Дипломная работа: Разработка группового техпроцесса изготовления кулачков

Дипломная работа: Разработка группового техпроцесса изготовления кулачков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Автомеханический

Кафедра "Технология машиностроения"

Специальность"Технология машиностроения"

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: "Разработка группового техпроцесса изготовления кулачков

патрона токарного полуавтомата "AMTEK"".

СТУДЕНТ АнанченкоК.С. ________________

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА Гордеев А.В. __________________

ЗАВ. КАФЕДРОЙ Солдатов А.А. _________________

КОНСУЛЬТАНТЫ:

1. Ульянова В.Е. _____________________

2. Зубкова Н.В. _____________________

3. Виткалов _____________________

РЕЦЕНЗЕНТ: _________________________________ _____________

Тольятти, 2006

Аннотация

УДК 621.91.002 (075)

Ананченко К.С. Групповой технологический процесс изготовления деталей типа "Кулачки". Дипломный проект. - Тольятти, Тольяттинский государственный университет, Автомеханический институт, кафедра "Технология машиностроения", 2005.

С целью использования преимуществ серийного производства предложено организовать техпроцесс обработки деталей типа "Кулачки" по групповой форме организации производства. Однотипные детали объединены в группу, для которой разработан групповой техпроцесс, подобраны средства технологического оснащения. На базе группового техпроцесса разработан техпроцесс обработки детали "Кулачок 02-7016-7704". Спроектирована заготовка, определены припуски на обработку. Выбраны оптимальные методы обработки поверхностей. Разработаны схемы базирования заготовки при обработке. Рассчитаны режимы резания и нормы времени на все операции техпроцесса. Спроектированы специальные приспособления и инструменты. Проведены научные и патентные исследования. Определены меры по охране труда. Определена экономическая эффективность проекта.

Проект состоит из пояснительной записки, включающей в себя 148 с., 13 рис., 27 табл. Графическая часть содержит 10,5 листов чертежей.

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

1.1 Служебное назначение детали

1.2 Технологичность конструкции детали

1.3 Недостатки базового ТП и задачи проекта

2. Выбор стратегии и определение типа производства

2.1 Определение типа производства

2.2 Выбор стратегии разработки ТП

2.3 Проектирование группового технологического маршрута

2.3.1 Разработка комплексной детали

2.3.2 Выбор методов обработки поверхностей

2.3.3 Разработка технологического маршрута обработки комплексной детали

3. Выбор и проектирование заготовки

3.1 Выбор метода получения заготовки

3.2 Определение методов обработки поверхностей

3.3 Определение припусков на обработку

4. Выбор технологичесих баз. план обработки

4.1 Разработка технологического маршрута обработки кулачка

4.2 Выбор технологических баз

4.3 Назначение операционных технических требований

5. Выбор средств технологического оснащения

5.1 Выбор оборудования

5.2 Выбор приспособлений

5.3 Выбор режущего инструмента

5.4 Выбор средств контроля

6. Разработка технологических операций

6.1 Определение режимов резания

6.2 Расчет норм времени

7. Патентные исследования

7.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований

7.2 Описание объекта исследований

7.3 Цель исследования

7.4 Регламент поиска

7.4.1 Определение ИТР

7.4.2 Определение рубрики МКИ и индекса УДК

7.4.3 Установление ретроспективности глубины поиска

7.4.3 Выбор стран проверки

7.4.4 Определение источников информации

7.5 Патентный поиск

7.5.1 Отбор документации, имеющей отношение к ИТР

7.5.2 Анализ сущности отобранных решений

7.6 Анализ результатов поиска

7.6.1 Определение показателей положительного эффекта

7.6.2 Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИТР и аналогов

7.7 Описание усовершенствованного объекта

8. Научные исследования

8.1 Обработка результатов эксперимента

8.2 Оптимизация параметров шлифовального круга

8.2.2 Ограничение по температуре

8.2.3 Ограничение по мощности привода главного движения станка

8.2.4 Ограничение по зернистости

8.2.5 Ограничение по глубине лунки

8.2.6 Определение целевой функции

8.3 Оптимизация режимов резания графическим методом

Вывод

9. Выбор и проектирование приспособления

9.1 Сбор исходных данных

9.2 Расчет сил резания

9.3 Расчет усилия зажима

9.4 Расчёт зажимного механизма и силового привода

9.5 Описание приспособления

10. Выбор и проектирование режущего инструмента

10.1 Выбор типа конструкции инструмента

10.3 Выбор геометрических параметров режущей части

10.4. Расчет параметров установки режущего элемента в корпусе инструмента

11. Расчет и проектирование участка механической обработки детали

11.1 Расчет необходимого количества оборудования

11.2 Расчет численности работающих

11.3 Определение площади участка

11.4 Компоновка механического цеха

12. Экономическая эффективность проекта

12.1 Исходные данные для экономического обоснования проекта

12.2 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов загрузки

12.3 Расчет капитальных вложений (инвестиций)

