Технологический процесс сборки пневмопривода

Технологический процесс сборки пневмопривода

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Кафедра технологии нефтегазового машиностроения

Курсовая работа

по Основам технологии машиностроения

Студент: Салихов Г.

Факультет: очный

Группа: 20-31

Проверил: к.т.н., профессор

Матвеев В.Н.

Альметьевск, 2013 г.

Содержание

Введение

. Исходные данные для разработки курсовой работы

. Общие положения

.1 Конструкторско-технологическая характеристика изделия

.2 Объем выпуска изделий. Тип производства

. Технологический процесс сборки пневмоцилиндра

.1 Анализ или разработка технических условий к изделию

.2 Разработка последовательности сборки

.3 Разработка маршрутного технологического процесса сборки

. Технологический процесс изготовления штока ступенчатого

.1 Служебное назначение и технические условия на деталь

.2 Выбор заготовки и метода ее изготовления

.3 Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

.4 Расчет припусков и межпереходных размеров

.5 Разработка технологических операций

.6 Расчет режимов резания

.7 Техническое нормирование

Заключение

Список литературы

         технологический пневмопривод сборка шток

Введение

В условиях функционирования рыночной экономики важной составляющей производственного процесса является достижение высокого качества выпускаемой продукции, поскольку именно качество в наибольшей мере предопределяет конкурентоспособность изделий на рынке.

Оборудование, применяемое в нефтяной и газовой промышленности, характеризуется очень широким многообразием. Наряду с этим, в отрасли нефтегазового машиностроения имеют место все типы производств - от единичного до массового. Перечисленные особенности создают определенные трудности при обобщении и описании технологии изготовления нефтегазового оборудования. В то же время, несмотря на указанные различия, все разнообразие нефтегазового оборудования объединяет то, что все его представители являются промышленными изделиями. Исходя из положения о том, что в основе разработки технологических процессов изготовления изделий должны лежать их служебное назначение, требование к точности и объем выпуска, представляет большой интерес выбрать из всего многообразия наиболее характерные объекты, охватывающие определенную группу изделий и отвечающие вышеприведенным трем требованиям.

Такая тенденция требует повышенного внимания к вопросам стандартизации и совершенствованию технологического процесса, применения новых и передовых технологий при разработке технологического процесса. Именно разработка чертежей и технологической документации, связанная с выбором необходимой точности поверхностей и шероховатости, обоснованием посадок, с учётом технологических особенностей обработки выбором контрольно-измерительных средств, расчётом размерных цепей и особенно с обоснованным нормированием отклонений формы и расположения, в первую очередь формирует качественные показатели машиностроительных изделий.

В курсовой работе обоснованы технические требования к изготовлению деталей и сборке изделия, разработан технологический процесс сборки пневмопривода и изготовления штока, выбраны измерительные средства для контроля штока, рассчитаны межпереходные размеры на обработку наиболее точной поверхности штока, режимы резания, также заполнены маршрутные и операционные карты.

1. Исходные данные для разработки курсовой работы

Исходными данными при проектировании технологических процессов сборки и изделия и обработки процессов являются:

Сборочный чертеж изделия - пневмо-цилидра;

Чертеж детали - шток;

Спецификация к изделию;

Годовой объем выпуска изделия - 5000 шт;

Продолжительность выпуска изделия - 3 года.

2. Общие положения

.1 Конструкторско-технологическая характеристика изделия

Пневмоцилиндры являются исполнительными механизмами пневмосистем и предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в механическое линейное перемещение.

В данной курсовой работе выполнена разработка поршневого пневмоцилиндра.

Служебное назначение пневмо-цилиндра - преобразование энергии сжатого воздуха в возвратно-поступательное движение штока. При подаче сжатого воздуха в одну из полостей цилиндра и соединения другой полости с атмосферой, поршень вместе со штоком перемещается, создавая толкающее или тянущее усилие.

В пневмоцилиндрах одностороннего действия поршень может перемещаться под действием сжатого воздуха только в одну сторону (воздух подается только с одной стороны от поршня), возврат поршня осуществляется за счет действия возвратной пружины или внешними силами. При этом воздух, поданный в пневмоцилиндр, должен быть сброшен в атмосферу. В таких цилиндрах возвратная пружина снижает усилие прямого хода, развиваемое цилиндром под действием сжатого воздуха, а усилие при возврате в исходное положение определяется жесткостью и степенью сжатия пружины. Обратный ход таких пневмоцилиндров обычно не используется как рабочий.

