Проектирование технологического процесса механической обработки и специального станочного приспособления для детали «фланец»

Федеральное Государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Самарский государственный

аэрокосмический университет

имени академика  С.П. Королева

(национальный  исследовательский университет)

 

 

Факультет летательных аппаратов

 

Кафедра производства летательных  аппаратов

и управления качеством  в машиностроении

 

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

И СПЕЦИАЛЬНОГО СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

ДЛЯ ДЕТАЛИ «ФЛАНЕЦ»

 

Пояснительная записка  к курсовому проекту

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка  группы 1507: Шмитова А.И.

 

Руководитель проекта: Моисеев В.К.

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект

Пояснительная записка: 39 с, 14 рис., 6 табл., 13 источников.

Графическая документация: 2 л. А4, 1 л. А2.

 

 

 

 

ПРОЦЕСС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ, ДЕТАЛЬ, ЗАГОТОВКА, ФЛАНЕЦ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ИНСТРУМЕНТ, ОБОРУДОВАНИЕ,

ПАТРОН 3-Х КУЛАЧКОВЫЙ, НАЛАДКА, КАРТА МАРШРУТНАЯ

 

 

 

Объект исследования – деталь «фланец».

Цель курсового проекта  – разработка экономически целесообразного технологического процесса изготовления качественной детали в соответствии с чертежом.

Область применения –  машиностроение.

Проведен анализ технологичности  детали, подобран и обоснован вид  заготовки и определены ее размеры  в соответствии с припусками.

Разработан технологический процесс изготовления детали, подобрано оборудование, режущий и измерительный инструмент.

Разработано специальное  станочное приспособление для точения поверхности при механической обработке.

Определена схема базирования, рассчитана погрешность установки заготовки, разработан проект приспособления, предусмотрены условия безопасной эксплуатации приспособления.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..5

1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ…………………………………………………………………………6

1.1 Назначение и краткое  техническое описание детали………………..6

1.2 Конструктивно-технологический анализ детали…………………….7

1.2.1 Свойства материала  детали………………………………………7

1.2.2 Унификация конструктивных  элементов детали……………….7

1.2.3 Технологические показатели качества детали………………….8

1.3 Выбор и обоснование  вида заготовки, способа ее получения и     качества………………………………………………………………….9                                        

1.4 Расчет  припусков на обработку и определения  размеров    заготовки……………………………………………………………….10

1.5 Обеспечение конструкторской  и технологической

      документации  в соответствии с ЕСКД и ЕСТД…………………….11

1.6 Разработка плана  механической обработки…………………………12

1.7 Выбор оборудования и его характеристик………………………….23

1.8 Выбор режущего инструмента в соответствии с государственными стандартами………………………………………………………..…..24

1.9 Расчет режима обработки  и нормирования токарной операции…..29

1.10 Кодирование конструкторской документации…………………….32

2 Проектирование СПЕЦИАЛЬНОГО станочного

   ПРИСПОСОБЛЕНИЯ………………………………………………………....34

2.1 Выбор схемы базирования детали в приспособлении……………...34

2.2 Разработка и описание  конструкции приспособления……………..35

2.3 Погрешность  установки заготовки в приспособлении……….……35

2.4 Определение величины зажимного усилия………………………....36

2.5 Безопасность эксплуатации приспособлений в соответствии с ГОСТ……………………………………………………………………….37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….38

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………39

ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………….……40

ПРИЛОЖЕНИЕ Б……………………………………………………………..…41

ПРИЛОЖЕНИЕ В………………………………………………………………..42

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Механическая обработка  – широко распространенный технологический  процесс современного машиностроения. Этот вид обработки находит широкое применение в различных областях машиностроения, так как он дает возможность получить детали различной формы и конфигурации с заданными технологическими показателями. Данным методом обработки обрабатывается до 70% всех изготавливаемых деталей.

В настоящее время  в виду перехода к рыночной экономике большое значение приобретает конкурентоспособность создаваемой продукции. Важными показателями продукции является качество и цена, а это напрямую зависит от экономической эффективности и качества производства.

В целях обеспечения высокой эффективности производства и создания качественной продукции необходима разработка таких технологических процессов, которые позволяют с наименьшими трудовыми и материальными затратами обеспечить изготовление продукции с требуемыми параметрами, характеристиками и свойствами.

Еще на стадии проектирования технологического процесса закладывается качество будущей  продукции, ее себестоимости и эффективность  производства. Поэтому так важно  правильное, разумное и рациональное проектирование технологического процесса.

Эффективность того или иного технологического процесса зависит от того, на сколько  обосновано был проведен выбор необходимого инструмента, оборудования, оснастки, а также от методов получения  заготовки и режимов обработки.

Курсовой проект состоит из двух частей. Первая часть посвящена разработке и обоснованию технологического процесса изготовления заданной детали типа «фланец» с учетом обеспечения высокого качества ее получения методами механической обработки на реальном оборудовании. Вторая часть курсового проекта посвящена проектированию специального станочного приспособления, обеспечивающего возможность механизации технологических процессов изготовления детали.

