Технологии машиностроения (125552)

Посмотреть архив целиком

ПРЕДИСЛОВИЕ


Пособие составлено для студентов, приступающих к изучению начальной части курса “Технология машиностроения” “Основы технологии машиностроения”. Содержание пособия и последовательность изложения материала рассчитаны на создание максимума удобств для использования его во время практических и индивидуальных занятий, а также при выполнении курсовых работ и проектов по дисциплине.

Предполагается, что студентами уже проработаны и освоены следующие дисциплины: “Технология конструкционных материалов”, “Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения”, “Основы теории резания”, “Металлорежущие станки” и “Режущие инструменты” и некоторые другие дисциплины, помогающие формировать специалистов машиностроителей. Одновременно им ещё предстоит знакомство с такими дисциплинами, как "Автоматизация производственных процессов", "Технологические основы гибких производственных систем", "Система автоматизированного проектирования технологических процессов", "Проектирование машиностроительных цехов" и прочими, читаемыми на последних курсах обучения.

В прежние годы было издано немало хороших пособий по технологии машиностроения, в том числе по курсовому и дипломному проектированию. Большинство из них ([5, 7, 23] и пр.) рассчитано на студентов, прослушавших и усвоивших основные теоретические положения перечисленных дисциплин; другие, например [26], способствуют углублению знаний по отдельным разделам технологии машиностроения.

Пособие "Начало технологического проектирования" уступает в строгости изложения материала отмеченным работам. Оно рассчитано для выполнения следующих методических задач:

дать первые представления о технике и очередности выполнения всех основных этапов разработки технологического процесса, познакомить с особенностью осуществления и трудоемкостью каждого этапа, показать наличие тесной логической взаимосвязи между отдельными этапами проектных работ;

увязать в ходе обучения теоретические положения дисциплины с их практической реализацией, сформировать у обучаемых цельное представление о технологии машиностроения как о науке и подготовить их к квалифицированному и самостоятельному курсовому и дипломному проектированию;

с первых шагов освоения новой дисциплины выработать у будущих специалистов привычку обязательного логического и формального обоснования принимаемых решений при проведении любых проектных работ, а также навыки четкого и лаконичного изложения подобных обоснований в пояснительных записках.

Для обоснования принимаемых решений часто пользуются материалами, опубликованными в научно-технической, справочной, периодической, учебной и прочей литературе по технологии машиностроения. В целях облегчения и сокращения времени информационных поисков нужного материала в пособии указывается размещение материалов по различным разделам проектирования в наиболее распространенных изданиях последних лет.

В каждом разделе пособия после краткого изложения основных теоретических положений перед студентом ставится очередная проектная задача и приводится образец (пример) ее решения. Естественно, что не следует рассматривать указанные образцы как догмы и пользоваться при составлении описаний фразами из пособия. Каждый в ходе практикума должен стремиться проявить максимум прилежания, творческой активности, индивидуализма.

Несмотря на узкую целенаправленность, пособие успешно может использоваться студентами и учащимися всех машиностроительных специальностей, изучающих технологию машиностроения. Оно окажется весьма полезным для обучающихся без отрыва от производства.


1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ


Цель практических занятий закрепление теоретических знаний по курсу технологии машиностроения и получение первичных навыков самостоятельного проектирования технологических процессов.

Основное внимание студенты уделяют производству деталей заданного качества наиболее производительными и экономичными методами.

В процессе практических занятий каждый студент для конкретной детали составляет маршрут обработки и подробно проектирует технологический процесс на 13 технологические операции (устанавливает режимы, рассчитывает силы и моменты сил резания, анализирует точность обработки, осуществляет техническое нормирование и др.).

Эффективность и рентабельность техпроцесса устанавливается (подтверждается) вариантным проектированием, т.е. сравнением целесообразности обработки одних и тех же поверхностей (элементов) детали разными способами и разными инструментами, на различном оборудовании.

Принятый технологический процесс оформляется в соответствии со стандартами и правилами ЕСТД и ЕСТПП.

Темы занятий и последовательность их выполнения соответствуют разделам оглавления данного пособия.

После изложения требований к содержанию и оформлению основных разделов (тем) приводятся примеры их реализации. В большинстве примеров рассматриваются вопросы проектирования техпроцесса изготовления зубчатого колеса черт. ТВС 1Н 6102116 (рис. 1), называемого в дальнейшем деталью.

