Разработка технологических процессов механической обработки

Введение

Разработка технологических процессов механической обработки на металлорежущих станках базируется на общих принципах и закономерностях технологии машиностроения. Надлежащее качество обрабатываемого изделия обеспечивается применением специальных методов контроля исходных материалов, методами и режимами механической, термической, термохимической обработки и методами построения технологического процесса. Эффективность работы машиностроительного комплекса предопределяется возможностями и темпами опережающего развития машиностроительной промышленности. Опыт работы промышленности показывает, что рациональное использование современных станков, оснащенных ЧПУ и микропроцессорными системами, улучшение показателей использования ГПС во многом зависит от вида и качества механической обработки изделия.
Высокая стоимость станочных современных систем ставит жесткие требования о необходимости высокопроизводительной обработки детали на повышенных режимах резания. Только в этом случае обеспечивается экономичность использовании данных систем при соблюдении нормативных сроков окупаемости.
Определенным препятствием повышения качества изделия является несоответствие между возвращающей их сложностью и устаревшими методами и средствами технической подготовки их производства. Этот вопрос не может быть решен путём простого увеличения количества конструкторов и технологов, занятых в сфере подготовки производства. Решение возможно при переходе к качественно новым методам и средствам проектирования на основе математического моделирования.
Перечислим перспективные пути развития машиностроительного производства:
Специализация изделий.
Применение типовой технологический процесс при больших партиях инструмента.
Использование специальных станков, инструментов при изготовлении изделий сложной конфигурации.
Применение специальных приспособлений с пневмосистемами.
Необходимость улучшения условия контрольных замеров исполнительных размеров для повышения качества.


Анализ чертежа детали и её служебного назначения

Деталь “Корпус верхний” предназначен для соединения и расположения деталей изделия «Узел амортизационный на элементах ЭСА-100 и кольцах КРМ-250М». Кольца КРМ-250М вставляются в корпус по диаметру Ø165Н9 мм. Отверстия Ø11 предназначены для фиксации элементов ЭСА-100 в изделии. Отверстия Ø22 предназначены для соединения между собой верхнего и нижнего корпусов. Канавки предназначены для фиксации колец КРМ-250М на заданной высоте и для распорных элементов, не дающих кольцам смещаться вверх. Фланец имеет выточку шириной 5 мм для точной фиксации корпусов друг относительно друга. Конусное отверстие во фланце конструктивно не требуется, видно, оно для одной из технологической операции.

Деталь “Корпус верхний” изготавливается из углеродистой качественной конструкционной Стали 10 ГОСТ 1050-2013.

Химические свойства Сталь 10 представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав % материала сталь 10

С Si Mn Cr Ni S P
0,07-0,14 0,17 –
0,37 0,35-
0,65 не более 0,15 не более 0,3 не более 0,04 не более
0,035

Механические свойства стали 10 представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Механические свойства 10
Сортамент σв
МПа στ
МПа δ
% ψ
% Ударная вязкость, KCU, кДж/м2
- 330 205 31 55 1000

Технические требования: допуск соосности осей поверхности Ø245Н9 относительно базовой поверхности А должен быть не более 0,03 мм.

По чертежу мы видим одну поверхность с шероховатостью Ra = 2,5 мкм; 12 поверхностей с шероховатостью Rz = 80 мкм; 2 поверхности с шероховатостью Rz = 40 мкм и 8 поверхностей с шероховатостью Rz = 20 мкм. Самые точные размеры внутренние диаметры Ø165Н9(+0,1) – базовая поверхность А и Ø245Н9(+0,115) мм. Диаметр Ø170 имеет допуск 0,55 мм – это между 12 и 13 квалитетами.
Остальные размеры имеют точность по 14 квалитету.

Определение типа производства и его основные особенности

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования.
Тип производства определяется коэффициентом
К_(з.о)=Р/Q
где Р- количество операций
Q - количество рабочих мест.
Коэффициент закрепления операций определяет число операций, выполняемых на одном рабочем месте за расчетный период времени.

Типы производства характеризуются следующим значением коэффициентов закрепления операций:
Тип производства Кз.о

Массовое………………………………………………………. 1
Серийное:
Крупносерийное………………………………………… выше 1 и до 10
Среднесерийное……………………………………………с 10 до 20 Мелкосерийное…………………………………………… с 20 до 40

Предварительно принимаем: обработку производим на станке с ЧПУ с контршпинделем, т.е. количество рабочих мест Q = 1. Операций (переходов) принимаем Р = 30.
К_(з.о)=15/1=15
Следовательно, по этому методу у нас среднесерийное производство.
Определяем по таблице серийности: задана годовая программа выпуска корпусов N = 100 штук.
Таблица 3 – Серийность производства
Масса
детали
(изделия),кг. Величина годовой программы выпуска, шт.
Единичное Мелкосерийное Среднесе-рийное. Крупносерийное Массовое.
1,0 10 10…2000 1500…100000 75000…200 000 200 000
1,0…2,5 10 10…1000 1000…50 000 50 000…100 000 100 000
2,5…5,0 10 10…500 500…35 000 35 000…75 000 75 000
5,0…10,0 10 10…300 300…25 000 25 000..50 000 50 000
>10,0 10 10…200 200…10 000 10 000…25 000 25 000

Масса детали 9,27 кг, годовая программа 100 шт., следовательно, производство у нас мелкосерийное по данному методу расчета.

