Розробка технологічного процесу виготовлення деталі "Стакан"

1. Загальна частина

Завдання керівників та організаторів машинобудівного виробництва полягає в тому, щоб мережа середніх та малих підприємств, що спеціалізується на виробництві деталей, вузлів, модулів сучасної техніки. Така практика виправдала себе в машинобудуванні розвинених країн Заходу. Ця мережа - необхідна "інфраструктура" сучасного машинобудування. Разом з спеціалізованим виробництвом заготівок, інструментів, оснастки вона повинна складати ядро комплексу галузей загально машинобудівного використання.

Підвищення виробництва праці досягається розподілом праці та спеціалізацією виробництва, насамперед, на базі функціонального підходу до проектування та виробництва техніки.

Важливою рисою моделі машинобудування в сучасних умовах повинно бути поєднання високо спеціалізованого виробництва функціональних вузлів та деталей техніки з сумлінними, культурним та кваліфікованим рівнем розробки технічних пристроїв.

Основні завдання, що стоять на даному етапі переходу економіки нашої країни до ринкових відносин, є: недопущення спаду об’єму випуску товарної продукції; підвищення частки товарів народного використання в об’ємі випуску товарної продукції; перехід на нові методи ведення господарства, в тому числі приватизація трудовими колективами малих та середніх підприємств; підвищення продуктивності праці за рахунок зміни відношення людей до праці, використання нового обладнання та нових технологій, що розвиваються по кооперації з розвиненими країнами; переорієнтація економіки на нові ринки збуту і як наслідок освоєння випуску нової продукції, яка відповідає світовим стандартам; перехід на міжнародну систему ISO загального машинобудування.

Вітчизняне машинобудування недостатньо забезпечене високоякісним інструментом, оснасткою, прогресивними швидкодіючими пристроями. В подальшому необхідно забезпечити значно випереджаючі темпи розвитку на Україні спеціалізованого виробництва інструментів та технологічної оснастки.

Головне завдання сучасного періоду - в тому, щоб не допустити розпад економіки, розпаду заводів, розриву зв’язків між підприємствами, подолати спад виробництва.

Опис виробу, в який входить деталь

Деталь стакан 30.04.102 входить в вузол датчика токарного верстату з ЧПК 1В340Ф30. Через отвір Ж40Н7 проходить вал датчика.. Ж70h6 стакан встановлюється на корпус шпиндельної бабки і кріпиться до неї чотирма болтами М6. В отвір Ж70Н7 встановлюється датчик різьбонарізання і кріпиться до стакана чотирма болтами М6. Канавки Б та В являються технологічними і слугують для виходу шліфувального круга.. Камера Ж41 призначена для полегшення шліфування.

Опис деталі з визначенням класу

За своєю формою та розмірами деталь-стакан відноситься до класу втулок. Деталь є виробом середньої важкості. На деталі присутні точні поверхні Ж70h6, Ж40Н7, Ж70Н7. Інші поверхні виконані за 14 квалітетом. Присутні 4 отвори Ж6,6 та 4 отвори з різьбою М6 - 7Н. Є канавки для виходу шліфувального круга. Середня шорсткість поверхні стакана Rz 40.

1.3 Характеристика матеріалу, хімічний склад та механічні властивості

Для виготовленні деталі "Стакан" використовується конструкційна сталь марки 45 ГОСТ 1050 - 88, котра використовується для виготовлення деталей: шестерні, вали, муфти, втулки.

Хімічний склад та механічні властивості приведений в таблиці 1 та 2.

Хімічний склад сталі 45.

Таблиця 1

Вуглець	Кремній	Марганець	Хром	Нікель	Фосфор	Сірка
0,40-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,3	0,3	Не > 0,04	Не > 0,04

Механічні властивості сталі 45.

