Дипломная работа: Разработка технологической схемы механической обработки детали "Обойма"

Дипломная работа: Разработка технологической схемы механической обработки детали "Обойма"

Введение

Главным средством интенсификации производства любого назначения является парк машин, которым располагает государство. Прогресс в развитии общества предопределяется техническим уровнем применяемых машин. Их создание, т.е. конструирование и изготовление, составляет основу машиностроения. Общепризнано, что именно машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей.

Применение машин резко увеличивает производительность труда, повышает качество продукции, делает труд безопасным и привлекательным. Это особенно важно для развивающихся государств, поскольку именно машиностроительное производство способствует резкому повышению благосостояния общества. В конкурентной борьбе отдельных государств и фирм неизменно побеждает тот, кто имеет более совершенные машины.

Производство машин является сложным процессом, в ходе которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. Для обеспечения производства машин необходимо решить комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные технологические процессы в действующих производственных системах-заводах, цехах, участках, обеспечивая при этом требуемое качество изделий на всех этапах технологического процесса в течение всего срока выпуска изделий.

В решении этих сложных и разнообразных вопросов основная роль принадлежит технологам-машиностроителям. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной, синтезирующей технические проблемы изготовления машин заданного качества с решением целого ряда организационных и экономических задач. Эти задачи вытекают из необходимости обеспечить выпуск изделий в определённом производственной программой количестве, в заданные сроки и при наименьшей себестоимости. Так, при освоении нового изделия отрабатывают конструкцию изделия на технологичность, а затем разрабатывают технологический процесс изготовления деталей и сборки изделия. При этом приходится решать и смежные технологические задачи, связанные с выбором и заказом исходных заготовок, термической обработкой заготовок на разных этапах технологического процесса, нанесением покрытий и т.д.

Технологический процесс всегда неоднозначен. Много вариантность разработки технологического процесса связано с преодолением существующих трудностей. Каждый разработчик процесса, анализируя многие факторы, приходит в итоге к определённому технологическому решению. Однако нельзя гарантировать, что именно принятое решение является наиболее приемлемым, поскольку задача разработки процесса с самого начала содержала много неизвестных факторов, в ряде случаев использовались гипотезы и предположения частного характера. Поэтому в настоящее время для решения многовариантных задач с успехом применяют ЭВМ. При этом удается не только учесть многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время.

Повышение эффективности современного машиностроительного производства на основе комплексной механизации и автоматизации технологических процессов означает широкое применение гибких производственных систем, робототехнических комплексов и другого основного и вспомогательного технологического оборудования, управляемого от ЭВМ, обеспечивающих автоматизацию механической обработки и сборки изделий.

1 Общий раздел

1.1 Назначение и конструкция детали

Деталь «Обойма» является составной частью в штампе для пробивки отверстий и вырубки углов. Деталь служит для крепления в ней пуансонов и ножей, которые являются режущим инструментом в штампе. Пуансоны запрессовываются в отверстия Ø22+0,021. Для наилучшего соприкасновения пуансонов с внутренней поверхностью отверстия, достигаются высокия требования шероховатости Rа0,8. Ножи запрессовываются в окно размером 43+0,025 × 80+0,030, внутренняя поверхность которого также требует высокую точность и шероховатость Rа0,8.

Верхняя и нижняя поверхности «Обоймы» должны соответствовать высоким требованиям шероховатости Rа0,8, так как они соприкасаются с рабочими частями штампа: верхней плитой и матрицей, что является очень важным фактором в конструкции изделия.

Высокими требованиями шероховатости Rа0,8 должны обладать 4 отверстия Ø10+0,015, так как в них запрессовываются штифты, которые служат для поддержания параллельности и являются направляющими при соединении обоймы, матрицы и верхней плиты. Четыре отверстия Ø14+0,018 также являются точными, так как они являются крепежными отверстиями для соединения обоймы и матрицы. Шесть отверстий Ø11 являются крепежными для соединения обоймы с верхней плитой и не требуют высокой точности и высоких требований по шероховатости.

