Министерство образования и науки Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Механико-технологическое отделение

Кафедра «Технология машиностроения»

Дипломный проект

На тему:

«Разработка технологического процесса изготовления корпуса расточной оправки»

Зав. кафедрой: Солдатов А. А. .

Руководитель проекта: Росторгуев Д. А. .

Консультанты:

1. Зубкова Н. В. .

2. Ульянова В. Е. .

3. Виткалов В. Г. .

Рецензент: .

Дипломант: Брагина Е. О. .

Группа: ТМ–502 .

Тольятти « 1 » июнь 2007г.

УДК 621.9.048.6

Брагина Екатерина Олеговна. Кафедра «Технология машиностроения» ТГУ, Тольятти 2007 г. Дипломный проект на тему: «Разработка технологического процесса изготовления корпуса расточной оправки» Тольятти, 2007 г. – 192с., 10л. формата А1.

В дипломном проекте разработан технологический процесс изготовления детали, – корпус, спроектирована заготовка, выбраны необходимые средства технологического оснащения, используемые для изготовления данной детали, рассчитаны припуски на механическую обработку. Произведено нормирование технологического процесса. Рассчитаны и спроектированы станочное и контрольное приспособления, а так же режущий инструмент. Проведено исследование автоколебаний технологической системы на операции шлифование. Разработка технологического процесса сопровождается экономическим расчётом, отражающим правильность выбора параметров технических решений. Так же обеспечены безопасность и экологичность данного проекта.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Анализ служебного назначения и условий работы деталей

1.2 Систематизация поверхностей детали

1.3 Анализ технологичности

1.3.1 Технологичность заготовки

1.3.2 Технологичность общей конфигурации детали

1.3.3 Технологичность базирования и закрепления

1.3.4. Технологичность обрабатываемых поверхностей детали

1.4 Формулировка задач дипломного проектирования

2. ВЫБОР СТРАТЕГИИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

3. ВЫБОР МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ И МАРШРУТОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1 Выбор метода получения заготовки

3.2 Выбор маршрутов обработки поверхностей

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И СХЕМ БАЗИРОВАНИЯ

4.1 Разработка технологического маршрута

4.2 Разработка схем базирования

5. ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ

5.1 Выбор оборудования

5.2 Выбор приспособлений

5.3 Выбор режущего инструмента

5.4 Выбор средств контроля

6. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ

7. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ В РАДИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ

7.1 Основные термины, относящиеся к размерному анализу

7.2 Размерные цепи и их уравнения

7.3 Проверка условий точности изготовления детали

7.4 Расчет припусков

7.5 Расчёт операционных размеров

8. НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

8.1 Определение режимов резания

8.2 Расчет норм времени

9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

9.1 Сбор исходных данных

9.2 Расчёт сил резания

9.3 Расчёт усилия зажима

9.4 Расчёт зажимного механизма патрона

9.5 Расчёт силового привода

9.6 Расчёт погрешности установки заготовки в приспособлении

9.7 Описание работы поводкового патрона

10. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЬНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

11.ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

12. НИРС

13. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

14. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Основу технологической подготовки производства составляет разработка оптимального технологического процесса (ТП), позволяющего обеспечить выпуск заданного количества изделий заданного качества в установленные сроки с наименьшими затратами времени и ресурсов.

Важной частью разработки ТП обработки детали является разработка технологического маршрута, т.е. определение операций ТП и последовательности их выполнения.

Цель дипломного проектирования по технологии машиностроения научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

Задачей данного проекта является обеспечение выпуска детали «Корпус» заданного качества с наименьшими затратами и минимальной трудоемкостью изготовления путем разработки оптимального технологического маршрута её механической обработки, базирующегося на современных достижениях в области станкостроения и инструментального производства, а так же провести исследования автоколебаний технологической системы на операции шлифование.

Для решения поставленных задач необходимы следующие мероприятия:

1. Расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических

знаний, и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения;

2. Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы;

3. Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов инструментального производства;

В дипломном проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Задача раздела – на базе анализа технических требований к детали и годового объёма выпуска сформулировать задачи, которые необходимо решить в проекте для достижения цели, сформулированной во введении.

1.1 Анализ служебного назначения и условий работы деталей

Деталь – корпус расточной оправки (лист 07.М15.--.10.0000) является частью сборного режущего инструмента – расточной оправки. Расточная оправка предназначена для расточки имеющегося отверстия в сплошном материале (конструкционные стали, а также неметаллические материалы), с целью повышения качества и точности выполняемого отверстия.

Корпус работает в условиях постоянных незначительных вибраций и в зоне высоких температур с воздействием на него агрессивных сред – (СОТС) смазывающе-охлаждающие технологические средства. Также деталь испытывает деформации, возникающие, по большей мере, за счет снятия неравномерного припуска. Наряду с этим, корпус подвергается скручиванию и сжатию под действием крутящего момента и осевой силы соответственно. Поэтому материал детали должен быть выбран с учётом того, что бы он мог противостоять выкрашиванию, быть износостойким, достаточно пластичным и твердым. А также он должен иметь высокий коэффициент теплопроводности. Для достижения выше перечисленных качеств материал должен подвергаться необходимой термической обработке. В то же время материал детали должен быть экономически целесообразен, т. е. иметь относительно низкую стоимость.

