Усовершенствование технологического процесса и проектирование участка механической обработки детали «Фланец»

 
Введение.
Машиностроительная промышленность является ведущей отраслью народного хозяйства, определяющей дальнейшее развитие и ускорение научно-технического прогресса в других отраслях.
С развитием машиностроения ставятся задачи по непрерывному повышению качества машин и оборудования, совершенствования производства и роста производительности труда на предприятиях. Основной задачей при подготовке производства и выпуске новых машин является разработка и внедрение более прогрессивных способов проектирования, технологической обработки и изготовления технологической оснастки.
Проектирование и изготовление технологической оснастки могут составлять до 80% трудоёмкости. Затраты на изготовление оснастки составляют 10-15% себестоимости машин. Наиболее значительными являются затраты на станочные приспособления. Однако, следует отметить о технологическом процессе изготовления детали, который также будет влиять на трудоемкость и технико-экономические показатели. В связи с этим возникает необходимость в усовершенствовании технологического процесса изготовления детали, на примере детали «Фланец», а также проектирование участка механической обработки детали «Фланец». Это является целью работы, а для достижения цели, далее поставлены и решены задачи, которые покажут целесообразность данного усовершенствования изготовления детали и проектирования участка механической обработки детали «Фланец». 
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Предварительно тип производства определяем по таблице 1.1 в зависимости от массы и годового объема выпуска детали.
Масса детали до 14,4 кг, годовой объем выпуска детали N=5000 шт. в год.
Таблица.1.1 - Данные для предварительного определения типа производства
Число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год
Производство Тяжелых (массой более 100 кг) Средних (массой более 10 до 100 кг) Легких (массой до 10 кг)
Единичное До 5 До 10 До 100
Мелкосерийное 5-100 10-200 100-500
Среднесерийное 100-300 200-500 500-5000
Крупносерийное 300-1000 500-5000 5000-50000
Массовое Более 1000 Более 5000 Более 50000

Серийное производство – производство, характеризующееся ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодическими партиями, подразделяется на:
мелкосерийное;
среднесерийное;
крупносерийное.
Предварительно определили, что тип производства крупносерийное.
Количество деталей в партии запуска:
n=N*a/F
n=5000*12/254=236 шт
где а - периодичность выпуска в днях, рекомендуемое значение, а- 4,6,12;24, принимаем, а=12
F=254 - число рабочих дней, в году.



 
2. ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

2.1. Описание детали. Анализ технологичности ее конструкции.

Исследуемая деталь «Фланец» представляет собой тело вращения с асимметричной площадкой. Габаритные размеры детали 230 мм х 46 мм. Для изготовления данного изделия применяется конструкционная сталь, что обусловлено условиями работы изделия.
Наиболее точные поверхности — это центральное отверстие, выполненное по 7 классу точности с параметром шероховатости Ra0,8 мкм, также наружная цилиндрическая поверхность ø220h7 с параметром шероховатости Ra1.6 мкм.
На торцовой поверхности изделия расположены отверстия ø17H7 мм.
Применяемый материал для изготовления детали конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-2013. Данный материал иметь очень широкое применение.
Таблица 2.1 - Химический состав стали
C(%) Si(%) Mn(%) S(%) P(%) Ni(%) Cr(%)
не более
0,37-0,45 0,17…0,37 0,50…0,80 0,035 0,035 до 0,25 до 0,25

 
Таблица 2.2 - Механические свойства стали
σТ, МПа σВ, МПа δ5,% ψ,% αн, Дж/см2 НВ (не более)
не менее горячекатаной отожженной
360 610 16 40 50 241 197

Для определения оценки технологичности конструкции составим таблицу 2.3, на основании рисунка 2.1.

Рисунок 2.1. Технологический эскиз 
Таблица 2.3 - Критерии оценки качества детали
№№ № поверхностей Квалитет Шероховатость

1 торец 1 14 12,5
2 фаска 2 14 12,5
3 НЦП 3 14 12,5
4 конус 4 14 12,5
5 торец 5 14 12,5
6 фаска 6 14 12,5
7 НЦП 7 14 12,5
8 торец 8 14 12,5
9 НЦП 9 7 1,6
10 торец 10 14 3,2
11 ВЦП 11 14 6,3
12 внутр. торц. поверхность 12 14 12,5
13 ВЦП 13 7 0,8
14 фаска 14 14 12,5
15 канавка 15 14 12,5
16 паз 16 9 3,2
17 отверстие 17 9 12,5