Пневмоцилиндр одностороннего действия с односторонним штоком, с креплением крышек на стяжках, предназначенные для пневмосистем производственного оборудования и технологической оснастки, работающие на сжатом воздухе при давлении до 1 МПа при температуре окружающей среды от минус 45 до плюс 70 град. С со скоростью перемещения штока не более 0,5 м/с для цилиндров диаметром D св. 160 мм и не более 1 м/с для цилиндров диаметром D до 160 мм включ., изготовляемые для нужд народного хозяйства и экспорта. Стандарт не распространяется на вращающиеся и встроенные пневмоцилиндры и цилиндры тормозных систем транспортных средств.

.2 Объем выпуска изделий. Тип производства

Основой для выбора типа производства и организационной формы сборки является годовая производственная программа, включающая номенклатуру и объем выпуска изделий по каждому наименованию. Различают три типа производства: единичное, серийное и массовое.

Так как масса пневмопривода меньше 200 кг и годовой объем выпуска изделия 5000 шт., то тип производства выбираем среднесерийный. [4, 13с.]

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых (ремонтируемых) периодически повторяющимися партиями. В зависимости от числа изделий в партии различают мелко-, средне- и крупносерийное производство. Признаки серийного производства: 

закрепление за каждым рабочим местом нескольких операций; применение универсальных и специализированных станков для изготовления основных деталей; обработка заготовок по технологическому процессу, разделенному на операции; расстановка оборудования согласно технологическому процессу обработки; использование специальных приспособлений и инструментов и др.

3.Технологический процесс сборки изделия (узла)

.1 Разработка последовательности сборки

Последовательность общей сборки изделия определяется его конструктивными особенностями и заложенными в конструкции методами получения требуемой точности. Форма организации сборочного процесса оказывает меньшее влияние на последовательность сборки изделия.

Базирующей деталью в конструкции пневмопривода, обеспечивающей необходимое относительное положение остальных деталей и сборочных единиц, является корпус. Следовательно, сборку пневмопривода следует начинать с установки корпуса на сборочном стенде. После установки корпуса на него последовательно устанавливают все сборочные единицы и детали.

Последовательность сборки изделия изображаем в виде технологической схемы сборки. Она показывает структуру и порядок комплектования изделия и его составных частей.

На основе изучения назначения пневмопривода, его сборочного и рабочих чертежей и намеченного объема выпуска выбираем организационную форму сборки - стационарную сборку с расчленением работ, которая предполагает деление процесса на узловую сборку и общую сборку пневмопривода. При этом сборку каждой группы и общую сборку пневмопривода выполняют в одно и то же время несколько сборщиков. Базовая деталь при общей сборке - корпус 1, при узловой - шток 4.

Рабочие места должны быть оборудованы стендами сборки, стендами-накопителями, монтажно-сборочными и контрольно-измерительными инструментами, транспортными средствами (рольганг, тележки).

3.3 Разработка маршрутного технологического процесса сборки пневмопривода

Разработанный технологический процесс сборки пневмоцилиндра приведен в маршрутной карте, оформленной в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1407 (приложение 1).

4. Технологический процесс изготовления детали

.1 Служебное назначение и технические условия на деталь

Ступенчатый шток представляет собой шток общего назначения. Шток служит для передачи крутящего момента и базирования вращающихся деталей.

Исходя из служебного назначения, исполнительными поверхностями штока будут являться шейки под подшипники и шейки, на которых расположены зубчатое колесо и другие вращающиеся с ним детали.

В комплект основных баз входят цилиндрические и торцовые поверхности штока определяющие положение штока в подшипниках корпуса, а в комплект вспомогательных баз - соответствующие цилиндрические и торцовые поверхности, а также поверхность шпоночного паза, определяющие положение присоединяемых к штоку деталей. Исполнительными поверхностями штока являются его основные и вспомогательные базы, следовательно, при механической обработке должны быть обеспечены следующие технические требования [4]:

овальность и конусность - в пределах 0,25 - 0,5 допуска на диаметральные размеры;

допуск на длину шеек - 0,1¸0,2 мм;

торцовое биение - 0,01 мм на наибольшем радиусе;

биение посадочных шеек относительно базирующих - 0,01¸0,03 мм;

допустимое отклонение оси штока от прямолинейности - 0,03¸0,05 мм / м;

отклонение от параллельности осей шпоночных пазов- 0,01 мкм / мм.

