Разработка нового перспективного технологического процесса по обработке детали “втулка”

Введение

       Технический прогресс в машиностроении характеризуется  не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, дешево и с минимальными затратами изготовить машину, применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемых машин и экономичность их эксплуатации. Разработка новых технологических методов способствует созданию более совершенных машин и снижению их себестоимости.

       В данном курсовом проекте рассматривается разработка нового перспективного технологического процесса по обработке детали “втулка”   шести типоразмеров на основе существующего базового заводского технологического процесса. Для сокращения общей трудоемкости и увеличения производительности труда, а также снижения влияния человеческого фактора на конечное качество продукта было предложено использовать современные высокоточные и производительные станки с числовым программным управлением марки Haas SL-10 и Leadwell V30. Данное решение позволило сократить общую трудоемкость не менее чем на 7% и увеличить производительность труда не менее чем на 8% по сравнению с базовым технологическим процессом. Также в дипломном проекте были рассмотрены вопросы, связанные с повышением коэффициента использования материала при получении заготовки; разработаны эффективные установочно-зажимное и контрольно-измерительное приспособления; спроектирован производственный участок, удовлетворяющий основным экономическим, экологическим требованиям, а также требованиям обеспечения безопасности жизни рабочего персонала на рабочих местах и производственном участке в целом. 

       1 Определение режима работы цеха  и типа производства

     Производственная  программа выпуска изделия “втулка” составляет 12000 штук в год. Тип производства устанавливается исходя из рекомендаций ГОСТ 14.004-83  на основе расчета коэффициента закрепления операций:                                               К_з.о.=О/Р,                                           (1.1)

где О – число различных операций;

       Р – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Так как  на момент расчета типа производства значения О и Р неизвестны, то К_з.о. можно определить из выражения:

                                                     ,                                                 (1.2)

где Ф_Д  - действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах;

         Q – годовой объем выпуска деталей в штуках;

      Т_шт.к. – среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям технологического процесса изготовления детали в мин.

          Q = 12000 шт.;

      Т_шт.к. = 4,88 мин.

       Действительный  годовой фонд времени работы единицы  оборудования устанавливается с  учетом минимально необходимых затрат времени на ремонт оборудования и  определяется как:

                                                  Ф_Д = Ф_Н (1 - К/100),                                        (1.3)

где Ф_Н – номинальный годовой фонд работы оборудования в часах;

    К – коэффициент, учитывающий потери номинального фонда времени на ремонт в %. Этот коэффициент принимается равным для металлорежущих станков до 30 категории сложности – 3,0%, свыше 30 категории – 6%.

       Номинальный годовой фонд работы оборудования определяется из

                                                Ф_Н = (Д_Г – Д_В) 8,2 m,                                         (1.4)

где Ф_Н  = 4140 час при 2-х сменной и Ф_Н = 6210 час при 3-х сменной работе;

      Д_Г – число дней в году;

      Д_В – число выходных и праздничных дней в году;

      m – число рабочих смен.

Ф_Д = 4140 (1 -3К/100)=4015,8

       Согласно  ГОСТ 3.1119-83 при 1 < К_з.о ≤ 10 – крупносерийное производство.

       В случае крупносерийного производства целесообразно использовать автоматизированные (полуавтоматические), автоматические и комплексные автоматические линии. Ритмичность и непрерывность  работы поточной линии определяется исходя из такта выпуска деталей, который определяется по зависимости:

                                                        Т_В = Ф_Д·60 ·К_З / Q ,                                         (1.5)

где  Ф_Д  – действительный годовой фонд времени работы оборудования, час;

        К_З = 0,75-0,96 – планируемый нормативный коэффициент загрузки оборудования, учитывающий простой по организационно-техническим причинам и регламентирующий перерывы на отдых (меньшее значение К_З соответствует массовому производству);

      Q - годовой объем выпуска деталей, шт.

Т_В = 4015,8·60·0,75  / 12000 = 15,06.

       Определяется  величина партии деталей, одновременно запускаемых в производство:

                                                               n = Q · f / F ,                                             (1.6)

где  f = 3, 6, 12, 24 – периодичность запуска партии деталей в днях;

       F = 253 – число рабочих дней в году.

n = 12000 ·3 / 253 = 142,3 шт.

       Размер  запускаемой партии деталей должен быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства (его целесообразно принимать  не менее сменной выработки). Корректировка размера партии деталей состоит в определении расчетного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

                                                              ,                                            (1.7)

где 476 – действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;

       0,8 – нормативный коэффициент  загрузки станка в серийном  производстве.

