Автоматизоване проектування технологічного процесу виготовлення деталі ІТМ 37. 12. 224 – Вилка

ЗМІСТ

Вступ

1. Технологічна частина

1.1 Загальна характеристика виробничого процесу дільниці

1.2 Службове призначення деталей

1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі

1.3.1 Аналіз відповідності номінальних розмірів

1.3.2 Порівняний аналіз точності і шорсткості

1.3.3 Аналіз фізико-хімічних і механічних властивостей матеріалу, жорсткості деталі, її форми і розмірів

1.3.4 Аналіз точності і шорсткості базових поверхонь

1.3.5 Аналіз раціональної заготовки

1.3.6 Можливість одночасної обробки декількох деталей на окремих операціях

1.3.7 Аналіз відповідності сполучення поверхонь методам і засобам механічної обробки

1.3.8 Можливість застосування типових і стандартних технологічних процесів

1.4 Вибір і проектування заготовки

1.4.1 Вибір виду і визначення методу виготовлення заготовки

1.5 Проектування заготовки

1.6 Розробка варіантів плану обробки деталей

1.7 Розрахунок режимів різання

1.8 Проектування контрольного пристосування

1.8.1 Аналіз контролюючої поверхні та бази

1.8.2 Опис конструкції і роботи пристосування

1.9 Проектування керуючої програми для верстата зі ЧПУ

Висновки Перелік використаної літератури

ВСТУП

деталь металообробний автоматизований верстат Ринкова економіка заснована на попиті і рівні техніки. Для створення конкурентоздатної продукції. Необхідно реалізувати дві умови: зниження собівартості (і в такий спосіб знизити ціну реалізації) і підвищити якість продукції, що збільшує попит. Задача, поставлена в курсовому проекті знизити собівартість продукції за рахунок вибору оптимальної заготівлі, зменшення припусків на обробку, що дозволить зменшити витрату металу на одиницю продукції. Спроектувати найбільш раціональний технологічний процес, і тим самим знизити норму часу на обробку.

Велике значення в підвищенні ефективності виробництва має впровадження нових передових технологій на основі комп’ютеризації всього технологічного процесу від початку проектування до кінця виготовлення виробу.

Широке застосування автоматизації і механізації виготовлення деталей на базі верстатів з числовим програмним керуванням, гнучких автоматичних систем, комплексна механізація вантажно-розвантажувальних робіт, підйомно-транспортних і складських робіт є відчутним резервом підвищення продуктивності праці.

Основною задачею курсового проекту є розробка такого технологічного процесу, що забезпечив виготовлення заданої деталі з найменшими витратами, тобто знизити собівартість на одиницю продукції.

1. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

1.1 Загальна характеристика виробничого процесу дільниці

Орієнтовно тип виробництва деталі «Вилка» визначається виходячи з кількості деталей, які підлягають обробці на рік і масі деталі. Відповідно цьому тип виробництва — серійний.

Серійне виробництво характеризується виготовленням деталей повторюваними партіями (серіями).

На підприємствах серійного виробництва значна частина устаткування складається з універсальних верстатів, оснащених як спеціальними, так і універсально-налагоджувальними і збірними пристосуваннями й інструментами, що дозволяє знизити трудомісткість і знизити вартість виробництва.

В умовах серійного виробництва представляється можливим розташувати устаткування в послідовності технологічного процесу для однієї чи декількох деталей, що вимагають однакового порядку обробки, зі строгим дотриманням принципів взаємозамінності при обробці.

При невеликій трудомісткості чи обробки недостатньо великий програмі випуску доцільно обробляти заготовки партіями, з послідовним виконанням операцій, тобто після обробки всіх заготівель партії на одній операції робити обробку цієї партії на наступній операції. При цьому час обробки на різних верстатах не узгоджується.

Заготовки під час роботи зберігають у верстатів, а потім транспортують цілою партією.