Анализ технологичности конструкции детали.

Важнейшим показателем технологичности конструкции штока является его жесткость, определяющая возможность концентрации операции обработки и применения высоких режимов резания. Жесткость конструкции штока зависит от геометрической формы (отношение его длины к диаметру). Шток считается жестким, так как длина l≤ 12d(здесь d - диаметр штока).

Обрабатываемые участки штока имеют равные или кратные длины, а перепады диаметров штока невелики. Конструкция штока допускает обработку ступеней за проход и обеспечивает удобный подход и выход режущего инструмента.

Шток имеет простую конструкцию, экономичный способ получения заготовки, несложный технологический процесс изготовления детали. Требуется доступный недорогой материал. Деталь соответствует служебному назначению. Имеется полный комплект основных и вспомогательных баз. Исходя из перечисленного шток считаем технологичной деталью.

.2 Выбор заготовки и метода ее изготовления

Штоки в основном изготавливают из конструкционных и легированных сталей, обладающих высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкости - способностью подвергаться термической обработке.

В качестве материал заготовки выбираем сталь 45 по ГОСТ 1050-88.

Таблица1. Физико-механические свойства стали 45.

Метод получения заготовки детали определяется технологической характеристикой материала детали, конструктивными формами и размерами заготовки; требуемой точностью выполнения заготовки, шероховатостью и качеством ее поверхностных слоев, величиной объема выпуска и типом производства, а также экономичностью изготовления.

Заготовку штоков можно получить двумя методами: резкой (рубкой) проката и ковкой в штампах.

Сравним два способа получения заготовки.

Коэффициент использования материала:

где mд - масса детали, кг;З - масса заготовки, кг;

Масса детали: , где

Масса заготовки, изготавливаемой ковкой в подкладных штампах:

;

;

Масса заготовки, полученной резкой круглого проката:

;

Вывод: наиболее экономичный способ получения заготовки - ковка в подкладных штампах.

4.3 Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

Технологический процесс механической обработки штоков зависит от их конструкции, объема выпуска, технических требований, норм точности и требуемого качества поверхностей.

В качестве технологических баз обычно применяют основные базы (опорные шейки) штоков, определяющие его положение в машине. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей в большинстве случаев затруднительно, особенно при условии сохранения принципа единства баз. В связи с этим при выполнении большинства операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий, значительно реже - наружные поверхности штока.

При базировании заготовок в центрах обеспечивается соосность посадочных шеек и перпендикулярность их торцов к оси штока.

Для обеспечения параллельности шпоночных пазов оси штока обработку их следует проводить в центрах.

Таким образом, механическая обработка штоков должна начинаться с подготовки технологических баз, т.е. с обработки торцов с двух сторон и сверления центровых отверстий заготовки на первой операции.

Квалитет точности обработки k6. Получаемая шероховатость Ra =1,25. Назначаем маршрут обработки:

Последовательность выполнения технологических операций при изготовлении штока:

Заготовительная

Штамповка.

Фрезерно-центровальная

Фрезерование торцов и сверление центровых отверстий.

Оборудование: фрезерно-центровальный станок МР37.

Технологические базы - наружные поверхности и торец.

Токарная (черновая)

Черновая обработка наружных поверхностей.

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. 

Токарная (черновая)

Черновая обработка наружных поверхностей.

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3.

Токарная (чистовая)

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3.

Контрольная

Резьбонарезная

Получение резьбовой поверхности.

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3.

Слесарная

Термическая обработка

Закалка и отпуск

Оборудование: термопечь

Шлифовальная

Предварительное шлифование наружных поверхностей.

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: круглошлифовальный станок 3М153А

Шлифовальная

Окончательное шлифование наружных поверхностей

Технологические базы - центровые отверстия, торец.