Самостоятельными темами занятий является кодирование информации, оптимизация режимов обработки, составление типовых и групповых технологических процессов и пр. Каждая законченная тема оформляется на страницах писчей бумаги формата А4, а затем брошюруется в общую записку, к которой составляют содержание и список использованной литературы.

Общий объем практических работ, включая домашние самостоятельные, не превышает 6080 часов. При выполнении курсовой работы по каждой теме проставляется оценка, а в конце занятий – дифференцированный зачет.

Студенты, выполняющие задания по графику (или с опережением графика), работающие качественно, прилежно, с творческой инициативой, получающие по темам преимущественно хорошие и отличные оценки, зачетную оценку могут получать досрочно, автоматически, т.е. без защиты курсовой работы.


2. ДЕТАЛЬ


Основой для разработки технологического процесса являются:

чертеж детали с техническими требованиями на ее изготовление;

производственная программа выпуска детали данного наименования.

Наименование детали, ее обозначение (номер чертежа) с указанием сборочной единицы (узла), к которой она относится и годовую программу выпуска выдает (указывает или утверждает) руководитель проектных работ.

Студенты после знакомства с полученной (исходной) информацией и тщательного ее изучения составляют подробное описание конструкции и назначение детали, а также ее общие технологические характеристики, которые обычно включают:

наименование изделия или узла, составной частью которого является деталь; его назначение и общая характеристика;

назначение детали в изделии (узле), способ и требования к ее базированию (установке), взаимодействие с другими деталями изделия;

описания форм и назначения основных функциональных и прочих поверхностей: плоскостей, пазов, шеек, отверстий и так далее; изложение прочих специфических особенностей конструкции;

характеристику материала, сведения о нагрузках (силах и моментах сил), воспринимаемых деталью в процессе рабочего цикла, результаты анализа соответствия материала назначению детали, расчет ее массы;

предварительную оценку технологичности детали с указаниями возможностей: снижения точности выполняемых размеров и сокращения общего количества обрабатываемых поверхностей; повышения жесткости конструкции, удобства и надежности базирования заготовок; унификации и стандартизации элементарных поверхностей: фасок, выточек, канавок, галтелей и тому подобное; осуществления многоместной или групповой обработки и др. Здесь же анализируют возможности выполнения прочих технических требований с точки зрения технологических возможностей производства.

Результатами изучения и анализа исходных данных могут служить предложения по усовершенствованию конструкций детали, замене ее материала более или менее прочным, более дешевым и другие предложения или подтверждение целесообразности ее первоначального варианта.

По окончании указанной работы разрабатывают рабочий чертеж детали. Чертеж выполняют в масштабе 1:1 (1:2 для крупных и 2:1 для мелких деталей) с необходимым количеством проекций, разрезов и сечений на форматах А4 или А3. На чертеже проставляют все необходимые размеры. На каждый размер между поверхностями устанавливают допуски. Затем составляют и вносят в чертеж необходимый минимум технических требований: допустимые погрешности форм и расположения поверхностей, их твердость и др. Технические требования на чертежах указывают с помощью условных символов ЕСКД. Те требования, для которых условных обозначений нет, излагают на поле чертежа текстом. Для обоснованного и квалифицированного назначения допусков на размеры величины шероховатости поверхностей и различных технических требований пользуются рекомендациями и указаниями справочников, атласов [13] и другой технической литературы.

Чертеж вместе с описаниями конструкции (23 с.) составляет единое целое. Он должен создавать у студентов полное представление о детали, что позволит (при необходимости) правильно ее изготовить.

Пример 1. Дано в "сборочной единице" колесо зубчатое черт., ТВС 1Н61—2—116 (рис. 1) с выпуском 4800 деталей в год. Выполнить описание детали.

Колесо зубчатое (рис.1) является деталью коробки подач токарно-винторезного станка. Оно жестко крепится на промежуточном валу и служит для передачи движения от привода к шестерне ходового винта. Посадка колеса на промежуточный вал осуществляется по шлицевым поверхностям с центрированием по наружному диаметру с посадкой 50Н7/h7.

