Разработка технологического процесса обработки детали блока цилиндров

Содержание

Введение

. Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь

.1 Конструкторско - технологическая характеристика детали

.2 Кодирование детали

. Технический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции детали

.1 Технический контроль чертежа

.2 Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства

. Последовательность разработки технологических процессов

.1 Определение типа производства и метода работы, расчет величины партии деталей

. Выбор вида заготовки

.1 Общие положения

.2 Экономическое обоснование выбора заготовки

.3 Характеристика принятого процесса изготовления заготовки

. Выбор баз обработки

.1 Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования

.2 Расчёт припусков на обработку заготовки

.3 Расчёт режимов резания и техническое нормирование

.3.1 Растачивание

.3.2 Фрезерование

.4 Выбор оборудования, приспособлений, режущего инструмента и измерительных средств

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Курсовое проектирование имеет цель научить студентов систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по специальности, и применить эти знания при решении конкретных научных, технических, экономических и производственных задач.

При выполнении курсового проекта особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении различных задач, которая является важной деталью при самостоятельной работе в условиях современного производства, прогресса науки и техники.

Разработку технологического процесса изготовления любой детали следует начинать с изучения ее служебного назначения, анализа норм точности и других технических требований. Далее в последовательности, определенной соответствующими стандартами с учетом типа производства разрабатывается технологический процесс. Это связывает технологию со служебным назначением детали и обеспечивает согласованность решений, принимаемых на различных этапах технологической подготовки.

На ОАО «Машзавод» был выдан чертеж детали «Блок цилиндров» с описанием технологического процесса ее изготовления и сборочный чертеж. На основании этих данных должны выполнить описание назначения машины и сборочной единицы, в которую входит заданная деталь, дать характеристику материала, из которого выполнена деталь, описать конструкторско-технологическую характеристику детали, произвести кодирование и выполнить ее чертеж в соответствии с установленными ГОСТами.

В ходе работы должны получить знания и навыки разработки технологического процесса механической обработки деталей машин с целью самостоятельной творческой работы, закрепить умения работать с научно-технической и справочно-нормативной литературой, применять полученные знания в области вычислительной техники для инженерных расчетов.

 

1. Назначение машины и сборочной единицы, в которую входит деталь

Холодильный агрегат 21АК50-2-ОМ4 предназначен для охлаждения и поддержания заданной температуры теплоносителя, используемого в стационарных холодильных установках и в системах кондиционирования воздуха с водяным охлаждением конденсатора. Используются в металлургической, химической, пищевой промышленности, строительстве и могут эксплуатироваться на судах с неограниченным районом плавания. В качестве хладагента используется хладон-22. Технические характеристики холодильного агрегата приведены в таблице 1

Таблица 1 -Технические характеристики

Марка холодильного агрегата	Холодопроизводительность номинальная, Qо, кВт	Потребляемая мощность, N, кВт	Диапазон работы по температуре	Габаритные размеры, мм	Масса в объеме поставки, кг
21АК50-2-10ОМ	100	27	От -20 до 10 °С	1830×700×1750	1410

Сборочной единицей, в которую входит деталь, является компрессор открытый, винтовой, маслонаполненный, безсальниковый, с плавным регулированием производительности. Создавая определённое давление путём вращения ведомого и ведущего ротора, компрессор сжимает охлаждающее вещество хладон-22, которое легко переходит из жидкого состояния в газообразное, и из газообразного состояния в жидкое, тем самым осуществляя понижение температуры в холодильной камере. Мощность компрессора при температуре 5 °С- 36,1кВт, холодопроизводительность 95,1кВт, степень сжатия 2,6.

 

1.1 Конструкторско - технологическая характеристика детали

Деталь Блок цилиндров относится к классу корпусных деталей, предназначен для размещения в нём ведомого и ведущего ротора, золотника, стакана, направляющей втулки и подшипников. Наибольшие габаритные размеры детали: наибольший наружный диаметр 264, высота 337 мм. Эскиз детали с обозначением основных поверхностей представлен на рисунке 2.

Рисунок 1 - Блок цилиндров

Плоскости разъёма Г и Д предназначена для присоединения к ним крышки и камеры нагнетания, поэтому имеют среднюю степень точности (152//8.о,об31Л а также низкую шероховатости ( Ra 2,5 мкм).

Поверхности А предназначены для размещения ведомого и ведущего ротора, изготавливаются с средней степенью точности и низким параметром шероховатости 2,5 мкм,, как и у поверхностей А.

Поверхности Ж и Е предназначены для размещения стакана с золотником параметр шероховатости данных поверхностей (Ra 0,63 и Ra 2,5 мкм), изготавливаются с высокой точностью до 4-го квалитета.

Внутренние цилиндрические поверхности В предназначены для установки в них подшипников скольжения, из-за этого поверхность обрабатывается до шероховатости 2,5 мкм и средней степени точности. Данная шероховатость предназначена для надёжной укладки подшипника.

Для изготовления блока цилиндров используется серый чугун марки СЧ 20 ГОСТ 1412-85.

Серый чугун - технологический материал. Его сплав обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими типами чугуна. Из его можно изготавливать отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм [1].

