Проектирование технологического процесса изготовления детали - Стабилизатор

Обработка металлов резанием является основным видом обработки, с помощью которой можно получить детали с высокой точностью и чистотой обработанных поверхностей.

Изучение явлений, связанных с резанием металлов, нужно не только для сознательного управления процессом резания, но и для получения данных, необходимых при конструировании металлорежущих станков, инструментов и приспособлений, а также для проектирования более совершенных технологических процессов обработки деталей. Перед наукой о резании металлов в будущем стоит ряд важных проблем. В первую очередь - это изыскание новых видов износостойких режущих материалов для обработки деталей из жаропрочных и других труднообрабатываемых материалов.

Необходимы дальнейшие исследования в области повышения экономичности процесса резания, создание современных нормативов по режимам резания, в частности для многоинструментальной обработки на автоматических линиях металлорежущих станков, разработка новых и совершенствование существующих инструментов с целью повысить производительность труда, экономичность и точность обработки. В современном машиностроение используют заготовки максимально приближенные по форме и размерам к форме и размерам детали.

Развитие машиностроения должно ориентироваться на технологические процессы, обеспечивающие наибольшую степень непрерывности различных рабочих процессов.

Наибольшая непрерывность технологического процесса получается при комплексной его автоматизации, т.е. все технологические операции обработки детали, а также все контрольные и транспортные операции автоматизированы, т.е. перемещения детали от первой до последней операции должны происходить непрерывно без участия рабочего. В машиностроении используют автоматизированные загрузочные приспособления трех видов : магазинные, штабельные и бункерные.

Например, при изготовлении моей детали будет использоваться штабельная загрузка. В массовом производстве, имеется мощная инструментальная база, но для большей автоматизации изготовляют различные специальные станочные приспособления, загрузочные приспособления, измерительные приборы для активного контроля и т.д. В настоящее время в технологии машиностроения используется параллельная концентрация технологических операции. С этой целью на заводах массового производства применяют многопозиционные многошпиндельные станки, полуавтоматы и автоматы для различных способов механической обработки. Я предпологаю использовать в основном специальные высокопроизводительные станки отечественного изготовления, отвечающие требованиям поточно-массового производства. Так же я буду пользоваться специальным фрезерным приспособлением для фрезерной операции и специальным мерительным устройством.

Содержание : стр.

Исходя из работы участка в две смены.

Исходными данными являются : Чертеж детали, программа выпуска, данные об оборудование, оснастке, справочная и методическая литература.

Анализ исходных данных : Материал детали Сталь 45Х ГОСТ 8479-70 со следующими механическими свойствами: предел текучести G т=130кгс/мм 2 , относительное сужение =22%, твердость по НВ 310, HRC 40. Такие механические свойства деталь преобретает после термической обработки.

Деталь имеет квалитеты точности от 7 до14, и шероховатость от Rz8 0 до Ra 2. Габаритные размеры детали : 125 мм и длинна 94 мм. То есть, соотношение диаметра к длине примерно равно 1,3. Что указывает на жесткость детали.

Выпуск детали 500000 единиц в год, что соответствует массовому производству.

Стабилизатор бронебойного подкалиберного снаряда представляет собой тело вращения ребристой формы.

Цельнометаллическая стальная конструкция, состоит из трубки с двумя внутренними резьбами и пяти ребер, ( ‘перьев’) имеющих на своих плоскостях скосы, способствующие лучшей баллистической форме изделия. На перьях стабилизатора имеются 5 отверстий для помещения в них медных вставок ( ‘башмаков’), повышающих живучесть трубы за счет уменьшения трения наружной цилиндрической поверхностью перьев о внутреннюю поверхность гладкого ствола.

Наружная поверхность детали по перьям имеет цилиндро-коническую форму с радиусным закруглением, что требует применения обработки по копиру.

Наличие на детали ребер приводит к ударной нагрузке на режущий инструмент при токарной обработке, а также к большому обьему фрезерных работ. На механическую обработку деталь поступает в виде штампованной заготовки с выделением перьев, но с припуском по толщине ребра.

Конструкция детали на отдельных ее поверхностях (торцы, внутренние диаметры) предусматривает высокую степень точности по линейным и диаметральным размерам, а также шероховатость поверхностей. В целом конструкция стабилизатора позволяет вести ее изготовление в массовом производстве, т.е. применить поточные формы организации технологического процесса, высокопроизводительные методы обработки и специальное современное оборудование. 3. Анализ технологичности. 3.1. Качественный анализ.