Основные конструктивные элементы зубчатого колеса ─ зубчатый венец диаметром 220 мм и шириной 25 мм, реборда толщиной 13 мм и ступица диаметром 65 мм и длиной 41 мм.

На венце нарезано 86 зубьев модулем m = 2,5 мм. Диаметр делительной окружности de = 215 мм. Все зубья венца имеют с одной стороны скос , служащий для более плавного входа зубьев блока ведущей шестерни при включении. С обоих торцов зубья имеют закругления мм. Реборда сплошная. В осевом сечении колеса она устанавливается в середине венца с соблюдением симметрии. Ступица соединяется с ребордой. При этом один ее торец (в этом же сечении) лежит в плоскости торца венца, а другой расположенный со стороны скоса зубьев, выступает за плоскость торца венца на 16 мм. В ступице, концентрично делительной окружности (с допуском биения 0,05 мм) нарезается шлицевое отверстие Д846 Н1150Н79F8. Для свободной посадки на вал с обоих торцов отверстия снимаются фаски 245°.


Рис. 1. Чертеж детали



Требования к точности и шероховатости всех функциональных и не функциональных поверхностей указаны на чертеже. Необрабатываемые поверхности могут сохранять штамповочные уклоны и радиусы.

Материалом зубчатого колеса служит сталь 40Х ГОСТ 404371, улучшенная с твердостью НВ 215235, и характеристиками прочности, МПа: 600700, 320400, и [1 ,т.2, с.190, табл. 3]. Венец термообрабатывают до HRC 4550. Колесо передает максимальный крутящий момент , при работе двигателя кВт и минимальной частоте вращения промежуточного вала мин-1, т. е. 9555∙N/nmin.= 9555·3,7/198 = 178,6 Н∙м. При этом на зубья колес действует сила , Н



которая вызывает в сечениях зубьев напряжения изгибаМПа. Следовательно, , аналогично . Таким образом, материал зубчатого колеса и его термообработка подобрана правильно. Расчетная масса колеса М = 4,96 кг.

Технические требования к детали, в том числе к точности ее размеров и шероховатости основных поверхностей, основательно проработаны и соответствуют требованиям, предъявляемым к зубчатым колесам 7-й или 8-й степеней точности [1, 2]. Конструкция заготовки жесткая. Размещение базового торца ступицы в плоскости венца позволяет при нарезании зубьев фрезами применить достаточно производительную схему последовательной многоместной обработки. Две фаски 145° на торцах ступицы позволяют освободиться от заусенцев, образующихся при подрезке торцов.

Конструкция зубчатого колеса в целом технологична. При разработке единичных рабочих техпроцессов изготовления подобных колес в условиях серийного или массового производства в качестве информационной основы вполне могут быть использованы типовые технологические процессы производства деталей данного класса [14, 17, 24].


3. ТИП ПРОИЗВОДСТВА


Типы производств и соответствующие им формы организации труда определяют характер технологических процессов и их построение. Поэтому перед началом технологического проектирования устанавливают тип производства единичное, серийное или массовое. Тип производства определяется номенклатурой и объемами выпуска изделий (годовой производственной программой), их массой и габаритными размерами, а также другими характерными признаками.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. На каждом рабочем месте выполняют, как правило, по одной закрепленной за рабочим операцией. Такое производство оснащают преимущественно специальным и специализированным оборудованием, располагающимся в порядке выполнения технологических операций, в форме поточных линий. Применяют высокопроизводительные специальные инструменты и приспособления. Широко внедряются средства механизации и автоматизации: конвейера роторные и автоматические линии, в том числе переменно-поточные автоматические линии, составленные из робототехнических комплексов, управляемых ЭВМ, и др. Характерны высокий уровень организации труда и ритмичность выпуска изделий с фиксированным тактом, мин:


tв = 60Fд/N , (1)


где Fд действительный годовой фонд производственного времени оборудования, линии и рабочих мест, ч; N годовая программа выпуска изделий, шт. В зависимости от режима и организации работ в подразделении (в цехе, на участке) ориентировочно принимают при работе: в одну смену Fд = 2008 ч, в две смены Fд = 4015 ч и при трехсменной работе Fд = 6022 ч. Более точные сведения приводятся в [5, 6 и др.]