Оборудование: круглошлифовальный станок 3М153А

Моечная

Контрольная

Выбор оборудования для операций произведен с учетом типа производства - среднесерийное.

Разработанный маршрут обработки оформлен в виде маршрутной карты в соответствии с ГОСТ 3.1118-82 приведен в приложении 2.

.4 Расчет припусков и межпереходных размеров

Припуск на обработку поверхностей деталей может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода. Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе или операции и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Припуск на самую точную поверхность Ø25k6 рассчитаем аналитическим методом по переходам [1]. Результаты расчета будем заносить в таблицу 2.

Шток получаем на ГКМ (14 Квалитет).

Масса заготовки 1,74 кг.

Устанавливаем маршрут обработки поверхности Ø25 мм:

черновое обтачивание (12-й Квалитет);

чистовое обтачивание (10-й Квалитет);

шлифование предварительное (8 Квалитет)

шлифование чистовое (6 Квалитет)

На основе расчета промежуточных припусков определяем предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам. Промежуточные расчетные размеры устанавливаем в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки, путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков.

Вся указанная обработка выполняется с установкой заготовки в центрах.

Заносим маршрут обработки в графу 1 таблицы 2. Данные для заполнения граф 2, 3 для поковки, полученной штамповкой, взяты из табл.1 [9, том1, с. 180], для механической обработки - из табл. 5 [9, Т.2, с. 181]. Данные графы 8 для заготовки взяты из табл. 32 [9, Т.2, с.192].

Расчет отклонений расположения поверхностей:

Величину отклоненийдля заготовки при обработке в центрах определим по табл. 6 [9, с 182]:

 мкм,

где мкм,

здесь - размер от сечения, для которого определяется кривизна до торца заготовки. равный ;

 - удельная кривизна проката, мкм на 1 мм длины (=0,15 мкм/мм) [9, табл.16, с. 182], средний диаметр, который необходимо знать для определения величины , определяется как

-смешение оси заготовки в результате погрешности центрования:

где Т=2,2 -допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центрировании, мм [9, табл.39, с.224].

Определим величину остаточных пространственных отклонений .

Для чернового обтачивания:

мкм,

где = 0,06-коэффициент уточнения [9, Т.2, табл.29, с.190];

для чистового обтачивания:

мкм,

где= 0,04[9, Т.2, табл.29, с.190].

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4.

Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода производим по уравнению:

.

Черновое обтачивание:

чистовое обтачивание:

обдирочное шлифование:

окончательное шлифование: .

Расчетные значения припусков заносим в графу 6.

Расчет наименьших расчетных размеров по технологическим переходам производим, складывая значения наименьших предельных размеров, соответствующих предшествующему технологическому переходу, с величиной припуска на выполняемый переход:

Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 7. Наименьшие предельные размеры (округленные) заносим в графу 10.

Определяем наибольшие предельные размеры по переходам по зависимости:

Результаты расчетов вносим в графу 9.

Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам:

а) максимальные припуски:

Таблица 2. Расчет припусков и межпереходных размеров.

Расчет общих припусков производим по уравнениям:

-наибольшего припуска:

наименьшего припуска:

Проверку правильности расчетов производим по формуле:

.5 Разработка технологических операций

Спроектируем технологическую операцию: 015 токарная

Переходы:

.Установить заготовку на станке.

.Закрепить заготовку.

. Точить наружные цилиндрические поверхности.

.Переустановить шток.

.Закрепить.

.Точить наружную цилиндрическую поверхность.

.Снять шток.

.Уложить шток в тару.

Число одновременно обрабатываемых заготовок -1 (одноместная операция).

Число одновременно работающих инструментов - 1 (одноинструментальная операция).

Оборудование: токарно-винторезный станок 16К20Ф3.

Техническая характеристика станка.

.6 Расчет режимов резания

Операция 015 токарная.

Рассчитаем режим резания при точении наружной поверхности ступенчатого штока ø25 на токарном станке мод. 16К20Ф3.

Выбираем режущий инструмент: принимаем токарный проходной отогнутый резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 ГОСТ18868-73. Материал корпуса резца - сталь 50[9, Т.2, стр.114]. Сечение державки ВхН = 25х16 мм, длина резца 140 мм, угол в плане φ=450,передний угол g=100, угол наклона главного лезвия l=00, радиус закругления вершины 1,0 мм[9, Т.2, стр.119].

