Тема дипломной работы: Проектирование и разработка технологического процесса деталь «Втулка»

Данная работа была выполнена в паре с достойными преподавателями и отлично защищена.

В данной работе представлены всех чертежи , тех.карты и все что потребуется к защите диплома , так же есть уже посчитанная экономическая часть и т.д.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Анализ технических требований на объект производства
Назначение детали «Втулка» - деталь тело вращения, которая относится к классу «Втулка» и выполняет функцию переходника при передаче крутящего момента, т.к. в своей конструкции втулка имеет шпоночные пазы по внутренней и наружной цилиндрическим поверхностям.

Рисунок 1. Втулка
Деталь изготавливается из стали 45 ГОСТ1050-2013. Масса детали – 0,56 кг.
Выпуск деталей Nр = 20000 шт.
Конструктивно деталь выполнена в виде трубы с наружным диаметром Ø40 мм, внутренним диаметром Ø25 мм, длиной 110 мм. Втулка в своей конструкции имеет наружные канавки, внутренние проточки, шпоночные пазы (внутренний и наружный), фаски, периферийное гладкое цилиндрическое отверстие. Наиболее точными поверхностями в детали являются внутреннее цилиндрическое отверстие Ø25 мм, выполненное по 7-му квалитету и с шероховатостью Ra1,6 мкм. Данная поверхность является базовой. Еще одна точная поверхность – наружная цилиндрическая Ø40 мм, выполненная по 7-му квалитету, с шероховатостью Ra0,8 мкм. Это обусловлено тем, что по данной поверхности деталь будет сопрягаться со ступицей корпуса.
Наружный шпоночный паз по ширине выполняется с допуском по 9-му квалитету, а внутренний шпоночный паз с допуском по 8-му квалитету. Шероховатость боковых граней пазов составляет Ra2,5 мкм. Данные поля допусков обеспечивают необходимые скользящие посадки для деталей втулка-шпонка. Для внутреннего паза также задан допуск симметричности относительно базового отверстия. Допуск зависимый и равен 0,05 мм.
Для наружной цилиндрической поверхности Ø40h7 также задан допуск радиального биения относительно базового отверстия.
Неуказанные предельные отклонения размеров выполнены по 14-му квалитету, о чем сделана запись в технических требованиях. Неуказанная шероховатость составляет Ra12,5 мкм. Об этом говорит соответствующий знак в верхнем правом углу чертежа. Требований к термообработке или покрытию детали не предъявляется.
Наиболее ответственные поверхности Ø25Н7 и Ø40h7 ограничены более жесткими допусками, которые обусловлены условиями работы детали.
2.2. Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность конструкции детали – это совокупность свойств изделия определяющих её приспособляемость к достижению оптимальных затрат, при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условия выполнения работ (ГОСТ14.205-83)
Обработка конструкций на технологичность ведется по выполненным чертежам и должна предшествовать разработке технологических процессов и представляют собой часть работ по обеспечению технологичности на этапах разработки конструкций изделия и постановке её на производство.
2.2.1. Качественная оценка технологичности
Проводится по чертежу путём анализа возможности обработки высокопроизводительными методамис с уменьшением трудоёмкости и металлоёмкости.
Таблица 1 - Качественный анализ технологичности
Показатель технологичности Анализ
1. Деталь имеет простую конфигурацию, симметричную форму Технологична
2. Возможность получения заданной точности обычными для технологии методами Технологична
3. Отверстия сквозные и расположены под прямым углом Технологична
4. Свободный доступ инструмента Технологична
5. Сопряжения поверхностей детали разных классов точности и шероховатости не требует использования специальных режущих инструментов Технологична
6. Свойства материала детали удовлетворяют существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки Технологична
7. Деталь изготавливается из стандартных или унифицированных заготовок Технологична
8. Деталь имеет небольшие массогабаритные параметры Технологична
9. В детали имеются надежные, протяженные поверхности, которые могут служить в качестве технологических баз Технологична

К нетехнологичным моментам можно отнести то, что в детали имеется закрытый с обоих сторон шпоночный паз, внецентровое отверстие, достаточно высокие требования по точности и шероховатости к отверстию и наружной ступени.
2.2.2. Количественная оценка технологичности
а) Коэффициент использования материла.
, (1)
где q=0,56 – масса детали (кг)
Q=0,98– масса заготовки (кг)
Ким = 0,56 /0,98= 0,57
Деталь технологична по коэффициенту использования, т.к. он равен 0,57

Рисунок 2. Обрабатываемые поверхности
Таблица 2 - Обрабатываемые поверхности детали
№ поверхности Количест-во поверх-ностей Выдержи-ваемый размер, мм Квалитет точности Шерохова-тость поверхнос-ти Ra, мкм Класс шерохова-тости
1 2 3 4 5 6
1 1 110 14 6,3 4
2 1 Ø40 7 0,8 7
3 2 Ø39,5 14 12,5 3
1 2 3 4 5 6
4 1 Ø9,5 14 12,5 3
5 1 Ø40 7 0,8 7
6 1 Ø40 7 0,8 7
7 1 110 14 6,3 4
8 1 Ø31,5 14 12,5 3
9 1 Ø25 7 1,6 6
10 1 Ø31,5 14 12,5 3
11 1 6 8 2,5 6
12 1 12 9 2,5 6

б) Анализ технологичности детали по точности и шероховатости
Рассчитываем среднеарифметические значения квалитетов и классов шероховатости, затем рассчитываются Кт и Кш по формулам:

К_т=1-(1/Т_ср ) (2)

Где Т_ср - средний квалитет точности детали.

Т_ср=∑▒Т_i/∑▒n_i (3)

Т_i – квалитет точности i –той поверхности;

n_i – количество размеров соответствующего квалитета точности.