Все четыре боковые поверхности детали «Обойма» не соприкасаются с рабочими частями штампа, но соприкасаются с поверхностями приспособлений при базировании на них, поэтому не стремятся достигнуть значительно высоких требований к шероховатости, а получают шероховатость― Rа6,3.

Дталь «Обойма» изготавливают из стали У8А ГОСТ 1435-90. Сталь У8А – мягкая, хорошо поддается механической обработке, в своем химическом составе не имеет остродифицитных материалов, после термической обработки становится более твердой, что является положительным фактором при выборе материала для данной детали.

Таблица 1 – Химические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543–71.

Таблица 2 – Механические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543–71.

1.2 Анализ детали на технологичность

Качественную и количественную оценку технологичности детали осуществляем по следующим показателям [51], с. 30…33.

Качественная оценка:

Детали «Обойма» изготавливается из Стали У8А ГОСТ 1435-90, что является рациональным подходом к изготовлению и дальнейшему использованию этой детали. Этот материал хорошо поддается механической обработке и не имеет в своем химическом составе остродефицитных материалов, а, следовательно, недорогой. Поэтому, по такому показателю как материал, деталь можно считать технологичной.

В геометрическом отношении деталь состоит из простейших конструктивных элементов. В процессе механической обработки доступ к обрабатываемым поверхностям не затруднен, что является положительным фактором в оценке детали на технологичность. Таким образом, по перечисленным показателям деталь можно считать частично технологичной, т.к. все ее поверхности подвергаются механической обработке.

Задание перпендикулярности вполне обосновано, если исходить из функционального назначения детали. Требуемая шероховатость поверхностей не всегда соответствует точности получаемых размеров, однако это обусловлено эксплуатационными свойствами, которыми должна обладать данная деталь. По этим показателям деталь можно считать частично технологичной. Получение заготовок в конкретных производственных условиях не доставляет трудностей, так как получение заготовок проката хорошо освоено и на эту часть производственного процесса разработаны типовые технологические процессы. Масса детали составляет 12,72 килограмма, масса заготовки 16 килограмма, что требует механизированного перемещения и транспортировки заготовки, поэтому деталь является частично технологичной.

Качественная оценка показала, что деталь частично технологична.

Количественная оценка:

Количественную оценку выполняем по методике [1, страница 33]

1. Коэффициент унификации конструктивных элементов.

Ку.э. = Q у.э. / Q э

где, Q у.э – число унифицированных конструктивных элементов. Q э – общее число конструктивных элементов.

Ку.э. = 10 / 22 = 0,4 2. Коэффициент применяемости стандартных обрабатываемых поверхностей.

Кп.ст. = D о.с. / D м.о. где, D о.с. – число поверхностей обрабатываемых стандартным инструментом. D м.о. – общее число поверхностей подвергаемых механической обработке.

Кп.ст. = 22 / 22 = 1

3. Коэффициент обработки поверхностей

Кп.о. = 1 - D м.о. / Q э

Кп.о. = 1 – 22 / 22 = 0

4. Коэффициент использования материала

Ки.м. = q / Q

где, q – масса детали. Q – масса заготовки.

Ки.м. = 12,72 / 16 = 0,8 5. Масса детали.

q = 4,3 кг. 6. Максимальное значение квалитета обработки.

H77. Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Ra 0,8 8. Коэффициент применения типовых тех процессов.

Кт.п. = Qт.п. / Qu где, Qт.п. – число типовых тех процессов. Qu – общее число типовых тех процессов.

Кт.п. = 2 / 3 = 0,6 9. Коэффициент точности обработки.

Кт.и. = 1 – 1/Аср. где, Aср. – средний квалитет точности обработки.

Аср. = 1∙a1 + 2∙a2 + … t∙at / a1 + a2 + … at a1 ,a2 ,at – количество размеров соответствующего квалитета точности.

Аср. = 12∙9+11∙1+10∙5+9·1+8·4+7·2 / 22

Аср. = 10,2

Кт.и. = 1- 1 / 10,2 = 0,9 10. Коэффициент шероховатости повехности.