. При черновом точении глубина резания может быть равной припуску, поэтому выбираем значение чуть меньше припуска:

. Подача S при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки. При черновом наружном точении резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали для стали 45 выбираем подачу S=0,5мм/об. [9, Т.2, табл.11, стр.266].

. Скорость резания м/мин при наружном продольном и поперечном точении рассчитывается по эмпирической формуле:

Среднее значение стойкости принимаем Т=30мин.

Значения коэффициента Сv, показателей степени x, y и m определяем из[9, Т.2, табл.17, стр.269]

Кv- поправочный коэффициент на скорость резания, является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки , состояния поверхности , материала инструмента .

 [9, Т.2, табл.1, стр.261]

Коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости , показатель степени  [9, Т.2, табл.2, стр.262].

 [9, Т.2, стр.262-263].

. Частота вращения шпинделя

Корректируем частоту вращения по паспорту станка и принимаем

. Фактическая скорость резания:

. Определим главную составляющую силы резания:

где по табл.22 выбираем:

Поправочный коэффициент на силу резания:

где (коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала);

 для режущей части из твердого сплава не учитывается (коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента) [9, Т.2, табл. 23, с.275].

. Мощность резания:

Проверяем достаточность мощности главного привода станка:

У станка 16К20Ф3 , т.е. обработка возможна.

. Основное время:

где  - расчетная длина рабочего хода инструмента, мм;

длина обрабатываемой поверхности ;

врезание резца:

перебег резца: мм, принимаем =2мм;

- число рабочих ходов в переходе;

.

.7 Техническое нормирование

Техническое нормирование - установление норм времени на выполнение отдельной работы или нормы выработки в единицу времени.

Техническая норма времени определяется по формуле:

где    - подготовительно-заключительное время, мин;о - основное (технологическое) время, мин;в- вспомогательное время, мин;

. - время на обслуживание, 3 - 9 % от оперативного времени;отд. - время на отдых и личные нужды, 2,5 - 3 % от оперативного времени;- число деталей в партии, шт.

В курсовой работе штучно-калькуляционное время можно определить по приближенной формуле:

- коэффициент, приведенный в таблице [10, стр10].

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы нами был разработан технологический процесс сборки пневмопривода, технологический процесс механической обработки штока.

Были проанализированы технические условия к изделию, его служебное назначение, эксплуатационные показатели, показатели надежности, технические требования. Выбрали метод достижения требуемой точности сборки пневмопривода. Разработали схему сборки изделия.

Был произведен анализ служебного назначения и технических условий на шток. Выбрали методы получения заготовки - ковка в подкладных штампах, произвели размерный анализ технологических процессов в машиностроении при изготовлении штока.

Рассчитали припуски и межпереходные размеры, режим резания и техническое нормирование.

Было выбрано и рассчитано специальное станочное приспособление.

Список литературы

1. Матвеев В.Н. и др. Научные основы технологии машиностроения. Альметьевск, АГНИ, 2003. 246с.

. Матвеев В.Н., Егорова Е.И., Тарабарин О.И. Технология нефтегазового машиностроения. Альметьевск, 2005. 176 с.

. Матвеев В.Н., Абызов А.П., Схиртладзе А.Г. Научные основы технологии машиностроения. Учебное пособие для вузов. Альметьевск, 2003. 245с.

.МатвеевВ. Н. Технология нефтегазового машиностроения: Учебное пособие. Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2005.-176 с.

. Мягков В.Д. и др. Справочник допуски и посадки. Л.: Машиностроение, 1982. Т.1. 542с.; Т.2. 448с.

. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: высшая школа, 1991. - 432с.

. Аверченков В.И. и др. Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений. М.: ИНФРА-М, 2005. 228с.

. Справочник технолога-машиностроителя/ Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. Т.1. 656с.; Т.2. 496с.

. Базров Б.М. и др. Технология газонефтяного и нефтехимического машиностроения. М.: Машиностроение, 1986. 386с.

. Матвеев В.Н. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы технологии машиностроения”. - Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2003. - 20с.