Разработать технологический процесс механической обработки детали «Фланец»

Введение


На современном этапе развития основными задачами, рассматриваемыми технологией машиностроения, являются такие задачи, как: создание принципиально новых технологий, позволяющих многократно повысить
производительность; переход от разработки отдельных машин и технологий к разработке и применению технологических комплексов; применение системы автоматического проектирования технологических процессов.
В развитии технологии обработки металлов резанием за последние годы происходят принципиальные изменения. Интенсификация техноло-гических процессов на основе применения режущих инструментов из новых инструментальных материалов, расширение области применения оборудования с ЧПУ, создание роботизированных станочных комплексов и гибких производственных систем с управлением от ЭВМ, повышение размерной и геометрической точности, достигаемой при обработке - таков неполный перечень важнейших направлений развития технологии механической обработки в машиностроении.
Сведения о технологических процессах, в том числе о процессах с применением инструментов из сверхтвердых материалов и минералокерамики, о технологических методах достижения высокой точности для прецизионных деталей, об особенностях внедрения гибких производст¬венных систем, робототехнических станочных комплексов, станков с ЧПУ и многооперационных станков, станочных приспособлений, вспо¬могательного инструмента, а также рекомендации по выбору режимов резания и технико-экономической эффективности совершенствования технологии механообрабатывающего.
Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса ее изготовления, соответствием этого процесса и его результатов установленным требованиям. Основными производствен¬ными факторами являются качество оборудования и инструмента, физи¬ко-химические, механические и другие свойства исходных материалов и заготовок, совершенство разработанного технологического процесса и качество выполнения обработки и контроля.
Тема курсовой работы - проектирование технологического процесса обработки фланца.
Цель курсовой работы заключается в том, чтобы закрепить знания, полученные в процессе изучения предмета «Технология машиностроения», и приобрести навыки в разработке технологического процесса обработки детали на их основе. Также целью данной работы является потенциальная подготовка к выполнению дипломного проекта, который предстоит выполнить на 5-м курсе.

1. Назначение детали, анализ технических требований


1.1 Назначение детали, анализ чертежа

Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т.д. Фланец в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей.
Фланцы применяются для соединения изделий арматуры с трубопроводами, соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию. Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.
Форма уплотнительной поверхности Фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 Мн/м2 (40 кгс/см2), поверхности с выступом на одном Фланце и впадиной на другом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками – при давлениях до 20 Мн/м2 (200 кгс/см2), Фланец с конической уплотнительной поверхностью – при давлениях выше 6,4 Мн/м2 (64 кгс/см2).
Фланцы служат для ограничения осевых перемещений валов, выполнение изолирующих и декоративных функций.
Заготовками для детали служит прокат (прутки, трубы), отливки, штамповки. Выбор материала зависит от служебного назначения изделия, конфигурации, объема выпуска. Указанное изделие изготавливают из стали, чугуна, бронзы, пластмасс и других материалов. К изделиям типа фланец предъявляют следующие технические требования: точность базирующих поверхностей 6-8-го квалитетов, точность наружных базирующих поверхностей 6-8-го квалитетов; допуски цилиндричности и круглости ответственных поверхностей 5-6-й степени точности; допуск перпендикулярности торцов осям 6-8-й степени точности.
Заготовками для изделий из отливок, рассматриваемой группы являются резаный прокат, если конструктивное изделие имеет небольшие перепады диаметров ступеней; для изделий малых диаметров используют прутки. В серийном производстве для деталей со значительным перепадами диаметрами используют штамповку.
Обычно наиболее трудоемкой предварительной операции обработки деталей этой группы являются токарная обработка при закреплении заготовки в патроне. В серийном производстве эти операции выполняют на станках с ЧПУ.

Мой фланец имеет:
- наружную плоскую поверхность диаметром 70 мм, длиной 22 мм
- наружную плоскую поверхность диаметром 65, длиной 22 мм
- 4 отверстия диаметром М 8-8Н
- 4 бобышка длиной 2 мм
- сквозное отверстие диаметром 30
- наружную плоскую поверхность диаметром 28 имеет Ra= 6,3мм
- внутренняя поверхность отверстий имеет Ra= 40
- деталь имеет 4 фаски 1,6×45 ͦ.
Для изготовления типовой детали втулка используется материал – отливка 30Л-I ГОСТ 977-75.

