3616

Разработка технологического процесса механической обработки детали «Клапан»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Основные направления в развитии технического прогресса, которые характеризуются не только непрерывным появлением принципиально новых технологических процессов производства, но и непрерывной заменой существующих процессов более точными

Русский

2014-06-10

579.5 KB

28 чел.

 

по предмету «Технология машиностроения»

на тему: «Разработка технологического процесса механической обработки детали «Клапан».


Введение.

 

Развитию и формированию учебной дисциплины „ Технология машиностроения,” как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий.

Основные направления в развитии технического прогресса, которые характеризуются не только непрерывным появлением принципиально новых технологических процессов производства, но и непрерывной заменой существующих процессов более точными, производительными и экономичными. Решение этих технологических задач осуществляется на базе комплексной механизации и автоматизации, широко внедрения новой техники и дальнейшего роста квалификации кадров.

     Одновременно с этим будут увеличиваться масштабы производства с переходом к массово-поточному, непрерывному, автоматизированному производству, основанному на широком использовании счётно- решающих устройств и механизмов программного управления. Комплексная автоматизация и механизация является главным, решающим средством, обеспечивающим дальнейший технический прогресс в народном хозяйстве.

     Практическому внедрению механизации и автоматизации производственных процессов должно предшествовать осуществление комплекса технологических мероприятий, создающих предпосылки для выбора экономических методов и способов производства применительно к различным условиям.

     

  1.  Служебное назначение  и описание работы детали в узле.

Клапаны служат для регулирования подачи пара в ротор турбины.

Деталь «Клапан» необходима для регулирования давление в системе. Открываясь, клапан выводит пар наружу, тем самым поддерживает давление в норме. Узел работает в автомате, так же имеется возможность вручную выпускать пар. Благодаря хорошему качеству поверхности обеспечивается полное прилегание, что обеспечивает герметичность клапана при закрытии.


  1.  Расчёт типа производства

Расчет типа производства мы делаем для того, чтоб узнать, выгодно ли будет разрабатывать приспособления или же стоит обойтись универсальным оборудованием.

Для определения типа производства рассчитываем коэффициент закрепления операций (Кз.о.) .

Где:        О =10 шт. (количество операций выполняемых на станках.)

Р – количество рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Где:        Nг = 720 шт. (годовая программа выпуска данного изделия).

tшт. = 3,1 часа (трудоёмкость изготовления данной детали).

Куж = 1 (коэффициент ужесточения норм).

Кв = 1,1 (коэффициент выполнения норм).

Fффактический фонд рабочего времени.

Fф. =((DгDвDпр.Tсм - Dппр.×tк) ×S×K

Где:        Dг  = 365 дней (количество дней в году).

Dв  = 117 дней (количество выходных дней).

Dпр. = 14 дней (количество праздничных дней).

Tсм = 8 часов (продолжительность смены).

Dппр. = 6 дн (количество предпраздничных дней).

tк = 1 час (количество часов на сколько короче предпраздничный день).

S =2 смены (количество смен).

К = 0,97 (коэффициент потери рабочего времени на наладку и ремонт оборудования)


Fф. = (365 – 117 - 14)×8 -6×1)×2×0.97 =3620,04 (часа)

 (шт.)

Характеристики типа производства

Кз.о. = 10,7 – по таблице, приведённой в том же источнике, определяем, что данный коэффициент указывает на серийное производство, из чего следует: изделия изготавливаются партиями или сериями через определённые промежутками времени.

Широко применяются станки с ЧПУ, а также специализированные станки и станки полуавтоматы.

Оснастка – переналаживаемая, быстродействующая.

Инструменты и специальные и универсальные.

Квалификация рабочих – средняя.

Продукцией являются машины, станки, насосы, компрессоры и многое другое.

  1.  Материал детали и его свойства.

Изучение свойств материала необходимо для того, чтоб знать, выдержит ли изделие те силы, которые будут применены к данному изделию.

Ст. 30х13.

Химические свойства.

С

Si

Mn

Cr

Ni

P

S

0,26-0,35%

До 0,8%

До 0,8%

12-14%

До 0,6%

До 0,03%

До 0,25%

Механические  свойства.

sв=850

sT=710

KSU=350

Физические свойства стали 30Х13

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.23

 

 

7670

 

522

100

 

9.98

26.4

7650

473

595

200

2.14

10.65

27.2

7620

502

684

300

2.06

11.13

27.7

7600

540

769

400

1.97

11.7

27.7

7570

582

858

500

1.85

11.83

27.2

7540

653

935

600

1.74

12.3

26.7

7510

749

1015

700

 

12.5

25.6

7480

879

1099

800

 

12.6

25.1

7450

783

 

900

 

 

26.7

7460

657

 

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Также сталь 30Х13 Гост 1133-71 можно заменить на сталь 20Х13-Ш Гост 6632-72, 321-375 НВ  т.к. их свойства практически идентичны, а различия, которые имеются, на работу изделия в целом не влияют.

2.1. Выбор, обоснование и описание метода получения заготовки.

