Разработка технологического процесса изготовления детали <камера поршня сжигания>

Технология машиностроения - наука о производстве деталей машин и аппаратов изучает технологические процессы, применяемые на машиностроительных предприятиях при изготовлении изделий требуемого качества, в установленном программой количестве и при наименьшей себестоимости.
В условиях современного состояния промышленности важнейшей целью является сохранение конкурентоспособности. Это достигается повышением производительности технологических процессов, повышением качества выпускаемой продукции, повышением уровня их автоматизации, а также снижением себестоимости изготовления единицы продукции.
Машиностроение занимает важную роль в развитии всех отраслей народного хозяйства. Перед машиностроительным комплексом поставлена задача:

 повысить технико-экономический уровень и качество машин, оборудования и приборов;
 развитие высокопроизводительных методов производства;
 повышение точности, мощности, коэффициента полезного действия и других показателей. Повышение точности механической обработки сокращает трудоемкость изготовления в результате устранения пригоночных работ и обеспечение взаимозаменяемости деталей изделия. В свою очередь повышение точности механической обработки сокращает трудоемкость сборки в результате устранения пригоночных работ и обеспечение взаимозаменяемости деталей изделия;
 разработка новых технологических методов и процессов.
Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и(или) определению состояния предмета труда. Благодаря технологическому процессу производится преобразование сырья в готовую продукцию. В производстве объединяются трудовые действия людей, естественные и технические процессы, в результате взаимодействия которых создаётся продукт или услуга.
Технолог стоит во главе изобретательской и рационализаторской работы. Он участвует в разработке технологических процессов, внедрению новых технологических процессов, а также в организационно-технических мероприятиях по своевременному освоению производственных мощностей.
Основные направления развития современных технологий: переход от прерывистых, дискретных технологических процессов к непрерывным автоматическим; эффективное использование машин и оборудования; внедрение безотходной технологии для наиболее полного использования сырья, материалов, энергии, топлива и повышения производительности труда; создание гибких производственных систем; широкое использование роботов и роботизированных технологических комплексов в машиностроении.
Машиностроение также тесно связано с современными технологиями, такими как робототехника, 3D-печать, интернет вещей и искусственный интеллект. Эти технологии используются для создания более инновационных и эффективных решений, повышения производительности и сокращения времени производства.
На основании сказанного разработка технологических процессов изготовления деталей различного назначения при современном темпе развития машиностроительного производства является актуальной, т.к. необходимо разработать оптимальную технологию изготовления деталей с применением высокопроизводительного оборудования и инструмента, и оптимальных режимов резания.
Цель курсового проекта – разработка технологического процесса изготовления детали «Поршень».
Задачи:
- произвести анализ конструкторской и технологической документации;
- осуществить анализ технологичности конструкции детали;
- выбрать оптимальный способ получения заготовки;
- назначить технологические базы;
- разработка маршрутной технологии изготовления детали «Поршень»;
- расчет режимов резания, назначение оптимального оборудования, режущего и мерительного инструмента, оснастки;
- осуществить нормирование металлорежущих операций.
Объект исследования – технологический процесс детали «Поршень».
Предмет исследования – чертеж детали «Поршень».
Метод исследования – анализ конструкторской и технологической документации, государственных и отраслевых стандартов, нормативов на режущей, измерительный инструмент приспособления, нормативов на припуски и операционные допуска, каталоги на оборудование, электронные справочники сети Интернет. А также расчет коэффициентов, режимов резания, норм времени и произвести сравнительный анализ.