Т_ср (14∙7+9∙1+8∙1+7∙4)/13=11

К_т=1-(1/11)=0,91

К_м=1/Б_ср (4)

Где Б_ср – средний класс шероховатости детали.

Б_ср=∑▒Б_i/∑▒m_i (5)

Где Б_i – класс шероховатости i –той поверхности;
m_i – число поверхностей соответствующего класса шероховатости.

Б_ср=(3∙5+4∙2+6∙3+7∙3)/13=4,8

К_ш=1/4,8=0,21

К_т=0,91>К_тб=0,8

〖 К〗_ш=0,21>К_шб=0,16

В результате проведенного качественного и количественного анализа приходим к выводу, что технологические требования не завышены – деталь технологична.

2.3. Определение типа производства
Технология изготовления деталей в значительной степени зависит от типа производства. Следовательно, на начальной стадии проектирования необходимо установить тип производства данной детали, учитывая её массу и размер годового выпуска.
Тип производства представляет собой комплексную характеристику технических, организационных и экономических особенностей производства, обусловленных степенью специализации, сложностью и устойчивостью изготовляемой номенклатуры изделий, размером и повторяемостью выпуска продукции.
Основным показателем, характеризующим тип производства, является коэффициент закрепления операций, который определяется как отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

Таблица 3 - Величина годовой программы выпуска
Масса детали (изделия), кг Величина годовой программы выпуска, шт.
Единичное Мелко-
серийное Cредне-серийное Крупно-
серийное Массовое
1,0 10 10 ―2000 1500 ― 100000 75000 ― 200000 200000
1,0 ― 2,5 10 10 ―1000 1000 ― 50000 50000 ― 100000 100000
2,5 ― 5,0 10 10 ― 500 500 ― 35000 35000 ― 75000 75000
5,0 - 10,0 10 10 ― 300 300 ― 25000 25000 ― 50000 50000
Свыше 10 10 10 ― 200 20 ― 10000 1000 ― 25000 25000

При проектировании новых технологических процессов (новых участков и цехов), тип производства ориентировочно может быть определен по годовой программе выпуска 20000 и массе детали mд=0,56 кг. Согласно таблице 3 [1,с.24] для детали “втулка” тип производства – среднесерийный.
При серийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные, агрегатные и другие металлорежущие станки.
В качестве заготовок используется прокат, отливки по металлическим моделям, штамповки. Применение разметки ограничено только для крупных и сложных деталей. Используемый режущий инструмент – универсальный и специальный, мерительный инструмент – калибры, специальные мерительные инструменты.
Точность достигается методом полной и частичной взаимозаменяемости. В этом типе производства применяются типовые группы и единичные технологические процессы, степень детализации – маршрутно-операционные и операционные технологические процессы.
 
2.4. Технико-экономическое обоснования выбора заготовки (выбор заготовки, характеристика марки материалов, расчет припусков)
2.4.1. Анализ способов получения заготовки и выбор оптимального
В современном производстве нашло широкое применение использование заготовок с экономическими конструкторскими формами, обеспечивающими обработку с наибольшей производительностью и наименьшими отходами металла в стружку.
При выборе заготовки для детали «Втулка» назначаем метод ее получения, определение конфигурации, размеры, допуски, припуски на обработку и формируем технические условия на ее изготовление. Заготовки простой конфигурации дешевле, т.к. не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки. Однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.
Главным при выборе заготовок является обеспечение заданного количества готовой детали при ее минимальной себестоимости.
В машиностроении, в зависимости от номенклатуры изделий и характера производства применяют заготовки следующих видов: прокат, центробежное литье, горячая объемная штамповка, ковка, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением, литье в кокиль, получение отливок в разовой форме.
При выборе заготовки необходимо, чтобы формы детали, припуски были минимальными. Выбор такой заготовки ведет к снижению трудоемкости изготовления детали.
Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, определить припуски на обработку, рассчитать размеры, назначить допуски на неточность изготовления.
Метод получения заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом, технологическими требованиями, годовой программой выпуска.
Деталь изготавливается из стали 45, которая не является литейной, поэтому использование литья возможно только если применять специальные методы. Получение в отливке шпоночных пазов, а также внецентрового отверстия затруднительны, т.к. они имеют небольшие размеры. Оптимальная форма отливки будет в виде трубы с выборками в отверстии на торцах Ø31,5 мм.
Применение штамповки не позволит получить внутреннее отверстие, а только наметки под него с двух сторон, т.е. при обработке придется засверливать отверстие с последующим растачиванием или протягиванием. КИМ для этого метода будет ниже чем для литья.
Применение круглого проката не целесообразно, т.к. много металла будет уходить в стружку.
Применение трубного проката будет наиболее оптимальным, т.к. КИМ будет высоким (чуть ниже чем при литье) и данный метод не требует проектирования дополнительно оснастки.
В качестве заготовки для получения детали «Втулка», будем использовать трубный прокат по ГОСТ 8732-78.
Размер заготовки определяется после определения общего припуска.
Припуск – слой материала, удаленный с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обработанной поверхности детали.
Материал детали сталь 45 ГОСТ 1050-2013. Заготовка – трубный прокат ГОСТ 8732-78.
Размеры заготовки определяем по таблицам из ГОСТ 8732-78.

Таблица 4 - Формирование размеров заготовки
Поверхность Ra, мм Размер детали Припуск на обработку Размер заготовки
Наружные поверхности 0,8 Ø40 2∙1,5 Ø43±0,5
Внутренние пов-ти 1,6 Ø25 2∙2,0 Ø21±0,5
Линейные размеры 6,3 110 2∙2 114±0,7

Рисунок 3 – Эскиз заготовки