Разработать технологический процесс обработки детали в серийном производстве

Введение
Технология машиностроения – это наука, изучающая способы обработки деталей при их изготовлении в заданном количестве с заданной точностью при минимальной себестоимости и при последующей сборке из этих деталей узлов и машины в целом.
Целью выполнения курсовой работы является закрепление знаний технологических процессов в машиностроении, развитие навыков проектирования изделий и разработки технологических процессов, облегчение адаптации к производственно-технологической деятельности по изготовлению изделий и эксплуатации оборудования в машиностроительном производстве.

1 Общая часть
1.1 Назначение, устройство, принцип работы детали
В конструкцию вертикально-сверлильного станка входит деталь под названием «червяк». Она в паре с червячным зубчатым колесом составляет кинематическую червячную передачу. Червячная передача широко используется в кинематических цепях подач металлорежущих станков, так как является очень удобным звеном для резкого понижения частоты вращения валов. Червяк является ответственным звеном вертикально-сверлильного металлорежущего станка. Он воспринимает крутящий момент при помощи стенок шпоночного паза и передает вращение на червячное зубчатое колесо при помощи боковых сторон, выполненной на нем, модульной резьбы.
Сверлильные станки предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий, рассверливания и зенкерования, и нарезания резьбы метчиками. Широкое распространение получили настольно-сверлильные, вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные станки и станки для глубокого сверления.
Наиболее распространенными являются вертикально-сверлильные станки. Общий вид станка приведен на рисунке 1. Шпиндельная бабка 4 перемещается по направляющим колонны 3 при настройке станка. Рабочая подача при сверлении обеспечивается за счет выдвижения шпинделя 7 от привода подач или вручную. Стол станка 9 также может перемещаться вручную в вертикальном направлении. Такие станки применяются в основным производственных цехах в условиях мелкосерийного и единичного производства, в ремонтно-механических и инструментальных цехах.

1.4 Анализ требований к поверхностям детали
Материалом червяка является конструкционная сталь 40Х ГОСТ 4543- 2016. Данный материал соответствует требованиям по прочности и твердости.
Марка: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР)
Класс: Сталь конструкционная легированная
Вид поставки: сортовой прокат: в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70. Поковки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.
Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

1.6 Расчет припусков для детали
Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали. Размер припуска определяют разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу; припуск задаётся на сторону. Расчету в первую очередь подлежит именной минимальный припуск.
Припуски разделяют на общие, что удаляются в течение всего процесса обработки данной поверхности, и межоперационные, удаляемые при выполнении определенных операций.
Общий припуск равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям - от заготовки до размера.
Межоперационный равен сумме припусков, отведенных на черновой, получистовой и чистовой проходы на данной операции.
Назначение припусков на механическую обработку представляет собой важную задачу, поскольку от их численных значений зависит эффективность технологического процесса и качество обрабатываемых поверхностей. В реальном проектировании надо стремиться к тому, чтобы назначенные припуски были минимально необходимыми и достаточными. Припуски не должны быть большими, поскольку это удорожает обработку, при этом они должны гарантировать качественное изготовление деталей по всем параметрам точности и состоянию поверхностного слоя.

2.2 Обоснование выбранного технологического процесса
Технологический процесс был создан исходя из типа производства, сложности детали и технологическим требованиям. В нем было задействовано все необходимое современное оборудование, чтобы добиться максимальной эффективности и меньших затрат при создании детали.
Технологический процесс содержит в себе токарную, долбежную и шлифовальную, слесарную операции, которые как раз необходимы для создания данной детали и обеспечивают технологичность производства.

2.3 Выбор оборудования
В качестве оборудования при разработке технологического процесса были выбраны: автомат NEXTURN NST56, Круглошлифовальный станок PARAGON GAH-3540CNC, Станок горизонтально-протяжной 7Б56