Таблиця 2

Твердість по Брінелю, НВ	До 217
Границя міцності при розтягненні, МПа, (кг∙с/мм2)	360 (36)
Границя міцності при згині, МПа, (кг∙с/мм2)	1 (10)
Відносне подовження, d,%	16
Відносне звуження поперечного перерізу, y,%	4

1.4 Аналіз технологічності конструкції деталі по кількісним та якісним показникам

Одним з факторів, що впливають на характер технологічного процесу, є аналіз технологічності конструкції деталі. Він виконується по двом показникам: якісному та кількісному.

Аналіз технологічності по якісним показникам:

Дана деталь відноситься до деталей класу "тіла обертання", має конфігурацію середньої важкості. Поверхні Ж70h6 та Ж70Н7 забезпечують надійне базування та закріплення при обробці на верстатах. В якості заготовки можна використати штамповку із сталі 45, яка добре обробляється на металорізальних верстатах. Всі поверхні деталі доступні для обробки на металорізальних верстатах і виміру. Не технологічними є кутові канавки, які потребують спеціальний ріжучий інструмент. Всі розміри деталі, в основному, уніфіковані і не потребують великої кількості ріжучого інструменту. При обробці можуть бути використані типові техпроцеси.

В цілому по якісним показникам деталь технологічна.

Аналіз технологічності по кількісним показникам:

Таблиця 3

Найменування конструктивного елементу деталі (КЕД)	КЕД по вимогам точності			КЕД по шорсткості
				(Ra)	(Rz)
	6	7	14	1,25	20	40
Зовнішні циліндричні поверхні	1		4	1		4
Внутрішні циліндричні поверхні		2	2	2		2
Плоскі поверхні			10	2		8
Канавки			2			2
Різьбові отвори		4			4
Фаски			3			3

по коефіцієнту точності

(1)

де Аср - середній квалітет точності.

Показники кількісного виду технологічної конструкції

тоді

По коефіцієнту точності деталь технологічна.

по коефіцієнту шорсткості:

(2)

де Бср - середня шорсткість в параметрах Ra.

40 Rz = 12,5 Ra 20 Rz = 6,3 Ra

тоді

По коефіцієнту шорсткості деталь технологічна.

Висновок: Деталь "стакан" є технологічною по кількісним та якісним показникам.

1.5 Аналіз технологічних вимог

Склад технічних вимог:

Точність взаємного розміщення поверхонь деталі:

биття торця Ж105/Ж70h6 по відношенню до поверхні Б не більше 0,02мм.

биття торця Ж105/Ж70Н7 по відношенню до поверхні Б не більше 0,02мм.

биття поверхні Ж70h6 по відношенню до поверхні Б не більше 0,03мм.

биття поверхні Ж70Н7 по відношенню до поверхні Б не більше 0,03мм.

Методи їх досягнення:

Обробка деталі з найменшою кількістю пере установок та збереження єдиної бази на якнайбільшій кількості операцій. Виконати попереднє та кінцеве шліфування після попереднього та кінцевого точіння.

Засоби їх контролю:

Індикаторна голівка годинникового типу.

1.6 Визначаємо тип виробництва та технологічної партії деталей

Тип виробництва визначається в залежності від маси деталі та річної програми випуску. Виробництво середньо серійне, так як для середньо серійного виробництва річна програма випуску деталей масою 2,03кг знаходиться в межах 1000-50000шт. Завданням на дипломний проект встановлена річна програма в 4500шт. Серійне виробництво характеризується обмеженою та номенклатурою, яка періодично повторюється. Вироби випускаються партіями. Для середньо серійного типу виробництва розмір технологічної партії деталей, які обробляються одночасно і яка в подальшому використовується для визначення штучно-калькуляційного часу обчислюється за формулою:

шт. (3)

де N = 4500 шт. - річна програма випуску деталі; t = 8 днів - кількість днів пролежування деталей в цеху; Ф = 255 день - річний фонд робочого часу; шт.

Приймаємо n = 142 шт.