В массовом производстве длительность отдельных операций (штучное время tш) должна быть равна или кратна такту при одновременном соблюдении неравенства:


tвtш . (2)


Суточный выпуск изделий при работе с двумя выходными днями в неделю, шт:


Nc = N/252 .


Суточная производительность поточной линии, шт:


Qc = Fcзн /tшср ,


где Fc суточный фонд времени работы оборудования, мин; зн нормативный коэффициент загрузки оборудования: tшср средняя трудоемкость основных операций, мин.

При выполнении основных операций со штучным временем каждой i-й, равным tш,


tшср =tшi . (3)


На данном этапе определяют ориентировочные значения tшi (см. разделы "Техническое нормирование" и "Экономическая оценка технологического процесса", с. 51, 54).

Нормативная загрузка оборудования (станка) в массовом производстве должна находиться в пределах зн = 0,650,75. Если фактический зф > 0,75, приходится на данной операции увеличивать число станков, но они могут остаться недогруженными. То же происходит, еслиtв > tш. Например, если при поточной форме организации труда tв = 5 мин, а tш = 2 мин, то станок после выполнения каждой очередной операции будет простаивать по 3 мин и т.п. В таких случаях работу линии, участка или цеха организуют по принципам, присущим серийному производству.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска, причем размер партии, шт


, (4)


где a периодичность запуска (необходимость запаса деталей на складах), дни. Для проектных расчетов рекомендуется принимать при изготовлении крупных деталей 36, средних 612 и для мелких деталей а =1225 дней.

Организация и оснащение крупносерийного производства близки к массовому. Серийное и мелкосерийное производство оснащают преимущественно универсальным и стандартным оборудованием, приспособлениями и инструментами. Широко используются станки с ЧПУ. Наряду с групповыми переменно-поточными линиями практикуют организацию предметно-замкнутых участков. После обработки партии деталей P1 станки перестраивают на обработку партии P2 других деталей. Станки не простаивают. Для серийного производства нормативный коэффициент загрузки оборудования зн = 0,750,85. Более высокие значения зф могут быть достигнуты при многономенклатурном запуске изделий в условиях мелкосерийного и единичного производства.

Для определения типа производства обычно пользуются соотношениями (1), (2) и рекомендациями [6],позволяющими устанавливать его в зависимости от габаритных размеров, массы и годового объема выпуска деталей, пользуясь данными табл. 1 и 2 или 3.


Таблица 1

Выбор типа производства по программе выпуска

Тип производства

Количество обрабатываемых в год деталей (изделий) одного наименования и типоразмера

крупные(тяжелые)

средние

мелкие (легкие)

Единичное


До 5


До 10


До 100


Серийное


Св.5 до 1000


Св.10 до 5000


Св.100 до 50000


Массовое

Св.1000

Св.5000

Св.50000









Таблица 2

Выбор серийности производства

Серийность производства

Количество изделий в серии (партии)

крупных

средних

мелких

Мелкосерийное

3 10

5 25

10 50

Среднесерийное

11 50

26 200

51 500

Крупносерийное

Св.50

Св.200

Св.500


При классификации по массе M (кг) будем условно считать детали: мелкими (легкими) при , средними при и крупными (тяжелыми) при .

Пример 2. Определить тип производства на участке изготовления деталей (см. рис.1) для условий примера 1.

Пользуясь условиями классификации (см. выше), отнесем детали к средним по массе (M = 4,96 кг). Далее с учетом годовой программы N = 4800 шт., по табл.1 примем тип производства серийным. Воспользуемся зависимостью (4) и рассчитаем для условий серийного производства размер партии одновременно обрабатываемых заготовок, предварительно допустив, что для бесперебойной работы сборочного цеха должен быть запас готовых деталей на 10 дней, тогда



Таблица 3

Выбор типа инструментального или приборостроительного производства по массе детали

Масса детали (изделия), кг


Величина годовой программы выпуска, шт.

единичное

мелко-

серийное

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

10,0

10

10 300

300 25000

25000 50000

50000

10

10

10 200

20 10000

1000 25000

25000












Примем к исполнению для дальнейших расчетов n = 200 шт. Такое количество позволит каждый месяц запускать в производство по две партии (200·12·2 = 4800). Соразмерив величину n с данными табл.2, будем считать производство среднесерийным и именно для условий такого производства в дальнейшем проектировать технологический процесс.