В конструкции различных механизмов масса литых деталей из серого чугуна составляет 15-20% от общего количества. Основная номенклатура это ответственные детали: блоки, головки, гильзы цилиндров, клапана, крышки коренных подшипников двигателей, детали, для которых серый чугун является оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом[1]. Химический состав чугуна указан в таблице 2, а механические свойства - в таблице 3.

Таблица 2 - Химический состав материала детали

Материал детали	Содержание элементов, %
СЧ20 ГОСТ   1421-85	С	Si	Мп	S
	3,3...3,5	1,4...2,2	0,7...1,0	0,15

Таблица 3 - Механическая свойства материала детали

Материал детали	Механические свойства
	авМПа	аО2, МПа	НВ
СЧ20 ГОСТ 1412-85	200	235	143....255

1.2 Кодирование детали

Руководствуясь чертежом детали, составляем ее технологический код.

В классификаторе ЕСКД установлена 14-значная структура технологического кода, составленного из двух частей: кода классификационных группировок основных признаков (постоянная часть кода) и кода классификационных группировок признаков, определяющих вид детали (переменная часть кода).

Структура кода классификационных группировок основных технологических признаков представлена размерной характеристикой, группой материала и видом детали по технологическому методу изготовления.

Кодирование детали по размерной характеристике выполняется тремя знаками - позиция 1, 2, 3. Деталь Блок цилиндров относится к деталям класса корпусов, поэтому первым знаком кодируется ширина, которая составляет 264 мм. Данному размеру соответствует код 8. Длина детали, кодируемая вторым знаком, составляет 264 мм и соответствует коду 7.

Третьим знаком кодируется высота, она составляет 152 мм и соответствует коду 7.

Кодирование детали по группам материала выполняется двумя знаками (позиция 4, 5). Материалом детали является серый чугун, что соответствует 3,1 коду.

Позиция 6 технологического кода детали содержит код детали в соответствии с ее видом по технологическому методу изготовления. Рассматриваемая деталь обрабатывается резанием (код 4).

Структура переменной части технологического кода детали включает в себя вид исходной заготовки, квалитет, параметр шероховатости или отклонения формы и расположения поверхностей, степень точности, вид дополнительной обработки и характеристику массы.

Кодирование по виду исходной заготовки выполняется двумя знаками (позиция 7, 8). Исходной заготовкой является отливка - 1,4 код.

Следующие две позиции (9, 10) представляют собой код по квалитету точности размеров детали. При определении по чертежу детали квалитета точности размеров наружных поверхностей (позиция 9) не учитывается точность резьбовых поверхностей, наибольший диаметр зубьев, шпоночного паза, которые не являются поверхностями вращения. Исходя из вышесказанного, код позиции 9-1, который соответствует 14 квалитету. При кодировании квалитета точности размеров внутренних поверхностей детали (позиция 10) учитывается только точность центрального отверстия - 7 квалитет (4 код).

Параметр шероховатости или отклонения формы и расположения поверхностей кодируется двумя знаками (позиция 11) по наименьшей шероховатости и с учетом наличия требований отклонения формы и расположения поверхностей. Наименьшая шероховатость поверхностей - 1,25, что соответствует коду 4.

Позиция 12 обозначает наивысшую степень точности на допуски формы и расположения поверхностей. Наивысшей - 7 степени точности на допуски формы и расположения поверхностей соответствует код 4.

Вид дополнительной обработки - позиция 13 - кодируется одним знаком. Код этой позиции - 8.

Последним кодируют "Характеристику массы" одним знаком. Масса детали составляет 15 кг, что соответствует коду Д.

Используя вышенайденные коды, формируем полный технологический код детали указанный в таблице 4.

Таблица 4 - Технологический код детали

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
8	7	7	3	1	4	1	4	1	7	4	4	8	д

2. Технический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции детали

2.1 Технический контроль чертежа

Рабочий чертеж детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы и сечения. На нём указаны все необходимые отклонения, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допустимые отклонения от геометрических форм, а также взаимного расположения поверхностей.

Рабочий чертеж детали Блока цилиндров выполнен на листе бумаги стандартного формата АО, с изображением шести видов и восемь разрезов, включая местные.

Технические требования на изготовление детали содержат: а) сведения о способе получения заготовки - литьё в кокиль; б) точность отливки; в) твердость заготовки по Бринеллю - 143...255 ед; г) место проверки твёрдости; д) неуказанные литейные радиусы и уклоны; е) сведения о неуказанных предельных отклонений - отверстий по Н14, валов по Ы4, остальных по ±1Т14/2; ж) размеры для справок.

Наиболее ответственными поверхностями являются плоскости разъёма и внутренние цилиндрические поверхности которые характеризуются жёсткими требованиями к шероховатости поверхностей (1,25 и 2,5 мкм), точности и форм.

На чертеже заданы размеры всех элементов детали и их взаимного положения. Действительные размеры изготовленной детали всегда отличаются от заданных номинальных, определенных расчетом или некоторыми условиями, на небольшую величину. Поэтому на чертеже указаны допустимые пределы этих отклонений. Большинство поверхностей данной детали имеют точность 14 и 7 квалитета.

2.2 Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства

Технологичность конструкции изделия - совокупность свойств конструкции изделия, определяющие ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Технологичность конструкции - параметр, оценивающий деталь в отношении возможности оптимального использования материалов, средств и времени при ее изготовлении и ремонте. Технологичность конструкции обеспечивают применением индивидуальных решений в каждом отдельном случае.