Розмір технологічної партії "n" округлюємо в більшу сторону розміру, кратному річній програмі випуску деталей. Отже розмір технологічної партії приймаємо n = 150 шт. Розмір передаточної партії шт.

2. Технологічна частина

2.1 Вибір типу заготівки та обґрунтування методу її виготовлення

2.1.1 Скорочений опис методу виготовлення заготівки та порівняння його з заводським

В машинобудуванні використовуються початкові заготовки у вигляді круглого прокату, труб, поковок, штамповок, періодичного прокату, відливок та інші.

На вибір способу отримання заготівки впливають такі фактори:

- матеріал.

- фізико-механічні властивості матеріалу.

- об’єм випуску продукції.

- розміри та форма виробу.

- виробничі можливості.

На фірмі "БЕВЕРС" для виготовлення деталі "стакан" прийнята заготівка - прокат.

Прокат - процес зміни форми металу під тиском двох валків, які обертаються назустріч один одному на прокатному верстаті. Прокатні валки бувають різної форми в залежності від форми заготівки, яку необхідно отримати.

Для даної деталі я пропоную використати заготовку - штамповку. Перед штамповкою вихідний матеріал готують до обробки - виконують зачистку металу, розрізають на частини, вибирають температурний режим та тип нагрівального пристрою.

2.1.2 Вибір загальних припусків

Для виготовлення заданої деталі можна використати 2 наступні варіанти заготовок:

Прокат звичайної точності, круглого перерізу.

Штамповка отримана на пресі.

Вибираємо загальні припуски по ГОСТ 7505 - 79 та заносимо до таблиці 4.

Таблиця 4

Номінальний розмір	Шорсткість	Загальний припуск	Розрахунковий розмір	Прийнятий розмір
Ж40Н7	1,25	1,5 · 2	Ж37±	Ж37±
Ж51	Rz40	0.8 · 2	Ж52.6±	Ж52.6±
Ж70h6	1,25	2 · 2	Ж75±	Ж75±
Ж105	Rz40	1.25 · 2	Ж107.5±	Ж107.5±
Ж80	Rz40	1.95 · 2	Ж83.9±	Ж83.9±
10	1.25	1.6 + 1.6	13.2±	13.2±
114	1.25	1.6 + 1.6	117.2±	117.2±

2.1.3 Визначення коефіцієнту використання матеріалу

Коефіцієнт використання матеріалу визначаємо за формулою:

(4)

де Мд - маса деталі; Мз - маса заготовки.

Розрахунок коефіцієнту використання матеріалу для заготовки із прокату.

Визначаємо розрахункову масу прокату:

(5)

де d - діаметр заготовки; l - довжина заготовки.

кг.

Тоді коефіцієнт використання матеріалу становитиме:

Розрахунок коефіцієнту використання матеріалу для заготовки штамповки.

(6)

Отже маса заготовки дорівнює:

кг.

Тоді коефіцієнт використання матеріалу становитиме:

Висновок: заготівка виконана за варіантом 2 - більш економічна.

Технічні вимоги до заготівки

Технічні вимоги до заготівки встановлює ГОСТ 2590-80:

Марка сталі, хімічний склад, механічні властивості повинні відповідати вимогам

ГОСТ 4543-80.

Не вказані радіуси заокруглень 2...3 мм.

Штамповочні нахили 5°.

Поверхневі дефекти допускаються на глибину не більше 0,5 фактичного припуску на механічну обробку.

2.1.5 Економічне обґрунтування вибору заготівки

Визначаємо вартість заготівки із прокату за формулою:

(7)

де С1Т – ціна за тону прокату (С1Т = 790 грн.)

Ср – ціна різання заготовки (Ср = 0,7 грн.)

Визначаємо вартість заготівки штамповки за формулою:

(8)

де С1Т – ціна за тону штамповки (С1Т = 1300 грн.), К1, К2, К3, – коефіцієнти серійності, маси і складності заготовки (К1 = 1, К2 = 1,64, К3 = 0,77).