Деталь «Вилка» повинна виготовлятися з мінімальними трудовими і матеріальними витратами. Ці витрати можна скоротити в значній мірі правильним вибором варіанта технологічного процесу, його оснащення, механізації й автоматизації, застосування оптимальних режимів обробки і правильній підготовці виробництва. На трудомісткість виготовлення деталі впливає її конструкція і технологічні вимоги на виготовлення. Технологічність найважливіша технічна основа, що забезпечує використання конструкторських технологічних резервів.

1.2 Службове призначення деталі

Опис об'єкту виробництва і службове призначення деталей.

Деталь «Вилка» за номером 151.37.228−2 (рис. 1.1, п.41), яка насадження на вісь 16 і зафіксована гвинтом 41, призначена для переключання блок шестерень у коробці передач універсальних швидкісних тракторів марок Т-150 та Т-150К, що випускаються Харківським тракторним заводом. Трактор Т-150 має гусеничний рушій, а Т-150К — колісний.

Рис. 1.1. Коробка передач трактора Т-150К.

1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі

1.3.1 Аналіз відповідності номінальних розмірів

Застосування стандартних лінійних розмірів доцільно для поверхонь, які підлягають точній механічній обробці, особливо для посадкових поверхонь, що сприяє стандартизації ріжучого, контрольно-вимірювального і матеріального інструмента і полегшує настроювання верстатів.

Таблиця 1.1.

Аналіз відповідності номінальних розмірів нормальним лінійним розмірам

Більшість розмірів (13) входять у ряди нормальних лінійних розмірів відповідно до ГОСТ 8032–84 і входять у ряди: у ряд R5 потрапило 2 розміри, у ряд R10 — 3, у ряд R20 — 4, у ряд R40 — 1, у додатковий ряд R80 потрапило 3 розміри. Не входять не в один із рядів — 8 розмірів. Конструкторові необхідно для підвищення технологічності, переглянути розміри виходячи з рядів номінальних розмірів.

1.3.2 Порівняний аналіз точності і шорсткості

Таблиця 1.2

Відповідності точності і шорсткості

1.3.3 Аналіз фізико-хімічних і механічних властивостей матеріалу, жорсткості деталі, її форми і розмірів

Таблиця 1.3.

Загальні відомості про сталь 45Х за ГОСТ 4543–71

Таблиця 1.4.

Хімічний склад у відсотках за ГОСТ 4543–71

Таблиця 1.5.

Механічні властивості сталі 45Х.

Таблиця 1.6.

Фізичні властивості сталі 45Х.

1.3.4 Аналіз точності і шорсткості базових поверхонь

Базовою поверхнею у деталі «Вилка» являється отвір діаметром, з шорсткістю поверхні .

1.3.5 Аналіз раціональної заготовки

Вибір заготовки варто робити на підставі аналізу конфігурації деталі, її матеріалу і типу виробництва, технологічних вимог тощо.

Для виготовлення деталі «Вилка» можуть бути обрані наступні варіанти видів заготовки: гарячекатаний прокат круглого перетину; кування циліндрична гладка; штампування на горизонтально-кувальній машині.

Виходячи з виду виробництва, технологічного призначання, експлуатаційних вимог, габаритних розмірів і конфігурації деталі та її подальших оброблюваних поверхонь, можна зробити висновок про те, що буде раціонально заготовку отримати машиною ковкою.

1.3.6 Можливість одночасної обробки декількох деталей на окремих операціях

З огляду на прості оброблювані поверхні (отвори, площині) вилки та зіставляючи їх з криволінійної формою самої кованої заготовки можна зробити висновок про те, що є можливість обробляти деякі поверхні деталі на одному універсальному (плоскошліфувальному) або на агрегатно-свердлувальному верстатах при умові затиску їх у спеціальних спроектованих затискних пристосуваннях.

1.3.7 Аналіз відповідності сполучення поверхонь методам і засобам механічної обробки

Запропонований варіант отримання заготовки — поковка, отриману на горизонтально-кувальній машині, яка дозволяє зменшити припуски на наступну механічну обробку, яка передбачає отримання потрібної шорсткості при відповідній точності розміру, одержувати заготовки з високими механічними властивостями, одержати заготовку максимально наближену до форми і розмірів готової деталі.