Заметим, что при дальнейшем увеличении объема партии согласно табл.2 пришлось бы ориентироваться на производство с крупносерийным выпуском деталей.


4. ВЫБОР ЗАГОТОВКИ


Заготовка предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

Выбрать заготовку это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски только на обрабатываемые поверхности, наконец, круг дополнительных технических требований и условий, позволяющих разработать технологический процесс ее изготовления.

Формы и размеры заготовки должны обеспечивать минимальную металлоемкость и достаточную жесткость детали, а также возможность применения наиболее прогрессивных, производительных и экономичных способов обработки на станках. В поточно-массовом и серийном производстве стремятся приблизить конфигурацию заготовки к готовой детали, увеличить точность и повысить качество поверхностей. При этом резко сокращается объем механической обработки, а коэффициент использования м достигает величины 0,70,8 и более. В условиях мелкосерийного и единичного производства требования к конфигурации заготовки менее жесткие, а желательная величина м > 0,6.

По виду базового технологического метода изготовления выделяют следующие виды заготовок:

получаемые литьем (отливки);

получаемые обработкой давлением (кованые и штамповочные поковки);

заготовки из проката;

сварные и комбинированные заготовки;

получаемые методом порошковой металлургии;

получаемые из конструкционной керамики.

Способ изготовления заготовки во многом определяется материалом, формой и размерами детали, программой и сроками выпуска, техническими возможностями заготовительных цехов, соображениями экономического характера и прочими факторами. Считают, что выбранный способ должен обеспечивать получение такой заготовки, которая позволила бы изготовить деталь (включая полный цикл механической, термической и прочей обработки) наименьшей себестоимости.

Заготовка каждого вида может быть изготовлена одним или несколькими способами, родственными базовому. Так, например, небольшие заготовки простейшей формы из сплава АЛ9 могут быть получены литьем: в землю, в кокиль, в оболочковую форму, по выполняемым моделям , под давлением; способом вакуумного всасывания, штамповкой из жидкого металла и пр. Каждому способу присущи определенные технические возможности по обеспечению точности формы и расположению поверхностей, по точности выполняемых размеров, по шероховатости и глубине дефектного слоя поверхностей, требования к допустимой толщине стенок, к величине литейных (штамповочных) радиусов и уклонов, к размерам и расположению получаемых отверстий и пр. Технические возможности широко представлены в 5, 7, 9, 10, 30 и других справочниках и пособиях.

Исходные данные для выбора заготовки это чертеж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием массы и марки материала; годовой объем выпуска и принятый тип производства, данные о технологических возможностях и ресурсах предприятия и др. С их учетом принимают метод получения заготовки и разрабатывают чертеж. Чертеж заготовки вычерчивают с необходимым количеством проекций разрезов и сечений. На каждую из обрабатываемых поверхностей устанавливают припуск. Величину припуска принимают по таблицам из указанной литературы. На самые ответственные функциональные поверхности деталей величину припуска определяют расчетно-аналитическим способом (см. раздел 8). Номинальные размеры заготовок получают суммированием (для отверстий вычитанием) номинальных размеров деталей с величиной принятого припуска. Предельные отклонения (или допуски) размеров устанавливают исходя из достигаемой точности (исходного индекса и класса точности Тi ) получения заготовки принятым способом [ 5, 7, 10, 15] и др. Одновременно на чертеже обязательно указывают необходимые технические требования к заготовке: твердость материала, обычно в единицах Бриннеля (HB); точность; символами ЕСКД допустимые погрешности формы и расположения поверхностей; номинальные значения и предельные отклонения технологических уклонов, радиусов, переходов; степень и методы очистки поверхностей (травлением, галтовкой, дробеметной очисткой и т.д.); способы устранения дефектов поверхностей (вмятин, зажимов, утяжек, смещение плоскостей и пр.); способы и качество предварительной обработки (например, обдирка, обрезка, правка, зацентровка и др.); методы контроля размеров и твердости (визуальный, по шаблонам, ультразвуковой и др.); поверхности, принимаемые за черновые технологические базы и т.д.


Случайные файлы

Файл
47937.rtf
55088.rtf
81553.rtf
83066.rtf
148331.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.