2.1.6 Висновок

Тип заготовки	СЗАГ	КВМ
Прокат	7,25	0,25
Штампова	5,99	0,7

Як ми бачимо з розрахунків (п.2.1.3. та п.2.1.5.) оптимальним варіантом буде вибір заготовки штамповки, так як вона має меншу вартість та більший коефіцієнт використання матеріалу ніж заготовка із прокату.

План обробки поверхні деталі з встановленням ступеню точності, шорсткості, операційних припусків та операційних розмірів з допусками

Операційні припуски зводимо до таблиці 5.

Таблиця 5

План обробки	Квалітет		Шорсткість	Припуск	Розмір з відхиленнями
Ж40Н7
Заготовка					Ж37
Розточити	12		12,5	1,55	Ж38,55Н12
Розточити	10		6,3	1,1	Ж39,6510
Шліфувати	9		2,5	0,25	Ж39,9Н9
Шліфувати	7		1,25	0,1	Ж40Н7
Ж51h14
Заготовка					Ж52,6
Точити	14		Rz40	1,6	Ж51 h14
Ж70h6
Заготовка					Ж75
Точити		12	12,5	2,15	Ж71,65h12
Точити		10	6,3	1,3	Ж70,35h10
Шліфувати		9	2,5	0,25	Ж70,1h9
Шліфувати		6	1,25	0,1	Ж70h6
Ж105h14
Заготовка					Ж107,5
Точити		14	Rz40	2,5	Ж105h14
Ж80h14
Заготовка					Ж82,5
Точити		14	Rz40	2,5	Ж80 h14
Ж70h14
Заготовка					Ж82,5
Точити		14	Rz40	12,5	Ж70h14
М6-Н7
Свердлити		12	Rz40	–	Ш4,8Н12
Розвернути		10	2,5	0,16	Ш4,96Н10
Розвернути		8	1,25	0,04	Ш5Н8
Нарізати різьбу		7	Rz20	1	М6-Н7

Ж6,6H14
Свердлити	14	Rz40	–	Ж6,6H14
Ж70H7
Заготовка				Ж
Розточити	12	12,5	2,5	Ж68,35H12
Розточити	10	3,6	1,3	Ж69,65H10
Шліфувати	9	2,5	0,25	Ж69,9H9
Шліфувати	7	1,25	0,1	Ж70H7
Ж105/Ж70Н7
Заготовка				117,2
Точити	IT14/2	Rz80	1,0	116,2IT14/2
Точити	IT14/2	Rz40	0,3	115,9IT14/2
Шліфувати	IT14/2	1,25	0,3	115,6 IT14/2
Ж51/Ж40Н7
Заготовка				117,2
Точити	IT14/2	Rz80	1,0	116,2IT14/2
Точити	IT14/2	Rz40	0,3	115,9IT14/2
Шліфувати	IT14/2	1,25	0,3	115,6 IT14/2
Ж105/Ж70h7
Заготовка				13,2
Точити	IT14/2	Rz80	1,0	12,2IT14/2
Точити	IT14/2	Rz40	0,3	11,9IT14/2
Шліфувати	IT14/2	1,25	0,3	11,6IT14/2