Рисунок 8 – Автомат NEXTURN NST56
Автомат NEXTURN серии NST56 являются самым высокофункциональным из всех серий линейки оборудования NEXTURN и является многофункциональным (много осевым) токарным центром с функцией фрезерования.
В стандартной комплектации NST 56 имеются инструменты для главного шпинделя, противошпиндель с блоком инструментов для обработки и револьверная головка с функцией фрезерования, все эти узлы в совокупности с дополнительными осями X2/Х3 и Z2/Z3 позволяют производить одновременную обработку в обоих шпинделях. Помимо этого, в стандартную комплектацию станка включена ось Y3, позволяющая максимально расширить возможности обработки в противошпинделе.
Автомат NST56 кардинально отличается от остальных моделей NEXTURN, так как в его компоновке отсутствует направляющая (люнетная) втулка, но передняя бабка с главным шпинделе остается подвижной.
Автомат NEXTURN NST56 предназначен для обработки калиброванных прутков в качестве заготовки, ввиду чего в качестве зажима используется цанговый патрон.
Наличие приводных инструментов позволяет обрабатывать фасонные поверхности и производить контурную фрезеровку. Наличие противошпинделя позволяет производить полный цикл обработки, без вынесения отдельных операций на дополнительное оборудование.


2.4 Выбор приспособлений
Приспособления - это дополнительные устройства к металлорежущему оборудованию, позволяющие обеспечить необходимое положение заготовки по отношению к станку и инструменту и сохранить это положение стабильным в процессе обработки. Применение приспособлений позволяет специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, дает, при необходимости, возможность обрабатывать поверхности, которые без их применения на станках данного типа обрабатывать невозможно. Во многих случаях приспособления значительно повышают уровень автоматизации оборудования, приближая его по технологическим возможностям к станкам многооперационного типа, но при значительно меньших инвестициях.
Приспособление определяется его принадлежностью к станку определенного типа, а по целевому назначению различают следующие приспособления:
● для установки на станках (тиски, патроны и др.);
● для установки обрабатывающих инструментов (сверлильные патроны, борштанги);
● для обеспечения точности расположения отдельных поверхностей(кондукторы, делительные головки и др.);
● для параллельной обработки поверхностей (многошпиндельные головки, многоместные приспособления и др.);
● для снижения количества перестановок (поворотные столы и т.д.);
● для выполнения работ, несвойственных станку данного типа(шлифование на токарном станке, долбление на фрезерном и т.д.);
● для обработки поверхностей сложной формы (криволинейных пазов на токарном станке и др.).
● 2.5 Выбор режущего инструмента
Резец - режущий инструмент, предназначенный для обработки деталей различных форм, размеров, материалов и точности. Является основным инструментом при токарных, строгальных и долбежных работах.
Для достижения требуемых размеров, формы и точности из­де­лия с заготовки при помощи резца. снимаются (последовательно срезаются) слои материала при обработке. Рабочий элемент резца представляет собой острую кромку(клин), который врезается в слой материала и деформирует его, после чего сжатый элемент материала скалывается и сдвигается передней поверхностью резца(поверхность для схода стружки). При дальнейшем продвижении резца образуется стружка, которая бывает разной в зависимости от подачи станка, скорости вращения заготовки, относительного расположения резца и заготовки, материала заготовки, использования СОЖ и других причин.


2.6 Выбор технических средств измерений
При выборе контрольно-измерительных инструментов во внимание следует принять трудоемкость измерений, точность измерений тип производства.
В серийном производстве приоритет следует отдавать универсальным (шкальным) измерительным средствам. При определении точности инструментов нужно учитывать, что цена деления должна составлять 0,3÷0,5 допуска измерительного параметра.
При проектировании технологического процесса механической обработки заготовки для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда целесообразно, следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент или контрольно-измерительное приспособление.
Метод контроля должен способствовать повышению производительности труда контролера и станочника, создавать условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости.
В массовом и крупносерийном производстве рекомендуете применять предельные калибры (скобы, пробки, шаблоны и т.п.) и методы активного контроля, которые получили широкое распространение во многих отраслях машиностроения.

3.2 Расчет и конструирование измерительного инструмента
Калибры - это бесшкальные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и расположения поверхности деталей.
Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый размер в пределах допуска. Наиболее часто предельные калибры применяют для контроля цилиндрических валов и отверстий. Валы проверяют калибрами-скобами.
Размеры измерительных поверхностей в предельных калибрах назначают по соответствующим предельным размерам, проверяемых валов и отверстий.
При контроле валов годными окажутся те валы, которые проходят в раствор губок ПР равная максимальному диаметру, и не проходят в раствор губок НЕ равная минимальному диаметру. При контроле отверстий годными считают те отверстия, в которые проходит вставка ПР равная минимальному диаметру, и не проходит вставка НЕ равная максимальному диаметру.