Анализ технологичности конструкции детали проводится на основе количественной и качественной оценки с учетом установленного объема выпуска и типа производства.

Количественная оценка проводится тогда, когда в результате анализа технологичности внесены изменения в конструкцию детали. В качестве количественных показателей рассматриваются: а) коэффициент использования материала; б) коэффициент точности обработки; в) коэффициент шероховатости поверхностей.

Коэффициент использования материала представляет собой отношение массы готовой детали к массе исходного материала и рассчитывается по формуле [1]

, (1)

где МД - масса детали, МД=15 кг;

МЗ - масса заготовки, МЗ=19 кг.

Коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости определяются из расчета средней точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. Данные по детали целесообразно свести в таблицу 4 и 5.

Таблица 5 - Определение коэффициента точности, КТ

Тi	ni		Ti×ni
7	10		70
8	4		32
9	14		126
12	59		672
ТСР=10,34		КТ=0,9

В первой графе таблиц указываются квалитеты Тi и значения параметра шероховатости Шi обрабатываемых поверхностей детали; во второй - количество размеров или поверхностей ni для каждого квалитета или шероховатости; в третьей графе - произведение предыдущих граф.

Таблица 6 - Определение коэффициента шероховатости, КШ

Шi	ni		Шi×ni
2,5	3		10
3,2	33		105,6
6,3	6		37,8
12,5	21		262,5
ШСР=6,63		КШ=0,85

Подсчет средней точности и средней шероховатости проводится по формулам (2), (3)

, (2)

, (3)

Руководствуясь базовым (заданным) вариантом конструкции детали проводим оценку технологичности конструкции детали по точности, шероховатости обрабатываемых поверхностей, полученные данные сведём в таблицу 7.

Таблица 7 - Оценка технологичности конструкции детали по точности и шероховатости поверхностей

Наименование поверхностей	Общее количество	Количество и доля поверхностей (%) с требованиями точности размеров и шероховатости
		средними		низкими		средними		низкими
		Квалитет 5-7	%	Квалитет 8-12	%	0,32-1,6 мкм	%	1,6-12,5 мкм	%
Внутренние цилиндрические	46	10	11,49	36	41,37	10	11,49	36	41,37
Плоские	27	-	-	27	31	-	-	27	31
Прочие	14	-	-	14	16	-	-	14	16
Всего:	78	10	11,49	76	87,46	10	11,49	76		87,46
Заключение: доля поверхностей с высокими требованиями к точности размеров и шероховатости составляет - 11,49%, со средними - 87,46%.

Качественная оценка

Деталь Блок цилиндров является корпусной деталью.

Физико-математические свойства материала обеспечивают хорошую обрабатываемость резаньем и хорошие эксплуатационные свойства, в частности хорошую сопротивляемость средним давлениям и напряжениям, замена материала на более легкий и прочный в данном случае нерационально[1].

Обрабатываемые поверхности расположены так, что при обработке не приходится, применять специального инструмента и специальной оснастки, все поверхности доступны для обработки. Внешние поверхности являются открытыми, что позволяет обрабатывать их на проход торцевыми фрезами, отверстия расположены на одной плоскости, а их межосевое расстояние обеспечивает одновременную обработку, или с чередованием обработки на многошпиндельных станках

Конструкция детали позволяет удобно базировать и закреплять заготовку на станках, и обрабатывать, несколько поверхностей не переустанавливая деталь.

Жесткость детали в целом является приемлемой для достижения необходимой точности и шероховатости конструктивное оформление отливки позволяет достаточно легко определить поверхность для обработки с заданной точностью.

Все эти качества позволяют вести обработку на автоматизированных линиях или на станках с ЧПУ.

Общая оценка технологичности конструкции представлена в таблицы 8

Таблица 8 - Общая оценка технологичности конструкции

Содержание требований к технологичности	Характеристика технологичности
Физико-механические и механические свойства материала детали	СЧ20 ГОСТ 1412-85 ав=200 МПа, о-О2=350 МПа, НВ=143255
Эти свойства материала обеспечивают	Хорошую обрабатываемость резанием и хорошие эксплуатационные свойства
Шероховатость и точность обработки поверхностей	Ответственные поверхности имеют низкую шероховатость и высокую степень точности, не ответственные поверхности обрабатываются до 12-го квалитета, так как более точная их обработка является не рациональной
Количественная оценка	KТ =0,9, KШ =0,89, KИM=0,87
Вывод: Деталь обладает достаточной технологичностью

3. Последовательность разработки технологических процессов

При выполнении курсового проекта на базе существующего на ОАО ”Машиностроительный завод” технологического процесса разрабатывается единичный технологический процесс, относящийся по степени детализации к маршрутно-операционному, так как в задании на проектирование содержится одна деталь.

