Виготовлення корпуса гідроциліндра Г 29-3

Дипломна робота:

Виготовлення корпуса гідроциліндра Г 29-3

Зміст

Введення

1. Аналіз вихідних даних

1.1 Аналіз службового призначення й умов роботи деталі

1.2 Систематизація й класифікація поверхонь деталі

1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі

1.3.1 Технологічність заготівлі

1.3.2 технологічність установки

1.3.3 Технологічність оброблюваних поверхонь

1.3.4 Технологічність загальної конфігурації деталі

1.4 Формулювання завдань дипломного проекту

2. Визначення типу виробництва. Вибір і проектування заготівлі

2.1 Визначення типу виробництва

2.2 Вибір стратегії розробки технологічного процесу

2.3 Вибір і проектування заготівлі

2.3.1 Вибір методу одержання заготівлі

2.3.2 Економічне обґрунтування вибору методу одержання заготівлі

3. Технологічний маршрут і план виготовлення деталі

3.1 Обґрунтування технологічного маршруту виготовлення деталі

3.2 Вибір технологічних баз

3.3 Обґрунтування самоскидального операційних розмірів

3.4 Призначення операційних технічних вимог

3.5 Розрахунок припусків на обробку й проектування заготівлі

4. Вибір засобів технологічного оснащення (СТО)

4.1 Вибір устаткування

4.2 Вибір пристосувань

4.3 Вибір різального інструменту

4.4 Вибір засобів контролю

5. Технологія проведення операції хромування

6. Проектування технологічних операцій

6.1 Розрахунок режимів різання й визначення основного часу на операцію

7. Розрахунок і проектування верстатного пристосування

7.1 Збір вихідних даних

7.2 Розрахунок сил різання

7.3 Розрахунок зусилля затискача

7.4 Розрахунок затискного механізму патрона

7.5 Розрахунок силового привода

7.6 Розрахунок погрішності установки заготівлі в пристосуванні

7.7 Опис конструкції й принципу роботи пристосування

8. Проектування пристосування для контролю биття отвору

8.1 Опис конструкції пристосування

9. Розрахунок і проектування різального інструменту

9.1 Мети й завдання проектування

9.2 Проектування й розрахунок різця

9.3 Опис конструкції різця

10. Лінійна оптимізація режимів різання на токарській операції

10.1 Вихідні дані

10.2. Розрахунок обмежень

10.2.1 Обмеження по кінематиці верстата

10.2.2 Обмеження по потужності привода головного руху:

10.2.3 Обмеження по температурі в зоні різання

10.2.4 Обмеження по точності

10.2.5 Обмеження по стійкості інструмента

10.2.6 Розрахунок цільової функції

10.3 Рішення графічним методом

Висновок

Список джерел

Введення

У наш час питання розвитку виробництва в економіці серйозне й наукомістке завдання, але без розвитку виробництва й вкладення в нього засобів підприємства існувати не можуть. У зв'язку із цим підприємства шукають можливості й засоби для успішної роботи й подальшого розвитку. Зараз помітне прагнення заводів максимально знижувати собівартість своєї продукції, застосовувати більше високопродуктивне встаткування й оснащення, оснащувати верстати промисловими роботами.

Темою даного дипломного проекту є розробка технологічного процесу виготовлення корпуса гідроциліндра типу Г 29-3.

В умовах нинішньої економічної ситуації необхідно використовувати засоби з максимальним ефектом, щоб вони змогли в майбутньому приносити найбільший дохід, це стосується всіх машинобудівних підприємств.

Таким чином, метою дипломного проекту є розробка зовсім нового технологічного процесу виготовлення деталі, підвищення якості обробки, зниження собівартості виготовлення, застосування новітніх розробок в області технології машинобудування.

1. Аналіз вихідних даних

Завдання даного розділу - на базі аналізу технічних вимог пропонованих до деталі й річного обсягу випуску сформулювати завдання, які необхідно вирішити в дипломному проекті для досягнення мети, сформульованої у введенні.

1.1 Аналіз службового призначення й умов роботи деталі

Деталь "Корпус гідроциліндра", є базовою деталлю гідроциліндра й призначена для базування різних деталей гідроциліндра, що входять у його конструкцію, щодо її поверхонь. До корпуса гідроциліндра деталі пред'являються вимоги підвищеної міцності й високого опору зношування.

1.2 Систематизація й класифікація поверхонь деталі

Всі поверхні на ескізі деталі нумеруємо й систематизуємо по їхньому призначенню, т. Ж. Зробимо кодування розмірів деталі (мал.1.1).

Результати класифікації поверхонь деталі занесемо в таблицю 1.1

ТАБЛИЦЯ 1.1

У таблиці 1.1 уведені наступні позначення: ОКБ - основні конструкторські бази, ВКБ - допоміжні конструкторські бази, ИП - виконавчі поверхні, СП - вільні поверхні.

Схема кодування поверхонь і розмірів деталі

Мал. 1.1

1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі

Аналіз технологічності конструкції деталі будемо проводити по наступних групах критеріїв:

технологічність заготівлі;

технологічність установки;

технологічність оброблюваних поверхонь;

технологічність загальної конфігурації деталі.

1.3.1 Технологічність заготівлі

Тому що до деталі пред'являються вимоги підвищеної міцності й високого опору зношування, то як матеріал при виготовленні корпуса гідроциліндра застосовується сталь 45л гост 977-75 з наступної її термообробкою (загартування, відпустка) і хромуванням пов.12,13.

матеріал не є дефіцитним, при відносно невисокій вартості він має гарні ливарні якості: температура початку затвердіння 1480-1490 °з; показник тріщиностійкості кт. _в =0,8; схильність до утворення усадочної раковини к_{у. р.} =1,2; плинність кж. _т. =1,0; ливарна усадка 2,2% - 2,3%; схильність до утворення усадочної пористості к_{у. п.} =1,0.