Кш = 1/Бср

Бср – средний показатель шероховатости поверхностей

Бср = 1∙n1+2∙n2+t∙nt / n1+ n2+ nt n1, n2, nt – число поверхностей соответствующих параметрам.

Бср = 7∙0,8+1∙1,6+14∙6,3 / 22 = 4,3

Кш = 1 / 4,3 = 0,23

После проведения количественной оценки можно сделать вывод, что деталь частично технологична.

2 Технологический раздел

2.1 Определение типа производства

Определяю разновидность серийного производства на основании коэффициента закрепления операций. Для этого предварительно определяю штучно-калькуляционное время для каждой операции. Затем по методике [27], с. 52…56 на основании программы выпуска деталей и режима работы участка вычисляю коэффициент закрепления операций. Анализирую его принадлежность регламентированным диапазонам, и формулирую вывод о типе производства.

Определение типа производства произвожу по методике [27], с. 52…55 Тип производства по ГОСТ 3.119-83 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о. Для среднесерийного производства коэффициент закрепления операций находится в пределах, 10 < Кз.о.< 20.

Кзо = ∑ Пoi / (∑ Pi) · 2 (10)

где, ∑ Пoi – суммарное число различных операций за месяц по участку из расчёта на одного сменного мастера.

∑ Pi – явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции, при работе в одну смену.

Пoi = ηн/ηз (11)

где, ηн – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закреплёнными за ним однотипными операциями.

ηз – коэффициент загрузки станка планируемыми операциями.

ηн = 0,8

ηз = Т шк · Nм / (60·Fм·Rв) (12)

где, Nм – месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену.

Т шк – штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин.

Fм - эффективный месячный фонд времени участка при работе в две смены, ч.

Rв – коэффициент выполнения норм 1,3.

Nм = Nг / 24 (13)

где, Nг – годовой объём выпуска заданной детали, шт.

Nм = 5000/24 = 208 Принимаем 208 штук.

Fм = 2·4055/24 = 338 часов.

Общее число операций выполняемых на участке в течение одного месяца.

∑ Пoi = 8,9+10,4+126+20,6+56+3,7+8,9+20,6=255,1

Число рабочих обслуживающих каждый станок в отдельности при работе в две смены.

Pi = 0,96 · ηн (14)

Pi = 2 · (0,96·0,8) = 1,54

Явочное число рабочих на участке.

∑ Pi = 1,54 ·12 = 18,48 ≈ 18 человек.

Кзо = 255,1 / 18 = 14,2

Производство среднесерийное по ГОСТ 3.1121-84 , так как

10 < 14,2 < 20 Условие выполняется.

Предельно допустимые параметры партии.

n1 = Fэм· nо·Rв / Кзо · ∑ Ti (15)

n2 = Fэм ·Rв / Кмо · ∑ Ti (16)

где, Fэм – эффективный месячный фонд времени участка в две смены, мин

nо – число операций механической обработки по технологическому процессу, шт

Rв – средний коэффициент выполнения норм по участку.

∑ Ti – суммарная трудоёмкость технологического процесса по участку.

Кмо – коэффициент учитывающий затраты межоперационного времени, ч.

Fэм = 10560·2 = 21120 мин.

nо = 8 шт.

Rв = 1,3

Кмо = 1,5

∑ Ti = 8,9+10,4+126+20,6+56+3,7+8,9+20,6=255,1

n1 = 21120·8·1,3/14,2·255,1 =60,6

n2 = 21120·1,3/1,5·255,1 =71,6

nmin= 61 шт. nmax = 72 шт.

Расчётная периодичность повторения партии деталей.

Ip = 22 · nmin/ Nм (17)

Ip = 22·61/208 = 6,5 дня.

Принимаем расчётную периодичность Iн = 7 дней.

n = Ip· Nм / 22 (18)

n = 7 ·208 / 22 = 66 шт.

nmin < n < nmax. Условие выполняется. 61 < 66 < 72 , следовательно размер партии определен, верно.

2.2 Анализ базового технологического процесса

Таблица 4 – Маршрут обработки поверхностей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15