Розробка технологічного процесу

2.3.1 Маршрутно-операційний опис технологічного процесу

Таблиця 6

Хід технологічного процесу	Обладнання	Базові Поверхні
005 Токарна програмна Точити торець Ж105/Ж70h6 в розмір 114,6 мм. Точити поверхню Ж105h14. Точити торець Ж105/Ш80 в розмір 10,6 мм. Точити поверхню Ж80h14. Точити поверхню Ж70h14 на довжину 30 мм. Розточити отвір Ж70Н7 до Ш68,35Н12 на довжину 15 мм. Розточити отвір Ж40Н7 до Ш38,55Н12 на довжину 20 мм. Розточити отвір Ж70Н7 до Ш69,65Н10 на довжину 15 мм. Розточити отвір Ж40Н7 до Ш39,65Н10 на довжину 20 мм. Розточити канавку на поверхні Ж70Н7. Розточити фаску Ж70Н7 1,6Ч45°.	1В340Ф30	Поверхні ЖШ105, Ж105/Ж70h6
010 Токарна програмна Точити торець Ж51/Ж40Н7 в розмір 116,2 мм. Точити торець Ж70h6/Ж51 в розмір 7 мм. Точити торець Ж105/Ж70h6 в розмір 12,2 мм. Точити поверхню Ж51h14. Точити поверхню Ж70h6 до Ж71,65h12. Точити поверхню Ж105h14. Розточити отвір Ж40Н7 до Ж38,55Н12 на довжину 30 мм. Точити торець Ж51/Ж40Н7 в розмір 115,9 мм. Точити торець Ж105/Ж70h6 в розмір 11,9 мм. Точити поверхню Ж70h6 до Ж70,35h10. Точити торець Ж105/Ж70h6 в розмір 10,3 мм. Точити поверхню Ж70h14 на довжину 30 мм. Точити канавку на поверхні Ж70h6. Розточити отвір Ж40Н7 до Ж39,65Н10 на довжину 30 мм. Розточити виточку Ж41мм на довжину 60мм.	1В340Ф30	Поверхні Ж105, Ж105/Ж70Н7
015 Свердлильна програмна 1. За центрувати 4 отвори з виконанням фаски 1ģ45°. 2. Свердлити 4 отвори Ж5Н11. 3. Нарізати різьбу М6-Н7 в 4х отворах Ж5Н11.	2Р135Ф2	Пов. Ж40Н7, Ж51/Ж40Н7
020 Свердлильна програмна 1. Свердлити 4 отвори Ж6,6 мм.	2Р135Ф2	Пов. Ж40Н7, Ж150/Ж70Н7
025 Фрезерна 1. Фрезерувати квадрат з стороною 76 мм.	6Р12	Поверхні Ж105
030 Внутрішньошліфувальна 1. Шліфувати отвір Ж70Н7 до Ж69,9Н9 на довжину 15 мм.	3М225	Поверхні Ж70h6, Ж105/Ж70h6
035 Внутрішньошліфувальна 1. Шліфувати торець Ж51/Ж40Н7 до розміру 114,3 мм. 2. Шліфувати отвір Ж40Н7 до Ж39,9Н9.	3М225	Поверхні Ж105, Ж105/Ж70Н7
040 Круглошліфувальна Шліфувати поверхню Ж70h6 до розміру Ж70,1 з під шліфовкою торця Ж105/Ж70h6.	3М153	Отвір Ж40Н7
045 Внутрішньошліфувальна 1. Шліфувати отвір Ж40Н7.	3М225	Поверхні Ж105, Ж105/Ж70Н7
050 Круглошліфувальна 1. Шліфувати поверхню Ж70 h6 з під шліфовкою торця Ж105/Ж70h6.	3М153	Отвір Ж40Н7
055 Внутрішньошліфувальна 1. Шліфувати торець Ж105. 2. Шліфувати отвір Ш70Н7 на довжину 15 мм.	3М225	Поверхні Ж70h6, Ж105/Ж70h6

Детальна розробка 2-х різнотипних операцій технологічного процесу обробки деталей на верстатах з ЧПК та РК

020 Свердлильна програмна

1. Центрувати 4 отвори з виконанням фаски 1 ģ 45°.

2. Свердлити 4 отвори Ж5Н12.

Ріжучий інструмент:

Свердло для центрування Ж10мм., Р6М5, 035-2317-0102. Перехід 1.

Свердло спіральне (ОСТ 2И20-1 – 80; ψ = 55°; 2φ = 118°) Ж5мм., Р6М5, 035-2300-1224. Перехід 2.