Сталь має гарну обробку різанням у відпаленому стані при нв 200: твердосплавним інструментом к_{v. тв. спл.} =1,1, інструментом зі швидкорізальної сталі к_{v. б. ст.} =1,1. до відпускної крихкості не схильна. Однак дана сталь є важкою для зварювання, що може викликати утруднення при одержанні заготівлі у вигляді звареної конструкції. спосіб зварювання: рдс, необхідний підігрів і наступна термообробка.

Межа міцності стали 45л становить 520 мпа, твердість hb148...217. хімічний склад стали 45л представлені в таблиці 1.2 [1].

Таблиця 1.2Хімічний склад стали 45л

заготівлю корпуса, можливо, одержати як литтям у земляні форми, так і у вигляді звареної конструкції, що складає із фланця, труби й дна.

в обох випадках заготівля проста по конфігурації й може бути отримана без особливих затрат. найбільш кращий варіант одержання заготівлі визначимо економічним розрахунком. Таким чином, заготівлю можна вважати технологічною.

1.3.2 технологічність установки

Чорновими базами для установки заготівлі на першій операції можуть бути циліндричні й торцеві поверхні заготівлі. надалі за бази прийняті циліндрична пов.12 і торцева пов.4 або циліндрична пов.13 і торцева пов.1, залежно від операції (операції 10, 20, 30, 40, 90, 100); на операції 50 за бази прийняті торцева пов.1 і циліндрична 8; на операції 120, 130 за бази прийняті торцева пов.1 і циліндрична 12, 13 відповідно.

Дані технологічні бази забезпечують надійну орієнтацію й закріплення заготівлі, можливість вільного підведення інструмента при обробці.

Поверхні деталі досить розвинені, тому при обробці не потрібне застосування складних і дорогих верстатних пристосувань.

Вимірювальні бази деталі можна використовувати як технологічні бази, тому що точність і шорсткість цих баз забезпечує необхідну точність обробки.

Таким чином, з погляду установки при обробці, деталь можна вважати технологічною.

1.3.3 Технологічність оброблюваних поверхонь

Передбачається обробляти всі поверхні деталі, крім пов.2, 3, 7, 8, 9, 14, 15, 16, 17 (т.до заданого точність і шорсткість дозволяють їх одержати на заготівельній операції). число оброблюваних поверхонь

14: 4 циліндричних: 12, 13, 10, 11; 4 торцевих: 4, 1, 5, 6; 3 різьбові отвори: пов.11; 2 канавки: пов.18, 19, 20, 21, 22; фаски.

Довжина оброблюваних поверхонь невелика й визначається умовами компонування гідроциліндра.

Для забезпечення нормальної працездатності всіх вузлів гідроциліндра призначені наступні вимоги до геометрії корпуса: допуск на розташування отворів під штифти й різьбові отвори під болти, щоб забезпечити точнее присохлий елементів гідроциліндра щодо корпуса при складанні, допуски на шорсткість призначаємо по [1], точність нарізних сполучень по [1], допуски перпендикулярності торців 4,6; допуск радіального биття призначаємо по [2].

Точність і шорсткість поверхонь 12, 13 (окб) визначається умовами експлуатації корпуса гідроциліндра. зменшення точності приведе до зниження точності установки поршня й вала в корпус гідроциліндра. всі отвори корпуса легко доступні для обробки. поверхні різного призначення розділені, що полегшує обробку. для виходу шліфувального кола, а також хонинговальной головки при обробці пов.12 передбачена канавка. на пов.13 передбачена канавка під ущільнювальне кільце. форма деталі дозволяє обробляти поверхня напроход. обробка поверхонь в упор утруднень не викликає.

Таким чином, з погляду оброблюваних поверхонь, деталь можна вважати технологічною.

1.3.4 Технологічність загальної конфігурації деталі

Деталь має достатню твердість і міцність. радіуси закруглень і фаски виконуються за дст 10948-64, форма й розміри канавок по

ДЕРЖСТАНДАРТ 8820-69. така уніфікація спростить обробку й контроль цих елементів корпуса гідроциліндра.

При обробці на верстаті зі ЧПУ на одній операції можна здійснити: обробку отворів пов.10,11 і нарізування різьблення в отвір 11. устаткування може бути просте, універсальним, оснащення також можна застосовувати універсальну. всі поверхні корпуса доступні для контролю.

Таким чином, з погляду загального компонування деталі її можна вважати технологічною.

Оскільки деталь відповідає вимогам технологічності по всім 4 групам критеріїв, можна зробити вивід об. її достатню технологічність.

1.4 Формулювання завдань дипломного проекту

На базі аналізу технічних вимог до деталі сформулюємо завдання дипломного проекту:

1. Визначити тип виробництва й вибрати стратегію розробки технологічного процесу;

2. Вибрати оптимальний метод одержання заготівлі й маршрут обробки поверхонь;

3. Розробити технологічний маршрут і схеми базування заготівлі

4. Розрахувати припуски на обробку методом Кована на одну поверхню, на інші поверхні призначити припуски відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85;

5. Вибрати встаткування, пристосування, різальний інструмент, засоби контролю;

6. Зробити нормування технологічного процесу виготовлення корпуса гідроциліндра;

7. Розрахувати й спроектувати верстатне пристосування для токарської операції й пристосування контролю биття отвору;

8. Розрахувати й спроектувати різальний інструмент для токарської операції;

9. Провести лінійну оптимізацію режимів різання на токарській операції.