.

       Расчетное число смен округляется до принятого  целого числа С_ПР = 2. Затем определяется число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен

шт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2. Анализ исходных данных

       2.1 Служебное назначение изделия

       Деталь  “втулка” является основной частью электромагнитного клапана, состоящего из следующих элементов: корпуса; цилиндрической катушки, представляющей собой намотанный элемент из медного провода и пропитанной специальными лаками для создания механической и электрической прочности; якоря, представляющего собой элемент цилиндрической формы с высоким качеством обработки наружной поверхности, покрытой химическим никелем и хромом для повышения износостойкости и коррозионостойкости; запорного элемента, который выполнен из высоко закаленной стали с шероховатостью Ra 0,2 – 0,4.

       Принцип работы электромагнитного клапана  заключается в следующем: при  включении питания на катушку  электромагнитные силовые линии  пересекают якорь, заставляя его  двигаться вдоль оси корпуса. При этом клапан, соединенный с  якорем открывает-закрывает отверстие, по которому подается топливо.

       Корпус  является основной частью, так как:

1. на него устанавливается катушка;
2. является элементом, по которому движется якорь;
3. является базой для какого-либо агрегата.

В связи  с этим к корпусу предъявляются  высокие требования по прочности  и зазорам.

       Втулка изготовлен из электротехнической стали 20880Ш ТУ 14-1-3606-83. Она характерна тем, что за счет структуры и состава, получаемых способом электрошлакового переплава становится магнитомягким материалом с высокой электромагнитной проницаемостью. Места присоединения электромагнитного клапана к базовому изделию выполнены с высокой точностью с целью обеспечения герметичности и прочности крепления. На той части, где идет сопряжение с агрегатом, имеются высокоточные канавки под уплотнительные кольца, которые обеспечивают абсолютную герметичность сопряжения. Весь корпус имеет специальное размерное покрытие, которое требует повышения точности обработки на 1 квалитет для получения окончательно точных размеров. Основные характеристики электромагнитного клапана представлены в таблице 2.1. 
 

Таблица 2.1 - Характеристика электромагнитного клапана

Характеристика	Показатель
Номинальное напряжение питания постоянного  тока, В, 10%	27
Потребляемый  ток, А, не более	0,5
Режим работы	повторно-кратковременный
Давление  рабочего тела, кгс/см2	25
Температура рабочего тела, С	до +140
Рабочее тело	Топливо Т-1, ТС-1, РТ
Расход  при перепаде 2 кг/ см2, л/мин	1,3
Диаметр проходного сечения, мм	2
Масса, кг, не более	0,22
Напряжение  срабатывания (удержания), В	10,1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2.2 Конструкторский контроль чертежа изделия

       Конструкторский контроль – операция, направленная на поиск и устранение элементов  чертежей и эскизов, не соответствующих  положениям существующих на данный момент стандартам ЕСКД.

       При конструкторском контроле базового заводского чертежа детали были выявлены несоответствия требованиям ЕСКД, которые  сведены             в таблицу 2.2. 
 
 

Таблица 2.2 - Конструкторский контроль чертежа

Указано на чертеже	В соответствии с ЕСКД
1	2
Неуказанные предельные отклонения размеров H14, h14,  IT14/2	H14, h14, IT14/2

 
 
 

       2.3 Анализ технических требований рабочего чертежа изделия 

       Деталь  “втулка” предназначена для открытия и закрытия каналов топливо-регулирующих агрегатов. Весь корпус в сборе работает в агрессивной среде. Поэтому к детали предъявляются повышенные требования по прочности и герметичности. Давление рабочего тела составляет 20 кгс/см². В виду этого проверка на прочность и герметичность должна осуществляться при более высоком давлении. Так, проверка на прочность топливом Т-1, ТС-1 или РТ осуществляется давлением 25 кгс/см² в течение 5 минут, а проверка на герметичность воздухом давлением 50 кгс/см² в течение 1 минуты. Если герметичность детали в течение указанного времени сохраняется полной, то деталь признается годной.

 Определение  допуска перпендикулярности торца  детали.

       Определяем  допуск t₂ cоосности поверхности Ø34,7 к оси отверстия формуле [1]:

                                                                                       (2.1)

где t₁ – допуск перпендикулярности торца детали к общей оси посадочных поверхностей вала;

d_ст – диаметр ступицы;

d_е – диаметр вала.

.

       Допуск  соосности не должен превышать 0,4 мм.  
 

       2.4 Анализ технологичности конструкции изделия