Балка нижняя наружная

Балка нижняя наружная

2

Министерство науки и образования

Федеральное агентство по образованию

«Балка нижняя наружная»

Технологический процесс механической обработки

2007

ИРКУТСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИКУМ

УТВЕРЖДАЮ:

Председатель цикловой

комиссии

________________________

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект

по дисциплине «Технология машиностроения»

студенту учебной группы

Тема: разработать технологический процесс обработки на деталь

«Балка нижняя наружная»

Начало проектирования:

Срок представления к защите:

Руководитель: Субботин Д.Ю.

«___»_____________2006 г.

Студент: Григорьев Р.Е.

«___»_____________2006 г

Содержание

• ведение 5
• 1. Общая часть 8
• 1.1. Описание конструкции детали 8
• 1.2. Материал детали и его свойства 8
• Сплав средней прочности ВТ-20 ГОСТ 19807-91 9
• Штампуемость 9
• 1.3. Анализ технологичности детали 10
• 1.4. Выбор и обоснование типа производства 12
• 1.4.1. Определение количества деталей в партии и периодичность ее запуска 14
• 2. Технологическая часть 16
• 2.1. Выбор вида заготовки и способ её получения 16
• 2.2. Расчёт припусков и размеров заготовки 17
• Аналитический метод 17
• 2.3. Анализ заводского технологического процесса 20
• 2.4. Разработка маршрутного техпроцесса 22
• 2.5. Выбор технологического оборудования 23
• 2.6. Выбор приспособления и режущего инструмента 25
• 2.7. Применяемые методы и инструменты контроля 26
• 2.8. Расчет режимов резания 28
• 2.9. Нормирование операций 33
• 3. Конструкторская часть 38
• 3.1. Конструкция приспособления 38
• 3.2. Расчет приспособления 39
• 3.2.1. Расчет силы зажима 39
• 3.2.2. Определение размеров элементов зажима заготовки 40
• 3.2.3. Выбор гидроцилиндров 41
• 3.2.4. Расчет на прочность “слабых” звеньев конструкции 42
• 3.2.5. Определение погрешности базирования 43
• 4. Литература 44

ведение

Машиностроение является ведущей отраслью народного хозяйства. Важнейшим и обязательным требованием современного производства является систематическое повышение качества изделий при выполнении заданий по объему выпуска и высокой производительности труда. Главным рычагом повышения эффективности производства является ускорение научно-технического процесса, широкое внедрение техники новых поколений, принципиально новых технологий, обеспечение выпуска высококачественной продукции.

Одна из задач современного машиностроительного производства, в условиях научно-технического процесса является изготовление качественных изделий, по возможности с более низкой себестоимостью. С развитием современных технологий это стало возможным за счет использования черновых заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающие возможность обработки с наибольшей производительностью и наименьшими отходами. Это требует непрерывного повышения точности заготовок и приближение их конструктивных форм и размеров к готовым деталям, что позволяет сократить объем обработки резанием, ограничивая ее в ряде случаях чистовыми и отделочными операциями. За счет этого снижается трудоемкость механической обработки заготовок, достигаемое из-за рационального выбора их изготовления, обеспечивающий рост производства, на тех же производственных площадях без существенного увеличения оборудования и технологической оснастки. Необходимая точность заготовок задается: отливками из черных и цветных металлов, кованными и штампованными заготовками.

Применение станков с числовым программным управлением позволило качественно изменить металлообработку, получить большой экономический эффект благодаря сокращению основного и вспомогательного времени, возможностью применения многостаночного обслуживания, повышенной точностью, снижению затрат на специальные приспособления, сокращению или полной ликвидации разметочных и слесарных работ. Опыт использования станков с числовым программным управлением показал, что эффективность их использования возрастает при повышении точности, усложнении условий обработки (Взаимное перемещение заготовки и инструмента) при много инструментальной обработки заготовок с одного установа.

Современные методы механической обработки деталей с точностью до JT5-JT6, такая точность достигается:

трех осевой фрезеровкой на станках с числовым программным управлением;

плоско-профильным и координатным шлифованием;

- применением электрофизических и электрохимических способов

обработки;

- электроэрозионной, лазерной, ультразвуковой, электротермический методами обработки.

Применение на производстве современных способов упрочняющей обработки:

наклепывание поверхности шариками

дробеструйным наклепыванием.