2. Визначення типу виробництва. Вибір і проектування заготівлі

Завдання даного розділу - залежно від деталі й річного обсягу випуску визначити тип виробництва й на його базі вибрати оптимальну стратегію розробки технологічного процесу

2.1 Визначення типу виробництва

Тип виробництва визначаємо з урахуванням річної програми, маси деталі і якісної оцінки трудомісткості її виготовлення. По трудомісткості дану деталь можна віднести до деталей середньої трудомісткості.

Визначимо масу деталі по формулі:

, кг (2.1)

де ρ - щільність матеріалу, для сталі 45Л, приймаємо ρ = 0,00785 кг/см3; V - обсяг деталі, см3

Обсяг деталі визначаємо як алгебраїчну суму обсягів тіл за винятком порожніхіх циліндричних сегментів, що входять у конфігурацію деталі:

Знаючи обсяг деталі й щільність матеріалу, з якого зроблена деталь, визначаємо масу деталі:

Тип виробництва залежить від річного обсягу випуску деталей, її маси й трудомісткості. По трудомісткості дану деталь можна віднести до деталей середньої трудомісткості, тому при річній програмі випуску N = 15000 дет /рік і масі деталі m =9,8 кг по [2] стор.16а приймаємо тип виробництва – середнє серійне.

2.2 Вибір стратегії розробки технологічного процесу

Завдання даного підрозділу - залежно від типу виробництва вибрати оптимальну стратегію розробки технологічного процесу - принципових підхід до визначення його показників ТП, що сприяє забезпеченню заданого випуску деталей заданої якості з найменшими витратами.

При розробці оптимальної стратегії ТП будемо дотримуватися рекомендацій [3].

1. В області організації технологічного процесу:

Вид стратегії - послідовна, в окремих випадках циклічна; лінійна, в окремих випадках розгалужена; тверда, в окремих випадках адаптивна;

Форма організації технологічного процесу - перемінно-потокова форма організації технологічного процесу;

Повторюваність виробів - періодично повторювані партії;

2. Метод одержання заготівлі:

Оптимальний варіант одержання заготівлі - зварена конструкція або лиття в земляні форми;

Вибір послідовності обробки - по таблицях з урахуванням коефіцієнтів питомих витрат;

Припуск на обробку - незначний;

Метод визначення припусків - розрахунково-аналітичний, рішенням операційних розмірних ланцюгів;

3. В області розробки технологічного процесу:

Ступінь уніфікації ТП - розробка технологічного процесу на базі типового ТП;

Ступінь деталізації розробки ТП - маршрутний або маршрутно-операційний технологічний процес;

Принцип формування маршруту - концентрація операцій і сполучення по можливості переходів;

Забезпечення точності - робота на настроєному встаткування, із частковим застосуванням активного контролю;

Базування - з дотриманням принципу сталості баз і по можливості принципу єдності баз на наступних операціях технологічного процесу;

4. В області вибору засобів технологічного оснащення (СТО):

Устаткування - універсальне, у тому числі зі ЧПУ, спеціальне, спеціалізовані;

Пристосування - універсальні, стандартні, нормалізовані, спеціалізоване;

Різальні інструмент - стандартні, нормалізовані, спеціальні;

Засоби контролю - універсальні, спеціальні;

5. В області проектування технологічних операцій:

Зміст операцій - одночасна обробка декількох поверхонь виходячи з можливостей устаткування;

Завантаження встаткування - періодична зміна деталі на верстатах, коефіцієнт закріплення операцій від 10 до 20;

Розміщення встаткування - по групах верстатів, предметно замкнуті ділянки;

Настроювання верстатів - по вимірювальних інструментах і приладам або робота без попереднього настроювання по промірах.

6. В області нормування технологічного процесу:

Визначення режимів різання - по запропастити нормативам і емпіричним формулам;

Нормування – детальне;

Кваліфікація робітників - середня;

Технологічна документація - маршрутно-операційні карти.

Прийнятою стратегією будемо керуватися при розробці технологічного процесу виготовлення кришки, розділи 3-6.

2.3 Вибір і проектування заготівлі

Завдання даного підрозділу - вибрати методи одержання заготівлі й обробки поверхонь, що забезпечують мінімум сумарних витрат на одержання заготівлі і її обробку.

2.3.1 Вибір методу одержання заготівлі

З огляду на конструкцію виготовляється крив, що, і матеріал заготівлі - сталь 45Л ДЕРЖСТАНДАРТ 977-75, можна запропонувати два основних альтернативних методи одержання заготівлі:

1. Лиття в земляні форми;

2. Зварена конструкція.

1. Лиття в земляні форми

По таблиці 9 додаток 1 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 при обраному методі лиття й найбільшому габаритному розмірі виливка в діапазоні від 100 до 250 визначаємо клас розмірної точності виливка в діапазоні 8-13т. З огляду на, що даний виливок ставиться до виливків середньої складності й умовам механізованого серійного виробництва, приймаємо 10 клас розмірної точності виливка.

По таблиці 10 додаток 2 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 при відношенні найменшого розміру елемента виливка до найбільшого 0,5 визначаємо ступінь жолоблення елементів виливків у діапазоні 3-6. Остаточно для виливка зі сталі приймаємо 5-у ступінь жолоблення.

По таблиці 11 додаток 3 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 при обраному методі лиття й найбільшому габаритному розмірі виливка в діапазоні від 100 до 250 визначаємо ступінь точності поверхонь виливків у діапазоні 10-17. З огляду на, що даний виливок ставиться до виливків середньої складності й умовам механізованого серійного виробництва, приймаємо 12 ступінь точності поверхонь виливка.

По таблиці 12 додаток 4 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 визначаємо значення шорсткості поверхонь виливків залежно від ступеня точності поверхонь виливка. Ступінь точності поверхонь виливка-12 відповідає значенню шорсткості поверхонь виливка Ra не більше 25 напівтемний.