«Поршень» предназначен для преобразования энергии сгорания топлива в механическое движение, обеспечивает герметичность камеры сгорания, отводит тепло от рабочей зоны, контролирует расход масла.
Рабочий чертеж детали «Поршень» представлен на рисунке 1. Анализ чертежа детали показал, что материалом для изготовления детали является по чертежу литейный алюминиевый сплав АЛ26 ГОСТ 2685-63. Но уже нет ни такого ГОСТ-а, ни такого сплава.
По химическому составу и механическим свойствам ближе всего сплав АК21М2,5Н2,5 ГОСТ 1583-89 (сплавы на основе системы алюминий-кремний-медь).
Химический состав материалов представлены и сведены в таблицах 1; 2.
Механические свойства материала АК21М2,5Н2,5
Производственная программа – это выпуск деталей за определенный промежуток времени, период времени для курсового проекта – за год. Оказывает влияние на определение типа производства за счет количества деталей изготовляемые за год.
Тип производства – это классификационная категория производства, выделяемая по технико-экономическим признакам постоянства и широты номенклатуры, а также регулярности и объема выпуска продукции. Исходя из типа производства определяется экономическая целесообразность выбора станков, инструментов, квалифицированность рабочих, технологичность оснастки и характеризуется тип производства.
В машиностроительной отрасли типы производства условно можно разделить на 3 основных: массовое, серийное и единичное.
Тип производства определяется табличным методом, исходя из выпускаемого объема деталей в год и массы детали.
Масса детали определяется по чертежу детали «Поршень» и составляет 0,64 кг, годовой выпуск 1200 шт. Тип производства определяется по таблице 4.
Вывод: деталь изготовляется в условиях мелкосерийного производства.
Мелкосерийное производство — это переходная форма от единичного к серийному. Мелкосерийное производство характеризуется выпуском изделий небольшими партиями.
Преимущества мелкосерийного производства: снижение затрат; скорость (сжатие сроков разработки и производства до пары дней или недель); гибкость (возможность быстро решать производственные задачи, реагировать на отзывы клиентов, вносить изменения в конструкцию); персонализация (возможность предлагать заказчикам индивидуальный подход и создавать изделия с беспрецедентной свободой дизайна).
Отличительная особенность мелкосерийного производства - нерегулярная, эпизодическая повторяемость выпуска изделий через длительные (заранее неизвестные) периоды времени при единичных или малых объемах выпуска.
В мелкосерийном производстве изделия выпускаются малыми сериями широкой номенклатуры, их повторяемость в программе предприятия либо отсутствует, либо нерегулярна, а размеры серий колеблются; предприятие постоянно осваивает новые изделия и прекращает выпуск ранее освоенных. За рабочими местами закреплена широкая номенклатура операций. Оборудование, виды движений, формы специализации и производственная структура практически те же, что и при единичном производстве.
 

Предел кратковременной прочности σв, - 157 или 186 МПа (для АЛ26 – 160 МПа.)
Твердость – 90 НВ или 100 НВ в зависимости от термообработки.
Для справки некоторые свойства алюминиевого литейного сплава АЛ26:
1.Высокая прочность и износостойкость. Благодаря кремнию и другим легирующим добавкам сплав демонстрирует отличные механические характеристики.
2. Устойчивость к коррозии. Химическая инертность алюминия и продуманный подбор легирующих элементов делают АЛ26 устойчивым к воздействию агрессивных сред.
Лёгкость обработки. Хорошая обрабатываемость позволяет производить детали сложной формы с минимальными затратами времени и ресурсов.
Хорошие литейные качества. Низкая температура плавления и высокая текучесть делают АЛ26 идеальным для литейных операций.
Твердость (при литье в кокиль) — HB 10-1 = 90 МПа.
Линейная усадка — 1,05%.
Температура литья — 810 °C.
Плотность – 2680 кг/м3.
Технологичность - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющую ее способность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. (ГОСТ 14.205-83)
Производственная технологичность заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний, монтаж вне предприятия-изготовителя.
К главным факторам, определяющим требования к технологичности относятся следующие:
- вид изделия, характеризующий главные конструктивные и технологические признаки, обусловливающие основные требования к технологичности;
- объем выпуска и тип производства, определяющие степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.
Показатели технологичности различают двух видов: качественные и количественные.
Качественную оценку («хорошо — плохо», «допустимо — недопустимо») получают путем сравнения двух и более вариантов заготовок. Критерием в этом случае являются справочные данные и опыт технолога и конструктора. Обычно такая оценка производится на стадии изготовления чертежа и всегда предшествует количественной оценке.
Количественные показатели дают возможность объективно и достаточно точно оценить технологичность сравниваемых конструкций. Выбор показателей зависит от назначения детали (за готовки), типа производства и условий эксплуатации. Для каждой детали выбирают свои, наиболее характерные показатели. Применительно к заготовкам чаще всего в качестве показателей технологичности используют трудоемкость изготовления, технологическую себестоимость и коэффициент использования металла и т.п.
В рамках курсового проектирования показателем качественной технологичности является доступность для инструмента к поверхности для обработки, коэффициент обрабатываемости резанием; количественные показатели - это коэффициент шероховатости, точности, унифицированности и способы обработки поверхности.
Обрабатываемость оценивается обычно несколькими составляющими: формой стружки, возникающими силами резания, скоростью износа режущего инструмента, качеством обработанной поверхности.
Но обрабатываемость будет меняться в зависимости от вида обработки и применяемого оборудования (будь то это сверление, токарная или фрезерная обработка, или обработка абразивным инструментом), режимов резания, геометрии и материала режущего инструмента.
На форму и тип стружки также влияет и геометрия режущего клина инструмента: при
Уменьшении главного переднего угла стружка образуется более короткой за счет возникающих сжимающий напряжений (рисунок 3).