Без проектирования и производства высокоточной технологической оснастки, инструмента и оборудования, средств электронно-вычислительной техники, станков с числовым программным управлением, систем автоматизированного производства, робототехники невозможно получить качественную и точную обработку геометрически сложных деталей. По той причине, что качество обработки заготовок на металлорежущих станках находится в прямой зависимости от точности и качества применяемого оборудования.

В сокращении сроков проектирования технологических процессов и повышении эффективности подготовки производства применяются различные автоматизированные системы на базе электронно-вычислительных машин. Такие как АРМ «технолог», различные CAD и CAM системы. В связи с тем, что автоматизация обеспечивает такие преимущества, как улучшение качества работы, повышения производительности работы конструкторов, сокращения длительности цикла проектирования, увеличение гибкости к изменению в конструкции изделия, повышение точности проектирования, автоматизации, автоматизация подготовки технологических документов.

Соблюдения вышеперечисленных факторов с использованием современных материалов в изготовлении изделий помогает повысить качество выпускаемой продукции и снизить себестоимость, что очень важно для сбыта выпускаемых товаров.

1. Общая часть

1.1. Описание конструкции детали

Шпангоут 38 является нормальным. Основное назначение нормальных шпангоутов состоит в восприятии местной аэродинамической нагрузки и обеспечение соответствующей опоры для стрингеров и обшивки.

Деталь «Балка нижняя наружная» имеет теоретический контур заданный координатным способом. Деталь имеет габаритные размеры: длина - 868 мм, ширина - 229,5 мм, высота - 64 мм, в сечении - представляет балку в виде двутавра, что повышает жесткость конструкции детали. Деталь имеет двухстороннюю конструкцию с толщиной полотна от 2 до 9 мм. Также имеются ребра жесткости толщиной 2 мм. В полотне расположено два базовых отверстия. Точность обработки остальных поверхностей соответствует 14 квалитету точности.

Наличие теоретического контура ухудшает технологичность детали.

1.2. Материал детали и его свойства

Титан - элемент 4 группы периодической системы Д.И. Менделеева, относится к переходным элементам. Титановые сплавы разделяют на литейные и деформируемые. Они обладают преимуществами по сравнению с другими конструкционными материалами: высокой коррозийной стойкостью; немагнитностью; высокой удельной прочностью; низкой теплопроводностью; малым коэффициентом линейного расширения.

Титановые сплавы удовлетворительно обрабатываются резанием, их можно сваривать. Основная часть титана расходуется на приготовление сплавов повышенной прочности для нужд авиационной и ракетной техники и морского судостроения. Механические свойства титана в большой степени зависят от содержания примесей, особенно H, O, N, и C. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает твердость и прочность, но при этом значительно уменьшается пластичность, снижается коррозийная стойкость, ухудшается свариваемость. Поэтому их содержание ~ 0.02-0.06%

Сплав средней прочности ВТ-20 ГОСТ 19807-91

Сплав средней прочности ВТ20 применяется в сварных деталях и узлах, работающих при 450 °С (6000 часов) и 500 °С (3000часов), а так же в деталях, работающих кратковременно(до 5 мин) при температурах до 800 °С. При изготовлении крупногабаритных штамповок температура окончательной деформации составляет 850 °С, степень деформации за один нагрев 50-70%. Этот сплав удовлетворительно обрабатывается резаньем.

Таблица №1. Химические свойства

Ti	Al	Zr	Mo	V	C	Fe	Si	O	N	H	Сумма прочих примесей
%
Основа	5,6- -7,0	1,5- -2,5	0,5- -2,0	0,8- -2,5	0.10	0.30	0.15	0.15	0.05	0.015	0.30

Штампуемость

Таблица № 2.

Температура штамповки С	Вытяжка К раб	Отработка К раб	Выдавка К раб	Гибка на угол 90
20 700-900	- 1.3-1.6	1.2-1.35 1.5-1.7	- 6-10	4.0-7.0 2.0-3.5

Сплав может свариваться со всеми листовыми титановыми сплавами, в сварного соединения 0.9-0.95 в основного материала -1 определяли на листах при симметричном изгибе, на поковках при изгибе с кручением. База испытания 2*10 циклов.

При изготовлении крупногабаритных штамповок температура окончания деформации составляет 850 С, степень деформации за один нагрев 50-70%.