 

1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА         

   ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

 

1.1 Назначение и краткое техническое описание детали

Рассматриваемая в курсовом проекте деталь «Фланец» (рисунок 1) служит для прочного и герметичного соединения труб, СВЧ волноводов и трубопроводной арматуры, присоединения их друг к другу, к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение). Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т. п.

Фланец представляет собой прямоугольное кольцо с  равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек.

Деталь представляет собой совокупность следующих поверхностей:

Æ115 мм - цилиндрическая поверхность длиной 17 мм и цилиндрическая поверхность Æ38 мм длиной 10 мм, выполненные по 12 квалитету, 4 поверхности квадрата длиной 92 мм и шероховатостью Ra=1,6 выполнены по 10 квалитету. Отверстие Æ31 мм и два симметричных отверстия Æ13 мм выполнены с шероховатостью Ra=1,25 по 8 классу точности, а также два симметричных отверстия с внутренней резьбой М12, выполненные по 6 квалитету. Точность остальных поверхностей соответствует 12 квалитету.

 

 

 

Рисунок 1 – Эскиз детали «Фланец»

1.2 Конструктивно-технологический анализ детали

1.2.1 Свойства материала детали

Деталь изготовлена  из нержавеющей стали 12Х18Н10Т [1]. Применяется для деталей, работающих до 600°С, сварных аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и для других деталей, работающих под давлением при температуре от -196 до +600°С, а при наличии агрессивных сред до +350°С.

Химический состав нержавеющей стали 12Х18Н10Т представлен в таблице 1, механические свойства – в таблице 2.

 

Таблица 1 - Химический состав в процентах по ГОСТ 5632-72 

Марка стали	С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Ti	Fe
Сталь 12Х18Н10Т	До 0,12	До 0,8	До 2	9-11	До 0,02	До 0,035	17-19	До 0,3	0,6-0,8	Основа

 

Таблица 2 - Механические свойства стали 12Х18Н10Т при Т=20°С

Сортамент	Размер, мм	sв, МПа	sТ, МПа	d5, %	y, %	KCU, кДж/м2	Термообр.
Поковки	До 1000	510	196	35	40	350	Закалка 1050-1100°С, вода

 

Модуль упругости при Т=20°С

Е=1,98·10^-5 Мпа.

 

Физические свойства при Т=20°С:

Коэффициент температурного (линейного) расширения

α = 16,6·10⁶ 1/°С;

Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала)

λ = 15 Вт/м·°С;

Плотность материала  ρ=7920 кг/м³.

 

 

1.2.2 Унификация  конструктивных элементов детали

Перед разработкой технологического процесса изготовления детали необходимо оценить технологичность детали и, по возможности, внести предложения  по ее повышению.

Технологичность конструкции  изделия (детали) – это совокупность свойств, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Одним из общих требований к технологичности конструкции детали является то, что конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или должна быть стандартной в целом.

Технологичность конструкции  изделия (детали) можно оценить с  помощью одного из показателей технологичности: коэффициента унификации конструктивных элементов K_уэ, который определяется по формуле

,         (1)

где  Q_уэ – число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов;

Q_э – общее число конструктивных элементов.

К конструктивным элементам  детали относятся: линейные размеры, углы, отверстия, радиусы закруглений, конусы, резьбы, фаски и т.п. В соответствии с эскизом детали, представленным на рисунке 1, разобьем ее на конструктивные элементы и проанализируем их размеры путем сравнения с нормальными рядами, взятыми из справочника [2]:

• унифицированных размеров - Q_уэ=11;
• число конструктивных элементов - Q_э=11;

Таким образом,

.

Вывод: из анализа детали видно, что размеры всех конструктивных элементов унифицированы, коэффициент унификации высокий, значит, делаем вывод, что деталь по данному параметру технологична и к ней можно применять известные технологии, оснастку, инструмент и стандартное оборудование.

 

1.2.3 Технологические  показатели качества детали

К технологическим показателям  качества детали относятся коэффициент точности обработки K_т.о., коэффициент шероховатости K_ш., коэффициент унификации конструктивных элементов детали K_у., коэффициент использования материала K_и.м..

Коэффициент точности обработки определяется по формуле:

;      (2)

,     (3)

где: A_ср – средний класс точности обработки детали;

A – класс точности обработки (квалитет);

n_i – число размеров соответствующего класса точности (данного квалитета).

Соответствующие квалитеты размеров определяются из [3]:

;

.

Коэффициент шероховатости поверхности K_ш определяется по формуле:

;        (4)

,     (5)

где: s_ср – средний класс шероховатости поверхности детали;

s – класс шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73;

n_iш – число поверхностей соответствующего класса шероховатости.

На основе данных, представленных на эскизе детали (рисунок 1), а также используя справочник [3], можно определить класс шероховатости каждой поверхности детали в соответствии с ГОСТ 2789-73.