12.4 Расчет технологической себестоимости операций

12.5 Калькуляция себестоимости обработки детали по проектируемому технологическому процессу

12.6 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта техники (технологии)

12.6.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) предприятия

12.6.2 Налог на прибыль

12.6.3 Чистая ожидаемая прибыль

Вывод

13. Экологичность и безопасность проекта

13.1 Описание рабочего места, оборудования при фрезеровании

13.2 Идентификация ОВПФ при фрезеровании

13.3 Организационно - технические мероприятия по разработке безопасных условий труда, подкрепленные инженерными расчетами

13.4 Расчет искусственного освещения

13.5 Безопасность при аварийных и чрезвычайных ситуациях

13.6 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности

Выводы

Заключение

Список литературы

Приложения

Рецензия

Введение

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА.

Деталь "Кулачок 02-7016-7704" относится к типу деталей "Кулачки", для обработки которых разработан групповой ТП. Заданный объем выпуска 2000 деталей в год соответствует мелкосерийному типу производства [2]. Оптимальная стратегия разработки ТП предусматривает для мелкосерийного типа производства универсальное оборудование, низкую степень автоматизации, стандартные приспособления с ручным приводом, малопроизводительный режущий инструмент. Все это не позволяет получить высокую производительность обработки и ведет к существенному повышению себестоимости изготовления деталей.

Такое же положение мы имеем с другими деталями, выпускаемыми цехом, в том числе и с деталями типа "Кулачки":

Кулачок 02-7016-7364 - 1500 дет/год;

Кулачок 02-7016-5216 - 1500 дет/год.

Объемы выпуска перечисленных деталей также соответствуют мелкосерийному типу производства.

Отечественными учеными-технологами разработан способ организации производства, позволяющий применить при разработке ТП деталей малых серий стратегию, характерную для серийного производства. Это так называемая групповая технология. В основе групповой технологии лежит разработка не индивидуальных ТП, а общего группового ТП для деталей, имеющих общие конструктивные признаки, объединенных в группы по максимальному числу этих признаков. Перечисленные выше детали составляют одну группу - детали типа "Кулачки" средних размеров. Общий объем выпуска этих деталей составляет 5000 дет/год, что соответствует среднесерийному типу производству [2]. А для серийного типа производства экономически целесообразно применение высокопроизводительного автоматизированного оборудования, расстановка его на участке по ходу ТП и тем самым сведение к минимуму пересечения потоков деталей, применение программного управления станками, модернизация станков в интересах производства, дифференциация операций и уменьшение коэффициента закрепления операций КЗО, применение быстродействующих приспособлений с автоматизированным приводом, быстропереналаживаемой и быстросменной оснастки, специального режущего инструмента и т.п. Уменьшается также объем разрабатываемой документации. Поэтому принимаем решение применить групповую организацию производства, для чего разработать групповой ТП обработки деталей типа "Кулачки".

Цель дипломного проекта - обеспечение заданного выпуска деталей заданной номенклатуры путем разработки группового ТП.

1. Анализ исходных данных

Задача раздела - на базе анализа исходных данных выбрать оптимальную стратегию разработки ТП и сформулировать задачи дипломного проекта, решение которых приведет к достижению цели, указанной во введении.

1.1 Служебное назначение детали

Кулачок 02-7016-7704 к патрону является одной из основных деталей кулачкового патрона и служит для базирования тел вращения по своим рабочим поверхностям. Далее на кулачки патрона от привода подается преобразованное посредством элементарных зажимных механизмов или их сочетания усилие зажима. Таким образом, кулачки служат и для закрепления заготовок. Сами кулачки устанавливаются в патроне посредством шпонки, которая и определяет их положение в приспособлении.