1.3.8 Можливість застосування типових і стандартних технологічних процесів

Отже, при розгляді деталі (Вилки) на кресленні і проаналізувавши практично всі технічні і технологічні вимоги, які пред’являє конструктор, а саме: матеріал деталі; точність геометричних елементів конструкції деталі (діаметрів, довжин, різьби, радіусів, кутів тощо) уніфіковані і шорсткість поверхонь, які деякі можна обробляти на універсальних верстатах і можна проконтролювати стандартизованим контрольно-вимірювальним інструментом (штангенциркуль, мікрометр, шаблон, кутомір, калібр пробка тощо); має зручні базові поверхні; можливість вільного підведення і виходу ріжучого інструмента, при механічній обробці тощо, можна зробити висновок про те, що деталь типу «Вилка» можна вважати технологічною конструкцією.

1.4 Вибір і проектування заготовки

1.4.1 Вибір виду і визначення методу виготовлення заготовки

З урахуванням технологічної характеристики матеріалу деталі (сталь 45Х), властивості, здатність до пластичної деформації в гарячому і холодному стані, можливість структурних змін при прокаті та інших способах одержання заготовки (розташування волокон при обрізці або штампуванні, наявність зерен у відливку) тощо; конструктивні форми деталі; необхідну точність виконання оброблених і необроблених поверхонь деталі; тип виробництва й обсяг випуску, обираємо метод виготовлення заготовки — кування на молотах у підкладному штампі, на молотах, пресах, на горизонтально-кувальній машині - ГКМ і т.д.;

Необхідно враховувати, що обраний засіб одержання заготовки повинний забезпечувати її раціональне використання і найменшу собівартість деталі з урахуванням витрат на матеріали, виготовлення заготовки і механічну обробку.

При техніко-економічному обґрунтуванні вибору вихідної заготовки користувалися методичні вказівки [2], а також рекомендаціями кафедри економіки підприємств.

Було обрано два технологічно доцільних варіанти отримання заготовки (перший варіант — поковка, другий — круглій гарячекатаний прокат) і проведені економічне порівняння вартості виготовлення деталі з обох варіантів.

Техніко-економічні розрахунки виконувалися на комп’ютері, а результати розрахунку оформлені у таблиці 1.7.

Таблиця 1.7.

Вихідні дані для техніко-економічного обґрунтування заготовки

Отже, порівнявши, ці два методи отримання заготовок можна зробити висновок про те, що отримання заготовки методом кування є най більш прийнятним з огляду на техніко-економічні показники так як має мінімальні витрати на іі виготовлення.

1.5 Проектування заготовки

Розрахунок припусків і розмірів заготовки (поковки) проводилися у відповідності з методикою, викладеною в [5, 6].

Аналітичний розрахунок припусків виконувався для двох поверхонь — діаметральної і лінійної, самих точних і з найменшою шорсткістю на кресленні деталі. Інші припуски визначались по таблиці, методичних вказівок даним з урахуванням поправочного коефіцієнта.

Основою розрахунку є розрахунок мінімальних операційних припусків, величини яких повинні бути достатні для того, щоб компенсувати всі похибки, що залишилися в результаті попередніх операцій, а також похибки установки на виконуваній операції. Розрахунок оформлений в таблиці 1.8, ведучи розрахунок від деталі до заготовки.

Таблиця 1.8.

Розрахункова таблиця для визначення припусків і розмірів вихідної заготовки

Крім того технічні вимоги до заготовки вказані у графічній частині курсового проекту.

1.6 Розробка варіантів плану обробки деталей

У залежності від матеріалу деталі, типу виробництва, технологічних вимог пропонованих до деталі розробляємо технологічний маршрут обробки деталі «Вилка» на основі типового технологічного процесу обробки корпусних деталей, за принципом єдності і сталості баз.

Рис. 1.2. Позначення базових та оброблюваних поверхонь «Вилки»

Таблиця 1.8

План-маршрут виготовлення «Вилки»

Примітка: У даному технологічному маршруті не зазначені транспортні операції й операції по міжопераційному контролі.

