= S_3max-T_S3=4.4-0.180=4.22мм

z_14max= S_4max -S_3min=5-4.22=0.78мм₁₄= S₄- S₃ =5-4.4=0,6мм

z_14min=S_4min-S_3max=4.82-4.4=0.42мм

. z₅=0.8_-0.28мм→ z_5min=0.52мм_5min=S_7min-S_5max5max= S_7min-z_5min=21.89-0.52=21.37мм_S5=0.330ммIT14_5min= S_5max-T_S5=21.37-0.330=21.04мм

_5max= S_7max -S_5min=22-21.04=0.96мм₅= S₇- S₅ =22-21.37=0,63мм

_5min=S_7min-S_5max=21.89-21.37=0.52мм

6. A₁=10^+0.110A₃=22_-0.110мм₁=S₉-A₃→S₉= A₁+ A₃=22+10=32мм_S9=T_A1+T_A3=0.11+0.11=0.220мм₉=-0.055-(-0.055)=0₉=0+0.110=0.110мм

EIS₉=0-0.110=-0.110мм

T_э=0.16мм для IT11, принимаем

. A₆=3_-0.300мм₆=S₉-S₁₀→S₁₀= S₉- A₆=32-3=29мм_A6=T_s9+T_S10→T_S10=T_A6-T_S9=0.300-0.160=0,140мм₁₀=0-(-0.150)=0.150₁₀=0.150+0.070=0.220мм₁₀=0.150-0.070=0.08мм

T_э=0.21мм для IT12,т принимаем

8. z₃=0.8_-0.28мм→ z_3min=0.52мм_3min=S_8min-S_9max8min= S_9max-z_3min=32.08+0.52=32.6мм_S8=0.620ммIT14_8max= S_8min+T_S8=32.6+0.620=33.22мм

_3max= S_8max -S_9min=33.22-31.92=1.3мм₃= S₈- S₉ =32.6-32=0,6мм

_3min=S_8min-S_9max=32.6-32.08=0.52мм

. S₂=z₁₆=0.8_0.28мм

. z₂=1.5±0,250мм→ z_2min=1.25мм;_2min=S_1min-S_2max -S_8max1min= S_2max+ S_8max +z_2min=0.8+33.22+1.25=35.27мм_S1=0.620ммIT14_1max= S_1min+T_S1=35.27+0.620=35.89мм

_2max= S_1max -S_2min-S_8min=35.89-0.52-32.6=2.77мм₂= 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

. z₁₇=1.3±0.25мм→ z_17min=1.05мм_17min=З_min-S_1max

З_min= S_1max+z_17min=35.89+1.05=36.94мм_З=1.6ммIT6

З_max= З_min+T_З=36.94+1.6=38.54мм

_17max= З_max -S_1min=38.54-35.27=3.27мм₁₇=З- S₁=37.74-35.27=2.47мм

_17min=З_min-S_1max=36,94-35.89=1,05мм

12. S_сер2=10±0,005ммd/2=2_-0.180мм/2=S_сер2-S₁₃→S₁₃=S_сер2-d/2=10-2=8мм_d/2=T_s13+T_Sсер2→T_S13=T_d/2-T_Sсер2=0.180-0.010=0,17мм₁₃=0-(-0.090)=0.090мм₁₃=0.090+0.085=0.175мм₁₃=0.090-0.085=0.005мм

T_э=0.15мм для IT12, принимаем

. 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=0,17мм

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

. 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=0,17мм

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

. 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=0,17мм

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 Ø30H9^+0.06.

Таблица 5.1

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ø30H9^+0.06 втулки

Технологический маршрут обработки отверстия Ø30H9 происходит в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне.

Пространственная погрешность:

 где, [1, с.67]

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

Пространственное отклонение:

После сверления: ρ==30.7мкм;

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

После получистового растачивания: ρ=0;

После предварительного шлифования: ρ=0

После чистового шлифования: ρ=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:

[2, с.41]

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 Ø30H9:

Рисунок 5.1 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ø30H9 втулки

Расчёт припусков на диаметральную обработку поверхности Ø46h9_-0.062.

Таблица 5.2

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ø46h9-0.062 втулки

Пространственная погрешность:

Пространственное отклонение:

Заготовка: =6,36мкм;

После черновой токарной обработки: ρ=6.36*0.06=0.382 мкм

После получистовой токарной обработки: ρ=6.36*0.04 мкм

После предварительного шлифования: ρ=6.36*0.02мкм

Погрешность установки для первой токарной операции равна:

[2, с.42]

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

Погрешность установки для первой операции шлифования равна:

[2, с.41]

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 Ø46h9:

Рисунок 5.1 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ø46h9 втулки

6. Расчет суммарной погрешности обработки

Определяем величину погрешности Δ_И, вызванную размерным износом резца по [2, с.73]:

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

Для сплава Т30К4 интенсивность изнашивания  [2, с.74].

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

,[2, с.27]

где Wmax и Wmin - наибольшая и наименьшая податливость системы;_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(φ=45º).

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 0,002мм, 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 [2, с. 53-55]

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:

Литература

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.

. 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.

. 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.

. 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.

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