Проект механосборочного участка изготовления крана вспомогательного тормоза локомотива 172 (Zapiska)

Посмотреть архив целиком

Содержание


Введение. 4

Часть I.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

  1. Определение типа производства и выбор вида его организации. 5

  2. Разработка технологического процесса сборки узла. 7

    1. Служебное назначение узла и принцип его работы. 7

    2. Анализ чертежа, технических требований на узел и техноло­гичности его конструкции. 8

    3. Выбор метода достижения требуемой точности узла. 9

    4. Контроль точности сборки узла или методы его испытаний. 14

    5. Схема сборки узла. 16

    6. Выбор вида и формы организации процесса сборки узла. 17

    7. Выбор сборочного оборудования и технологической осна­стки. 18

    8. Технологическая карта сборки узла. 19

    9. Расчет числа рабочих мест и рабочих-сборщиков. 20

    10. Построение циклограммы сборки. 21

    11. Планировка сборочного места. 21

  3. Разработка технологического процесса изготовления детали.

    1. Служебное назначение детали. 22

    1. Анализ чертежа, технических требований на деталь и её тех­нологичности. 23

    2. Выбор вида заготовки и назначение припусков на обра­ботку. 21

    3. Выбор технологических баз и обоснование последовательно­сти обработки поверхностей заготовки. 25

    4. Выбор методов обработки поверхностей заготовки и определение количества переходов. Выбор режущего инструмента. 26

    5. Разработка маршрутного технологического процесса. Выбор технологического оборудования и оснастки. 27

    6. Определение припусков на обработку, межпереходных размеров и их допусков. Определение размеров исходной заготовки.

    7. Назначение режимов резания. 29

    8. Нормирование операций. 30

    9. Контроль точности изготовленной детали.

    10. Оформление технологической документации: 33

  • маршрутной карты технологического процесса изготовления детали;

  • операционной карты на одну операцию технологического процесса изготовления детали;

  • технологической карты сборки.


Часть II.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ

  1. Исследование пружин.

    1. Расчёт усилий сжатия пружин. 34

    2. Вывод 36




Часть III.

КОНСТРУКТОРСКАЯ

  1. Проектирование и расчёт приспособления.

    1. Служебное назначение приспособления. Обоснование выбора вида приспособления. 37

    2. Выбор установочных элементов. 38

    3. Разработка схемы закрепления заготовки. Определение силы зажима. 39

    4. Выбор вида зажимного механизма, его силовой расчёт. 41

    5. Расчёт приспособления на точность изготовления изделия. 42

    6. Разработка технических требования на приспособление. 43


Часть IV.

ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

  1. Планировка участка механосборочного цеха.

    1. Введение 44

    2. Вносимые преимущества 44

    3. Таблица исходных данных 45

    4. Расчёт производительности 47

    5. Расчёт количества оборудования 47

    6. Расчёт числа рабочих мест и рабочих сборщиков 49

    7. Расчёт капитальных затрат 50

    8. Расчёт основных параметров автоматизированного склада 50

    9. Расчёт капитальных затрат 55

    10. Организационные принципы работы автоматизированной системы инструмента обеспечения (АСИО) 56


Часть V.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

  1. Анализ опасных, вредных факторов и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации роботизированного комплекса.

    1. Водная часть. 59

    2. Основная часть. 63

    3. Заключительная часть. 71


Заключение. 72

Список использованной литературы. 73












Введение.


Цель дипломного проекта - разработать и спроектировать участок механо-сборочного цеха по изготовлению крана вспомогательного тормоза локомотива.

Задачи дипломного проекта:

- определить тип производства и выбрать вид его организации

- разработать технологический процесс сборки крана вспомогательного тормоза локомотива

- разработать технологический процесс изготовления корпуса

- проектирование технологической оснастки

- планировка участка механосборочного цеха

- экономическая часть.

Основной задачей дипломного проекта является систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний по специальности и применение этих знаний при решении конкретных научных, технических, экономических и производственных задач, а также задач культурного строительства;

- развитие навыков ведения самостоятельной работы и овладения методикой исследования и экспериментирования при решении разрабатываемых в дипломном проекте проблем и вопросов.

Необходимо решить задачу проектирования экономически эффективного технологического процесса изготовления сборочной единицы с использованием достижений науки, техники и передового производственного опыта.




















Часть I

Технологическая.


  1. Определение типа производства и выбор вида его организации.