Коэффициент унификации элементов
К_у=Q_уэ/Q_э >0,6
где Q_уэ количество унифицированных элементов, 16;
Q_э=17 количество поверхностей.
К_у=16/17=0,95
конструкция технологична.
Коэффициент точности обработки:
К_тч=1-1/А_ср >0,5
где А_ср – средний коэффициент точности
А_ср=А_ni/А_n1
где А_ni- число размеров соответствующего квалитета;
А_n1- число квалитетов
А_ср=(13*14+2*7+2*9)/17=12,59
К_тч=1-1/12,69=0,92>0,5
По данному коэффициенту деталь технологична.
Коэффициент шероховатости:
К_ш=1/Б_ср>0,32
Б_ср- средний класс шероховатости;
Б_ср=(12*12,5+1,6+3,2*2+6,3+0,8)/14=11,79
К_ш=1/11,79=0,08
Деталь по данному признаку нетехнологична.


2.2. Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки.

Выбор заготовки для изделия зависит от ряда факторов:
- геометрия изделия – тело вращения с максимальным диаметром 285 мм, центральным отверстием 70 мм; длина детали –120 мм.
- материал – сталь конструкционная 45;
- вид производства – крупносерийное;
Заготовка из данного материала может быть получена двумя способами прокат или штамповка.
Одним из критериев выбора является коэффициент использования материала.
Выполним расчет заготовки – поковка.
Штамповочное оборудование -ГКМ.
Нагрев заготовок пламенный.
1. Масса поковки (расчетная) расчетный коэффициент Кр=1,6 [3]:
Gп= 14,4*1,6= 23,04 кг
2. Класс точности – Т4 [3 табл.19]
3. Группа стали — М2 [3 табл.1]
4. Размер описывающей поковку фигуры (цилиндр):
диаметр —285*1,05= 294 мм
длина — 120*1,05= 126 мм
Масса описывающей фигуры (расчетная) — Gф= 67,11 кг
Gп : Gф =23,04/67,11 = 0,34
степень сложности С2.
Конфигурация поверхности разъема штампа П(плоская) — (таблица 1).
5. Исходный индекс 16
6. Определение припусков на механическую обработку
Основные припуски на механическую обработку поковок в зависимости от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости поверхности устанавливают по табл. 2.4
 
Таблица 2.4 - Определение припусков и размеров поковки.
Размер детали, мм № поверхн. Шерохо-сть пов-сти, Ra, мкм Припуск на сторону, мм Припуск на размер, мм Размер заготовки, мм
Ø285 1 12,5 2,6 5,2 〖ø291〗_(-1,7)^(+3,3)
Ø120 12,5 2,2 4,4 〖ø125〗_(-1,3)^(+2,7)
Ø70 2 0,8 2,7 5,4 〖ø64〗_(-2,4)^(+1,2)
25 3 3,2 3,2 6,4 32_(-1,1)^(+2,1)
120 4 3,2 3,2 6,4 127_(-1,5)^(+3)

Величина радиусов закруглений наружных углов поковки равна 5,0 мм [3 табл.7].
Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа равна 1 мм [3 табл. 9].
Допускаемая величина высоты заусенца на поковке по контуру обрезки облоя не должна превышать 2 мм. [3 п.5.10].
Кузнечные напуски выполняются согласно п.6: штамповочные уклоны на наружной поверхности - 5º, внутренней 7º.
Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковок по [3 табл.8].
Выполняем построение эскиза поковки (рис 2.2).

Рисунок 2.2 – Эскиз поковки

Масса заготовки 24,9 кг
Коэффициент использования материала:
Ким=14,4/24,9=0,59

2.3. Разработка проектного технологического процесса

2.3.1. Технические условия на деталь и методы их обеспечения.
Материал детали – сталь 45ГОСТ 1050-2013, твердость 50-60 HRC., обеспечивается термообработкой.
Допуск радиального биения поверхности относительно общей оси поверхности А 0,05 мм.
Неуказанные предельные отклонения валов h14, отверстий H14, остальных IT14/2.
Обеспечение технических условий выполняется с помощью метода контроля.

2.3.2. Составление маршрутного технологического процесса в двух вариантах.
Технологический маршрут обработки заготовки служит для установления последовательности выполнения технологических операций с соблюдением принципа единства и постоянства технологических баз.
Составим технологический маршрут обработки изделия (табл. 2.5, 2.6).