1.2 Анализ технологичности детали и требования к ее изготовлению

Деталь “фланец” достаточно специфична: наибольший диаметр 70 мм, линейный размер – 22 мм. Процесс ее изготовления состоит из 8 различных операций.
Все размеры детали стандартизированы в соответствии с нормальным рядом чисел, допустимые отклонения назначены по ГОСТам. Наличие унифицированных элементов и параметров детали сокращает потребную номенклатуру режущего и мерительного инструментов.
Фланец представляет собой тело вращения, что определяет широкое использование при изготовлении детали токарно-револьверного полуавтомата – 1К341. В детали предусмотрены отверстия, которые выполняются на вертикально-сверлильном станке 2Н125, СС10170. Сверление осуществляется в кондукторе с делительным устройством. При изготовлении детали используется небольшое число станков.
Конфигурация детали в основном позволяет использовать стандартные станочные приспособления.
Конструкция детали типа «Втулка» характеризуется следующими признаками:
а) в детали имеется 4 отверстия диаметром М 8-8Н;
б) верхняя наружная поверхность диаметром 65мм;
в) имеются 4 бобышка;
г) деталь имеет симметричную форму, что достаточно технологично, все методы обработки просты и доступны, а также могут использоваться в серийном и массовом производстве.
В целом деталь технологична.

1.3 Определение типа производства

Для определения типа производства необходимо определить массу детали. Для этого необходимо данную деталь условно разделить на более простые детали и найти объемы этих составляющих, затем полученные объемы сложить и умножить на плотность материала из которого изготовлена деталь.

В зависимости от массы детали и N=95 000 из таблицы 1 выбираем тип производства.
Таблица 1. Типы производств.

Масса детали Мелкосерийное производство (шт/год) Среднесерийное производство (шт/год)
До 1 кг 10-2000 2000-100 000
1 –2.5 кг 10-1000 1000-50 000
2.5 –5 кг 10-500 500-35 000
Свыше 5 кг 10-300 300-25 000
Тип производства среднесерийный.


1.4 Метод получения заготовки

Основные способы производства заготовок - литье, обработка давлением, сварка. Способ получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, от ее конфигурации и размеров, вида конструкционного материала, типа производства и других факторов.
Для изготовления детали «Фланец» заготовкой будет являться отливка 30Л-I ГОСТ 977-75.
Методом получения отливки является литье в песчано-глинистые формы.
Метод литья является самым распространенным способом изготовления металлических деталей и изделий в машиностроении, строительстве, при изготовлении товаров народного потребления. Это наиболее дешевый способ изготовления деталей сложной конфигурации, масса которых может быть от нескольких граммов до нескольких сотен тонн. Кроме того, таким методом можно получить фасонные отливки из малопластичных сплавов, которые не поддаются обработке давлением. Литьем изготовляют детали и заготовки из чугуна, стали, сплавов алюминия, меди, магния, никеля.
При производстве литых изделий сначала изготовляют форму и заполняют расплавленным металлом, который после затвердевания принимает ее очертания и размеры; полученное изделие называют отливкой. В настоящее время фасонные отливки получают литьем в песчано-глинистые, металлические и оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежным литьем. Все методы литья, кроме литья в песчано-глинистые формы, называют специальными способами. Такими способами можно получить отливки высокой точности, с минимальными допусками по размерам, с чистой поверхностью, не требующей дальнейшей механической обработки. Специальные способы литья позволяют снизить трудоемкость и стоимость детали, а также уменьшить расход металла.
Литье в песчано-глинистые формы является основным методом производства мелких и крупных отливок простой и сложной форм. Этим способом изготовляют до 80% общего количества отливок.
Технологический процесс производства отливок в песчано-глинистые формы включает изготовление модели, формовку и сборку литейной формы, расплавление и заливку металла в форму, освобождение отливки от формы, обрубку и очистку литья, контроль качества отливки.
Модели служат для получения внешних очертаний отливки. Внутренние полости и отверстия в отливке получают с помощью стержней, которые устанавливаются при сборке формы. Модели могут быть деревянными, металлическими, из гипса или пластмассы. Стержни изготовляют из смесей, содержащих 91 - 97 % кварцевого песка и 3-4 % глины, с добавлением жидкого стекла. Модели делают с учетом припусков на механическую обработку и линейную усадку сплава, которая составляет для чугуна 1 -1,3%. для стали - 2-2,5, для алюминиевых сплавов- 0,9-1,2, для бронзы и латуни-1,3-2,5%- Для лучшего извлечения модели из формы боковые стенки должны иметь уклоны от 0,5 до 2°. В модели должны быть предусмотрены плавные переходы от утолщенных к тонким местам, а внутренние углы должны иметь закругления. По конструкции модели могут быть цельными и разъемными, состоящими из верхней и нижней частей.
Песчано-глинистые формы делают из формовочных смесей, содержащих до 90 % отработанной формовочной смеси, от 10 до 50 % свежего песка и глины и от 2 до 8 % молотого каменного угля. Для улучшения качества смесей в них добавляют жидкое стекло. Состав формовочных смесей зависит от литейного сплава, массы отливки, требуемой чистоты отливки и других условий.
Литьем в песчано-глинистые формы получают изделия из чугуна, стали, латуни, бронзы, литейных сплавов алюминия, цинка и других металлов.
2.Разработка технологического процесса