Исходные данные для расчёта:

Общий выпуск по неизменным чертежам – 4000 штук;

Производственная программа – 1000 штук в год.

  1. Деталь будет выпускаться:

  1. Такт выпуска при двусменном режиме работы:

, где

F = 2052 часов – годовой фонд времени,

n – коэффициент, учитывающий простои оборудования, связанные с наладкой и обслуживанием;

N – количество деталей в партии:

  1. Дневной выпуск изделий:

  1. Сменный выпуск:

  1. Число изделий в месяц:


Выбор организационной формы технологического процесса сборки.


Необходимое число рабочих-сборщиков:

, где

q - количество рабочих-сборщиков;

To - общая трудоемкость сборки изделия;

Tc - продолжительность по времени совмещенных операций ( в данном случае нет совмещенных операций, следовательно Tc = 0 );

t - такт выпуска;

tп - время перемещения собираемого изделия от одной позиции к другой ( позиция одна, следовательно tп = 0 );

γ- количество параллельных потоков ( один поток, γ = 1 ). Тогда:

Следовательно, принимаем q = 1, нужен один рабочий-сборщик.


Существует три типа производства: единичное, серийное и массовое.

Под единичным производством машин, их деталей или заготовок понимают изготовление их, характеризуемое малым объёмом выпуска. При этом считают, что выпуск таких машин, деталей или заготовок не повторится по неизменяемым чертежам. Продукцией единичного производства являются машины, не имеющие широкого применения (опытные образцы машин, тяжёлые прессы, крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки и т.п.).

Под серийным производством машин, их деталей или заготовок понимают их периодическое изготовление повторяющимися партиями по неизменяемым чертежам в течение продолжительного промежутка календарного времени. Производство осуществляется партиями, при этом возможна партия из одного изделия. В зависимости от объёма выпуска этот тип производства делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить металлорежущие станки, компрессоры, судовые дизели и т.п., выпускаемые периодически повторяющимися партиями.

Под массовым производством машин, деталей или заготовок понимается их непрерывное изготовление в больших объёмах по неизменяемым чертежам продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна и та же операция. Для массового производства характерна узкая номенклатура и большой объём выпуска изделий. Продукцией массового производства являются трактора, автомобили, электродвигатели, холодильники, телевизоры и пр.

Используя исходные данные, выбираем тип производства. Так как данное изделие (Кран вспомогательного тормоза локомотива 172) выпускается партиями не продолжительное время по неизменяемым чертежам, учитывая массу и годовой выпуск, выберем тип производства мелкосерийный.














2. Разработка технологического процесса сборки узла.



    1. Служебное назначение узла и принцип его работы.


Служебное назначение:

Кран вспомогательного тормоза локомотива (далее кран) предназначен для ручного управления тормозами локомотива при рабочем давлении 0,6±0,1 МПа.


Принцип работы:

Ручка крана имеет три фиксированных положения: отпуск (О), перекрыша (П), торможение (Т).

В положении «Т» сжатый воздух из пневмомагистрали (ПМ) через входное отверстие G” в кронштейне поз.2 поступает под открытый тормозной клапан поз.24 и далее через центральное отверстие в корпусе поз.1, кронштейн поз.2 к тормозному цилиндру (ТЦ). Величина давления в ТЦ фиксируется по манометру и зависит от времени удержания рукоятки в этом положении.

По достижении необходимого давления в ТЦ ручка крана переводится в положение «П». В этом положении клапаны поз.24 (тормозной и отпускной) закрыты. Давление в ТЦ остаётся постоянным.

Для полного или частичного отпуска тормозов ручка устанавливается в положение «О», затем открывается отпускной клапан, сообщающий ТЦ с АТ. Величина ступени отпуска зависит от времени удержания рукоятки в этом положении. Для прекращения отпуска ручку необходимо перевести в положение «П».


















    1. Анализ чертежа, технических требований на узел и техноло­гичности его конструкции.


Анализ чертежа

Кран состоит из корпуса поз.1 с двумя клапанами поз.24, отпускным и тормозным. Для управления клапанами поз.24 в корпусе устанавливается кулачок поз.3 с ручкой поз.8, которая жёстко соединена с кулачком поз.3 и имеет 3 фиксированных положения. Клапаны поз.24 удерживаются в закрытом положении пружинами поз.4 и поз.5. Корпус поз.1 крепится на кронштейне поз.2, в котором имеются резьбовые отверстия G для подвода сжатого воздуха. В закрытом положении клапаны поз.24 удерживаются пружинами поз.4,5, которые останавливаются в заглушках поз.26. Одно резьбовое отверстие в кронштейне поз.2 закрывается заглушкой поз.18 с кольцом поз.15. крепление крана осуществляется посредством шпилек поз.19 и гаек поз.17.