Мітчик з метричною різьбою: М6 Ч1,0; 035-2620-0501. Перехід 3.

Розрахунок режимів різання:

1. За центрувати 4 отвори з виконанням фаски 1 Ч 45°.

Визначаємо глибину різання:

(9)

Отже мм.

Назначаємо подачу:

Sоб = 0,15 мм./об.

Розраховуємо швидкість різання:

(10)

де Cv = 7; y = 0,7; q = 0,4; m = 0,2; Т = 15.

Kv = Kмv · Kиv · Klv (11)

де Kмv – коефіцієнт на метал який обробляється; Kмv = 0,83;

Kиv – коефіцієнт на інструментальний матеріал; Kиv = 1;

Klv – коефіцієнт, що враховує глибину різання; Klv = 1;

Отже Kv = 0,83 · 1 · 1 = 0,83,

Отже м./хв.

Розраховуємо крутний момент та осьову силу:

Мкр = 10 · См · D q · S y · Kp (12)

Po = 10 · Сp · D q · S y · Kp (13)

де См = 0,0345; q = 2,0; y = 0,8; Кр = 1,1.

Сp = 68; q = 1,0; y = 0,7; Кр = 1,1.

Отже Мкр = 10 · 0,0345 · 6 2 · 0,15 0,8 · 1,1 = 3,3 Н·м.

Ро = 10 · 68 · 10 1 ·0,15 0,7 · 1,1 = 1982 Н.

Визначаємо частоту обертання інструмента:

(14)

Отже об./хв.

Приймаємо nд = 1000об./хв.

Визначаємо потужність необхідну на різання:

(15)

Отже кВт.

Визначаємо основний час:

хв.

2. Свердлити 4 отвори Ж5Н10.

Визначаємо глибину різання за формулою (9):

Отже мм.

Назначаємо подачу:

Sоб = 0,15мм./об.

Розраховуємо швидкість різання за формулою (10):

де Cv = 7; y = 0,7; q = 0,4; m = 0,2; Т = 15.

За формулою (11):

Kv = Kмv · Kиv · Klv

де Kмv – коефіцієнт на метал який обробляється; Kмv = 0,83;

Kиv – коефіцієнт на інструментальний матеріал; Kиv = 1;

Klv – коефіцієнт, що враховує глибину різання; Klv = 1;

Отже Kv = 0,83 · 1 · 1 = 0,83,

Отже м./хв.

Розраховуємо крутний момент та осьову силу за формулою (12,13):

де См = 0,0345; q = 2,0; y = 0,8; Кр = 1,1.

Сp = 68; q = 1,0; y = 0,7; Кр = 1,1.

Отже Мкр = 10 · 0,0345 · 52 · 0,150,8 · 1,1 = 2,1 Н·м.

Ро = 10 · 68 · 51 ·0,150,7 · 1,1 = 961,5 Н.

Визначаємо частоту обертання інструмента за формулою (14):

Отже

об./хв.

Приймаємо nд = 1400об./хв.

Визначаємо потужність необхідну на різання за формулою (15):

Отже

кВт.

Визначаємо основний час:

хв.

3. Нарізати різьбу М6-Н7 в 4х отворах Ж5Н11.

Назначаємо подачу:

Sоб = 1мм/об.

Визначаємо швидкість різання:

Vріз = 7,7 м/хв.

Визначаємо частоту обертання інструмента по формулі (14):

Отже

об./хв.

Приймаємо nд = 350 об./хв.

Визначаємо дійсну швидкість різання:

(16)

Тоді м/хв.

Визначаємо потужність необхідну на різання і порівнюємо її потужністю верстата (Ne = 0,16 кВт):

Nшп = Ne ģ η = 4,5 Ч 0,85 = 3,8 кВт.

Ne < Nшп – отже обробка можлива.

Визначаємо основний час: