Разработка технологического процесса изготовления детали. Курсовая работа

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)
УНИВЕРСИТЕТ МАШИНОСТРОЕНИЯ
________________________________________________
Кафедра «Стандартизация, метрология и сертификация»

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Различные виды механической обработки и примеры получения заготовок можно посмотреть ЗДЕСЬ .

Методические указания предназначены студентам машиностроительных специальностей для выполнения курсовой работы по дисциплине "Технология машиностроения отрасли".

Рассмотрен порядок выполнения и защиты курсовой работы, содержание и объем её графической части и пояснительной записки, приводится необходимый библиографический и справочный материал. Даны примеры расчета режимов обработки и оформления операционных эскизов.

1. Цель и задачи курсового проектирования

Курсовое проектирование является необходимым этапом практического применения студентом совокупности теоретических знаний для решения профессиональных технологических и конструкторских задач и подготовки к дипломному проектированию. Курсовое проектирование включает курсовую работу, целью которой является приобретение студентами практических навыков самостоятельного проектирования технологических процессов (ТП) изготовления типовых, средней сложности, содержащих не менее пяти основных операций, деталей отраслевого машиностроения. При этом решаются следующие задачи:

В курсовой работе возникает ряд задач, которые могут быть решены с применением ПК в системах автоматизированного проектирования (САПР). Наиболее типичные из них:

2. Тематика и объект курсовой работы

Темы курсовых работ (КР) соответствуют разработке прогрессивных ТП на детали заготовительного и механического производства машиностроения. Предусматривается возможность выполнения технологических, метрологических, конструкторских и других научных исследований.

Объектом курсовой работы служат чертежи деталей, являющиеся типовыми для машин или агрегатов. Это валы, втулки, зубчатые колеса, обечайки, днища, фланцы различных конструктивных разновидностей и др.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части - листа маршрутно-операционной технологии.

3. Общее содержание и объем работы

В пояснительной записке студент должен разработать следующие вопросы:

самостоятельно выбрать масштаб производства (индивидуальное, серийное, массовое), используя при этом представление о своей будущей специальности;
провести анализ точности обработки детали и при необходимости уточнить требования чертежа, обозначение шероховатости и допусков формы можно посмотреть ЗДЕСЬ; таблицы значений основных отклонений и допусков ЗДЕСЬ;
оценить технологичность детали;
выбрать и обосновать способ получения заготовки;
выбрать технологические базы и сопоставить их с конструкторскими и метрологическими базами, сделать заключение о соблюдении принципа единства баз;
составить 2-3 размерные цепи (РЦ), определяющие наиболее точные (ответственные) размеры детали, сделать заключение о соблюдении принципа наикратчайшей размерной цепи ;
составить рациональный маршрут обработки детали;
подробно описать не менее 3х различных операций: а) выбрать средства технологического оснащения (станки, приспособления, инструменты, в т.ч. контрольные); б) наметить число переходов на каждой операции;
выбрать ответственную операцию и разработать элементы операционной технологии: а) для 2х-3х переходов провести расчёт режимов обработки; б) рассчитать припуски и технологические размеры; в) рассчитать основное (машинное) время;
выполнить пояснения к технологическим эскизам и 2-3м приспособлениям.

Графическая часть представляет собой маршрутно-операционную карту, оформленную по установленной форме.

Подробно дается описание только основных формообразующих и отделочных операций, т.е. таких, при выполнении которых происходит изменение размеров, формы или качества отдельных поверхностей детали. Остальные операции, например, термическая, транспортная, балансировка, правка и другие только обозначаются в общем маршруте. Им дают порядковый номер, наименование и указывают их краткое содержание. Например: 10.Копировальная. Проверить размеры по чертежу; 15. Термическая. Закалить до HRC 35-45.

Студент разрабатывает единичный технологический процесс (ТП), взяв за основу типовой или групповой ТП.

4. Разработка и оформление пояснительной записки

4.1. Анализ технологичности детали

Понятие «технологичность детали» содержится в комплексе стандартов ЕСТПП, можно посмотреть также с.197-198 в /1/.

Технологичность детали – совокупность свойств и показателей, определяющих возможность её изготовления с наименьшими затратами при достижении требований к точности, указанных в чертеже. Технологичность детали можно предварительно оценить, сравнивая деталь с имеющимися аналогами. Окончательное решение о технологичности детали можно принять после разработки ТП и проведения технико-экономических расчётов.

Анализируя деталь, студент должен сопоставить её со стандартными унифицированными или оригинальными конструктивными решениями. При этом необходимо учитывать совокупность конструктивных элементов детали: образующих линий и поверхностей; взаимного расположения поверхностей, осей; наличие внутренних отверстий, полостей и др.; требования к точности; контролепригодность параметров точности и в итоге сделать предложения по методам и средствам формообразования поверхностей, а также методам и средствам контроля.

Оценка технологичности конструкции детали производится количественными и качественными показателями. Для количественной оценки технологичности конструкции изделия применяют показатели, предусмотренные ГОСТ 14.201-83. Основные из них: трудоемкость, материалоемкость, унификация элементов детали, требования к точности и качеству поверхностей.

Качественную оценку технологичности конструкции детали можно выразить словами. Необходимо дать предложения по улучшению технологичности детали и иллюстрировать их эскизами, схемами и привести в пояснительной записке.

4.2. Выбор вида заготовки и способа её получения

Правильный выбор заготовки – важнейший этап построения ТП изготовления изделия. Вид заготовки и способ её получения оказывает существенное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность обработки. Выбор способа получения заготовки непосредственно зависит от конструкции и материала детали, её размеров, требований к точности, объёма производства и других факторов. Исходя из необходимости максимального приближения формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали, следует применять прогрессивные методы и средства получения заготовок. К ним например можно отнести литьё по выплавляемым моделям, литьё в оболочковые формы, литьё под давлением, штамповка в закрытых штампах, периодический прокат, профильный прокат и др. Прогрессивные виды получения заготовок обеспечивают снижение затрат на механическую обработку и повышают качество конечной продукции.

Способ получения заготовки можно выбрать, руководствуясь следующими рекомендациями:

валы при разнице диаметров ступеней примерно до 10 мм целесообразно изготовлять из проката - круглой горячекатаной стали. При большей разнице заготовку следует выполнять ковкой в подкладных открытых штампах или горячей объемной штамповкой в закрепленных открытых штампах;
заготовку чугунных втулок, фланцев, шестерен и других деталей, имеющих форму тел вращения с осевым отверстием, получают литьем.
отверстия в чугунных деталей проливают, если его диаметр детали 30 мм и более.
стальные детали диаметром до 60-70 мм изготавливают из горячекатаных прутков или заготовок, отрезанных от горячекатаного прутка, разрезку прутка на заготовки применяют, когда необходимый наружный диаметр прутка больше, чем отверстие в шпинделе токарного или револьверного станка;
заготовки для деталей диаметром большем 60-70 мм, целесообразно получать ковкой, горячей объемной штамповкой с прошивкой отверстия диаметром 30 мм и более. В качестве заготовок также используются цельнотянутые трубы;
заготовки для чугунных рычагов, вилок, кронштейнов, корпусных деталей получают литьем в т.ч. в земляные формы;
заготовки для стальных деталей, указанных в предыдущем пункте, получают литьем или обычно свободной ковкой и штамповкой;
фланцы сосудов и аппаратов изготавливают из поковок, штамповок, профильного проката, бандажных колец, плоские фланцы изготавливают из листового проката.

Широко применяются таже методы изготовления заготовок фланцев из листа: резка листа на прямые полосы с последующей их гибкой до необходимого радиуса, вырезка из листа секторов с последующей их сваркой /3/,с.103-106;

-обечайки, днища, элементы контактных устройств (тарелок), бортшайбы и другие изготавливают из листового проката (в отдельных случаях обечайки, бортшайбы, патрубки изготавливают из труб). Трубные решетки изготавливают из листового проката, поковок. Заготовки могут быть цельные и составные из 2, 3,4 частей, с последующей сваркой и 100% контролем.

Выбрав метод получения заготовки, необходимо нанести контур заготовки сплошными тонкими линиями на чертеж детали. В записке необходимо дать краткие сведения о заготовке и описание технологического способа её получения с указанием размеров и допусками на размеры.

При выборе технологических способов получения заготовок необходимо использовать /1/:

Выбор технологических баз решается одновременно с выбором метода получения заготовки. Первые операции – создание чистовых баз для чего в заготовке предусматриваются черновые поверхности.

Выбор схемы базирования зависит от конструкторских и технологических требований. Выбранная схема в значительной степени предопределяет последовательность обработки, конструкцию приспособления, достижение заданной точности, производительность.

При разработке технологического процесса для каждой операции выбирается исходные (определенные) базы и проставляются исходные, (операционные) размеры. Это наиболее ответственный этап разработки технологического процесса и проектирования приспособлений.

При выборе баз руководствуются следующими рекомендациями: соблюдение принципа единства баз, т.е. по возможности обеспечивать совмещение технологической и конструкторской баз. Это значит задавать положение обрабатываемой поверхности по возможности теми же размерами, которые проставлены на чертеже детали.

Отступление от этих правил приводит к ужесточению допусков на исходные размеры, так как вместо конструкторских размеров приходится вводить технологические размеры, на которые назначаются меньшие допуски. Во-вторых, технологическая база, по возможности, должна обеспечивать неизменность положения заготовки в процессе её обработки, т.е. должна быть постоянной.

Способ базирования заготовки (детали) определяется, в основном, её формой. Используются типовые способы базирования заготовок, включающие в себя поверхности или совокупность поверхностей трех видов: плоскость, цилиндрическое отверстие и цилиндрическая наружная поверхность,

4.4. Разработка маршрутного технологического процесса

Построение маршрутной технологии зависит от конструктивно-технологических особенностей детали и требований точности.

Детали машин, как правило, получаются в результате механической обработки заготовок на металлорежущих станках /1/, с.224-452. Технология обработки деталей аппаратов приводится в литературе /3/.

При разработке технологического процесса изготовления детали, необходимо следовать рекомендациям и последовательности действий /1/, с.199-200:

обработка базовых поверхностей;
черновая обработка, при которой снимают наибольшую величину припуска;
обработка тех поверхностей, которые не снижают жесткость обрабатываемой заготовки (детали);
обработка поверхностей, которые не требуют высокой точности;
отделочные операции следует выносить к концу технологического процесса обработки, за исключением тех случаев, когда поверхности служат базой для последующих операций;
обрабатывать наибольшее количество поверхностей детали за одну установку и др.

После утверждения маршрутной технологии с руководителем-консультантом согласовываются и подробно разрабатываются операции с обоснованием выбора оборудования и технологической оснастки, обрабатывающего инструмента, межоперационных припусков, режимов обработки, расчеты основного (машинного) времени.

4.5. Разработка операционной технологии

Операционную технологию разрабатывают на основные операции, количество которых согласовывается с консультантом.

Проектирование операций связано с разработкой их структуры, выбором оборудования, приспособлений, с назначением режимов обработки, определением нормы времени.

Содержание операции излагается с указанием переходов. Все переходы перечисляются в последовательности их выполнения. При записи операций и переходов руководствуются Единой системой технологической документации (ЕСТД)

ГОСТ 3.1702-79, ГОСТ З.170З-79. Примеры записи переходов приведены в табл.1.

В целях исключения текстовой записи вспомогательных переходов при базировании и закреплении следует применять условные обозначения опор и режимов, установленные стандартом /1/_,с.49-51.

В записке дается пояснение к выбору и методике построения операции. Исключается повторение полного содержания операций из маршрутно-операционной технологии в пояснительной записке.

Порядок переходов назначают так, чтобы обеспечить наибольшую экономичность и производительность выполнения операции.

4.5.1. Определение припусков и операционных размеров

Рекомендуется определить припуски общие и промежуточные на обработку одной поверхности: наружной поверхности вращения или отверстия. Общий припуск на обработку поверхности равен сумме промежуточных припусков по всем переходам обработки. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

Расчет припусков на обработку и порядок определения предельных промежуточных размеров по технологическим переходам и окончательных размеров различных заготовок производится по справочнику технолога-машиностроителя /l/_,с.I75-I96.

4.5.2. Выбор технологического оборудования и технологической оснастки

Для условий единичного или мелкосерийного производства, обработку необходимо вести на универсальном оборудовании, стремясь к более полному использованию его возможностей. Чтобы избегать трудоемких переустановок крупногабаритных и тяжелых заготовок, черновую и чистовую обработку таких заготовок выполняют за одну операцию. Наиболее точные станки используют для чистовой и отделочной обработки, выделяемые в отдельные операции.

Типы металлорежущих станков и технические их характеристики приведены в справочнике /2/, с.5-65, оборудование для деталей аппаратов приведено в /3/.

Выбранное оборудование приводится в записке с краткой технологической характеристикой. Сведения о приспособлениях даны в литературе /2/, с.6З-80 и /3/, Сведения о режущем и другом обрабатывающем инструменте, а также измерительных средствах содержатся в /2/, с.111-259; 472-477 и /3/.

4.5.3. Расчет режимов обработки и основного (машинного) времени

Режимы обработки и нормы времени рассчитываются и приводятся в записке для двух разнохарактерных переходов.

Режимы резания и основное время для механической обработки определяются в следующей последовательности:

установить глубину резания;
выбрать подачу инструмента;
рассчитать скорость резания;
проверить режимы резания по мощности станка;
определить основное время на технологический переход.

При определении режимов обработки механического производства используют нормативные таблицы /2/, с.261-304, в заготовительном производстве режимы определяется по формулам для соответствующих типовых технологических процессов /3/.

Режимы обработки, полученные по расчетным формулам или назначенные по справочникам, корректируют по соответствующему оборудованию.

Основное (машинное) время (Т_О) для отдельных видов работ приводится в справочной литературе. Для токарных, сверлильных работ Т_О как каждый переход рассчитывается по формуле:

При сверлении припуск равен глубине резания. Так, например, при сверлении в сплошном материале на проход, глубина резания равна половине диаметра сверла.

Основное время на однослойную сварку 1 метра шва рассчитывается по формуле:

Для различных видов швов F определяется путем разделения его на простые геометрические фигуры и подсчета их площадей. При автоматической электросварке под слоем флюса по принятой скорости сварки (Vс) определяется скорость подачи электродной проволоки (Vэ)| обеспечивающая получение шва требуемого сечения F по формуле:

где Fэ - площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

При определении расчетной длины шва необходимо к длине по чертежу добавлять длину технологических заходных и выходных планок, равную 120 - 150 мм.

В действующем производстве оформление технологической документации предусматривает возможность снятия копий со всех видов документов и автоматизацию учета всех сведений, заносимых в каждую графy или строку документа. Поэтому стандартные формы бланков технологической документации по ЕСТПП предусматривают жесткий порядок расположения информации на поле каждой карты или ведомости и десятиразрядную структуру кодирования каждого заносимого в документ параметра или наименования.

Данная курсовая работа предназначена не для технологов, а для конструкторов, поэтому в учебных целях форма маршрутно-операционной карты значительно упрощена, а вся информация заносится в неё в естественном (раскодированном) виде. Это способствует максимальному сосредоточению внимания студентов на главном: на сущности разрабатываемого технологического процесса и на его взаимосвязи с конструкцией детали, её технологичностью, показателями качества. Упрощенная форма бланка маршрутно-операционной карты показана в приложении 1. В графе "Эскиз детали" выполняется рабочий чертеж детали с ТУ на изготовление. Общее число разделов, сечений, видов и размеров должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля детали. При нанесении контура детали, а также при выполнении операционных эскизов, масштаб изображения можно не соблюдать и не указывать. Необходимо лишь отчетливое изображение всех элементов детали, подлежащих обработке.

Для упрощения последующих записей операций и переходов рекомендуется на эскизе детали все обрабатываемые поверхности обозначить выносными линиями, на концах которых в окружностях диаметром 6-8 мм проставить их порядковые номера. Начало нумерации выбирается произвольно, последовательность нумерации должна производиться по часовой стрелке.

В правом угловом штампе карты студент проставляет номер своей группы, фамилию, наименование и материал детали, фамилию консультанта. В графе “Наименование и содержание операции” в последовательности сверху вниз заносятся названия всех операций полного маршрута изготовления заданной детали, а для основных операций подробно записываются все установы и переходы. При этом нумерацию операций ведут в виде трехразрядного числа через 5 или 10 единиц, нумерацию установов - прописными буквами русского алфавита, а переходов внутри каждого установа арабскими цифрами. При этом слово “Операция” не пишется.

Согласно технологическим стандартам ГОСТ 3.1702-79 и ГОСТ 3.1703-79 название операции формулируется в соответствии с используемым для её выполнения технологическим оборудованием. Наиболее употребимые операции для типовых технологических процессов перечислены в табл. 1.

основных и вспомогательных переходов. Нумерация установов в каждой операции своя, переходы в каждом установе нумеруются, начиная с цифры 1. Например, "0С5. Заготовительная. Отрезать заготовку длиной 245 мм. 0I0. "Токарно-винторезная. Обработать деталь по чертежу, оставив припуски под шлифование. Установ А. Обточить правую сторону детали. 1-й переход. Закрепить заготовку в трехкулачковом патроне. 2 переход. Подрезать торец 5 и т.д. Последней должна быть контрольная операция с общим указанием:

"Проверить деталь по чертежу и техническим требованиям".

Примеры записи содержания переходов следует выполнять в соответствии с рекомендациями (табл.2).

Таблица 2

Запись перехода

Полная	Сокращенная
Гнуть деталь, выдерживая размеры 1 и 2	Гнуть деталь согласно эскизу
Нарезать резьбу, выдерживая размер 1	Нарезать резьбу согласно чертежу
Развернуть отверстие 2, выдерживая шероховатость	Развернуть отверстие 2 согласно чертежу
Развальцевать поверхность 1, выдерживая размер 2	Развальцевать поверхность 1 согласно чертежу
Установить деталь, выдерживая угол=15 градусам	Установить деталь согласно чертежу
Сверлить отверстие, выдерживая размеры 1 и 2	Сверлить отверстие согласно чертежу
Опилить заготовку, выдерживая размеры 1, 2 и 3	Опилить заготовку согласно эскизу

В графе "Технологический эскиз" заносят 5-7 операционных эскизов в порядке выполнения операций. Следует помнить, что операционный эскиз соответствует, строго говоря, не операции, а одному из её установов, т. е. на операционном эскизе изделие изображают в том виде, который оно приобретает после выполнения всех переходов данного останова. Таким образом, каждая операция может иллюстрироваться несколькими операционными эскизами (по числу установов).

изделие (заготовка) с рабочими размерами и допусками, обрабатываемыми на данном установе;
закрепление изделия на данном установе (схематично или условными символами);
его основные и (или) вспомогательные движения (если они необходимы для обработки);
шероховатость обработанных поверхностей. Обработанный контур выделяется утолщенной в 2-3 раза линией;
все инструменты, необходимые для обработки изделия по данному установу, их закрепление (схематично или условно) и движения. Инструменты можно изображать упрощенно, не вырисовывая сложных контуров фасонных лезвий сверла или фрезы; инструменты следует располагать недалеко от обработанных поверхностей, но не вплотную к ним, чтобы инструмент не сливался с изделием.

Движения заготовки и инструмента указываются прямолинейной или дугообразной стрелкой и условным символом. На 2-3х эскизах должно быть показано схематичное (конструктивное) закрепление заготовки, а на остальных – условное. Примеры схематического и условного изображения наиболее употребительных приспособлений показаны в приложении 2.