Режим работы кулачков достаточно тяжелый, в связи с работой при постоянных вибрациях системы, работой патрона на зажим-разжим, что может приводить к износу рабочих поверхностей и направляющих элементов кулачков.

Исходя из условий работы кулачка в патроне, в качестве его материала выбрана сталь 19ХГН.

Сталь 19ХГН по ГОСТ 4543-71 относится к классу легированных сталей и содержит:

углерода - 0,16…0,21%;

кремния - 0,17…0,37%;

марганца - 0,7…1,1%;

никеля - 0,8…1,1%;

хрома - 0,8…1,1%;

серы - до 0,035%;

фосфора - до 0,035%.

Исходя из служебного назначения кулачка при разработке технологического процесса его изготовления, особое внимание следует уделить рабочей поверхности, а так же пазам.

1.2 Технологичность конструкции детали

Рабочий чертеж кулачка содержит необходимую графическую информацию для полного представления о его конструкции. Указаны размеры с их отклонениями, проставлена требуемая шероховатость, большинство отклонений расположения поверхностей.

К недостаткам чертежа можно отнести количество видов детали, но это необходимо для лучшего понятия ее конфигурации. Для того чтобы обеспечить сборку необходимо, чтобы расположение отверстий относительно друг друга и относительно паза было выполнено строго по чертежу. Деталь в целом технологична и позволяет применить прогрессивные методы обработки (фрезерование, шлифование и т.д.) с использованием режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом.

1.3 Недостатки базового ТП и задачи проекта

За базовый ТП примем индивидуальный ТП обработки кулачка 02-7016-7704 в условиях мелкосерийного производства. Типовой ТП мелкосерийного производства предусматривает применение универсального оборудования с малой степенью автоматизации, с ручным управлением. Оборудование расставлено на участке в соответствии с видами обработки, что вызывает пересечение транспортных потоков. Применяемые универсальные приспособления, имеют ручной привод, являются медленно действующими и вызывают дополнительные погрешности при зажиме заготовки. Точность обработки обеспечивается методом пробных проходов, для контроля точности применяются универсальные измерительные средства с невысокой точностью измерения. Все это ведет к снижению производительности обработки и повышению себестоимости изготовления детали.

Учитывая недостатки базового ТП, сформулируем задачи дипломного проекта:

1) заменить индивидуальный ТП групповым, для чего спроектировать комплексную деталь и разработать групповой технологический маршрут;

2) на базе экономического анализа вариантов получения заготовки выбрать оптимальный, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку детали "Кулачок";

3) на базе группового маршрута разработать технологический маршрут обработки детали "Кулачок";

4) выбрать средства технологического оснащения для группового ТП, и в частности для ТП обработки детали "Кулачок";

5) определить режимы резания и нормы времени операций механообработки детали "Кулачок";

6) провести научные и патентные исследования и на их основе повысить производительность лимитирующих операций;

7) спроектировать высокопроизводительные приспособления и инструменты;

8) проанализировать ТП с точки зрения возникновения вредных и опасных факторов, разработать меры по их устранению или защиты от их воздействия;

9) определить экономическую эффективность проекта.

2. Выбор стратегии и определение типа производства

Задача раздела - определить тип производства и выбрать принципиальный подход к определению составляющих ТП.

2.1 Определение типа производства

Тип производства определим исходя из заданного объема выпуска N и трудоемкости изготовления детали, определяемой массой этой детали.

Согласно задаче по проектированию группового ТП, в качестве объема выпуска примем общий объем выпуска группы деталей "Кулачки":

N = 5000 дет/год.

Средняя масса m деталей группы:

m = 3 кг.

Исходя из рекомендаций [2] примем среднесерийный тип производства.

2.2 Выбор стратегии разработки ТП

Стратегия разработки ТП - принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), которые определяются в первую очередь типом производства, а также его технологическими возможностями.

Среднесерийному типу производства соответствует следующая стратегия разработки ТП:

1) В области организации ТП.

Вид стратегии - последовательно-циклическая, линейно-разветвленная.

Форма организации ТП - переменно-поточная.

Повторяемость изделий - периодическая.

2) В области выбора и проектирования заготовки.

Метод получения заготовки - прокат или штамповка.

Выбор методов обработки - по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат.

Припуск на обработку - незначительный.

Метод определения припусков - расчет по переходам.

3) В области разработки технологического маршрута.

Степень унификации ТП - групповой ТП на базе типового ТП, далее индивидуальный ТП на базе группового ТП.