Порядок разработки технологического процесса следующий:

определение типа производства, его организационной формы, такта выпуска;

выбор метода получения заготовки на основании технико-экономической оценки различных вариантов;

выбор технологических баз, оценка точности базирования и закрепления изделия;

- выбор методов обработки поверхностей, оценка качества поверхностей и точностных характеристик методов;

- выбор варианта технологического маршрута по минимуму приведенных затрат;

составление технологического маршрута обработки;

разработка технологических операций: а) установление рациональной последовательности переходов; б) выбор моделей оборудования и определения его загрузки; в) выбор оснастки; г) расчет режимов резания; е) расчет норм времени; ж) определение разряда работы; з) оценка технико-экономической эффективности разработанного технологического процесса;

организация производственного участка;

- выбор средств механизации и автоматизации элементов технологического процесса и внутрицеховых средств транспортирования;

- оформление технологических процессов.

Для разработки технологических процессов необходимо располагать определенной исходной, базовой, руководящей и справочной информацией.

3.1 Определение типа производства и метода работы, расчет величины партии деталей

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций

Кз.о = О/Р , (4)

где О - число различных операций;

Р - число рабочих мест с различными операциями.

Кз.о = (2*6+3*1)/7 =2,14

Производство на участке крупносерийное, так как 1< Кз.о<10.

Данное значение Кз.о получено с учётом дозагрузки оборудования аналогичными операциями по обработке других деталей.

Количество станков можно определить по формуле [10]

 , (5)

где Fд - действительный годовой фонд времени ; Fд =4029 ч;в - средний коэффициент выполнения норм времени; Kв =1,3;

hэ.н - нормативный коэффициент загрузки оборудования; hэ.н = 0,8 для серийного производства при двухсменной работе;

Тшт-к - штучно-калькуляционное время выполнения проектируемой операции на данном станке, мин;- годовая программа выпуска детали; N=2500 шт;

,

Принимаем 1 станок, остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

,

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

,

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

,

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

,

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

,

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

.

Принимаем 1станок остальное время дозагружаем аналогичными операциями по обработке других деталей.

Форма организации технологического процесса зависит от установленного порядка выполнения операций, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения при изготовлении.

Решение о целесообразности организации поточной формы производства принимается на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при двухсменном режиме работы и ее загрузке на 65…75%.

Заданный выпуск изделий определяется по формуле

Nc = Nr / F , (8)

где Nr - годовая программа выпуска изделий;- количество рабочих дней в году, F =253= 2500 / 253 = 9,88 (шт).

Суточная производительность поточной линии определяется по формуле

 , (9)

где Fc - суточный фонд времени работы оборудования, Fc =960 мин=16 ч для двухсменного режима работы;

hз - коэффициент загрузки оборудования, hз = 0,7;

Тср - средняя станкоемкость основных операций, мин;

Средняя станкоемкость операций определяется по формуле

 , (10)

где Тшт i - штучное время основной i-й операции, нормо-мин;- количество основных операций;

Кв - средний коэффициент выполнения норм времени.

(ст.мин)=0,28(ст.ч.)

Тогда:

 шт.

Такт производства определяется по формуле

 , (11)

где Fд - действительный фонд времени в планируемый период, Fд=4029 ч;- программа выпуска изделия в планируемом периоде, 2500 шт.

(мин)=1,61 (ч).

В данном подразделе определён тип производства (крупносерийное), обоснована целесообразность организации поточного метода работы и предварительно определён размер партии выпуска базовой детали (2500шт.).

4. Выбор вида заготовки

.1 Общие положения

Метод изготовления заготовки определяется формой и размерами детали, технологическими свойствами материала, его температурой плавления, структурной характеристикой (направление волокон и размеры зерна). При выборе заготовки учитываются сортамент материала, имеющееся оборудование, производственная программа, тип производства, степень его автоматизации и механизации.

Выбор способа получения заготовки - очень сложная, трудноразрешимая задача, т.к. различные способы могут надежно обеспечивать технические и экономические требования, предъявляемые к детали. Таким образом, выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, производительным, нетрудоемким, обеспечивающим высокое качество деталей, процессов.

Наиболее целесообразна исходная заготовка, требующая наименьших затрат при изготовлении детали с учетом всех технологических операций обработки и необходимого качества детали. Форма и размеры заготовки должны быть, возможно, близкими к форме и размерам готовой детали с тем, чтобы свести к минимуму обработку резанием [1]. Оптимальный вариант изготовления заготовки устанавливается на основании технико-экономических расчетов. Повышение точности заготовок (уменьшение припусков) позволяет экономить металл, снижать стоимость и трудоемкость обработки резанием, но при этом может возрасти стоимость изготовления исходных заготовок. При малой производственной программе применение некоторых технологических процессов изготовления заготовки (горячая штамповка и др.) может оказаться экономически нецелесообразным в связи с высокой стоимостью технологического оборудования и оснастки.

Чугунные заготовки изготовляют различными способами литья.

Согласно базовому технологическому процессу заготовку получают литьём в кокиль, так как изготовление заготовки данным способом относительно дёшево, требует малой трудоёмкости, обладает относительной простотой при изготовлении. Именно поэтому данный способ применяется как заводской.

В качестве альтернативного способа изготовления заготовки применим литьё в ПГФ.

Дальнейший вывод о предпочтении способа получения заготовки возможен после проведения расчёта технологической себестоимости.

4.2 Экономическое обоснование выбора заготовки

Каждый из способов производства деталей имеет варианты применения в соответствии с программой производства. Технико-экономический анализ необходимо производить на сопоставление таких вариантов, каждый из которых в наибольшей мере соответствовал бы размерам программы производства.