Качественный анализ технологичности включает анализ различных параметров детали с точки зрения способов получения заготовки и механической обработки.

Влияние параметров детали на технологичность конструкции. ТАБЛИЦА - 1.

№ п / п	анализируемый параметр	данные по параметру	возможные методы получения заготовок	механическая обработка	вывод о технологичности
1	материал	Сталь 45Х ГОСТ 105074	горячая и холодная штамповка, профильный проката	твердосплавный (Kv=1.2) и быстрорежущий ( К v =0.95)	технологично
2	форма	тело вращения ребристой формы	горячая и холодная штамповка, профильный прокат	токарное, шлифовальное, резьбонарезное, фрезерное и сверлильное оборудование	технологично
3	размеры	125 32 мм и длинна 94 мм.	¾ ½ ½ ¾	понадобятся легкие станки	технологично
4	базы	базами явл. 1, 20, 16, 21, 6, 14, 15.	¾ ½ ½ ¾	цанговые патроны, приспособления	не технологично
5	удобства выхода инструмента и схода стружки	выход инструмента и сход стружки, не затруднен, деталь имеет сквозное отверстие	¾ ½ ½ ¾	Имеются конусные поверхности, т.е. необходимо копировальное оборудование	технологично
6	точность и шероховатость	квалитеты 14 7 ; Rz 80- Ra 2.	¾ ½ ½ ¾	в основном поверхности по 14 квалитету и Rz8 0, т.е. одна обработка.	технологично
7	анализ ТУ термообработки и свободных размеров	калить до HRC 40 45 свободные размеры по H14 и h14	¾ ½ ½ ¾	закалка указывает, на необходимость шлифовального оборудования	технологично

Количественный анализ проводится с помощью различных коэффициентов, которые подсчитываются различными способами, а затем сравниваются с соответствующими критериями, и по данным сравнения делают вывод о технологичности каждого коэффициента. Чем ближе коэффициент к единице, тем выше технологичность.

Расчет. 1. Коэффициент унификации и стандартизации элементов конструкции детали. Кун= q/Q =19 /21 = 0.9 q - количество унифицированных (стандартных) элементов конструкции детали. Q - общее количество поверхностей.

Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8 2. Коэффициент использования материала. Ким= m д100%/ m з=500*100%/2472=20% 3. Коэффициент точности. В детали 21 поверхности из них 3 поверхности по 8 квалитету, 1 поверхность по 12 квалитету, 1 поверхность по 10 квалитету, 2 поверхности по 7 квалитету и 14 поверхностей по 14 квалитету.

Исходя из этого рассчитываем коэффициент точности Кти=1- S ni/ S (Tini)=1-21/(8*3+12*1+1*10+2*7+14*14)=0.92 Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8 4. Коэффициент шероховатости.

Рассчитываем коэффициент шероховатости. Кш=1- S mi/ S (Rami)=1-21/(1*3.2+1*6.3+2*2.5+15*12.5)=0.9 По этому показателю технологично. Так как критерий 0.8 ТАБЛИЦА - 2

№ пов.	Квалитет точности	Ra	Количество идентичных поверхностей
1 2 3 4 5 6, 7 8 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 17 19 20 21	8 14 8 14 7 14 12 14 14 14 7 14 8 10	6.3 12.5 2.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12,5 2.5 3.2	По точности 3 14 3 14 2 14 1 14 14 14 2 14 3 1	по шероховатости 1 15 2 15 15 15 15 15 15 15 2 1

Анализ механической обработки детали « Стабилизатор » . ТАБЛИЦА - 3

№ пов	наименование поверхности, размеры (с точностью), шероховатость	виды обработки
1	Торец 94 h 8 Rz 40	черновое точение, получистовое точение
2	Фаска 29.5	черновое растачивание
3	Отверстие 28.3Н8 R а2.5, длина 10	черновое сверление, черновое зенкерование, получистовое зенкерование, чистовое зенкерование, шлифование.
4	Фаска 28.3	черновое зенкерование
5	Резьба М26х1.5-7Н	черновое сверление, черновое зенкерование, получистовое зенкерование, нарезание резьбы
6	Отверстие 26.37, длина 94	Сверление, черновое зенкерование, получистовое зенкерование
7	Конус пера 125, длина 70	черновое точение, получистовое точение, чистовое точение
8	Канавка пера 0.55Н12, ширина 5.1	два черновых точения, получистовое точение, чистовое точение, нарезание конавки
9	Отверстие 2, длина 4.5	Сверление
10	Фаска 2	черновое зенкерование
11	Скосы перьев	получистовое фрезерование
12, 13	Торцевые скосы перьев	получистовое фрезерование
14, 15	Перья	черновое фрезерование
16	Впадины	черновое фрезерование
17	Резьба М26х1.5-7Н	сверление, черновое зенкерование, получистовое зенкерование, нарезание резьбы
18	Отверстие 3	сверление
19	Фаска 26	получистовое растачивание
20	Торец 94Н8 R а2.5	черновое точение, получистовое точение, чистовое точение, шлифование.
21	Цилиндрическая поверхность пера 125 h 10 Rz 20	два черновых точения, получистовое точение, чистовое точение