Технические требования

а) обеспечить линейный размер пружины находящейся в сжатом состоянии в пределах 15±0,5мм.

б) обеспечить силу сжатия пружин клапана не менее 0,6МПа

в) обеспечить усилие при котором клапаны удерживаются в закрытом положении не более 9 МПа (сила, которой взрослый человек может надавить рукой).

г) обеспечить расстояние между кулачком и направляющей в пределах 0,5±0,2мм.


Несоблюдение приведённых выше требований повлечёт за собой невозможность выполнения краном своего служебного назначения, например: при несоблюдении технического требования - обеспечения усилия сжатия пружин, возможен случай, когда из-за малой его величины произойдёт самопроизвольное открытие отпускного клапана и в последствии невозможность набора необходимого давления в тормозном цилиндре.


Технологичность конструкции крана

Анализ чертежа корпуса показал, что он имеет симметричную геометрию в продольном сечении. Это сделано, для того чтобы сократить время сборки узла, используя одинаковые детали, как в левой, так и в правой части.

Диаметры расточки заглушки 172.005 и ступенчатого торца гнезда 172.011 рассчитаны и подобраны таким образом, чтобы в состав узла - корпус 172.010, входили уже имеющиеся на производстве детали от ранее изготовленных приборов, такие как пружины 150.203 и 483.031.

При закреплении деталей и узлов крана 172.000 используются стандартные изделия, такие как винт М6х10 ГОСТ 1476-93, винт М6х12 ГОСТ 17475-80, винт ВМ3х6 ГОСТ 17473-80, гайка М8 ГОСТ 5915-70, гайка М12 ГОСТ 5915-70, шпилька М12х32 СТП 10-215-82.

    1. Выбор метода достижения требуемой точности узла.


В результате проведенного анализа технических требований на узел было выявлено одно из наиболее важных требований, а именно: обеспечить линейный размер пружины находящейся в сжатом состоянии равный 15мм. с допуском ±0,5мм.

Для выполнения этого требования необходимо выявить все размеры деталей (в номиналах и допусках), влияющих на выполнение этого требования. Для этого необходимо выявить замыкающее звено и метод достижения точности РЦ.

Обеспечение точности создаваемого узла сводится к достижению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в его конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления крана. Задачу обеспечения требуемой точности замыкающего звена решим одним из нижеследующих методов: полной и неполной взаимозаменяемости. Определим наиболее экономичный метод с учётом с предъявляемыми требованиями.


Размерная цепь А состоит из:

АΔ - замыкающее звено – длина пружины находящейся в сжатом состоянии при силе сжатия 0,9 МПа

A1 - размер между левым 22мм. и правым 13мм. торцом клапана 172.011

A2 - Ширина бурта 22мм. седла 172.009

A3 - Глубина отверстия М33 в корпусе 172.001

A4 - Расстояние от торца М33 до дна отверстия 13мм. в заглушке 172.005

Размерная цепь А, определяющая зазор, показана в графической части, лист 1.

















а) Метод полной взаимозаменяемости.

Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается во всех случаях её реализации путём включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений. Сборка изделий при использовании этого метода сводится к механическому соединению взаимозаменяемых деталей. При этом у 100% собираемых объектов автоматически обеспечивается требуемая точность замыкающих звеньев размерных цепей.

Определение номиналов, полей допусков, верхнего и нижнего предельных отклонений, координат середины поля допуска размерной цепи А, проходит по следующему алгоритму действий:

1.Уравнение номиналов.

где

n – число увеличивающих звеньев;

m – число уменьшающих звеньев.



  1. Уравнение допусков.

Из условия задачи следует, что поле допуска замыкающего звена

,

а координата середины поля допуска замыкающего звена

Имея дело с плоской линейной размерной цепью и решая задачу методом полной взаимозаменяемости, при назначении полей допусков на соответствующие звенья необходимо соблюдения условия:



3.Уравнения координат середин полей допусков.

