Разработка технологического процесса изготовления детали с использованием станков с ЧПУ

Разработка технологического процесса изготовления детали с использованием станков с ЧПУ

Государственный комитет по науке и высшей школе РФ

Вологодский политехнический институт

Кафедра: ТМС

Дисциплина: ТМС и ТОА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка технологического процесса изготовления детали с использованием

станков с ЧПУ

и средств автоматизации

Выполнил:

Принял: преподаватель

Яняк С.В.

г. Вологда

1996 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Описание конструкции и назначения детали 6

2. Технологический контроль чертежа детали 6

3. Анализ технологичности конструкции детали 6

4. Выбор способа изготовления заготовки 7

5. Выбор плана обработки детали 8

6. Выбор типа производства и формы организации

технологического процесса 11

7. Выбор и расчет припусков на обработку 12

8. Выбор оборудования 13

9. Выбор режущих инструментов 14

10. Выбор приспособлений 14

10.1. Станочные приспособления 14

10.2 Выбор инструментальных приспособлений 14

11. Выбор средств измерений и контроля размеров 14

12. Выбор режимов резания 14

13. Техническое нормирование времени операций 14

14. Выбор средств транспортировки заготовок 14

15. Программирование станка с ЧПУ 14

16. Технико-экономическое обоснование разработанного

технологического процесса 14

17. Исследовательская часть проекта 14

17.1. Ультразвуковые колебания 14

17.2. Кинематика ультразвуковой обработки 14

17.3. Методы и технологические характеристики ультразвуковой

размерной обработки материалов 14

17.4. Станки и инструмент для обработки ультразвуком 14

18. Промышленный робот для обслуживания токарного станка с ЧПУ 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

ПРИЛОЖЕНИЯ 14

ВВЕДЕНИЕ

Тема проекта представляется вполне актуальной. Это подтверждается тем,

что проектирование технологии позволяет на практическом уровне, а

следовательно и более глубоко изучить методы машиностроения, познакомиться

со станками, инструментом, приспособлениями. Поскольку задание к курсовому

проекту включает применение и программирование станка с ЧПУ и использования

средства автоматизации, это расширяет сферу познавательности при

проектировании до объема, включаемого в курс подготовки инженеров по

автоматизации.

Так как хвостовик является распространенной и типичной деталью, для

изготовления которой применяются практически все основные виды обработки

металла резанием, это так же положительно влияет на учебную функцию

курсового проекта.

Данный вид хвостовика используется в производстве подшипников в

качестве рабочего приспособления штампа для закрепления инструмента,

деталей, для присоединения к нему других элементов или механизмов.

Подшипник является распространенной и достаточно ответственной деталью

машин, механизмов, приборов и других устройств. Высокие требования к

изготовлению подшипников по точности, по прочности и по эксплуатационным

характеристикам обеспечиваются использованием качественной технологической

оснастки и инструмента. Поэтому проектирование и изготовление деталей типа

хвостовик и других приспособлений требует серьезной комплексной проработки

на всех стадиях процесса производства.

ВОЛОГОДСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине ТМС и ТОА

(технология машиностроения и технологические основы автоматизации)

Тема проекта:

Разработка технологического процесса изготовления детали с использованием

станков с ЧПУ и средств автоматизации

Наименование и номер чертежа детали: Хвостовик 116-07, оп, 2а

Станок с ЧПУ: Токарный

Средство автоматизации: Робот для обслуживания токарных станков с ЧПУ

Технологическое исследование: « Технологические возможности обработки

металлов ультразвуком »

Руководитель проекта: доцент кафедры ТМС, к.т.н. Яняк С.В.

Исполнитель: студент группы ЭМ-41 Толчельников Е.В.

Задание выдано: 16.05.96.

1. Описание конструкции и назначения детали

Деталь, представленная для курсового проектирования — хвостовик,

применяющийся для крепления штампа. Назначение детали позволяет судить о её

эксплуатационных условиях: вероятно это высокие ударные нагрузки, а также

условия параллельности плоскостей крепления и крепежных отверстий,

обеспечивающих заданный уровень качества штампуемых заготовок.

Хвостовик является телом вращения, имеющим центральное отверстие,

дополнительные отверстия параллельно оси, канавку, две закрытых

цилиндрических поверхности, гнездо треугольной формы.

Наиболее сложными и точными являются следующие поверхности: закрытая

цилиндрическая поверхность меньшего диаметра и перпендикулярная ей

плоскость основания, качество изготовления которых будет влиять на точность

установки штампа. Так же важным критерием является параллельность плоскости

с треугольным гнездом относительно плоскости крепления.