Выбор получения заготовки напрямую связан с  технологичностью детали, ведь чем проще получение заготовки, тем оно и дешевле.

Для изготовления заготовки данного клапана, я выбрал закрытую штамповку на кривошипных горячештамповочных прессах в закрытых штампах, т.к. при данном методе, наивысший Ким.

При определённых температурах, деформируемый металл, сталь 30х13, имеет высокую пластичность и низкое сопротивление деформированию. Эти температуры имеют нижний и верхний пределы, между которыми находится температурный интервал штамповки, т.е. область температур, при которых целесообразно проводить горячую штамповку.

Для нагрева заготовок при горячей штамповке, преимущественно используют индукционный нагрев токами повышенной частоты.

При индукционном нагреве, катушка-индуктор, служит как бы первичной обмоткой, а вторичной – нагреваемый металл, расположенный в индукторе.

Теплота возникает в нагреваемом металле, в основном за счёт вихревых токов.

С увеличением частоты тока, сопротивление заготовки возрастает, выделяются большие теплоты и электрический КПД – увеличивается.

Штамп имеет кольцевые или цилиндрические выталкиватели, подпружиненные обычно пружинами Бельвилля. Пружины предварительно сжимают на усилие, обеспечивающее заполнение полости штампа при неподвижных выталкивателях. После полного заполнения полости, если в заготовке есть избыток металла, давление в ней возрастёт и выталкиватели сдвигаются, освобождая место для  избытка металла. После штамповки пружины возвращают выталкиватели в исходное положение, зафиксированное относительно полости штампа. Обычно, подпружинен один выталкиватель: верхний или нижний.

Система подпружиненного выталкивателя штампа, обеспечивает жёсткое выталкивание поковки выталкивателем пресса.

Недостатками способа, является сложная конструкция штампа и необходимость в увеличенной обработке резанием участков поковок, контактирующих с подпружиненными выталкивателями.

Описание способа получения заготовки.

Штамп имеет кольцевые или цилиндрические выталкиватели, подпружиненные обычно пружинами Бельвилля. Пружины предварительно сжимают на усилие, обеспечивающее заполнение полости штампа при неподвижных выталкивателях. После полного заполнения полости, если в заготовке есть избыток металла, давление в ней возрастёт и выталкиватели сдвигаются, освобождая место для  избытка металла. После штамповки пружины возвращают выталкиватели в исходное положение, зафиксированное относительно полости штампа. Обычно, подпружинен один выталкиватель: верхний или нижний.

Система подпружиненного выталкивателя штампа, обеспечивает жёсткое выталкивание поковки выталкивателем пресса.

Недостатками способа, является сложная конструкция штампа и необходимость в увеличенной обработке резанием участков поковок, контактирующих с подпружиненными выталкивателями


   2.2.  
Расчет припусков и определение размеров заготовки.

Расчет припусков мы проводим для того, чтоб узнать конечные размеры заготовки. Ведь припуск – это слой метала, «снимаемый» в процессе обработки и его расчет – очень важный пункт.

Исходные данные:

Степень точности  поверхности:  Т 4,

Класс точности массы: М 3,

Исходный индекс: ИИ 15

Масса заготовки: 20,8.м

Р-р детали

Вид поверхности

Ra шерох.

Zо осн.

Zо доп.

Zо суммар.

IT допуск

Исп. размеры

Линейный

Н

Н

В

В

6,3

6,3

6,3

6,3

3,0

2,3

2,3

2,3

0,4

+

0,5

=

0,9

3,9

3,2

3,2

3,2

117,8

67,1

49,3

42

110

60

50

42

Диаметры

В

Н

Н

В

Н

В

Н

6,3

0,8

6,3

1,6

6,3

6,3

0,8

2,5

3,0

2,7

2,5

2,3

2,3

2,5

3,4

3,9

3,6

3,4

3,2

3,2

3,4

153,2

225,8

217,2

143,2

86,4

45,6

91,8

160

218

210

155

80

52

85


2.5. Разработка маршрута обработки.

 

000 - Заготовительная. - штамповка.

005 - Токарно-винторезная.       16К20

010 - Токарная с ЧПУ.        16К20Ф3С2

015 - Токарная с ЧПУ.        16К20Ф3С2

020 - Сверлильная.             2Н135.

025 - Слесарная.        Слесарный стол.

030 - Фрезерная с ЧПУ.     2С150ПМФ4

035 - Слесарная.        Слесарный стол.

040 - Сверлильная. Г4С Агрегатный специальный

045 - Слесарная.          Слесарный стол.

050 - Резьбонарезная.        2Н135.

055 - Притирка.   Токарный 16К20 специальный.

060 - Термическая.  Цех термообработки.

065 - Полировка.     3Б732

070К - Контрольная.

2.9. Расчет Zi на данные размеры.

Операция

Опер. Р-р.

Zi опер на сторону

Ra

Кв. точности

IT допуск

Исп. размеры

Источник

Ø155

Ø 147,2

Ø 154,85

Ø 155

12,5

3,2

1,6

14

12

9

1

0,4

0,1

Ø 147,2   1

Белоусов. Таб. 3.3, стр.195.

Заготовка

Растачивание

черновое

Растачивание

чистовое

110

117,8

110

12,5

6,3

14

12

0,87

0,35

117,8  0,87

110-0,35

Балабанов

Таб. 3.81

Стр.202.

Заготовка

Токарная черновая

Технические характеристики

токарно-винторезного станка мод. 16К20.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм

Над станиной

400

Над суппортом

220

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм

710

Высота расположения центров, мм

215

Наибольший диаметр прутка, мм:

В патроне

53

Шаг нарезаемой резьбы:

Метрической, мм

0.5-112

Дюймовой, число ниток на один дюйм

56-0.25

Модульной-модуль, мм

0.5-112

Питчевой, питч

65-0.25

Диаметр отверстия шпинделя, мм

55

Внутренний конус шпинделя

Морзе 6

Частота вращения шпинделя, мин –1

12.5-1600

Подача, мм/об:

Продольная

0.05-2.8

Поперечная

0.025-1.4

Конус отверстия пиноли

Морзе 5

Сечение резца, мм

25х25

Диаметр патрона (ГОСТ 2675-80), мм

250

Мощность э/д привода главного движения кВт

11.0

Габариты, мм:

Длина

2505

Ширина

1190

Высота

1500

Масса станка, кг

2835

 

 Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3С32.

Предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем в один или несколько проходов в замкнутом п/а цикле, а т.ж. для нарезания крепёжных резьб. Станок используют в единичном, мелко- и среднесерийном производстве.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:

  - над станиной                                                                                            400  

  - над суппортом                                                                                          220

Наибольший диаметр прутка проходящий через

отверстие шпинделя, мм                 53

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм                                  1000

Шаг нарезаемой резьбы до                                                                           20

Частота вращения шпинделя, об/мин                                                      12.5-2000

Число скоростей шпинделя                                                                           22

Подача суппортов, мм/об:

 - продольная                                                                                               3-1200

 - поперечная                                                                                               1.5-600

Число ступеней подач                   б/с

Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

- продольного                                                                                               4800

- поперечного                                                                                                2400

Мощность главного электродвигателя, кВт                                                10

Габаритные размеры (без ЧПУ), мм:

- длина                                                                                                           3360

- ширина                                                                                                        1710

- высота                                                                                                         1750

Масса, кг             4000


Вертикально – сверлильный станок 2Н135.

   Сверлильный станок предназначен для сверления отверстий, нарезания в них резьбы метчиком, растачивания и притирки отверстий, вырезки дисков из листового материала и т.д. Эти операции выполняют сверлами, зенкерами, развертками и др. подобными инструментами. Применяется преимущественно для обработки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера. Для совмещения осей обрабатываемого отверстия и инструмента на этом станке предусмотрены перемещение заготовки относительно инструмента.

Наибольший условный диаметр сверления в стали, мм          35

Рабочая поверхность стола, мм         450х500

Наибольшее расстояние от торца шпинделя

до рабочей поверхности стола, мм              750

Вылет шпинделя, мм                300

Наибольший ход шпинделя, мм              250

Наибольшее вертикальное перемещение, мм:

- сверлильной (револьверной) головки           170

   - стола                300

Конус Морзе отверстия шпинделя       4

Число  скоростей шпинделя                12

Частота вращения шпинделя, об/мин          31-1400

Число подач шпинделя (револьверной головки)    9

Подача шпинделя (револьверной головки), мм/об        0,1-1,6

Мощность эл.дв. главного движения, квт      4

Габаритные размеры, мм            1030х825х2535

Масса, кг                 1200

    Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом 3Б732.

Размеры рабочей поверхности стола (ширина × длина)         -                                                                                    3200 800

Наибольшая высота шлифуемой детали

400

Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола

-

Продольное перемещение стола

200-1200

Наибольшее перемещения шлифовальной бабки:

-

поперечное

-

вертикальное

415

Длина и высота шлифовального круга

400 (50 150)

Диаметр отверстия шлифовального круга

330

Расположение оси шпинделя

Вертикаль

ное

Число оборотов шлифовального круга в минуту

1460

Скорость продольного перемещения стола в м/мин 3 30

-

Поперечная подача за каждый ход стола

-

Вертикальная автоматическая подача шлифовальной головки 0,005 0,1

Скорость быстрого перемещения шлифовальной бабки в м/мин

0,41

Мощность электродвигателя привода шлифовального круга в квт

14

Габаритные размеры:

длина

ширина

высота

3550

1760

2290

Вес в кг

6500

Оптовая цена в руб.

8770

 

АГРЕГАТНЫЙ НА ДРУГОМ ЛИСТЕ

Расчет массы заготовки

Способы базирования.

005 Вертикально – фрезерная (6Т10)

010 Горизонтально – фрезерная (6Р82)

015 Токарно – револьверная (1П365)

020 Токарно – револьверная (1П365)

025 Сверлильная (2М55)

035 Сверлильная (2М55)

040 Фрезерная (6Р13)

045 Сверлильная (2Н135)

050 Сверлильная