По таблиці 13 додаток 5 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 при обраному методі лиття й найбільшому габаритному розмірі виливка в діапазоні від 100 до 250 визначаємо клас точності маси виливка в діапазоні 7т-14. З огляду на, що даний виливок ставиться до виливків середньої складності й умовам механізованого серійного виробництва, приймаємо 10 клас точності маси виливка. По таблиці 14 додаток 6 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 залежно від ступеня точності поверхні виливка визначаємо ряд припусків на обробку виливка в діапазоні 5-8, остаточно приймаємо 5 ряд припусків на обробку виливка. По таблиці 6 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 залежно від виду остаточної обробки поверхні, загального допуску елемента поверхні й ряду припуску виливків призначаємо припуск на сторону для кожної з оброблюваних поверхонь виливка. Допуски розмірів виливків призначаємо по таблиці 1 ДЕРЖСТАНДАРТ 26645-85 залежно від класу точності виливка. Далі зробимо розрахунок розмірів заготівлі й зведемо його результати в таблицю 2.1

Таблиця 2.1Допуски й припуски на розміри виливка

Ливарні радіуси закруглень приймаємо 2 мм, ухили 2? за ДСТ 26645-85. Точність виливка одержуваної литтям у земляні форми 10-5-12-10.

Для проведення надалі техніко-економічного обґрунтування вибору заготівлі необхідно визначити коефіцієнт використання матеріалу для даного методу лиття.

Коефіцієнт використання матеріалу визначимо по формулі:

К_и1 =q/Q (2.2)

де q - маса деталі, q = 9,8 кг (див. п.2.1 1);

Q - маса заготівлі

Обсяг заготівлі визначаємо як алгебраїчну суму обсягів тіл за винятком порожніх циліндричних сегментів, що входять у конфігурацію заготівлі:

Знаючи обсяг деталі й щільність матеріалу, визначаємо масу заготівлі:

Підставивши отримані значення мас деталі й заготівлі у формулу 2.2., одержимо коефіцієнт використання матеріалу для лиття в земляні форми: К_и1 =12,8/9,8=0,76.

Зварена конструкція.

Схема комбінованої звареної конструкції заготівлі, представлена на мал.2.1., є не чим іншим як сукупністю декількох окремих заготівель, отриманих різними методами й з'єднаних між собою по засобом зварювання. Зварена конструкція складається з: фланця 1 (лиття), труби 2 (прокат), фланця 3.

Мал.2.1Схема комбінованої звареної конструкції

Коефіцієнт використання матеріалу для конструкцій К_и2 становить 0,85 (згідно рекомендацій [6]). Звідси по формулі (2.2) визначаємо масу заготівлі: Q =q/ К_и2 =9.8/0.85=11.53 кг.

Таким чином, коефіцієнт використання матеріалу у заготівлі трохи вище, ніж виливка отриманої литтям у земляні форми. Однак, для остаточного рішення на вибір методу одержання заготівлі, варто провести порівняльний економічний аналіз по технологічній собівартості.

2.3.2 Економічне обґрунтування вибору методу одержання заготівлі

Оцінку ефективності різних варіантів одержання заготівель найчастіше проводять по двох показниках [6]:

а) коефіцієнту використання матеріалу заготівлі (див. формулу 2.2)

б) технологічної собівартості виготовлення деталі. Сюди включаються тільки ті статті витрат, величини яких змінюються при переході одного варіанта до іншого.

На стадії проектування технологічних процесів оптимальний варіант заготівлі, якщо відомі маси заготівлі й деталі, можна визначити шляхом порівняння технологічної собівартості виготовлення деталі, розрахованої по формулі:

С_т = С_заг ·Q + Сміх (Q-q) - С_отх (Q-q) (2.3)

де С_заг - вартість одного кг. заготівлі, грн./кг;

Сміх - вартість механічної обробки, віднесена до одному кг. стружки, що зрізується, грн./кг;

С_отх - ціна 1 кг. відходів, грн./кг, С_отх = 0,0144 грн./кг;

Сміх = С_с + Е_н ·С_к (2.4)

де С_с - поточні витрати на 1 кг. стружки, грн./кг;

С_к - капітальні витрати на 1 кг. стружки, грн./кг;

По табл.3.2 [3] для автомобільного й сільськогосподарського машинобудування С_с = 0,188 грн./кг, С_к = 0,566 грн./кг.

Е_н - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, Е_н = 0,15.

Сміх = 0,188 + 0,15·0,566 = 0,273 грн./кг.

Це значення приймаємо для лиття в земляні форми.

Вартість заготівлі, отриманої такими методом, як лиття в земляні форми, з достатньої для стадії проектування точністю можна визначити по формулі:

С_заг = Стільник× k_т × k_c × k_в × k_м × k_п , (2.5)

де Стільник _- базова вартість одного кг виливка, отриманої литтям, грн..:

для лиття в земляні форми Стільник = 0,29 грн.;

k_т - коефіцієнт, що залежить від класу точності, для виливків із чорних металів другого класу точності:

для лиття в земляні форми k_т = 1,03;

k_c - коефіцієнт, що залежить від групи складності виливка, для 4групи складності:

для лиття в земляні форми k_c =1,2;

k_в - коефіцієнт, що залежить від марки матеріалу й маси виливка, для чавуну при масі виливка більше 3 кг відповідно:

для лиття в земляні форми k_в =0,93;

k_м - коефіцієнт, що залежить від марки матеріалу виливка, для чавуну:

для лиття в земляні форми k_м = 1,21

k_п - коефіцієнт, що залежить від марки матеріалу виливка й групи серійності:

для лиття в земляні форми k_п = 0,77;

Підставимо певні значення у формулу (2.5):

С_заг1 = 0,29×1,03×1,2×0,93×1,21×0,77= 0,31 грн..;