Вибір металообробного устаткування здійснювався виходячи з обраного маршруту механічної обробки, при цьому враховувалися наступні основні фактори: обсяг випуску деталей, тип виробництва, розмір деталі, вимоги до точності і шорсткості поверхонь. На підставі цих даних було вибрано групу і модель верстата на кожну технологічну операцію.

1.7 Розрахунок режимів різання

005 Вертикально-свердлильна Свердлувати отвір діаметром 20 мм, глибина різання:, отже. Визначаємо подачу:. [8, стор. 277].

Швидкість різання:, де; ;;; - період стійкості; - поправочний коефіцієнт на швидкість різання, що враховує фактичні умови різання:

де, коефіцієнт на обробний матеріал, коефіцієнт на інструментальний матеріал;, коефіцієнт, що враховує глибину ісвердління, при. Тоді .

Визначення частоти обертання свердла:

.

Виходячи з технічних можливостей верстата 2Н135, приймаємо наступні режими:, , .

Зенкерувати отвір діаметром 22 мм, глибина різання:. Визначаємо подачу:. [8, стор. 277].

Швидкість різання:, де; ;; ;; - період стійкості; - поправочний коефіцієнт на швидкість різання, що враховує фактичні умови різання:

де, коефіцієнт на обробний матеріал, коефіцієнт на інструментальний матеріал;, коефіцієнт, що враховує глибину свердління, при. Тоді

.

Визначення частоти обертання свердла:

.

Виходячи з технічних можливостей верстата 2Н135, приймаємо наступні режими:, , .

035 Плоскошліфувальна (А, Б) Шліфувати торцеві сторони вилок, глибина різання: на дві сторони. Визначаємо подачу: швидкість абразивного круга, швидкість заготовки, глибина шліфування, подовжня подача, [8, стор. 302].

050 Горизонтально-фрезерна Фрезерувати одночасно паза і уступу набором фрез, які кріпляться на оправці. Ширина паза 18 мм, ширина уступу 26 мм та глибини 23 мм відповідно. Подачу фрези приймаємо на один зуб [8, стр.283].

Швидкість різання для даного виду обробки:

де — Коефіцієнт для визначення швидкості різання, [8, стр. 286, табл.39]; - діаметр фрези,; - період стійкості фрези, [8, стр. 290, табл.40]; - подача фрези на один зуб; - голубина різання; - число зубців фрези,; - ширина фрезерування; ,, ,, , — показники степені у формулі,, ,, ,, [3, стр. 286, табл.39]; - коефіцієнт, враховуючий вплив марки інструментальної сталі швидкості фрезерування, [3, стр. 263, табл.6]; - коефіцієнт, враховуючий якість оброблюваного матеріалу,

де — коефіцієнт характеризуючи групу сталі за оброблюваністю,; - показник степені, [8, стр. 262, табл.2]; - коефіцієнт, враховуючий стан поверхні, [8, стр. 263, табл.5], приймаємо без корки. Отже:

.

Тоді: .

065 Агрегатна Розрахунок режимів різання за допомогою електронної програми. Розрахунки режимів різання показані у таблиці 1.9.

Визначаємо довжину робочого ходу інструмента (рис. 1.3):

Рис. 1.3 — Схема визначення довжини робочого ходу свердла, де;; .

— операційна станція 1, 2, 4:. — (1. Свердлування; 2. Зенкерування; 4. Нарізання різьби).

— операційна станція 3: — (зенкування фаски).

Таблиця 1.9.

Режими різання.

Такт 0.314 хв Розрахункова продуктивність 191 дет/год На рис. 1.6 зображено циклограми роботи силових головок, де ШП — швидкий підвід; ШВ — швидкий відвід; РП — робоча подача; - хід інструмента; - реверс; - час.

Рис. 1.6 — Циклограма роботи силових головок.

1.8 Проектування контрольного пристосування

1.8.1 Аналіз контролюючої поверхні та бази

Контроль відхилення і допуску розташування поверхонь лапок вилки.

На креслення (рис. 1.3) показаний залежний допуск і конструктивні розміри деталі для проектування контрольного пристосування.

Залежний допуск — це допуск чи розташування форми, що вказується на кресленні у виді значення, що допускається перевищувати на величину, що залежить від відхилення дійсного розміру розглянутого елемента від максимуму матеріалу.

Залежний допуск — перемінний допуск, його мінімальне значення вказується в кресленні і допускається перевищувати за рахунок зміни розмірів розглянутих елементів, але так, щоб їхні лінійні розміри не виходили за межі запропонованих допусків.

Залежні допуски розташування, як правило, призначають у тих випадках, коли необхідно забезпечити збирання деталей, що сполучаються одночасно по декількох поверхнях.

Базовою поверхнею у деталі «Вилка» являється отвір діаметром, з шорсткістю поверхні .

Рис. 1.7. Допуск перпендикулярності поверхонь лапок «Вилки»

1.8.2 Опис конструкції і роботи пристосування

Контрольне пристосування для визначення перпендикулярності бокових поверхонь лапок відносно базового отвору показане на рис. 1.8.

Рис. 1.9. Контрольне пристосування.

Контрольне пристосування складається і працює наступним чином. До сталевої плити 4 (влаштовується на контрольний стіл) розмірами: ширина — 230 мм, довжина — 450 мм, товщина — 20 мм, прикріплений фланець 3, гвинтами 7, попередньо зацентрований конусним штифтом 8. У торцевий отвір фланця 3 влаштована втулка 2 з отвором і зовнішньою конічним виточкою, і фіксуючись гвинтом 6. Далі на конічну виточку влаштовують деталь «Вилку» базовим отвором. Після цього у отвір втулки влаштовують стрижень 1, яки своєю конічною виточкою входить у отвір деталі, фіксуючи її.

Індикаторна стійка влаштовується на плиту, після чого лапка індикатора часового типу налагоджується на одну з лапок «Вилки». Рухаючи індикаторну стійку по плиті 4, визначають перпендикулярні відхилення поверхонь лапок відносно базової поверхні «Б», які не повинні перевищувати 0.1 мм.

1.9 Проектування керуючої програми для верстата зі ЧПУ

Проектуємо керуючу програму на свердлильну операцію 005.

Вертикально-свердлильний верстат 2Р135Ф2−1 призначений для свердління, зенкерування, розгортання, нарізування різьблення, легкого прямолінійного фрезерування деталей зі сталі, чавуна і кольорових металів в умовах дрібносерійного і серійного виробництва. Револьверна голівка з автоматичною зміною інструмента і хрестовий стіл із програмним керуванням дозволяють робити координатну обробку деталей типу кришок, фланців, панелей і т.д. без попередньої розмітки і застосування кондукторів. Клас точності верстата П.

Технічна характеристика верстата 2Р135Ф2−1. Найбільший діаметр оброблюваної деталі 35 мм; найбільший діаметр нарізання різьблення М24; найбільша ширина фрезерування 60 мм; число інструментів 6; число частот обертання шпинделя (усього/по програмі) 12/12; межі частот обертання шпинделя 35,5−1600 хв-1; число подач по осі Z 18; межі робочих подач по осі Z 10−500 мм/хв; швидкості швидкого переміщення столу і салазок 7000 мм/хв, а при фрезеруванні 2200 мм/хв; швидкість швидкого переміщення супорта 4000 мм/хв; розмір робочої поверхні столу 400Х710 мм; габаритні розміри верстата 1800×2400×2700 мм.

Пристрій ЧПУ типу 2П32−3 призначено для керування процесом позиціонування і прямокутної обробки (рівнобіжної координатним осям). Програмоносій — восьмидоріжкова перфострічка, спосіб завдання переміщень в абсолютних значеннях координат. Мається цифрова індикація, передбачений уведення 15 корекцій на довжину інструмента. Система ЧПУ замкнута, як датчики зворотного зв’язку використовують сельсин БС155А. Точність позиціонування столу і салазок 0,05 мм, дискретність завдання переміщень і цифрової індикації 0,01 мм. Число керованих координат усього/з них одночасно 3/2.