Выше указанным требованиям удовлетворяет материал низкоуглеродистая легированная сталь 20Х по ГОСТ 4543-71, имеющая следующий химический состав: углерода С = 0,17…0,25 %, кремния Si = 0,1…0,2 %, хрома Cr 1,0 %. После цементации и закалки σ_в = 700 МПа, σ_т = 530 МПа, HRC 57…61, обрабатываемость резанием до термообработки – хорошая, Кv = 1,0 [1]. Следовательно, в качестве материала детали выбираем сталь 20Х.

1.2 Систематизация поверхностей детали

Целью систематизации является выявление тех поверхностей, которые имеют определяющее значение для качественного выполнения деталью своего служебного назначения. Все поверхности детали на эскизе (рис. 1.1) нумеруем и систематизируем по их назначению. Исполнительные поверхности (И), выполняющие служебные функции. Основные конструкторские базы (ОКБ), определяющие положение детали в узле. Вспомогательные конструкторские базы (ВКБ), определяющие положение присоединяемых деталей. Технологические базы (ТБ), служащие для ориентации заготовки в процессе её механической обработки. Технологические базы по признаку реализации делятся на естественные и искусственные. На эскизе рис. 1.1 обозначены только искусственные технологические базы. Свободные поверхности (С), не сопрягающиеся с другими деталями. Систематизация поверхностей приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Систематизация поверхностей детали

Рис. 1.1. Эскиз детали с нумерацией поверхностей.

1.3 Анализ технологичности

Анализ технологичности конструкции корпуса будем проводить по следующим группам критериев (показателей):

• технологичность заготовки;

• технологичность общей конфигурации детали;

• технологичность базирования и закрепления;

• технологичность обрабатываемых поверхностей детали.

1.3.1 Технологичность заготовки

Заготовка для детали корпус изготовлена из низкоуглеродистой легированной стали 20Х ГОСТ 4543-71 с целью того, чтобы создать такую структуру материала, которая бала бы одновременно прочной, износостойкой и при этом пластичной – чтобы гасить вибрации, возникающие в процессе расточки отверстий данной борштангой. После необходимой термо обработки наружные цементированные слои материала детали получаются достаточно твердыми HRC 59, а середина «сырой» (не закалённой). Учитывая годовую программу выпуска, а так же то, что перепад диаметральных размеров значительный, то возможно в качестве получения исходной заготовки целесообразнее принять горячую объемную штамповку [2]. Поэтому получение заготовки данным методом не вызывает значительных затруднений.

Возможно использование унифицированной заготовки (возможность использования одинаковых заготовок для групп деталей), что тоже в свою очередь повышает технологичность заготовки. Таким образом, с точки зрения получения заготовки, деталь можно считать технологичной.

1.3.2 Технологичность общей конфигурации детали

Рабочий чертеж корпуса содержит необходимую графическую и техническую информацию для полного представления его конструкции. Указаны размеры с их отклонениями от номинала, проставлена требуемая шероховатость, большинство отклонений от правильных геометрических форм. Радиусы закруглений и фаски выполняются по ГОСТ 10948-64, форма и размеры канавок – по ГОСТ 8820-69. Такая унификация упростит обработку и контроль этих элементов корпуса. Нетехнологичны в данной детали отверстия под резьбу М6, выполненные под углом 20˚ к вертикали и предназначенные для крепления режущих вставок на корпусе, а так же отверстия под резьбу М5, выполненные в пазах под шпонки и предназначенные для их крепления на корпусе. Следовательно, для обработки этих отверстий необходимо применение инструментов с удлинением, а так же применение кондукторных плит. Эти элементы определяются исходя из конструктивных соображений, и изменить их, по-видимому, затруднительно. В остальном, деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Все поверхности корпуса доступны для контроля. Возможно применение простых средств технического оснащения. Таким образом, с точки зрения общей конфигурации детали, её можно считать технологичной.

1 .3.3 Технологичность базирования и закрепления

Черновой базой для установки заготовки на 05 операции служит цилиндрическая поверхность и торец заготовки. В дальнейшем для повышения точности получаемых размеров подготавливаются искусственные технологические базы под вращающиеся центра. За базы на последующих операциях могут быть приняты искусственные технологические базы под вращающиеся центра и наружные цилиндрические поверхности. Так же для повышения точности получаемых размеров нужно придерживаться правила единства (совпадение измерительной и технологической базы) и постоянства баз (постоянство баз на всех операциях). Точность и шероховатость используемых баз обеспечит требуемую точность обработки. Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления, деталь следует считать технологичной.

1.3.4 Технологичность обрабатываемых поверхностей детали

Для получения контура детали предполагается обработать все поверхности детали, т.к. заданные точность и шероховатость не позволяют получить их на заготовительных операциях. Всего обрабатывается 45 поверхностей разной конфигурации. То есть, даже при полной обработке число обрабатываемых поверхностей относительно невелико. Протяжённость обрабатываемых поверхностей небольшая. Точность и шероховатость рабочих поверхностей определяются условиями работы корпуса. Поверхности различного назначения разделены, что облегчает их обработку. Таким образом, с точки зрения обрабатываемых поверхностей деталь следует считать технологичной.

Поскольку деталь «Корпус» отвечает требованиям технологичности по всем 4 группам критериев, можно сделать вывод о её достаточно высокой степени технологичности.

1.4 Формулировка задач дипломного проектирования

В результате анализа исходных данных можно сформулировать следующие задачи дипломного проектирования, решить которые необходимо для достижения цели работы, сформулированной во введении – обеспечить заданный выпуск детали «Корпус» заданного качества с наименьшими затратами путём разработки технологического процесса (ТП) её механической обработки: