Проект участка механического цеха по изготовлению детали «Фланца» 7100.0035.001

122 страницы, 20 иллюстраций, 21 таблица, 17 источник литературы, 6 приложений, 12 листов графического материала.
В данном дипломном проекте я провел анализ назначения, конструкции и технологичности детали, базового варианта технологического процесса. Определил тип производства. Сделал выбор заготовки, технологических баз, методов обработки. Произвел разработку технологических операций. При помощи РАМОП произвел аналитический расчет припусков на обработку. Рассчитал режимы резания, технические нормы времени на технологические операции, технологическую размерную цепь. Определил необходимое количество оборудования. Произвел расчет и проектирование специального приспособления для сверления отверстий на агрегатном станке, мембранного патрона для шлифования уступа, приспособления для контроля радиального биения, сверла комбинированного. Спроектировал планировку участка по изготовлению фланца токарного патрона, с учетом всех норм, правил и требований в помещениям механических цехов. Осуществил расчет технико-экономических показателей обработки детали. Экономический эффект проектируемого варианта по сравнению с базовым составляет 50,28 млн. руб. Определил основные задачи в области охраны труда. Указал требования техники безопасности, производственной санитарии, санитарно-гигиенических требований в рабочей зоне, естественного и искусственного освещения, вентиляции, защиты населения в чрезвычайных ситуациях, охраны окружающей среды.
Необходимая техническая документация оформлена в виде комплекта документов на изготовление детали в соответствии с требованиями ЕСКД на соответствующие карты по ГОСТ 3.1118-82, ГОСТ 3.1105-84, ГОСТ 3.1302-85, ГОСТ 3.1404-86 и другие.



Содержание

Введение..................
1 Разработка технологического процесса изготовления детали.....................
1.1 Назначение и конструкция детали......
1.2 Анализ технических условий изготовления детали...
1.3 Анализ технологичности конструкции детали...
1.4 Определение типа производства......
1.5 Выбор метода получения заготовки...
1.6 Анализ базового технологического процесса обработки детали......
1.7 Выбор методов обработки......
1.8 Выбор технологических баз...
1.9 Разработка технологического маршрута обработки детали...
1.10 Разработка технологических операций...
1.11 Расчёт припусков на обработку...
1.12 Расчёт режимов резания...
1.13 Определение норм времени...
1.14 Расчёт технологической размерной цепи...
1.15Определение необходимого количества оборудования...
1.16 Уточнённый расчёт типа производства...
2 Расчет и проектирование средств технологического оснащения...
2.1 Расчет и проектирование станочного приспособления для сверления отверстий.......
2.1.1Служебное назначение и описание конструкции приспособление...........
2.1.2 Расчёт сил зажима заготовки......
2.1.4 Расчёт приспособления на точность......
2.1.5 Расчёт приспособления на прочность......
2.2 Расчет и проектирование мембранного патрона......
2.2.1Служебное назначение и описание конструкции мембранного патрона....
2.2.2 Расчёт сил зажима заготовки......
2.2.3 Расчёт приспособления на точность......
2.2.4 Расчёт приспособления на прочность...
2.3 Расчёт и проектирование приспособления для контроля радиального биения.......
2.4 Расчет и проектирование сверла ступенчатого......
2.5 Расчет и проектирование подвесного конвейера...
3 Технико-организационная часть...
4 Технико-экономический раздел...
4.1 определение потребностей в материально-технических и трудовых ресурсах...
4.2 Расчет технико-экономических показателей......
4.3 Расчет себестоимости продукции...
4.4 Общая экономическая эффективность...
4.5 Сравнительная экономическая эффективность...
5 Охрана труда и окружающей среды.........
5.1 Общие требования...
5.2 Пояснительная часть...
5.3 Расчетная часть............
5.4 Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях...
Литература...



1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

1.1 Анализ назначения и конструкции детали

Деталь «Фланец 7100-0035.001» входит в состав сборочной единицы «Трехкулачковый спирально-реечный самоцентрирующий патрон 7100-0035.000». Такие патроны устанавливаются на конце шпинделя токарного станка, их применяют для установки по цилиндрической поверхности различных деталей в серийном и единичном типе производства.


Рисунок 1.1 – Патрон токарный самоцентрирующий
1 - корпус;
2 - фланец;
3 - диск спиральный;
4 - кулачок прямой;
5 - шестерня коническая;
6 - втулка;
7 - стопор;
8 - кулачок обратный;
9 - ключ.

Трехкулачковый спирально-реечный самоцентрирующий патрон состоит из корпуса, в котором установлен спиральный диск, находящийся в зацеплении с кулачками (прямые или обратные) и с тремя коническими шестернями, расположенными под углом 120 градусов друг к другу. При вращении торцовым ключом одной из трех конических шестерен, вмонтированных в радиальное отверстие корпуса и застопоренных стопором, вращается спиральный диск, который через зубья рейки кулачка передает им движение. Кулачки перемещаются по направляющим шипам корпуса и зажимают заготовку. Установка кулачков производится в следующем порядке: кулачок под номером 1 ставится в Т-образный паз корпуса, обозначенный также номером 1 и вращением торцового ключа происходит зацепление с первым витком спирального диска на 1/3 оборота (не более), ставится второй кулачок с номером 2 в Т-образный паз под номером 2, дальше производится установка третьего кулачка. С целью улучшения рабочих характеристик патрона, т. к. происходит трение поверхностей, производят смазывание последних смазкой, содержащих дисульфид молибдена.
Фланец служит для передачи вращательного момента от шпинделя станка к корпусу токарного патрона. Фланец базирует корпус патрона, а также препятствует попаданию в патрон стружки и грязи.

Основными конструкторскими базами, поверхностями ориентирования детали в сборочной единице, являются внутреннее коническое отверстие, 4 отверстия М12-6Н, по которым фланец патрона базируется по фланцу шпинделя, и левый торец, по которому они контактируют.
Вспомогательными конструкторскими базами, поверхностями ориентирования относительно них других деталей, являются три углубления под шестерню, правый торец и 3 отверстия М10-7Н для закрепления с корпусом.
Исполнительные поверхности, с помощью которых фланец выполняет свою функцию, являются все вспомогательные конструкторские базы.
Остальные поверхности являются свободными.

Материал детали – легированная конструкционная сталь 40Х (ГОСТ 4543-71). Это среднеуглеродистая сталь нормальной прочности. Сталь 40Х относится к дешевым конструкционным материалам, поэтому применяется для изготовления самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения. Технологическим процессом также предусмотрен материал заменитель. Допускается изготавливать из стали 45 ГОСТ 1050-88.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71

Массовая доля элементов, % не более
С Si Mn Cr Ni
0,36-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 0,8-1,1 Не более 0,3

Плотность стали ρ=7850 кг/м3.


Таблица 1.2 – Механический свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71




КСU  Твёрдость НВ
МПа  % Дж/см2  Не более
980 10 45  60 217

где σв - временное сопротивление (предел прочности при растяжении), МПа;
δ5 – относительное удлинение после разрыва на образцах пятикратной длины, %;
ψ – относительное сужение после разрыва, %;
KCU – ударная вязкость, определяемая на образце с концентратором вида U, при комнатной температуре, Дж/см2;
НВ – единицы твёрдости по Бринеллю.






2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
2.1 Расчет и проектирование станочного приспособления для
сверления отверстий
2.1.1 Служебное назначение и описание конструкции
приспособления

Приспособление применяется при сверлении отверстий и предназначено для базирования заготовки (рисунок 2.1) плоскостью (установочная база: опорные точки 1, 2, 3), цилиндрической поверхностью (двойная опорная база: опорные точки 4 и 5), внутренней цилиндрической поверхностью (опорная база, опорная точка 6) и для закрепления силами Р1, Р2, ..., Рn, направленных по нормали к установочной базе. Данное приспособление является специальным и предназначено для установки на агрегатном станке АБ 3182.
Приспособление является одноместным.


Рисунок 2.1 Схема базирования заготовки

Приспособление (рисунок 2.2) содержит корпус 1, опорную шайбу 2, срезанный палец 3, пневмоцилиндр 4 со штоком 5, быстросъемная шайба 6, а также две шпонки: 7 и 8, служащие для базирования самого приспособления на станке.
В приспособлении заготовку отверстием устанавливаем на шток 5 и доводим до контакта с опорной шайбой (опорные точки 1, 2, 3 на рисунке 1.1) и два цилиндрических пальца: центральный (опорные точки 4, 5 на рисунке 2.1) и срезанный (опорная точка 6 на рисунке 2.1). После чего устанавливаем быстросъемную шайбу 6 на шток и зажимаем заготовку с помощью пневмосистемы.


Рисунок 2.2 Приспособление специальное с механизированным приводом.

2.1.2 Расчет сил зажима заготовки
Цилиндрическая заготовка радиусом R установлена на оправку и находится под действием момента сил обработки Мр. Создаваемые силой Q и моментами трения Мтр1 (в контакте опорной шайбы с левой торцевой поверхностью заготовки) и Мтр2 (в контакте быстросъемной шайбы с правой торцовой поверхностью заготовки) противодействуют повороту заготовки.


Рисунок 2.3 Схема действия сил и моментов.
Под действием сил резания заготовка может провернуться или опрокинуться. В нашем случае, опрокидывание менее вероятно, поэтому силу зажима будем рассчитывать в случае когда может возникнуть проворт.
Условие равновесия (неподвижности):
, (2.1)
где k – коэффициент запаса, k = 2,6;
f2 – коэффициент трения, f1 = 0,15;
Rср2 – средний радиус быстросъемной шайбы, Rср2 = 0,06м.
Произведем расчет момента резания при одновременном сверлении двух отверстий Ø19,45 мм, т.к. эти отверстия самые большие, а значит и момент резания будет самым большим.
Момент резания Мр найдем по следующей формуле:
(2.2)
Значение подачи Sо выбираем по таблице 1.12, Sо=0,35мм/об;
Коэффициенты и показатели степеней определяем по таблицам [14]:
СМ = 0,0345; у = 0,8; q = 2,0;

Коэффициент, учитывающий условия обработки: КР= КМР;
КМР определяется по формуле:
(2.3)


Значит сила создаваемая штоком пневмоцилиндра:

Рассчитаем диаметр пневмоцилиндра, для создания необходимого усилия.
Определяем диаметр цилиндра D (для тянущего):

, (2.4)
, (2.5)
Получаем:

где P—давление в пневмосистеме (P = 0,5 МПа);
= 0,9—КПД пневмоцилиндра;
Q– усилие на штоке.
мм;
В качестве силового привода выбираем пневмоцилиндр диаметром 120 мм.

2.1.3 Расчет приспособления на точность

Цель расчета приспособления на точность заключается в определении требуемой точности изготовления приспособления по выбранному точностному параметру и задании допусков размеров деталей и элементов приспособления.
На точность будем рассчитывать оправку, по которой базируется заготовка при сверлении. Погрешность ее изготовления, допустимую для выдерживания позиционного допуска определим по формуле:
, (2.6)
где — выдерживаемый допуск соосности заготовки и приспособления, =0,29 мм;
—коэффициент, учитывающий отклонения рассеивания значений составляющих величин от закона нормального распределения, =1,1 [5];
—коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках, =0,85 [5];
—коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, независящими от приспособления, =0,7 [5];
—погрешность базирования, =0, т.к. технологическая и измерительные базы совпадают;
—погрешность закрепления, εб = 0,160мм [5];
—погрешность установки приспособления на станке, =0,08мм [5];
—погрешность от перекоса инструмента из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления, =0, так как в приспособлении отсутствуют направляющие элементы;
—экономическая точность обработки, =0,250мм [5];
—погрешность положения рабочих поверхностей рабочих элементов в результате их изнашивания в процессе эксплуатации приспособления, мм;
Погрешность от изнашивания установочных элементов определяем по формуле:
εu = ,       (2.7)
где u – величина износа, мм;
n – количество замен данного элемента приспособления в год, n = 4;
Величину износа можно определить по формуле :
  u = •N,        (2.8)
где: - постоянная, зависящая от вида установочных элементов и условий контакта (выбирается по [5]), = 0,005;
 N – годовой объем выпуска изделий, N=25000;
После подстановки получим :
 u = 0,00525000 = 125 мкм;

Тогда погрешность от изнашивания:
εu = мм.
Теперь зная все составляющие выражения (2.6) найдем погрешность приспособления:
мм
Таким образом, данное приспособление позволяет обеспечить необходимую точность обработки поверхностей.

3.4 Расчет приспособления на прочность
Проанализировав конструкцию приспособления, можно прийти к выводу, что одними из наиболее нагруженных элементов является винт (М48), соединяющая шток пневмоцилиндра и оправку по которой базируется заготовка, и испытывающая воздействие силы зажима Q. Данная сила нагружает соединение в плоскости стыка деталей, соответственно винты работают на растяжение.
Материал винта – Ст 5; допустимое напряжение среза [τср]=80 МПа.
Винты рассчитываем на прочность под действием силы Q=5546 Н.

Расчет напряжения растяжения осуществляем по формуле:
(2.9)
где Q – растягивающая сила, Н;
d – диаметр стержня винта, d=46,5 мм;
[τср] – допускаемое напряжение растяжения; для стали 5 [τср]=80 МПа.

Тогда минимальный размер опасного сечения:


Поскольку используемый диаметр стержня винта 46,5 мм больше рассчитанного минимально допустимого размера 9,4 мм, то можно сделать вывод о том, что винты (М48) можно использовать в конструкции данного приспособления.