Підставимо отримані дані у формулу (2.3) і розрахуємо технологічну собівартість виготовлення деталі, для даного методу одержання заготівлі: для лиття в земляні форми:

С_тд1 = 0,31×12,8+ 0,273 × (12,8-9,8) - 0,0144× (12,8-9,8) = 4,744 грн..;

Собівартість заготівлі визначимо, як суму собівартості її частин:

Труба (поз.2) - прокат

С_заг =С_пр * k_{т (} 2.6)

де k_т - коефіцієнт, що враховує форму металопрокату

С_пр - вартість металу, С_пр =3,7 грн./кг [6]

Підставимо отримані дані у формулу (2.6), одержимо:

С_заг =3.7* 1.06=3.922 грн./кг;

Для литих фланців (поз.1,2) технологічна собівартість розраховується по формулі (2.3), використовуючи рекомендації [6], аналогічно технологічної собівартості вище описаному методу лиття.

С_заг1 =0,29*1,03*1,21*1,2*0,93*0,77=0,31 грн..

С_заг3 =0,29*1,03*1,21*0,83*0,93*0,77=0,21 грн..

Звідси: С_загО =3,922+0,31+0,21=4,447 грн..

Підставимо отримані дані у формулу (2.3) і розрахуємо технологічну собівартість виготовлення деталі, для даного методу одержання заготівлі:

С_тд1 =4,447×12,8+ 0,273 × (12,8-9,8) - 0,0144× (12,8-9,8) = 58 грн.

Вивід: за результатами проведення порівняльного аналізу технологічної собівартості двох методів одержання заготівлі можна укласти, що економічно доцільніше використовувати при одержанні заготівлі деталі метод лиття в земляні форми, повна собівартість одержання заготівлі цим методом істотно нижче чим одержання заготівлі у вигляді звареної конструкції.

Економічний ефект при виготовленні деталі із заготівлі отриманої литтям у земляні форми для річної програми випуску-15000 шт. складе:

Е= (С_{тд2 -} С_тд1 ) ·N= (58-4,744) ·15000=798840 грн..

3. Технологічний маршрут і план виготовлення деталі

3.1 Обґрунтування технологічного маршруту виготовлення деталі

План виготовлення деталі.

Завдання роздягнуло - розробити оптимальний технологічний маршрут, тобто таку послідовність операцій, що забезпечить одержання із заготівлі готової деталі з найменшими витратами, при цьому необхідно розробити таку схему базування заготівлі на кожній операції, що забезпечила б мінімальну погрішність обробки.

Тип виробництва - середнє серійне;

Спосіб одержання вихідної заготівлі - лиття в земляні форми;

Метод досягнення точності - по настроєному встаткуванню.

На малюнку 1.1 представлена схема кодування деталі, тобто зображений ескіз деталі із пронумерованими поверхнями й літерними позначеннями креслярських розмірів.

Технологічний маршрут, обраний у відповідності рекомендаціям [7] представлений у таблиці 3.1:

Таблиця 3.1Технологічний маршрут виготовлення деталі

План виготовлення деталі.

План виготовлення - графічне зображення технологічного маршруту із вказівкою теоретичних схем базування й технічних вимог на операції.

План виготовлення складається із чотирьох граф:

Графа "Операція", що містить у собі назва й номер операції.

Графа “ Устаткування", що містить у собі встаткування, за допомогою якого виробляється обробка поверхонь на даній операції.

Графа "Теоретична схема базування", що містить у собі зображення деталі, схему базування (крапки закріплення), самоскидальний операційних розмірів, позначення оброблюваних поверхонь і вказівка шорсткості одержуваної на даній операції.

Графа “Технічні вимоги", що містить у собі допуски на операційні розміри й відхилення форми.

План виготовлення корпуса гідроциліндра представлений на аркуші графічної частини.

3.2 Вибір технологічних баз

Теоретична схема базування представлена на плані виготовлення деталі і являє собою схему розташування на технологічних базах заготівлі "ідеальних" крапок, що символізують позиційні зв'язки заготівлі із прийнятою схемою координат верстатного пристосування.

При розробці схем базування враховуємо принцип сталості й сполучення баз, тобто для найбільшої точності виготовлення деталі, на всіх операціях обробки по можливості використовувати ту саму базу, як настановну, так і вимірювальну. Так само важливо враховувати правило шести крапок, при якому деталь базується на шести нерухливих крапках, які позбавляють її шести ступенів волі. Обробку деталі починаємо з поверхні, що служить настановною базою для подальших операцій. Для обробки цієї поверхні як настановна база доводиться приймати неопрацьовану поверхню. Після цього, коли оброблена настановна поверхня, обробляємо інші поверхні, дотримуючи при цьому певну послідовність, спочатку обробляємо поверхню, до точності якої пред'являються менші вимоги, а потім поверхні, які повинні бути більше точними.

Індекс біля номера поверхні позначає номер операції, на якій вона отримана. Індекс 00 - ставиться до заготівельної операції, букви А, Б - указують, що поверхня оброблена на даній операції з установа А або Б. Арабські цифри 1,2,3 і т.д. позначають перехід на якому був отриманий даний розмір.

У зв'язку з тим, що корпус являє собою тіло обертання, те спочатку заготівля обробляється на верстатах токарської групи.

На 010 токарській операції в якості чорнових технологічних баз використовуємо технологічні бази зазначені на кресленні заготівлі (див. чорт) і є циліндрична поверхня 13 і торцева поверхня 1. Вісь матеріалізуємо внутрішніми циліндричними поверхнями.

На 020, 040 токарських операціях у якості подвійної опорної бази використовуємо вісь поверхні 12, як настановна база торець 4. Як опорна база приймаємо пов.12.