2. Технологический контроль чертежа детали

Чертеж детали содержит две проекции с местными разрезами,

изображающими дополнительные отверстия. Верхняя проекция показана не

рационально, т.к. треугольное гнездо, являющееся наиболее сложным элементом

на чертеже показано невидимой линией.

Размеры на чертеже указаны все, но не на всех указаны предельные

отклонения, поэтому на эти размеры примем 14 квалитет точности. Размеры

отверстий и валов указаны не по стандартам ISO, т.е. без обозначения

посадок.

Технические условия по неуказанным отклонениям не оговорены, не

оговорены также требования к термической обработке, которая необходима, так

как хвостовик должен эксплуатироваться в условиях сильных ударных

воздействий.

Канавку в таком виде, как она показана на чертеже, обрабатывать

сложно, поэтому изменим ее форму, и покажем ее в укрупненном виде.

На некоторых гранях детали необходимы фаски, которые также не указаны

на чертеже.

Переработанный чертеж детали приведен на рис.2.1.

3. Анализ технологичности конструкции детали

Форма детали не позволяет использовать удобную, близкую по форме

заготовку. В техническом задании отсутствует информация о путях упрощения

конструкции. Желательно при изготовлении детали использовать упрочняющую

термообработку до 25-30 единиц HRC.

Труднодоступными элементами конструкции являются, как указано выше,

канавка и две закрытые цилиндрические поверхности, для которых необходимо

использование специального инструмента. Открытые поверхности и отверстия

возможно обработать стандартными инструментами.

Все операции по обработке детали могут выполняться на стандартном

оборудовании. Для сверлильной операции требуются специальные приспособления

типа УСП.

4. Выбор способа изготовления заготовки

Для изготовления заготовки возможно применение нескольких методов,

для выбора оптимального рассмотрим два метода изготовления заготовки и

выберем метод с минимальными затратами на изготовление заготовки и

дальнейшей обработки.

— Литье в металлические формы

— Ковка в подкладном штампе

Себестоимость детали можно рассчитать следующим способом:

C = A+B = a(m(k1(k2(k3 + b(m2/3(k4(k5(k6(k7(k8 ,

где

A - себестоимость изготовления заготовки

B - себестоимость механической обработки

a - себестоимость изготовления заготовки средней сложности

массой 1кг. ( a = 0.373 руб./кг )

m - масса заготовки

k1 - коэффициент сложности формы ( 1 для средней сложности )

k2 - стоимость материала ( 1.5 для углеродистой стали )

k3 - точность изготовления заготовки

Себестоимость механической обработки у обоих способов изготовления

заготовки одинакова, поскольку получаемые заготовки незначительно

отличаются. Себестоимость изготовления заготовки ковкой много меньше, чем

литьем, поскольку коэффициент a для литья 1.985 руб./кг, что более чем в

пять раз превосходит стоимость ковки. В том случае если заготовку при литье

выполнить не в форме усеченного конуса а приблизить к контуру детали, что

сократит объем заготовки примерно в два раза стоимость изготовления все

равно перекроет эту экономию.

Для изготовления заготовки хвостовика целесообразно использовать ковку

в подкладном штампе. Чертеж заготовки представлен на рис.4.1.

При этом способе изготовления заготовки возможно получить припуски до

3 мм, с допусками +1.5 ( -1 мм.

5. Выбор плана обработки детали

Технологический процесс обработки детали предусматривает несколько

стадий. Если рассматривать данный процесс в укрупненном плане, то

необходимо выделить черновую обработку и окончательную (абразивными

инструментами). Каждая из этих стадий разбивается на необходимое количество

технологических операций.

В описании технологического процесса не указываются такие операции как

смазка, упаковка, нанесение специальных покрытий и т.д.

Можно предложить следующий порядок операций:

1. Черновые и чистовые токарные операции.

1. Сверлильная операция.

1. Фрезерная операция.

1. Слесарная.

1. Термообработка.

1. Плоское шлифование.

1. Координатно-расточная операция.

К окончательным технологическим операциям следует отнести упаковочную

операцию и др.

В соответствии с порядком операций можно предложить следующий

технологический маршрут обработки.

План обработки детали

Таблица 5.1.

| № |Наименование операции или перехода |Норма времени |

|1 |Токарная | 8.2 |

|1.1 |Подрезать торец (60 предварительно | 0.5 |

|1.2 |Точить цилиндрическую ступень (85 предварительно | 2 |

|1.3 |Точить цилиндрическую ступень (50 предварительно | 2 |

|1.4 |Точить цилиндрические поверхности (120 и (60 | 0.5 |

| |предварительно | |

|1.5 |Центровать отверстие (13 | 0.5 |

|1.6 |Сверлить отверстие (13 | 1 |

|2 |Токарная | 7.1 |

|2.1 |Подрезка торца (175 мм предварительно | 0.5 |

|2.2 |Проточить диаметр (175 предварительно | 0.5 |

|2.3 |Подрезать торец (175 окончательно | 0.5 |

|2.4 |Проточить диаметр (175 окончательно | 0.5 |

|2.5 |Центровать отверстие (62 | 0.5 |

|№ |Наименование операции или перехода |Норма времени |

|2.6 |Сверлить отверстие (62 | 2 |

|2.7 |Расточить отверстие (62 | 1 |

|2.8 |Снять фаску с (175мм | 0.1 |

|3 |Токарная | 5.5 |

|3.1 |Подрезать торец (60 окончательно | 0.5 |

|3.2 |Точить глухую ступень (50 окончательно | 1 |

|3.3 |Точить глухую ступень (85 окончательно | 1 |

|3.4 |Точить канавку | 0.5 |

|3.5 |Точить диаметр (60 окончательно | 0.5 |

|3.6 |Точить диаметр (120 окончательно | 0.5 |

|3.7 |Снять фаски | 0.2 |

|4 |Сверлильная | 11.6 |

|4.1 |Сверлить 4 отв. (13 | 4 |

|4.2 |Сверлить 2 отв. (9 | 2 |

|4.3 |Зенкеровать отв. (10 | 0.5 |

|4.4 |Сверлить 3 отв. в углах траверсы | 3 |

|5 |Фрезерная | 4.1 |

|5.1 |Фрезеровать треугольное гнездо предварительно | 2 |

|5.2 |Фрезеровать треугольное гнездо окончательно | 1 |

|6 |Слесарная | |

|6.1 |Зенкеровать 2 отв. (10 | 0.1 |

|6.2 |Тупить острые кромки | 0.5 |

|6.3 |Маркировка | 0.1 |

|7 |Термообработка | 30 |

|8 |Шлифовальная | 8.7 |

|8.1 |Шлифовать крепежную часть | 5 |

|8.2 |Шлифовать торец | 2 |

|9 |Координатно-расточная | 12.2 |

|9.1 |Расточить точные отверстия (10 | 10 |

| | | Итого: 78 мин |

Нормы времени в таблице приведены округленно. Для каждого перехода

приведено только основное время операции и вспомогательное. Для каждой

операции приведено полное время, т.е. время с учетом подготовительно-

заключительных и контрольных операций, а также регламентированных

перерывов. Методика расчета времени операций приведена в п.13.

6. Выбор типа производства и формы организации

технологического процесса

Согласно ГОСТ 3.1108-74 для выбора типа производства необходимо

рассчитать коэффициент закрепления операций, который равен отношению

количества операций за последний месяц к количеству явочных мест

Кзо = [pic]

Но выбор типа производства по этой методике не представляется

возможным в виду отсутствия информации о номенклатуре производства.

Для единичных технологических проектов может быть использован другой

метод — расчет коэффициента загрузки оборудования ( рассчитывается время

необходимое для загрузки ).

Коб = [pic],

где

tшт.ср — средняя норма времени на операции ( 8.2 мин );

N — годовая программа выпуска ( 1000 шт. );

Fq — годовой действительный фонд времени ( 4000 часов );

n — коэффициент загрузки каждого рабочего места ( 0.75 ).

В результате расчета Коб = 0.046, т.е. полученное значение

соответствует мелкосерийному производству.

В промышленности используются две основные формы организации

производства: поточная и групповая.

Первая используется в крупносерийном и массовом производстве. В нашем

случае целесообразно применить групповую форму организации.

Группирование станочного оборудования и рабочих мест производится либо

по видам технологической обработки изделий, либо по виду технологических

процессов. При втором способе группировки специализированные участки

создаются по конструкторско-технологическому признаку.

В нашем случае воспользуемся группированием станочного оборудования по

видам обработки. Он заключается в формировании участков станков одного

наименования.

В результате группировки получается шесть участков: токарных,

сверлильных, фрезерных, координатно-расточных, шлифовальных станков и

участок термообработки.

7. Выбор и расчет припусков на обработку

Расчет припусков на обработку производится на основе аналитического

метода. Учитывая форму заготовки и требования к качеству поверхности для

расчета припуска выберем поверхность торца детали (175 мм.

[pic]

Рис 7.1. Схема расположения припусков.

Величины припусков Zшл и Zток рассчитываются, остальные выбираются.

Zi = Rz,i-1 + Ti-1 + (i-1 + (i , где

Rz,i-1 — высота неровностей поверхности, оставшейся после выполнения

предшествующего перехода.

Ti-1 — глубина дефектного слоя.

(i-1 — пространственные отклонения.

(i — погрешности базирования и закрепления.

После токарной операции Rz=40, T=Rz .

Тогда для шлифования:

( = 0.2 мкм/мм (180 мм = 0.2(180 = 36 мкм.

( = 40 мкм.

Zшл = 40 + 40 + 36 + 40 = 156 мкм.

Для горячекованных или штампованных заготовок:

Rz + T = 600 мкм.

( = 120 мкм, ( = 120 мкм,

тогда Zток = 600 + 120 + 120 = 840мкм,

допуск на деталь по 9 квалитету dд = 115 мкм,

на заготовку для ковки в подкладном штампе dзаг = 1500 мкм,

на токарную операцию по 12 квалитету dток = 400 мкм.

В результате суммарный минимальный припуск равен:

Zmin = Zшл + dток + Zток = 156 + 400 + 840 = 1396 мкм,

максимальный припуск:

Zmax = Zmin + dд + dзаг = 1396 + 115 + 1500 = 3011мкм.

Общий номинальный припуск выберем

Zном = 3мм,

что соответствует параметрам заготовок полученных ковкой в подкладном

штампе.

8. Выбор оборудования

Выбор металлорежущих станков для изготовления предложенной детали

осуществлен на основании методики, изложенной в [1] с учетом следующих

факторов:

- вид обработки;

- точность обрабатываемой поверхности;

- расположение обрабатываемой поверхности относительно технологических

баз;

- габаритные размеры и масса заготовки;

- производительность операции;

- тип производства.

Таблица 8.1

|Операц|Наименование |Станок |Основные технические |

|ия |операции | |характеристики |

|1 |2 |3 |4 |

|1,2,3 |Токарная |Токарный |1. Макс. Диаметр обрабатыв. дет....400 |

| |операция |станок |Набольшая длина продольного перемещения |

| | |с ЧПУ |......................900 |

| | |16К20Ф3С5 |Наибольшая длина поперечного |

| | | |перемещения.......................250 |

| | | |4. Диапазон скоростей вращения |

| | | | шпинделя об/мин........12.5-2000 |

| | | |5. Наибольшая скорость продольной |

| | | | подачи мм/мин.. .............1200 |

| | | |6. Диапазон скоростей подач мм/мин |

| | | | - продольная подача.....3-1200 |

| | | | - поперечная.. .........1.5-600 |

| | | |7. Дискретность перемещения, мм |

| | | | - продольная подача.....0.01 |

| | | | - поперечная.. .........0.005 |

| | | |8. Мощность электродвигателя |

| | | | главного движения, кВт......10 |

| | | |9. Масса станка, кг.........4000 |

Таблица 8.1. ( продолж.)

|1 |2 |3 |4 |

|4 |Сверлильная |Сверлильный |1. Макс. диаметр сверления, мм ..... 35 |

| |операция |станок с ЧПУ|2. Макс. расстояние от торца шпинделя до |

| | |2Р135Ф2 |стола, мм ........ 600 |

| | | |3. Макс. ход стола, мм: |

| | | |- продольный(Х) ....560 |

| | | | - поперечный(Y) ....360 |

| | | |4. Макс. ход револьверного |

| | | | суппорта(Z,R),мм .. 560 |

| | | |5. Количество скоростей шпинделя .. 12 |

| | | |6. Пределы скоростей |

| | | | шпинделя, об/мин .. 32-1400 |

| | | |7. Количество рабочих подач ..... 18 |

| | | |8. Скорость перемещения |

| | | | стола, мм/мин ..500-3800 |

| | | |9. Скор. перем. суппорта, мм/мин . до |

| | | |4000 |

|5 |Фрезерная |Фрезерный |1. Размеры стола |

| |операция | станок с | - длина, мм..................1600 |

| | | ЧПУ | - ширина.....................400 |

| | |6Р13Ф3-01 |2. Расстояние от оси шпинделя до |

| | | | вертикальных направляющих станка, |

| | | | мм.........................500 |

| | | |3. Расстояние от торца шпинделя до |

| | | | стола, мм................70-450 |

| | | |4. Наибольший ход стола |

| | | | продольный, мм.............1000 |

Страницы: 1, 2, 3