1.3. Анализ технологичности детали

Конструктивные формы деталей определяются их служебным назначением. Однако деталь, сконструированная без учета требований технологии ее изготовления, может оказаться неэкономичной. Поэтому при разработке конструктивных форм деталей необходимо учитывать требования технологии их наиболее экономичного изготовления. Под технологичностью конструкции понимают соответствие конструкции требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости.

Правила выбора показателей технологической конструкции изделия направлены на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении его необходимого качества.

Наиболее важные показатели технологичности конструкции детали: трудоемкость ее изготовления, удельная материалоемкость, коэффициент использования материала, технологическая себестоимость. Трудоемкость и материалоемкость изготовления детали зависят не только от конструкции, но также и от выбранного технологического процесса, его оснащения и режимов обработки.

Конфигурация детали должна быть такой, чтобы для ее изготовления можно было использовать высокопроизводительные технологические методы и выбрать удобную базу для установки заготовки в процессе обработки. Заданные точность и шероховатость поверхностей заготовки или детали должны быть обоснованы ее служебным назначением, т. к. завышенные требования по точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость процесса обработки и повышают себестоимость детали. Стандартизация и унификация деталей и их элементов способствуют уменьшению трудоемкости процессов производства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийности выпуска и унификацией станочных наладок.

Коэффициент точности обработки

где, АСР - средний квалитет точности обработки

ni - число размеров чертежа соответствующих квалитетов точности

- 5 размера по 9 квалитету

- 98 размеров по 14 квалитету

Деталь технологична по точности обработки, т. к. К т. ч. > 0,5

Коэффициент шероховатости

где Бср. - средняя шероховатость поверхностей, определяемая в значениях параметра мкм.

2 поверхностей Ra 1.6

81 поверхность Ra 6.3

Деталь технологична по коэффициенту шероховатости.

Коэффициент унификации конструктивных элементов

где,

Qэ. у. - количество унифицированных элементов.

Qэ. - общее число конструктивных элементов.

радиуса сопряжения: R3 - 32; R8 - 32,

отверстия: ш12Н9 - 1, ш20Н9 - 1

Так как значение коэффициента унификации больше 0.6, то деталь считается технологичной.

Коэффициент использования материала

где,

Мd - масса детали по чертежу

Мз - масса заготовки с возможными технологическими припусками

Так как значение коэффициента использования материала больше 0.6, то деталь считать технологичной.

1.4. Выбор и обоснование типа производства

Тип производства, как общая организационно-техническая характеристика производства определяется главным образом степенью специализации рабочих мест, величиной производства и формой движения изделия на рабочем месте.

Тип производства и соответствующие ему формы организации работы определяют также характер технологического процесса и его построение.

Поэтому прежде чем приступить к проектированию технологического процесса механической обработки деталей, необходимо, исходя из заданной программы выпуска, установить тип производства - единичное, серийное или массовое.

Тип производства можно определить не только исходя из данных степени специализации рабочих мест, но и по количеству изготовленных в год деталей и изделий одного наименования и типоразмера, пользуясь следующей характеристикой, которая представлена в таблице.

Таблица № 3.

Годовой объём выпуска, шт.
Тип производства	Лёгкие	Средние	Тяжелые
	До 20 кг	До 300 кг	Свыше 300 кг
Единичное	До 100	До 10	1…5
Мелкосерийное	101…500	11…200	6…100
Среднесерийное	501…5000	201…1000	101…300
Крупносерийное	5001…50000	1001…5000	301…1000
Массовое	Свыше 50000	Свыше 5000	Свыше 1000

По приведенной таблице при заданной программе 800 штук выбираем серийное производство.

Серийный тип производства характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры изделий партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени на рабочих местах. Серийное производство подразделяется на крупно-, средне-, мелкосерийное производство, в зависимости от количества изделий в серии, их характере, трудоемкости, частоты повторяющихся серий в течение года. Подразделение на крупно-, средне-, мелкосерийное типы производства являются в принципе условным, так как при одном и том же количестве заданных для изготовления деталей инструментов, штампов и приспособлений в партии, но при различных их размерах, сложности и трудоемкости, производство может быть отнесено к разным типам.

1.4.1. Определение количества деталей в партии и периодичность ее запуска

Изготовление деталей или изделий партиями - характерная особенность серийного типа производства.