Координату середины поля допуска шестого звена находим из уравнения:

Правильность назначения допусков проверим, определив предельные отклонения замыкающего звена:

Сопоставление с условиями задачи показывает, что допуски установлены правильно.

б) Метод неполной взаимозаменяемости.

С
ущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается с некоторым, заранее обусловленным риском путём включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменение их значений.

Зададим значение коэффициента риска tАΔ , считая, что в данном случае Р=1% экономически оправдан. Такому риску tАΔ =2,57.

Полагая, что условия изготовления деталей таковы, что распределение отклонений составляющих звеньев будет близким к закону Гаусса, принимаем


Найдём средний допуск на звенья при обоих методах:


Ai

Метод полной взаимозаменяемости

Метод неполной взаимозаменяемости

в

н

0

TA

TAср

в

н

0

TA

TAср

A1

+0,15

-0,15

0

0,3

0,25

+0,4

-0,4

0

0,8

0,72

A2

+0,1

-0,1

0

0,1

+0,32

-0,32

0

0,63

A3

+0,15

-0,15

0

0,3

+0,4

-0,4

0

0,8

A4

+0,1

-0,1

0

0,1

+0,32

-0,32

0

0,63


Для достижения требуемой точности замыкаю­щего звена в одной размерной цепи выбираем метод не полной взаимозаменяемости. Данный метод позволяет расширить допуски на составляющие звенья, что ведёт к понижению себестоимости и работоспособности по отношению к методам пригонки и регулирования.

Метод неполной взаимозаменяемости не гарантирует получения 100% изделий с отклонениями замыкающего звена в пределах заданного допуска, с коэффициентом риска равным 1%. Однако дополнительные затраты труда и средств на исправление небольшого числа изделий, размеры которых вышли за пределы допуска, в большинстве случаев малы по сравнению с экономией труда и средств, получаемых при изготовлении изделия, размеры которого имеют более широкие допуски.

Экономический эффект, получаемый от использования метода неполной взаимозаменяемости вместо метода полной взаимозаменяемости, возрастает по мере повышения требований к точности замыкающего звена и увеличении числа составляющих звеньев в размерной цепи.

возможность выполнения технологических процессов изготовления деталей и особенно сборки машин рабочими невысокой квалификации.





































    1. Контроль точности узла или методы его испытаний.


Контроль крана выполнить внешним осмотром с применением линейки, штангенциркуля пробок, пробок резьбовых, калибров, калибров резьбовых, скоб, высотомеров, глубиномеров, и весов. Выполнить внешний осмотр поверхностей трения сопрягаемых деталей после контрольной разборки. После контроля кран собрать и провести испытания на соответствие требованиям ТУ 24.05.10.126-97 на испытательном стенде. При разборке и сборке крана использовать средства измерения ОТК. Измерение величин давления сжатого воздуха провести по манометрам. При испытании рукоятка крана ставится в тормозное положение «Т». Время наполнения резервуара измеряют секундомером. Для испытания отпуска тормозов рукоятка крана ставится в отпускное положение. Время снижения давления в резервуаре измеряется секундомером. Затем рукоятка крана ставится в положение «П» последовательно после испытаний положений «Т» и «О». При этом не должно быть завышения давления после испытания в положении «Т» и снижения давления после испытания в положении «О». Измерения провести по истечении 30 секунд после перевода ручки крана в течение 30 секунд. Испытание провести в резервуаре V= 10л. 0,6 МПа обмыливанием мест соединений. Испытания крана при предельных значениях температур +45±3°С и -50±3 провести в климатической камере. После достижения в климатической камере предельного значения температуры кран выдержать в ней не менее чем в течении 2х часов. Подтверждение показателей надёжности допускается проводить сбором статистических данных по результатам эксплуатационных испытаний.






















Схема пневматическая принципиальная стенда

  1. кран 1-2 УЗ ОСТ 24.290.16-86;

  2. редуктор 212;

  3. резервуар V = 20 л.;

  4. кран 172;

  5. резервуар V = 10 л.;

  6. манометр Кл.1 ц/д 0,1 кгс/см2, предел 10 кгс/см2 ГОСТ 2405-88;

  7. труба 15 ГОСТ 3262-75.


После установки крана на подвижной состав повторно проводят испытания на герметичность мест соединений.



















    1. Схема сборки узла.







    1. Выбор вида и формы организации процесса сборки узла.


На основании программы выпуска и габаритных размеров крана принимаем стационарную не поточную сборку с одним рабочим местом.










































    1. Выбор сборочного оборудования и технологической осна­стки.