2.1 Выбор и обоснование маршрута обработки детали

Из анализа служебного назначения детали следует, что ее основными базами являются: необработанная поверхность ∅70 на операции 010.
Наиболее жесткие технические требования предъяв¬ляются к поверхностям с диаметрами 70, 65 и 35.
Требуемую точность можно достичь следующими методами:
1) Обтачивание тонкое;
2) Сверление чистовое;
3) Обкатывание, алмазное выглаживание.
Все эти методы позволяют достичь допуски и шероховатость поверхности 1.25. Поэтому сравнивать их нужно по производительности и себестоимости. Тонкое обтачивание, обкатывание и алмазное выглаживание имеют примерно одинаковую производительность. Эти методы тре¬буют дорогостоящего инструмента и оборудования. Сверление, при имеющейся в нашем случае предварительной обработке, является самым оптимальным вариантом окончательной обработки наружной цилиндрической поверхности.
При формировании маршрута обработки придерживаются следующих рекомендаций:
1. На первой операции обычно производиться обработка технологических поверхностей, которые затем используются в качестве технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки;
2. Общую последовательность обработки поверхностей заготовки на черновом и чистовом этапах технического процесса желательно сохранить;
3. Объединение черновых и чистовых переходов в одну операцию нежелательно;
4. Наиболее ответственные переходы, связанные с достижением наибольшей точности, а также обработку легко деформируемых поверхностей необходимо производить в конце технологического процесса.
На основании вышеизложенных принципов разработанный маршрут технологического процесса изготовления детали представлен в Приложении А (при заполнении маршрутных карт).