Бывают конструкторские, технологические и измерительные базы.

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от измерительной базы, до установленного на размер инструмента, погрешность базирования возникает в результате не совпадения измерительной и технологической баз заготовки.

Погрешность базирования выбирается из ( [3] стр.41). Выбор баз и расчет погрешности базирования. ТАБЛИЦА - 4

№ пов	Конструкторская база	установочная база	погрешность базирования
1	20	20	e б=0
2	ось, 1	6, 20	e б=0.04
3	ось	6	e б=0.04
4	ось, 1	6, 20	e б=0.04
5	ось	6	e б=0.04
6	ось	16	e б=0.04
7	ось	6, 20	e б=0.16
8	ось	6	e б=0.04
9	ось отверстия, 20	6, 20	e б=0.16
10	ось отверстия, 20	6, 20	e б=0.16
11	ось, 21	6, 20	e б=0.16
12, 13	ось, 20	6, 20	e б=0.16
14, 15	ось	6, 20	e б=0.16
16	ось	6, 20	e б=0.16
17	ось	6	e б=0.04
18	ось	6	e б=0.16
19	ось, 20	6, 1	e б=0.04
20	1	1	e б=0
21	ось	6	e б=0.04

Определение типа производства. Кзо - показывает отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых в течении месяца, к числу рабочих мест. Кзо=О / Ср=17 /17 =1 О - общее число операций. Ср - число рабочих мест. ТАБЛИЦА - 5

Интервал времени (такт), мин., через который периодически производится выпуск изделия. =60 F д /N= 60х3680 / 400000=0,55мин F д - эффективный годовой фонд производственного времени оборудования при заданном количестве рабочих смен, [ ч ] . N - годовой объем выпуска изделий участка, [ шт ] . 6. Выбор вида и конструирование исходной заготовки. Выбор вида заготовки или установление способа ее получения, коренным образом влияет на технологию механической обработки изделия. От способов получения заготовки в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления детали. На выбор заготовки влияет химический состав и механические свойства.

Химический состав стали. ТАБЛИЦА - 6

Исходя из того, что деталь является телом вращения ребристой формы, с отношением длинны к диаметру 1.3, т.е. деталь жесткая, я принимаю заготовку полученную горячей и холодной штамповкой и профильный прокат.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. (стр. 139 [ 3 ] ) Характеристика получаемой заготовки : масса до 30кг. ; в виде стержней с головками или утолщениями различной формы, полые со сквозными или глухими отверстиями, фланцами и выступами.

Предпочтительна форма тела вращения.

Максимальные припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах.

Оборудование : горизонтально-ковочные машины усилием 1-4МН. Горячая штамповка в закрытых штампах. (стр. 138 [ 3 ] ) Характеристика получаемой заготовки : масса до 50-100кг ; простой формы ; преимущественно в виде тел вращения.

Применяются для сокращения расхода металла (отсутствует заусенец) сталей и сплавов с пониженной пластичностью.

Припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Припуски на сторону для поковок, изготовляемых на молотах массой до 40кг, с размерами до 800мм, от 0.6-1.2 до 3.0-6.4мм. Поле допусков соответственно от 0.7-3.4 до 1.6-11мм. Для штампованных заготовок, изготовляемых на кривошипных прессах, припуски на 0.1-0.6мм меньше.

Оборудование : кривошипные горячештамповочные прессы усилием 6.3-100МН ; штамповочные молоты с массой падающих частей : паровоздушные двойного действия 0.5-35т., гидравлические до 2.5т.

Поскольку при штамповке на горизонтально-ковочных машинах припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах, и штамповка на КГМП в закрытых штампах с разьемной матрицей применяют для получения заготовок с несиметричными отростками из стали и цветных металлов и их сплавов. То я выбираю штамповку в закрытые штампы на кривошипных горячештамповочных прессах и профильный прокат.

Горячая штамповка в закрытых штампах.