В данной курсовой работе технико-экономический анализ производится на сопоставление заготовки полученной литьём в ПГФ и кокиль.

Себестоимость заготовки полученной литьём в ПГФ можно с достаточной для проектирования точностью определить по формуле [4]

, (4)

где КМ - коэффициент, зависящий от марки материала, КМ=1,6;

КС - коэффициент, зависящий от группы сложности, КС=1;

Кb - коэффициент, зависящий от массы, Кb=0,6;

КП - коэффициент, зависящий от объёма производства, КП=0,88;

КТ - коэффициент, зависящий от класса точности, КТ=1;

СМ - базовая стоимость 1 т заготовки, СМ=338 руб.;

СОТХ - стоимость 1 т отходов, СОТХ=14 руб.;

m - масса детали, m=15 кг;

m1 - масса заготовки, m1=19,8 кг.

Себестоимость отливки полученной литьём в кокиль можно определить по формуле (4) принимая

СМ - базовая стоимость 1 т заготовки, СМ=304 руб.;

СОТХ - стоимость 1 т отходов, СОТХ=14 руб.;

m - масса детали, m=15 кг;

m1 - масса заготовки, m1=19 кг.

KМ =1,6, KС =1, KП=1,5 KТ =, Kb =0,85.

Эз=(Сзаг1-Сзаг2)×N, (5)

где Сзаг1,Сзаг2 - себестоимость сопоставляемых заготовок, руб;

N - годовая программа выпуска, шт.

Эз=(9,73-4,42)×100=530 (руб).

Результаты расчётов сведём в таблицу 11.

обработка деталь технологичный

Таблица 11 - Сопоставление вариантов получения заготовки

Показатели	Заготовка
Вид заготовки	Отливка в ПГФ	Отливка в кокиль
Класс точности	8	8
Группа сложности	3	3
Масса заготовки, кг	19,8	19
Стоимость 1 т заготовок принятых за базу, руб	338	304
Стоимость 1 т стружки, руб	14	14

Сопоставляя способы получения заготовки выбираем литьё в кокиль, т.к себестоимость получения заготовки данным методом значительно ниже чем при получении заготовки литьём в ПГФ.

4.3 Характеристика принятого процесса изготовления заготовки

Сущность процесса литья в кокиль (металлические формы) заключается в многократном применении металлической формы, имеющей гораздо более высокую стойкость, чем обычная песчано-глинистая. Полости в отливке выполняются при помощи металлических или песчаных стержней, которые извлекают из отливки после её затвердевания и охлаждения до заданной температуры [1].

Литьё в металлические формы имеет более высокие технико-экономические показатели по сравнению с литьём в ПГФ при одинаковом уровне механизации. При средней стоимости кокилей с учётом механической обработки 200 р/т и удельном расходе кокилей на тонну годовых отливок 15 кг/т средние затраты на кокиль составляют 3 р/т или около 3% стоимости литья [1].

При проектировании кокиля толщину стенки принимаем равной 30 мм, зажимы и стержни берём по конструктивным соображениям. Прибыль совмещаем с литниковой системой и устанавливаем на графитную сетку с целью облегчения отделения прибыли при удалении.

Сечение питателей определяем по формуле [3]

, (6)

где Ку - удельная скорость заливки, Ку=\ кг/см;

t - продолжительность заливки, f=6 с;

Сечение питателей представляет собой трапецию с меньшим основанием внизу, по конструктивным соображениям принимаем 1 питатель.

По полученным сечениям питателей определяем сечения других элементов литниковой системы.

Сечение шлакоуловителя определяем по формуле [3]

(7)

Сечение и размеры кокиля определяем конструктивно.

Конструкция кокиля с установленным стержнем показана на рисунке 3.

- корпус;

2- крышка;

3  - направляющий штифт;

4  - прилив под зацеп;

5  - прилив под зацеп;

6  - литниковая чаша;

7  -стояк;

8  -шлакоуловитель;

9  - верхний направляющий стержня;

10-песчаный стержень;

- полость детали

- нижний направляющий стержня

Рисунок 3 - Конструкция кокиля

 

5. Выбор баз обработки

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров, относительно положения поверхностей получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений.

Выбор баз осуществляется с соблюдением следующих принципов:

·   единство баз;

·   постоянство баз;

·   принципы кратчайших путей.

Принятые решения по выбору баз обработки разрабатываемого технологического процесса приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Выбор баз обработки

№	Наименование операции		Схема установки			Базирование
005	Фрезерная					А-установочная база; 1,2-Обрабатываемые поверхности
010		Радиально-сверлильная				А - Установочная база; 1, 2-обрабатываемые поверхности
015		Горизонтально-расточная				А - установочная база; Б-двойная опорная база; В-опорная база; 1- 9- обрабатываемые поверхности
020	Радиально-сверлильная				А - Установочная база; 1-обрабатываемая поверхность.
025	Радиально-сверлильная				А - установочная база; 1,2,3-обрабатываемые поверхности
030	Радиально-сверлильная				А - установочная база; Б-двойная опорная база; В-опорная база; 1- 8- обрабатываемые поверхности
035	Координатно-расточная				А - установочная база; Б-двойная опорная база; В-опорная база; 1- 9- обрабатываемые поверхности

5.1 Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования

Маршрутный технологический процесс обработки детали “Блок цилиндров” представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Маршрутный технологический процесс обработки детали “ Блок цилиндров ”

Номер операции	Наименование операции	Оборудование
1	Горизонтально-расточная	Горизонтально расточной станок модели 2620
2	Горизонтально-расточная	Горизонтально расточной станок модели 2А620Ф1
3	Координатно-расточная	Координатно расточной станок модели 2Е450Ф1
4	Радиально-сверлильная	Радиално-сверлильный станок модели 2А532

На операции 005 производится черновое растачивание отверстий 1; 2; 4; 6, черновое фрезерование торца 8.