2.2 Разработка технологических операций


Под технологическим оснащением операции понимается станок, применяемый для обработки заготовки, установочное приспособление для установки и закрепления заготовки на станке, оснастка для крепления инструмента.
Анализ формирования типовых поверхностей детали и методов их обработки, требуемой точности предъявляемой к ним, учитывая тип производства, габаритные размеры детали и расположение обрабатываемых поверхностей, показал, что желательно выбрать следующее технологическое оснащение операций изготовления детали.
При определении содержания операции учитываются последовательность и содержание переходов, а также конфигурация заготовки, требования, предъявляемые к детали, методы обработки и выбранные технологические базы, методы и виды обработки.
Приведем описание операций с указанием основных средств технологического оснащения для изготовления типовой втулки – фланца: материал – сталь 35, заготовка – отливка 30Л-I.
Заготовительльная 005 операция.
Вертикально-сверлильная 010 операция: рассверлить отверстие выдержав размер 1. Станок вертикально-сверлильный 2Н125. Приспособление: Патрон 7100-0061 ГОСТ 2675-80.Режущие инструменты: сверло Ø30 2301-0106 ГОСТ 10903 – 77. Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ1 – 125-0,1 ГОСТ 166-89.
Токарно-револьверная 015 операция: проточить поверхность выдержав размер 1; подрезать торец выдерживая размер 4; Подрезать размер буртика выдерживая размеры 2 и 3. Станок токарно-револьверный 1К341. Приспособление: цанга разжимная 7112-4021.Вспомогательный инструмент: очки ЗН ГОСТ 12.4.013-85; державка 7195-4004; поддон 1 ГОСТ 23.4.97-81; щётка торцовка ЩТ ГОСТ 10597-87. Режущий инструмент: резец 2102-0073 ГОСТ 18877-73; резец 2102-0073 Т15К6 ГОСТ 18877-73. Измерительный инструмент: ШЦ 1 – 160-0,05 ГОСТ 166-89; скоба Ø65 – 0,4 8113-4038; шаблон 8150-4038.
Вертикально-сверлильная 020 операция: включить кнопку станка «Пуск цикла»; разжать зажимное устройство поворотом рукоятки; взять шланг смывного устройства с веретенным маслом; смыть стружку с фланца. Станок вертикально-сверлильный СС10 170. Приспособление: зажимное устройство. Режущий инструмент: сверло Ø 6,7 2300-0186 ГОСТ 10902-77; сверло Ø 9,9 2300-0,318 ГОСТ 10902-77; метчик 2621-2531 3 ГОСТ 3266-81. Вспомогательный инструмент: тара Б4. Измерительный инструмент: пробка 8221-3035 7Н ГОСТ 17758-72.
Вертикально – сверлильная 025 операция: сверлить 4 отверстия последовательно выдерживая размеры 1, 2, 3. Станок вертикально-сверлильный 2Н 125. Приспособление: кондуктор пневматический. Режущий инструмент: сверло Ø 6,7 2300-0186 ГОСТ 10902 – 77. Вспомогательный инструмент: патрон 10 ГОСТ 8522-79; поддон 1 ОСТ 23.4.97-81. Измерительный инструмент: шаблон на координацию 4-х отверстий 8364-4011; ШЦ 1 – 125 – 0,1 ГОСТ 166-89; пробка 16+0,43 8131-4003.
Вертикально-сверлильная 030 операция: снять фаску в 4-х отверстиях последовательно выдерживая размер 1. Станок вертикально-сверлильный 2Н 125. Режущий инструмент: сверло Ø 9,9 2300-0318 ГОСТ 10908-77. Вспомогательный инструмент: державка; патрон 13-816 ГОСТ 8522-79; поддон 1 ОСТ 23.4.97-81.
Вертикально-сверлильная 035 операция: нарезать резьбу М8 выдержав размеры 1, 2. повторить 3 раза. Станок вертикально-сверлильный 2Н 125. Режущий инструмент: метчик 2621-2531 ГОСТ 3266-81. Вспомогательный инструмент: патрон 10-616 ГОСТ 8522-79; патрон 10-816 ГОСТ 8522-79; поддон 1 ОСТ 23.4.97-81. Измерительный инструмент: пробка 8221-3035 7Н ГОСТ 17758-72.
Контрольная 040 операция.
Разработанный технологический процесс представлен в приложении А (заполнение операционных карт резаньем; карт эскизов; операционные карты технического контроля).

2.3 Определение припусков на механическую обработку

Припуском на обработку называют слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки резанием (снятием стружки). Промежуточным припуском называют слой металла, необходимый для выполнения технологического перехода. Промежуточный припуск определяется разностью размеров, получаемых на смежных—предшествующем и выполняемом — переходах технологического процесса обработки данной элементарной поверхности.
Общим припуском называют слой металла, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов, т. е. всего процесса обработки данной поверхности, от черной заготовки до готовой детали; общий припуск определяется разностью размеров черной заготовки и готовой детали.
Характеризующим признаком для наружных поверхностей является положительное значение разности размеров на предшествующем и выполняемом переходах, а для внутренних — отрицательное значение этой разности.
При обработке различают симметричные и асимметричные припуски.
Симметричные припуски всегда имеют место при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения, а также при параллельной обработке противолежащих плоских поверхностей.
Асимметричные припуски имеем при различной величине их на противолежащих гранях, обработка которых производится последовательно.
Одностороннее расположение припуска представляет собой частный случай асимметричных припусков, когда противолежащая грань не обрабатывается.
В результате выполнения каждого технологического перехода механической обработки также возникают технологические отклонения, величина которых зависит от применяемого метода обработки, режимов резания, геометрических погрешностей станка и других технологических факторов. Результативные погрешности обработки представляют собой совокупность как остаточных погрешностей заготовки, так и вновь возникших погрешностей на выполняемом переходе механической обработки.
В целях достижения высокого качества конечной обработки заготовки необходимо при каждом выполняемом технологическом переходе механической обработки предусматривать припуск, компенсирующий погрешности предшествующей обработки.
Так припуски встречаются на всех операциях изготовления детали «Фланец», в основном они равны глубине резанья.

Продолжение работы в архиве!