На 030 токарської операціях у якості подвійної опорної бази використовуємо вісь поверхні 13, як настановна база торець 1. Як опорна база приймаємо пов.13.

На 050 свердлильній операції в якості подвійної опорної бази використовуємо вісь поверхні 8, як настановна база торець 1. Як опорна база приймаємо пов.8.

На 090 і 100 шліфувальних операціях у якості подвійної опорної бази використовуємо вісь поверхонь 12 (операція 100),13 (операція 090); як настановна база торець 1 (операція 090), 4 (операція 100); як опорна база приймаємо пов.12,13 відповідно.

На 110 операції виробляється хромування внутрішніх поверхонь корпуса (пов.12, 13). Докладний опис обраного методу й технології хромування наведено в розділі 5 даного дипломного проекту.

На 120 і 130 хонинговальних операціях як настановна база використовуємо торець 1; як опорна база приймаємо пов.12, 13 відповідно.

Зведемо всі дані по технологічних базах і розмірам, одержуваним на операціях ТП у таблицю 3.2

Таблиця 3.2Технологічні бази

3.3 Обґрунтування самоскидального операційних розмірів

Спосіб операційних розмірів вибираємо залежно від методу досягнення точності. Для виконання вище розглянутих операцій застосовуємо метод досягнення точності розмірів за допомогою настроєного встаткування. У цьому випадку має місце кілька варіантів операційних розмірів, одержання яких залежить від технологічних можливостей застосовуваного встаткування. Тому що при розробці технологічного процесу виготовлення деталі використовувалося стандартне й універсальне встаткування, то було б доцільно застосувати координатний спосіб операційних розмірів.

3.4 Призначення операційних технічних вимог

1. Заготівельна операція: всі вимоги, пропоновані до виливка по якості й точності призначаємо відповідно до рекомендацій ДЕРЖСТАНДАРТ 25545-85 (див. п.2.2).

2. Допуски на операційні розміри в осьовому напрямку розраховуємо по наступних формулах:

для операції 010 - токарської:

TAⁱ = wⁱ _cт + с. м., (3.1)

де TAⁱ - допуск на розмір А на i-тій операції;

wⁱ _cт - статистична погрішність на i-тій операції;

с. м. - зсув форми й стрижня, що виникає на заготівельній операції;

для операції 020 - токарської;

для операції 030,040 - токарської:

TAⁱ = wⁱ _cт + Üⁱ , (3.2)

де TAⁱ - допуск на розмір А на i-ой операції;

wⁱ _cт - статистична погрішність на i-тій операції;

Üⁱ - величина торцевого биття, обумовлена по .2 [4].

3. Допуски на діаметральні розміри призначаються, виходячи із квалітету точності, що забезпечує встаткування в радіальному напрямку. Його вибираємо по .1 [2], значення допусків беруться з [8].

4. Значення погрішностей форми на діаметральні розміри призначаємо, керуючись .2 [4]. Величина відхилення від співвісності визначається як половина погрішності радіального биття.

Шорсткість, одержувану при обробці поверхонь, призначаємо з урахуванням рекомендацій (1 [4]).

3.5 Розрахунок припусків на обробку й проектування заготівлі

На саму точну поверхню визначимо припуски розрахунково-аналітичним методом, розробленим В.М. Кутому. Відповідно до цього методу величина мінімального припуску повинна бути такий, щоб при його знятті усувалися погрішності обробки й дефекти поверхневого шару, отримані на попередніх технологічних переходах, а також погрішність установки заготівлі, що виникає на виконуваному переході. На інші поверхні припуски призначаємо табличним способом по [9].

Розрахунок операційних припусків і розмірів виконаємо на діаметр 2Б (поверхня 13). У таблицю 3.3 внесемо всі дані по технологічних переходах на обробку пов.13, а також розраховані припуски.

Визначимо значення мінімального припуску після кожної операції по формулі:

, (3.3)

де R_z ^i-1 , h ^{i-1, мм - висота нерівностей і дефектний шар, що утворилися на оброблюваній поверхні при попередній обробці;}

D_{i-1, мм - сумарне значення просторових відхилень;}

e_уi , мм - погрішність установки.

Сумарне значення просторових відхилень визначимо по формулі:

(3.4)

де D_{к. о.} -загальна кривизна заготівлі (ураховується на першій операції механічної обробки);

D_см - величина зсуву заготівлі, т.до обробка ведеться в патроні за ве-личину зсуву приймаємо відхилення від співвісності.

Загальна кривизна заготівлі:

(3.5)

де D_до - питома зігнутість і жолоблення заготівлі, напівтемних/мм;

l - ширина заготівлі, мм.

Погрішність установки для однопозиційної обробки:

(3.6)

де e_б - погрішність базування;

e_з - погрішність закріплення.

Тому що при обробці діаметра вимірювальні й технологічні бази збігаються, погрішність базування e_б = 0 при всіх установках заготівлі.

Отримані значення елементів припуску внесемо в графи 2,3,4 табл.4.3

Розраховані припуски запишемо в графі 7 табл.4.3

Визначимо розрахункові розміри для кожної операції. Для діаметра Æ40Н7: D_6min = 40 мм, D_6max = 40,025 мм.

Розрахунковий діаметр дорівнює:

(3.7)

Таблиця 3.3Припуски й операційні розміри на пов.13 O 40Н7

Вихідний розмір отвору в заготівлі O 35.64±1.1

Допуски, узяті із плану виготовлення, заносимо в графу 9 табл.3.3

Найбільші граничні розміри одержуємо по розрахункових розмірах, округленим до точності допуску відповідного переходу:

Найменші граничні розміри:

(3.8)

Отримані значення заносимо в графу 10,11 табл.3.3

Визначимо максимальні значення припусків по формулі:

(3.9)

Отримані значення заносимо в графу 6 табл.3.3

Загальний номінальний припуск:

(3.10)

де Z_{о min} - загальний мінімальний припуск; Z_{о min} =3,285 мм;

В_з - верхнє відхилення поля допуску розміру на заготівлі, В_з = 1,1 мм;

В_д - верхнє відхилення поля допуску розміру на деталі, В_д = 0,025 мм;

Перевіримо правильність виконання розрахунків:

Всі розрахунки виконані, вірно, у завершення побудуємо схему розташування припусків і операційних розмірів для оброблюваного отвору Æ40^{+0,025 (} мал.3.1).

На всі інші поверхні припуски були визначені табличним способом, з огляду на рекомендації [5] (див. п.2.2 даного дипломного проекту).

Схема розташування припусків і операційних розмірів на обробку отвору Æ40^+0,025

Мал..3.1

4. Вибір засобів технологічного оснащення (СТО)

Завдання роздягнуло - вибрати для кожної операції ТП такі встаткування, пристосування, різальний інструмент (РИ) і засобу контролю, які б забезпечили заданий випуск деталей заданої якості з мінімальними витратами.

4.1 Вибір устаткування

При виборі типу й моделі металорізальних верстатів будемо керуватися наступними правилами:

1. Продуктивність, точність, габарити, потужність верстата повинні бути мінімальними, але достатніми для того, щоб забезпечити виконання вимог пропонованих до операції.

2. Верстат повинен забезпечити максимальну концентрацію переходів на операції з метою зменшення числа операцій, кількості встаткування, підвищення продуктивності й точності за рахунок зменшення числа перестановок заготівлі.

3. У випадку недостатнього завантаження верстата його технічні характеристики, повинні дозволяти обробляти інші деталі, що випускаються даним цехом або ділянкою.

4. Устаткування не повинне бути дефіцитним, але в достатньому ступені модернізованим

5. У серійному виробництві поряд з верстатами зі ЧПУ й обробними центрами варто застосовувати спеціалізовані верстати, гнучкі технологічні модулі, гнучкі автоматичні лінії. На кожному верстаті на місяць повинне виконуватися не більше 40 операцій при зміні деталей по певній закономірності.

6. Устаткування повинне відповідати вимогам безпеки, ергономічності й екології.

Вибір устаткування проводимо, використовуючи рекомендації [9] у наступній послідовності:

1. Виходячи з форми оброблюваної поверхні й методу обробки, вибираємо групу верстатів;

2. Виходячи з положення оброблюваних поверхонь, вибираємо тип верстата;

3. Виходячи з габаритних розмірів заготівлі, розмірів оброблюваних поверхонь і точності обробки вибираємо типорозмір верстата.

Дані на вибір устаткування заносимо в таблицю 4.1

Таблиця 4.1Вибір устаткування

* Вага

** Хід шпинделя (min/max)

*** Найбільший діаметр хонинговання

4.2 Вибір пристосувань

При виборі пристосувань будемо керуватися наступними правилами:

1. Пристосування повинне забезпечувати матеріалізацію теоретичної схеми базування на кожній операції за допомогою опорних і настановних елементів

2. Пристосування повинне забезпечувати надійне закріплення заготівлі при обробці й повинне бути швидкодіючим

3. Затискач заготівлі повинен здійснюватися по можливості автоматично

4. Варто віддавати перевагу стандартним нормалізованим, універсально-збірням пристосуванням, і тільки при їхній відсутності проектувати спеціальні пристосування

Виходячи з типу, моделі верстата й методу обробки вибираємо тип пристосування.

Вибір пристосування, використовуючи рекомендації [10] будемо робити в наступному порядку:

1. Виходячи з розташування базових поверхонь і їхнього стану (точність і шорсткість), форми заготівлі й розташування оброблюваних поверхонь вибираємо конструкцію пристосування

2. Виходячи з габаритів заготівлі й розмірів базових поверхонь, вибираємо типорозмір пристосування.

Дані на вибір пристосувань заносимо в таблицю 4.2

Таблиця 4.2Вибір пристосувань

Після вибору пристосувань одержали наступне:

1. Пристосування забезпечують матеріалізацію теоретичної схеми базування на кожній операції.

2. Пристосування забезпечують надійне закріплення заготівлі при обробці, пристосування - швидкодіючі

4.3 Вибір різального інструменту

При виборі різального інструменту будемо керуватися наступними правилами:

1. Вибір інструментального матеріалу визначається вимогами, з однієї сторони максимальної стійкості, а з іншої мінімальної вартості.

2. Варто віддавати перевагу нормалізованим і стандартним інструментам.

Вибір різального інструменту будемо робити в наступному порядку:

1. Виходячи з типу й моделі верстата, розташування оброблюваних поверхонь і методу обробки, визначаємо вид різального інструменту

2. Виходячи з марки оброблюваного матеріалу його стану й стани поверхні, вибираємо марку інструментального матеріалу

3. Виходячи з форми оброблюваної поверхні, призначаємо геометричні параметри ріжучої частини інструмент4. Виходячи з розмірів оброблюваної поверхні, вибираємо конструкцію інструмента

Дані на вибір різального інструменту заносимо в таблицю 4.3

Таблиця 4.3Вибір різального інструменту

4.4 Вибір засобів контролю

При виборі засобів контролю будемо, використовуючи рекомендації [9,10] і керуватися наступними правилами:

1. Точність вимірювальних інструментів і пристосувань повинна бути істотно вище точності вимірюваного розміру, однак виправдане підвищення точності веде до різкого подорожчання.

2. Варто віддавати перевагу стандартним і нормалізованим засобам контролю.

Дані на вибір засобів контролю заносимо в таблицю 4.