Производственная партия - группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течении определенного интервала времени.

Операционная партия - производственная партия или её часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

От размера операционной партии деталей зависят нормы штучно-калькуляционного времени на операцию, а так же ряд важных технико-экономических показателей: коэффициент использования материала, степень использования специализированного оборудования и оснастки, квалификация рабочих и т.п.

Увеличение количества деталей в операционной партии является положительным фактором, т. к. с повторением одних и тех же приёмов работы возрастает навык рабочего, а следовательно, растёт уровень производительности труда. Кроме того, чем больше операционная партия, тем меньше подготовительно-заключительное время, меньше штучно-калькуляционное время на операцию и ниже себестоимость детали.

С другой стороны, неоправданное увеличение размера операционной партии отрицательно сказывается на производственном процессе - увеличивается незавершённое производство, растут площади, занятые цехами и межоперационными складами, заготовок и деталей, и оборотные средства, уменьшается их оборачиваемость.

Размер операционной партии деталей в штуках определяется по формуле:

где N - количество деталей одного наименования и размера в годовом объёме выпуска изделий, шт;

t - необходимый запас заготовок на складе (для средних деталей t=5шт);

Ф - число рабочих дней в году (Ф=249дн).

В связи с тем, что размер партии должен быть кратным годовому объёму выпуска, его необходимо откорректировать. Следовательно, действительный размер партии составит

Периодичность запуска партии определяется по формуле:

Следовательно, запуск партии будет производиться через каждые 5 дней.

2. Технологическая часть

2.1. Выбор вида заготовки и способ её получения

При решении этого вопроса надо стремиться к тому, чтобы форма и размеры исходной заготовки были максимально близки к форме и размерам детали.

Анализируя вид заготовки в заводском технологическом процессе, где принимается заготовка штамповка массой 18,3 кг для изготовления детали массой 5 кг, можно сделать вывод, что применение заводской штамповки не выгодно, так как она имеет большие припуски. При обработке в отходы уходит большое количество материала.

Штамповка повышает точность размеров. В заводском технологическом процессе применяется горячая штамповка, что обеспечивает хорошее качество поверхности, небольшой слой окалины.

Способ получения горячей штамповки - штамповка в открытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах. Штамповка повышенной точности размеров штамповок из-за постоянства хода пресса и определенности нижнего положения ползуна, что позволяет уменьшить отклонения размеров штамповок на высоте; штамповки не контролируют на сдвиг, так как в конструкции пресса и штампа предусмотрено надежное направление ползуна направляющих станины, а для точного совпадения верхней и нижней частей штампа - направляющие колонки и втулки. Этот метод позволяет увеличить коэффициент использования материала вследствие более совершенной конструкции штампов, снабженных верхним и нижним выталкивателями, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, припуски, напуски и допуски и, тем самым, приводит к экономии металла, уменьшению последующей обработки штамповок резанием. Характеристика получаемой при этом способе заготовки: масса до 50 кг; средней сложности.

При изготовлении заготовки штамповки используются кривошипные горячештамповочные прессы усилием 6,3-100МН. Они обеспечивают улучшенные условия труда вследствие меньших шумовых эффектов, вибраций и сотрясения почвы, чем при работе на молотах и относительно спокойным безударным характером работы, что позволяет устанавливать КГШП в зданиях облегченной конструкций.

Более высокая производительность и КПД в 2-4 раза больше чем молота.

2.2. Расчёт припусков и размеров заготовки

Аналитический метод

В заводском технологическом процессе заготовку детали "Носок силовой" получают путем горячей штамповки. Этот метод позволяет максимально приблизить форму и размеры заготовки к форме и размерам детали.

Определить припуск на ребро, размер 2 мм.

Таблица № 4.

№ п/п	Вид заготовки и обрабатываемой поверхности	Точность заготовки и обрабатываемой	Допуск на размер T, мм	Элементы припуска, мкм	Промежуточные припуски, мм
		поверхности		Rz	h			Zmax	Zmin
0	Заготовка гор. штамповка обычной точности	16	0,60	250	240	528	-	-	-
1	Черновое фрезерование	14	0,14	120	120	31,68	150	1,77	1,17
2	Чистовое фрезерование	12	0,06	40	40	1,27	150	0,56	0,42

Страницы: 1, 2