Пользуясь свободой в выборе масштаба операционных эскизов, следует рационально использовать всю площадь отведенной для них графы маршрутно-операционной карты и наглядно изобразить отдельные обрабатываемые участки, избегая однообразного повторения контура всей детали на разных операциях. Расположение детали на каждом эскизе должно соответствовать её расположению на станке при выполнении соответствующей операции.

В графе "Оборудование" указывается тип и модель станка, пресса и другой единицы оборудования для каждой операции, приводятся его основные характеристики: мощность главного привода, диапазон рабочих чисел оборотов шпинделя и подач; максимальные размеры обрабатываемых изделий, максимальное усиление, развиваемого гидропрессом и так далее.

В графе "Приспособления" указываются приспособления универсального оборудования (станков): патроны, делительные головки, машинные тиски, магнитные столы, штампы, струбцины. Приспособления даются с указанием типов, ГОСТов, основных технических характеристик (габариты занимаемых изделий, рабочее усилие и так далее).

В графах "Режим работ" указываются основные параметры режима резания, сварки, обработки для каждого перехода. Например, глубина резания t, мм; подача S, мм/об или мм/мин; скорость резания V, м/мин или м/с для лезвийной обработки. Для автоматической сварки под слоем флюса основными параметрами являются сила сварочного тока I, А, напряжение сварочной дуги Uд, В, скорость сварки Vс, м/ч, скорость подачи электродной проволоки Vэ, м/ч.

В графе "To" даётся значение в минутах основного (машинного) расчетного времени для одного, двух переходов нескольких операций.

Заполнение маршрутно-операционной карты надо начинать с выполнения тонкими линиями операционных эскизов. После уточнения и одобрения их преподавателем эскизы оформляются окончательно, равномерно заполняя все поле отведенной для них графы.

Соответствующие эскизам установы и переходы должны располагаться слева от них. Если переходов очень много, то на карту допускается вносить лишь основные из них, остальные указать в пояснительной записке. Размещение переходов из соседнего установа рядом с операционным эскизом не допускается.

При оформлении пояснительной записки после каждого обращения к справочному материалу делать ссылку с указанием порядкового номера использованного источника, номеров таблиц, страниц или рисунков.

Записка заканчивается общим выводом, в котором оценивается эффективность разработанного варианта технологии, указывается её положительные и отрицательные стороны. В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы с полным библиографическим описанием каждого источника.

Пример оформления пояснительной записки дан в приложении 3, а маршрутно-операционной карты – в приложении 4.

6. Контроль выполнения и защита курсовой работы

Текущий контроль за выполнением курсовой работы осуществляется преподавателем. При каждом посещении студента он делает отметку в кафедральном журнале о ходе работы и оценивает в процентах готовность маршрутно-операционной карты и пояснительной записки. По мере готовности работы каждый студент проходит индивидуальное собеседование у своего консультанта по проделанной работе. Защищенная работа сдаётся преподавателю с простановкой оценки в ведомость и зачетную книжку. Плановые сроки защиты курсовой работы – 11-12-я неделя семестра.

Литература

Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К Мещерякова. М.:Машиностроение, 1985, т.1, 665 с.
Справочник технолога-машиностроителя. Под ред.А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.:Машиностроение, 1985, т.2, 496 с.
Никифоров А.Д., Беленький В.А., Поплавский Ю.В. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов химических производств.М.: Машиностроение, 1979

Приложение 1

Маршрутно-операционная карта

Эскиз детали			Технические условия		Курсовая работа по ТМ
					МГУИЭ, кафедра ТМиМ
					Маршрутно-операционная карта
					Деталь		Материал
					Группа, студент		Подпись, дата
					Консультант		Подпись, дата
Номер			Наименование и содержание операции	Технологический эскиз	Оборудо-вание	Приспосо-бления	Инстру-мент	Режим обработ-ки	То,мин
Операция	Установка	Перехода
10*	10*	10*	120*	180*	70*	40*	70*	50*	10*