Выбор метода получения и проектирование заготовки

Так как материалом детали является сталь и производство мелкосерийное, то наиболее приемлемым методом её получения является литьё в песчано-глинистые формы.
Литейная разовая песчано-глинистая форма в большинстве случаев состоит из двух полуформ: верхней и нижней, которые получают уплотнением формовочной смеси вокруг соответствующих частей (верхней и
нижней) деревянной или металлической модели в специальных рамках – опоках.
Общие припуски на обрабатываемые поверхности назначаются в соответствии с ГОСТ 26645-85.
В соответствии с материалом 10, выбранным методом литья и большим габаритным размером выбираем для детали 8 – 11 классы размерной точности и масс. Так как форма отливки средней сложности и производство серийное, то из имеющегося интервала классов точности выбираем среднее значение.
Класс точности размеров: 9, класс точности массы: 9, степень коробления и точность поверхностей не регламентируем. Точность отливки 9-0-0-9 ГОСТ 26645-85.

Назначаем общие припуски и допуски на обрабатываемые поверхности
Таблица 4 - Общие припуски и допуски на обрабатываемые поверхности

Определяющий размер, мм Допуск линейных размеров, мм, при классе точности 9 Общий припуск на сторону, не более, мм Расчетный размер отливки, мм
Ø165+0,1 2,8 2,7 Ø159±1,4
Ø155+1,0 2,4 2,0 Ø151±1,2
Ø90+0,87 2,2 2,0 Ø86±1,1
Ø245+0,115 2,8 2,7 Ø239±1,4
Ø180-1,0 2,8 2,1 Ø185±1,4
113-0,87 2,4 2,0 Ø118±1,2
97±0,435 2,2 2,6 98±1,1
55±0,37 2,0 2,4 55±1,0
18-0,52 1,6 2,3 21±0,8



Рисунок 1 – Эскиз отливки Корпуса верхнего


Проектирование операции технологического процесса
Выбор методов обработки поверхностей детали

Пронумеруем обрабатываемые поверхности.


Рисунок 2 – Нумерация обрабатываемых поверхностей









Таблица 5 – Выбор методов обработки поверхностей детали

№ поверх-ности Квали-тет Ra,
илиRz мкм Этап Технологический переход
1 14 80 I Подрезать торец однократно
2,3 14 80 I Точить пов.2 с подрезкой торца 3 однократно
4,5,6 14 80 I Расточить пов.4,5,6 однократно
7,8 12 40 I Расточить пов. 7 предварительно, пов. 8 однократно
7 9 2,5 II Расточить пов. 7 окончательно
9 14 6,3 I Расточить пов. 9 канавку однократно
10 14 6,3 I Расточить пов. 10 канавку однократно
11 14 6,3 I Расточить пов. 11 канавку однократно
12 14 80 I Зенкеровать 4 пов.12 однократно
13 14 80 I Зенкеровать 8 пов.13 однократно
14 14 40 I Фрезеровать пов. 14 предварительно
14 12 20 II Фрезеровать пов. 14 окончательно
15 14 80 I Расточить пов.15 однократно
16,17 14 40 I Расточить пов.16 и торец 17 предварительно
16,17 14 20 II Расточить пов.16 и торец 17 окончательно
18 14 80 I Сверлить 8 отверстий Ø11+0,11 однократно
19 14 80 I Сверлить 8 отверстий Ø22+0,52 однократно




4.2. Выбор технологических баз

В зависимости от сложности изготавливаемой детали возможны несколько вариантов базирования.
Заготовку базируют на черновые (необработанные) поверхности и при одной установке за одну операцию выполняют ее полную обработку (обработка на станках-автоматах, агрегатных, на станках с ЧПУ типа «обрабатывающий центр»).
Заготовку базируют на черновые поверхности, производя обработку поверхностей, которые далее используются как чистовые несменяемые базы. Обработку заготовок выполняют за несколько установов.
При выборе технологических баз стремятся к более полному соблюдению принципа совмещения баз. Соблюдение принципа постоянства баз содействует повышению точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей заготовки. При вынужденной смене баз нужно переходить от менее точной базы по размерам, форме и расположению к более точной.


Рисунок 3 – Базирование заготовки на операции 005 Фрезерной

Прижим сверху в процессе фрезерования плоскости будет менять свое местоположение


Рисунок 4 – Базирование заготовки на операции 010 в четырехкулачковом патроне Установ А


Рисунок 5 – Базирование заготовки на операции 010 в трехкулачковом патроне на обратны