Степень детализации разработки ТП - маршрутно-операционный, частично пооперационный.

Принцип формирования маршрута - в основном интенсивная концентрация операций.

Синхронизация операций - достаточно высокая.

Обеспечение точности - работа на настроенном оборудовании с применением активного контроля.

Базирование заготовки - совмещение технологической и измерительной баз, постоянство баз.

4) В области выбора СТО.

Оборудование - универсальное, частично специализированное.

Приспособления - универсальные и специальные.

Режущие инструменты - стандартные и специальные.

Средства контроля - универсальные и специальные.

5) В области проектирования технологических операций.

Содержание операций - преимущественно одновременная обработка нескольких поверхностей.

Загрузка оборудования - периодическая смена деталей на станках.

Коэффициент закрепления операций Кзо = 10…20.

Расстановка оборудования - преимущественно по ходу ТП.

Настройка оборудования - по измерительным приборам и по эталону.

6) В области нормирования ТП.

Определение режимов резания - по эмпирическим формулам, частично аналитически.

Нормирование ТП - детальное пооперационное.

Квалификация рабочих - сравнительно низкая при высокой квалификации наладчиков.

Технологические карты - маршрутно-операционные, частично операционные с детализацией по переходам.

2.3 Проектирование группового технологического маршрута

Задача этапа - разработать комплексную деталь, включающую конструктивные элементы всех деталей группы, систематизировать ее поверхности по назначению, определить методы обработки поверхностей и разработать групповой технологический маршрут.

2.3.1 Разработка комплексной детали

Для разработки группового технологического маршрута необходимо спроектировать комплексную деталь - такую виртуальную деталь, которая содержала бы все конструктивные элементы деталей группы "Кулачки". В нашем случае группа включает 3 детали:

Кулачок 02-7016-7704;

Кулачок 02-7016-7364;

Кулачок 02-7016-5216.

Детали содержат следующие типы поверхностей:

плоские поверхности 14 квалитета, Ra 6,3;

2) пазы, в том числе и шпоночный точностью от 14 до 7 квалитета, шероховатостью Ra от 6,3 до 0,8;

3) отверстия сквозные, в том числе ступенчатые 14 квалитета, Ra 6,3;

4) отверстия глухие с резьбой 14 квалитета, Ra 6,3;

5) цилиндрические поверхности точностью от 14 до 9 квалитета;

6) канавки.

Чертеж комплексной детали представлен на листе графической части проекта.

2.3.2 Выбор методов обработки поверхностей

При выборе оптимальных методов обработки поверхностей кулачка и их последовательности будем руководствоваться методикой [2, 4]. В основу назначения методов обработки положен принцип минимизации суммарных расходов на обработку. Базой для сравнения методов обработки являются коэффициенты удельных затрат по каждому методу, приведенные в [2, 4].

Определим наивыгоднейший вариант обработки одной из самых точных поверхностей 10 Æ130-0,1. При этом будем руководствоваться следующими положениями:

1) в результате каждого перехода точность, начиная с 12 квалитета, повышаем не более чем на два квалитета;

2) в результате каждого перехода шероховатость поверхности уменьшается не более чем в 4 раза;

3) обработку до закалки выгоднее выполнять лезвийным инструментом, после закалки - абразивными методами.

В нашем случае возможны следующие варианты обработки:

1) Ф (12, 12,5) - Фч (10, 6,3) - ТО (11, 6,3) - Ш (9, 3,2) - Шч (7, 0,8)

2) СТ (12, 12,5) - Фч (10, 6,3) - ТО (11, 6,3) - Ш (9, 3,2) - Шч (7, 0,8)

Здесь обозначено:

Ф - фрезерование;

СТ - строгание;

Ш - шлифование;

Индексы: ч - чистовое.

В скобках указаны квалитет точности и шероховатость Ra на каждом переходе.

Принимаем следующие значения коэффициентов удельных затрат [2, 4] (серийное производство):

Ф: Ку = 1Фч: Ку = 1,5СТ: Ку = 2

Ш: Ку = 1Шч: Ку = 1,5

Подсчитаем коэффициент Куi для всех вариантов:

1 + 1,5 + 1 + 1,5 = 5

2 + 1,5 + 1 + 1,5 = 6

Видим, что наименьший суммарный коэффициент удельных затрат соответствует варианту 1:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18