Таблиця 4.4Вибір засобів контролю

5. Технологія проведення операції хромування

Хромування використовують для збільшення зносостійкості, твердості, хімічній стійкості без тертя, забезпечення рідинного тертя, відновлення розмірів зношених деталей, а також для декоративних цілей. Опади хрому розрізняють по зовнішньому вигляді й по фізичних і механічних властивостях. Для поліпшення адгезії з металом і одержання хімічно стійких покриттів нарощування хромом часто здійснюється з підшарами з інших металів.

Хромування одержало саме широке поширення серед гальванічних покриттів. Причиною такого швидкого й широкого поширення є висока хімічна стійкість і зносостійкість електролітичного хрому. У процесі хромування не порушується структура металу виробу. Нанесений шар хрому має високу зносостійкість (при товщині покриття від10 до 400 напівтемних). Оброблена таким способом поверхня добре пручається корозії, впливу високих температур і органічних кислот. Таке покриття наноситься на сталь, чавун, мідь, латунь і інші метали. Нанесений хром має надійне зчеплення з основним металом деталі.

Хромування ведеться у двох напрямках:

захисно-декоративне;

При захисно-декоративному хромуванні виробу перед нанесенням хрому покриваються нікелем або міддю й нікелем. Товщина шару хрому при цьому досягає 0,1-0,2 напівтемний. Таким чином, хромують звичайно блискучі частини автомобілів, велосипедів, деталі всіляких приладів і ін. Хромування з метою підвищення зносостійкості деталі, на відміну від захистів - декоративного, виробляється безпосередньо на поверхні, товщина шару нанесеного хрому при цьому досягає 0.15-0.20 мм. Для підвищення опору утоми хромованих деталей застосовують високотемпературна відпустка й наклеп поверхні перед хромуванням.

Друга умовна група складається з тертьових деталей, що працюють при малих і середніх питомих тисках і окружних швидкостях, при постійному або змінному навантаженні. До таких деталей ставляться вали, плунжери циліндри, поршні, міряльний інструмент.

До деталей третьої групи можуть бути віднесені деталі, що працюють при більших питомих тисках і значних знакозмінних навантаженнях і потребуючій максимальній міцності зчеплення шару хрому з поверхнею деталей і в'язкості опадів хрому.

У машинобудуванні зносостійкому хромуванню піддаються не тільки деталі, що працюють в умовах динамічних навантажень (наприклад, в автомобільній промисловості: вісь шестірні, поршневі кільця двигунів, хрестовина кардана й ін.), але й деталі, що працюють без переміщення.

Хромуванню піддаються як мало навантажені, так і високо навантажені деталі, напруги в які циклічно змінюються протягом робочого процесу. При хромуванні спостерігається зниження опору утоми (до 22%), що пояснюється більшими напругами, що розтягують, виникаючими в шарі хрому при його формуванні в гальванічній ванні. Однак спуск хромованих виробів трохи поліпшує опір утоми. Якщо за умовами експлуатації деталі піддаються високим циклічним мінливим напругам, то необхідно враховувати, що при хромуванні їх також знижується опір утоми, міцність, обумовлена статичними навантаженнями, при хромуванні не змінюється. Міцність зчеплення хромового шару зі сталлю на відрив більше міцності хромового шару на розрив.

Якість хромового покриття в основному залежить від состава електроліту, щільності струму, температури й інтенсивності перемішування ванни. Змінюючи зазначені елементи технологічного процесу й час осадження, одержують покриття різної товщини з різними фізико-механічними властивостями й рівномірністю

ТОМУ ЩО КОРПУСУ ГІДРОЦИЛІНДРА ПРЕД'ЯВЛЯЮТЬСЯ ВИМОГИ ПІДВИЩЕНОЇ МІЦНОСТІ Й ВИСОКОГО ОПОРУ ЗНОШУВАННЯ, ТО ДОЦІЛЬНО ЗАСТОСУВАТИ ТВЕРДЕ ЗНОСОСТІЙКЕ ХРОМОВЕ ПОКРИТТЯ.

Зносостійкі хромові покриття наносяться для підвищення зносостійкості різних тертьових деталей, інструмента, покриття деталей штампів і т.д., для відновлення розмірів, зношених або бракованих деталей. До цього виду покриттів ставляться й так звані "тверді" хромові покриття. Але необхідно відзначити, що в цілому ряді випадків між твердістю й зносостійкістю хромових покриттів немає пропорційної залежності, тому що зносостійкість характеризується також в'язкістю й пластичністю покриття й залежить від умов припрацьовуваності, змащення й експлуатації хромованих деталей. Найбільш ефективне хромування при роботі деталей з питомими навантаженнями не більше 250-300 Мпа.

Зносостійкі й тверді хромові покриття можна безпосередньо осаджувати на більшість чорних і кольорових металів:

сталі (як загартовані, так і незагартовані);

сталі з малим змістом хрому й нікелю;

більшість кольорових металів і їхніх сплавів, на яких є товсті оксидні плівки.

Тверде зносостійке хромування варто проводити в стандартному універсально розведеному електроліті різної концентрації або в саморегулюючому.

Швидкість протоки електроліту підтримують у межах 1,50 м/с при щільності струму 200-2000 А/м² і співвідношенні між цими величинами від 1: 200 до 1:40. При цьому вихід хрому по струму становить 45-60%, і більш ніж в 10 разів зростає швидкість осадження хромового покриття. Отримані по описаному способі опади хрому мають висока якість і твердість 1050-1150 HV.

Перед хромуванням виробу необхідно прогрівати безпосередньо у ванні для хромування, а потім протягом 0,5-1 хв при щільності струму 3500-4000 А/м² . При хромуванні виробів складної форми треба на 1-2 хв збільшити щільність струму в 2 рази.

Технологічний процес хромування представлений у таблиці 5.1.

Таблиця 5.1. Технологічний процес хромування