На операции 010 производится получистовое растачивание отверстий 1; 2; 4; 6, получистовое фрезерование торцов 8; 5.

На операции 015 производится чистовое растачивание отверстий 1; 2; 3; 4; 6; 7, чистовое фрезерование торцов 8; 5, сверление и растачивания отверстия 17, разметка мест сверления отверстий 9.

На операции 020 производится сверление отверстий 12; 13; 9; 11; 10; 15; 14, цекование поверхностей 12; 18; 16, зенкование отверстий 9; 11, нарезание резьбы в отверстиях 9; 13; 14.

Эскиз детали с обозначением основных поверхностей представлен на рисунке 2.

 

Рисунок 2 - Эскиз детали с обозначением обрабатываемых поверхностей.

Технологический процесс, используемые на заводе, не всегда отвечает современным требованиям машиностроения, поэтому, учитывая конструкцию детали, тип производства и современные разработки в станкостроении, механическую обработку детали лучше выполнить, с применением менее мощных станков, изменив количество и последовательность операций.

Поверхности 8, 5 являются установочными базами при дальнейшей обработки по этому их лучше обработать на первой операции, с применением горизонтально-фрезерного станка модели 6М12. Применение фрезерного станка сокращает себестоимость обработки по сравнению с фрезерованием на расточных станках.

Отверстия под штифты 17 так же являются технологическими базами, поэтому обработать их лучше с помощью кондукторной плиты на радиально-сверлильном станке модели 2К52, при этом сократив время и себестоимость обработки, по сравнению с обработкой на расточных станках.

Черновое растачивание отверстий 1-7 лучше выполнить перед обработкой отверстия 7, чтобы не повлиять на качество её поверхности при растачивании, заменив при этом горизонтально-расточной станок модели 2620 на менее мощную модель 2М615.

Обработку отверстия 7 целесообразнее выполнить на радиально-сверлильном станке модели 2К52 с использованием съемной втулки и комбинированного режущего инструмента, что также сокращает время и себестоимость обработки по сравнению с обработкой на расточных станках.

Применение одинакового оборудования способствует повышению технологичности, следовательно, уменьшает стоимость обработки, по этому обработку крепёжных отверстий 9, 12, 13, а также отверстий 10, 14, 15 осуществляем на радиально-сверлильном станке модели 2К52 с использованием кондукторной плиты, поворотного приспособления и комбинированного режущего инструмента.

Для обеспечения необходимого качества поверхностей, чистовое растачивание отверстий 1-6 является последней операцией, осуществляемой на координатно-расточном станке модели 2Е450АФ1 .

На основании этого составляем свой вариант технологического процесса. Маршрутный технологический процесс обработки представлен в таблице 10.

Таблица 10 - Маршрутный технологический процесс обработки детали “Блок цилиндров”

Номер операции	Наименование операции	Оборудование
1	Горизонтально-фрезерная	Горизонтально расточной станок модели 2620
2	Радиально-сверлильная	Радиално-сверлильный станок модели 2К52
3	Горизонтально-расточная	Горизонтально расточной станок модели 2А620Ф1
4	Радиально-сверлильная	Радиално-сверлильный станок модели 2К52
5	Радиально-сверлильная	Радиално-сверлильный станок модели 2К52
6	Радиально-сверлильная	Радиално-сверлильный станок модели 2К52
7	Координатно-расточная	Координатно расточной станок модели 2Е450Ф1

Номер операции, перехода	Наименование операции и её содержание	Станок	Приспособление	Инструмент	Измерительный инструмент
005	Фрезерная	Горизонтально фрезерный станок мод.6М81	Стандартная	Стандартный	Стандартный
010	Сверлильная	Радиально-сверлильный станок мод. 2К52	Специальная	Стандартный	Стандартный
015	Расточная	Горизонтально-расточной станок мод. 2М612	Специальная	Стандартный	Стандартный
020	Сверлильная	Радиально-сверлильный станок мод. 2К52	Специальная	Стандартный	Стандартный
025	Сверлильная	Радиально-сверлильный станок мод. 2К52	Специальная	Стандартный	Стандартный
030	Сверлильная	Радиально-сверлильный станок мод. 2К52	Специальная	Стандартный	Стандартный
035	Расточная	Координатно-расточной станок мод. 2Е450АФ1	Специальная	Стандартный	Стандартный

5.2 Расчёт припусков на обработку заготовки

Подробный расчет межоперационных и общих припусков производится на две самые точные поверхности - это внутренняя цилиндрическая и плоские поверхности под фрезерование.

Результаты расчета сведены в таблицы 13 и 14.

Припуск на диаметр при обработке по образующей наружных и внутренних поверхностей вращения рассчитывается по формуле [8]

2Zbmin =2×(Rza+Тa) +2  (8)

Односторонний припуск при последовательной обработки противолежащих плоскостей рассчитывается по формуле [9]

2Zbmin = (Rza+Тa) +(Δa+ εb) (9)

где Rza - высота микронеровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

Та - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

Аа - суммарное значение пространственных отклонений в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности, полученные на предшествующем переходе, мкм;

eb - погрешность установки в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности, полученная на выполняемом технологическом переходе, мкм.

Расчет припусков для отверстия:

а) Первый переход:

∆а=∆К=0.8×125=100 по таблице, εb=100.

Выбираем по таблицам Rza=35 (мкм), Та=40 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

2Zbmin=2(35+40)+2=400 (мкм).

б)Второй переход:

∆а=∆к=0,8×125×0,6=48 по таблице, εb=0.

Выбираем Rza=10 (мкм) Та=35(мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

Zbmin=150 (мкм).

в) Третий переход:

∆а=∆к=0,8×125×0,4=48 по таблице, εb=0

Выбираем Rza = 3,2 (мкм), Та =7 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (8)

Zbmin=94 (мкм).

Расчет припусков для противолежащих плоскостей:

а) Первый переход:

∆а=∆к=0,8×180=144 по таблице, εb=120

Выбираем по таблицам Rza=12,5 (мкм), Та=35 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

Zbmin =(12,5+35)+(144+120) =623 (мкм).

б)Второй переход:

∆а=∆к=0,8×125×0,6=48 по таблице, εb=0.

Выбираем Rza=3,2 (мкм), Та=7 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

Zbmin=192 (мкм).

в)Первый переход:

∆а=∆к=0,8×264=144 по таблице, εb=120

Выбираем по таблицам Rza=12,5 (мкм), Та=35 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

Zbmin=917(мкм).

б)Второй переход:

∆а=∆к=0,8×264=127 по таблице, εb=120.

Выбираем Rza=3,2 (мкм), Та=7 (мкм).

Подставляем найденные значения в формулу (9)

Zbmin=192 (мкм).

Таблица 13 - Расчет промежуточных размеров заготовки при обработке отверстия

Таблица 14 - Расчет промежуточных размеров заготовки для случая обработки плоскости

5.3 Расчёт режимов резания и техническое нормирование

.3.1 Растачивание

1. Точение будет осуществляться за три прохода. Назначаем глубину резания t1=2,15 мм; t2=0,7 мм; t3=0,33 мм.

2. Назначаем подачу на основе рекомендаций и с учётом паспортных данных станка S1=1,3 мм/об; S2=0,25 мм/об; S3=0,15 мм/об.

3. Назначаем период стойкости резца. При обработке твердосплавным инструментом рекомендуется Т=60 мин.

4. Определяем скорость резания V, допускаемую режущими свойствами резца по формуле [5]

, (10)

где CV - постоянный коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого и инструментального материалов, CV=340;

m, x, y - показатели степени, m=0,20, x=0,15, y=0,45;

Kν - общий поправочный коэффициент на скорость резания, определяется по формуле

, (11)

где Ктν - коэффициент, характеризующий качество обрабатываемого материала, Ктν=1,3;

Knv - коэффициент, характеризующий состояние поверхности заготовки, Knv=0,8, Knv=1 (при обработке по предварительно обработанной поверхности);

Определим скорость резания по формуле (10)

;

;

.

. Определим частоту вращения шпинделя (n), соответствующей найденной скорости резания, по формуле [5}

, (12)

где D - диаметр заготовки,

;

;

.

. Действительная скорость резания (Vд) определяется по формуле

, (13)

;

;

.

. Тангенциальную силу резания (Pz) определим по формуле

, (14)

где Сpz - коэффициенты, учитывающие условия работы инструмента, Cpz=92;

xpz, ypz, npz - показатели степени, xpz=1,00, ypz=0,75, npz=0;

Kp - общий поправочный коэффициент, Kp=0,392.

.

;

.

. Мощность, затрачиваемую на резание (Nрез), определим по формуле

, (15)

;

;

.

9. Основное время (То) определим по формуле

, (16)

где L - длина прохода резца, L=125 мм;

Основное время:

;

;

.

 

5.3.2 Фрезерование

1. Фрезерование будет осуществляться за два прохода. Назначаем глубину резания t1=2,1 мм; t2=0,475 мм.

2. Назначаем подачу на зуб на основе рекомендаций и с учётом паспортных данных станка S1=1,3 мм/зуб; S2=0,25 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости. При обработке инструментом из твёрдого сплава рекомендуется Т=420 мин.

. Определяем скорость резания (V), допускаемую режущими свойствами инструмента по формуле [5]

, (17)

где Сν - постоянный коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого и инструментального материалов, Cv=340;

Кν - общий поправочный коэффициент на скорость резания, Kv=0,81;

;

.

. Определим частоту вращения шпинделя (n), соответствующей найденной скорости резания, по формуле (12)

;

.

. Действительная скорость резания определяется по формуле (13)

;

.

. Окружную силу резания определим по формуле:

, (18)

где Сpz - коэффициенты, учитывающие условия работы инструмента, Cpz=54,5;

Kp - общий поправочный коэффициент, Kp=0,5.

;

.

. Мощность, затрачиваемую на резание, определим по формуле (15)

;

.

. Основное время определим по формуле (16)

Величину врезания инструмента примем равной 3 мм.

;

.

Суммарное основное время:

То∑ = 0,55 + 2 = 2,55 (мин).

Так как производится обработка двух противолежащих плоскостей, то режимы резания на обработку второй плоскости принимаем по первой. 10.

. Штучное время обработки определим по формуле [10]

Тшт = То + Тв + Тоб + Тн , (17)

где То - основное время, То = 2,55 мин;

Тв - вспомогательное время, Тв = 35% от То;

Тоб - время обслуживания рабочего места, Тоб = 4…8% (То+Тв);

Тн - время на личные потребности, Тн = 25% (То+Тв);

Тшт = 2,55+0,35*2,55+0,08(2,55+0,35*2,55)+0,25(2,55+0,35*2,55)=4,57;

Для других операций расчет штучного времени ведется по аналогичной методике.

Для растачивания отверстия 6 приведены необходимые сведения в таблице 15 для составления операционного эскиза механической обработки.

Таблица 15 - Расчет режимов резания и техническое нормирование

№ пере- хода	№ позиции	Содержание операции	Режимы резания			n, об/мин	N, кВт	Нормирование, мин
			V, м/с	S, мм/об			t осн	t всп	Tшт.к
1	6	Расточить отверстие 6 предварительно	98	1,3	2,15	125	0,44	0,7	2,9	2,2
2	6	Расточить отверстие 6 предварительно	398	0,25	0,7	500	0,7	1	4,25	3,25
3	6	Расточить отверстие 6 окончательно	505	0,15	0,33	600	0,35	1,4	5,95	4,55

5.4 Выбор оборудования, приспособлений, режущего инструмента и измерительных средств

Произведём выбор оборудования, режущего инструмента и контрольно измерительных средств на операции 005, структура которых представлена в приложении А.

На операции 005 применим станок 6М81 со следующими техническими характеристиками:

· размеры рабочей поверхности стола - 250x1000 мм;

· число скоростей шпинделя - 12

· мощность двигателя - 4 кВт;

· масса станка - 2280 кг;

Обработка производится торцевой фрезой 2114-0155 ГОСТ 9473-80 с МНП из твёрдого сплава Т15К6. Геометрические параметры фрезы: оо=35°, у=15°, а=12°, Ф!=2°, фо^45°. Конструктивные размеры фрезы: D=200 мм, число зубьев z=20. В качестве измерительного инструмента используем штангенциркуль ШЦ-125-0э1 ГОСТ 166-89. Дня закрепления детали используется стандартное приспособление.

На операциях 010, 020, 025, 030 применим радиально-сверлильный станок 2К52, инструмент - стандартный, измерительные приборы - стандартные.

На операции 015 применим горизонтально-расточной станок модели 2М612, инструмент стандартный, измерительные приборы - стандартные.

На операции 035 применим координатно-расточной станок модели 2Е450АФ1, инструмент стандартный, измерительные приборы - стандартные.

Заключение

В данной курсовой работе была дана полная характеристика деталь блок цилиндров, составлен ее технологический код, а также проведен анализ технологичности конструкции детали.

В ходе сравнительного анализа базового метода изготовления заготовки с предложенным было установлено, что экономически целесообразнее является литьё в кокиль.

Для детали блока цилиндров был выполнен анализ базового техпроцесса и его модернизация, произведён подбор режущего инструмента, расчёт и назначение режимов резания, и техническое нормирование. Для выбранного способа получения заготовки были рассчитаны и назначены припуски на механическую обработку.

 

Список использованной литературы

1.       Афонькин М.Г. Производство заготовок в машиностроении / М.Г. Афонькин, М.В. Магницкая - Л.: Машиностроение, 1987. - 256с.

2.       Грушева Н.Н. Правила оформления курсовых и дипломных работ и проектов: учеб. Пособие / Н. Н. Грушева; - Чита: РИК ЧитГТУ, 2002. -50с.

.        Глазов В.В. Производство заготовок в машиностроении: учебное пособие/ В.В. Глазов, В.Н. Бабешко, С.Г. Царьков - Чита: ЧитГТУ, 2001.-82с.

.        Зуев А.А. Технология машиностроения / А. А. Зуев . - 2-е изд., испр. и доп., М.: Машиностроение, 1984. - 352 с.

.        Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков; под. ред. А.Г. Косиловой. - 4-е изд., перераб. и. доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

.        Кудряшов Е.А. Расчёт припусков на механическую обработку: учеб. пособие / Е.А. Кудряшов, Л.П. Кулинич, Т.А. Кулинич. - Чита, ЧитГТУ, 2001. - 89с.

.        Кудряшов Е.А. Технология машиностроения: метод. пособие / Е.А. Кудряшов, В.В. Грушев. - Чита, ЧитГТУ, 1998. - 56с.

.        Справочник конструктора машиностроителя: в 3 т./ под. ред. В. И Анурьева, - 5-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - Т.1. - 728с.

.        Чекмарёв А. А. Справочник по машиностроительному черчению / А. А. Чекмарёв, В К. Осипов. - 3-е изд. - М.: Высшая школа, 2002. - 493с.

10.     Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для машиностроительных спец. вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск.: Высш. шк., 1983 - 256 с.