Основні механізми і рухи вертикально-свердлильного верстата 2Р135Ф2−1. На основі установлена колона, по вертикальних напрямних якої переміщається супорт с револьверною голівкою (подача по осі Z). На колоні закріплені коробки швидкостей, що передає головний рух шпинделю, і коробки подач супорта. Хрестовий стіл, що складається зі столу і салазок, робить два взаємноперпендикулярні рухи подачі по осях X', Y' від редукторів. Рух інструмента показаний на рис. 1.10.

а) б)

Рис. 1.10. Операція 005: а) перша позиція свердлильна; б) друга позиція зенкеру вальна.

ВИСНОВКИ

При виконанні курсового проекту було розроблений технологічний процес виготовлення заданої деталі «Вилка» з використанням автоматизованого та універсального металообробного устаткування згідно до вимог серійності виробництва. У курсовому проекті виконано аналіз технологічності конструкції деталі та її матеріалу. Було обґрунтовано та вибрана форма заготовки та спосіб її отримання. Вибране основне та допоміжне обладнання, а також засоби технологічного оснащення. Розроблено маршрутний та операційний технологічний процес виготовлення деталі, розраховані припуски, режими різання та норми години, розроблені управляючі програми для обробки деталі та економічно обґрунтований.

Також було спроектовано контрольне пристосування для контролю перпендикулярності торцевих поверхонь лапок вилки.

При виконанні даного курсового проекту були отриманні необхідні вміння та навички проектування та розрахунку основних елементів технологічного процесу, а також покращення та удосконалення отриманих результатів.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Технологія машинобудування і приладобудування. Методичні вказівки по проектуванню і оформленню технологічних процесів механічної обробки і складання / Упорядники: Зільбер О.Г., Арпентьєв Б.М., Купріянов О.В. -Харків: УІПА, 2003. — 80 с.

2. Технологія машинобудування. Методичні вказівки до курсового та курсового проектування. Техніко-економічне обґрунтування вибору прогресивних заготівок і показників економічної ефективності варіантів їх механічної обробки з розрахунком на ЕОМ / Маліцький І.Ф. — Харків: УІПА, 2005. — 32 с.

3. Технологичность конструкций: Рабочая программа, методические указания по курсу и по выполнению контрольных и практических работ / Зильбер А. Г., Латышев Н. В. — Харьков: УЗПИ, 1990. — 110 с.

4. Проектирование и производство заготовок: Методические указания по выполнению контрольных работ / Зильбер А. Г., Шматков Е. В. — Харьков: УЗПИ, 1987. — 64 с.

5. Технология машиностроения: Методические указания по расчету припусков и размеров заготовок / Зильбер А. Г. — Харьков: УЗПИ, 1985. — 56 с.

6. Технология машиностроения: Таблицы для расчета припусков и размеров исходной заготовки / Зильбер А. Г. — Харьков: УЗПИ, 1985. — 68 с.

7. Картавов С. А. Технология машиностроения (специальная часть). — Киев: Вища шк., 1984. — 272 с.

8. Справочник технолога машиностроителя. Т.2 / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.

9. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. — М.: Машиностроение, 1975. — 550 с.

10. Болотин Х. Л., Костромин Ф. П. Станочные приспособления. Конструирование и расчет. — М.: Машиностроение, 1959. — 399 с.

11. Станочные приспособления: В 2 т. Т. 1: Справочник/ А. И. Астахов [и др.]; ред. Б. Н. Вардашкин, А. А. Шатилов. — М.: Машиностроение, 1984. — 591с.

12. Шатин, Вячеслав Павлович. Справочник конструктора-инструментальщика. Режущий и накатной инструмент/ В. П. Шатин, Ю. В. Шатин. — М.: Машиностроение, 1975. — 456 с.: ил.

13. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Ч.I. — М.: Машиностроение, 1974. — 416 с.

14. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Ч. II. — М.: Машиностроение, 1974. — 200 с.

15. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Ч. 3- - М.: Машиностроение, 1975. — 223 с.

16. Электронная программа «Расчет режимов резания технологических переходов реализуемых на агрегатных станках», версия 1.1, разработчик док. к.т.н. Пермяков Александр Анатольевич.