Сборка крана 172 производится на верстаке. Перед сборкой необходимо продуть детали от остатков технической пыли. Для закрепления корпуса на верстаке используют тиски 7827-0325 ГОСТ 4045-75. Для сбора резьбовых соединений применяется пневмогайковёрт ИП 3112-У11 с наконечниками МТ 9694-686 и МТ 9694-685, отвёртки 7810-0941 3В ГОСТ 17199-88 и 7810-0964 3В ГОСТ 17199-88.

    1. рование сборочных операций.





































    1. Технологическая карта сборки узла.


Технологическая карта сборки узла приведена в приложении 3.











































    1. Расчет числа рабочих мест и рабочих-сборщиков.


  1. Сборка комплектов (172.020 Корпус, 172.00 Клапан, 172.040 Заглушка) - 12 мин.

  2. Сборка подузлов (172.010 Корпус, 172.070 Кронштейн, 172.080 Кулачек , 172.090 Ручка) - 34,5мин.

  3. Сборка узла (Кран 172.000) - 40 мин.



при отсутствии совмещенных во времени операций, при совмещении времени транспортирования кранов с оперативным временем и при стационарной сборке:


[раб место]


выбираем один рабочий-сборщик, и одно рабочее место.



























    1. Построение циклограммы сборки.


Ввиду того, что работает один рабочий-сборщик в построении

циклограммы и планировке рабочих мест нет необходимости.



    1. Планировка сборочного места.

























  1. Разработка технологического процесса изготовления детали.



    1. Служебное назначение детали.


Корпус 172.001 предназначен для базирования деталей входящих в состав корпуса 172.010 и кулачка 172.080, а также для обеспечения герметичности всего узла.

Основными показателями качества корпуса являются:

соосность отверстий под сёдла относительно общей оси с установленным допуском, плоскостность поверхности основания с установленным допуском, перпендикулярность общей оси отверстий под сёдла относительно оси отверстия под кулачек с установленным допуском, герметичность стенок при испытании сжатым воздухом под давлением 0,6 МПа в течении 30с..
































    1. Анализ чертежа, технических требований на деталь и её тех­нологичности.


Корпус 172.001 представляет из себя простую корпусную деталь симметричную в поперечном сечении, среднего класса точности, небольших габаритов, с двумя отверстиями в торцах для крепления клапанов, одним сверху для крепления кулачка и тремя в основании для запрессовки ниппелей. Корпус изготавливается из алюминия марки АК7ч ГОСТ 1583-93, с твёрдостью > 70HB.

Из вышесказанного следует, что при изготовлении корпуса будут

использоваться операции токарная, вертикально-сверлильная, резьбонарезная, зачистка, химическое окисление с последующим контролем исполненных размеров.

































    1. Выбор вида заготовки и назначение припусков на обра­ботку.


В производстве корпусные детали изготавливают в основном литьём, но ввиду небольшого размера корпуса и непродолжительное время изготовления по неизменяемым чертежам можно также изготовить корпус штамповкой на ГКМ.


Расчеты получения заготовок ведут по формуле:

Ким = Vдет / Vзаг

Объем детали Vдет = 67см3


Объем заготовки литьё Vзаг = 107см3




Объем заготовки из штамповки ГКМ Vзаг = 194см3


Ким1 = 67 / 107 = 0,35

Ким2 = 67 / 194 = 0,63

Выбираем вариант 1, т.к. он экономически целесообразен.

Исходя, из объёма выпуска и массы корпуса выбираем литьё в кокиль.

    1. Выбор технологических баз и обоснование последовательно­сти обработки поверхностей заготовки.


Для обработки корпусов и получения минимальных погрешностей нужно создать технологические базы для установки в токарных станках. Исходя из особенностей токарного станка и точного размещения заготовки на нем, необходимо обработать торцы заготовки и выполнить центровочные отверстия. Выполнять будем на Токарно-револьверном станке с ЧПУ 1В340 Ф30, в двухкулачковом гидравлическом патроне МТ 9661-434, с кулачками МТ 9664-440. Так как кулачки сконструированы специально для закрепления корпуса 172.001 для обеспечения высокой точности обработки и установки заготовки в станке то так же являются и приспособлением.


Базирование корпуса в двухкулачковом гидравлическом патроне

МТ 9661-434 самоцентрирующимися кулачками МТ 9664-440.