1.1. Анализ чертежа на технологичность и характеристика

1.1. Анализ чертежа на технологичность и характеристика материала
Деталь «Плунжер» № БТС 20.27.5 служит направляющей для
плунжера и имеет двойное назначение: с одной стороны, она
непосредственно формирует часть венчика, а с другой стороны,
направляет плунжер и замыкает воздушные каналы для выдувания
черновой пульки.
По технологическому принципу деталь относится ко 2 классу, так
как она имеет форму тела вращения с центральным отверстием.
По служебному назначению - к 4 классу.
Деталь
имеет
цилиндрические
наружные
и
внутренние
поверхности, центральное ступенчатое отверстие, выемки, уступы и
лыски.
Центральное ступенчатое отверстие диаметрами Ø24Н8(+0,033) Ø45Н8(+0,039) , предназначено для установки в него плунжера и является
направляющим в процессе его работы; выемки – радиусом R 4
необходимы для фиксации детали; лыски и уступы, используемые для
установки и фиксации втулки при сборке в стакане.
К основным поверхностям относятся:
- наружная цилиндрическая поверхность Ø 70(-0,1-0,15),
шероховатость √Ra 2,5 (▼6);
- наружная цилиндрическая поверхность Ø 36е9(-0,050-0,112),
шероховатость √Rz 40 (▼4);
К присоединительным поверхностям относятся:
- уступы - 9,2 h8 -0,090, шероховатость √Rz 20 (▼5);
- лыски - в размер 58,5, шероховатость √Rz 20 (▼5);
К исполнительным поверхностям относятся:
-
ступенчатое
шероховатость √Ra 2,5 (▼6).
отверстие
Ø24Н8+0,033-
Ø45Н8+0,039,
В
соответствии
со
служебным
назначением,
классы
шероховатости соответствуют квалитетам.
Наиболее высокий квалитет - 8; самая чистая поверхность – √Ra 2,5.
К нетехнологичным поверхностям относятся выемки и уступы.
Остальные поверхности технологичны.
В целом деталь технологична.
Качественная оценка технологичности деталей.
Технологические требования к деталям машин
Материал детали должен обеспечивать получение заготовок заданной
точности наиболее дешевыми и эффективными методами; он должен хорошо
обрабатываться с помощью имеющихся средств производства.
В целях снижения материалоемкости и объема механической
обработки желательно, чтобы конфигурация заготовки максимально
соответствовала формам и размерам детали или приближалась к ним. В
условиях серийного и массового производства детали иногда конструируют с
учетом имеющихся видов специального профильного и периодического
проката, что обеспечивает при механической обработке значительный
экономический эффект (снижение трудоемкости и себестоимости) и
минимальный расход материла.
Заготовки деталей должны иметь поверхности, обеспечивающие их
удобное и надежное базирование при обработке; при отсутствии таковых
предусматривают возможность создания искусственных технологических баз
в виде центровых отверстий, бобышек, платиков, поясков, отверстий и т.п.
Конструкция детали должна обеспечивать её надежное, удобное и
быстрое закрепление на станке или в приспособлении. Жесткость крепления
должна быть достаточной для выполнения обработки одним или
несколькими инструментами с использованием интенсивных режимов.
Размеры на чертеже детали проставляют так, чтобы в процессе
обработки соблюдался принцип постоянства и единства баз, и чтобы
учитывались предполагаемая последовательность выполнения и содержание
технологических операций.
В условиях серийного и массового производства конструкция детали
должна позволять одновременно устанавливать и обрабатывать несколько
заготовок.
Конструкция детали должна учитывать возможность её обработки
высокопроизводительным инструментом, обеспечивая его удобный подвод,
врезание и выход, также эффективное охлаждение с помощью СОЖ или
другими способами.
Деталь «Плунжер» № БТС 20.27.5 - труднодоступных мест для
обработки нет.
Требования к точности и шероховатости функциональных
поверхностей детали должны соответствовать требования стандартов и
рекомендациям научно-технической литературы. Для того чтобы уменьшить
объём механической обработки, сокращают число и протяженность
обрабатываемых поверхностей. Все несопрягаемые «свободные»
поверхности оставляют без обработки с точностью размеров по 16-17-му
квалитетам.
Конфигурация детали должна быть образована из элементов простых
геометрических форм (цилиндров, плоскостей, конусов и т.п.), что позволяет
использовать высокоэффективные типовые технологические процессы
обработки, применять высокопроизводительное оборудование, оснастку,
средства механизации и автоматизации производства.
Деталь «Плунжер» № БТС 20.27.5 образована стандартными
поверхностями - наружными и внутренними поверхностями вращения,
кроме фасонных.
Рассмотреть возможность разделения сложной детали на простые с
последующим их соединением, например сваркой или возможность замены
сборной конструкции моноблочной с одновременным уменьшением объёмов
обработки резанием.
Технологические требования к поверхностям деталей машин
Технологические требования распространяются:
- на линейные размеры (диаметры, длины), углы и конусы, фаски,
галтели (радиусы переходов), канавки и радиусы закругления;
- сбеги и выходы резьбы;
- резьбы, модули;
- конструкцию и размеры шпоночных пазов, отверстий под конусы,
крепежные детали; центровые гнезда, места под гаечные и торцовые ключи,
посадочные поверхности валов, корпусов, станин и другие элементы деталей.
- выполнять сферические выпуклые (вогнутые) поверхности со
срезом, перпендикулярным к оси, исключая обработку вблизи оси, где
скорость резания близка к нулю;
- предусматривать в конструкции деталей сквозные отверстия. При
необходимости использования глухих отверстий форма дна отверстия
должна соответствовать форме конца стандартного инструмента для его
обработки (сверла, зенкера, развертки);
- использовать стандартные резьбы с диаметром d>=6 мм, что
позволяет избегать частых поломок и быстрого изнашивания метчиков;
- располагать отверстия под крепежные детали не ближе
определенного расстояния «А» от стенки: А=R+0,5D, где D — диметр
головки болта, заклепки, шайбы, гайки и т.д.;
- располагать отверстия на расстоянии друг от друга с учетом
возможности использования многошпиндельных насадок к сверлильным
станкам;
- во избежание поломки сверл и их вода, входные и выходные
поверхности отверстий выполнять перпендикулярно к оси;
- плоские поверхности обрабатывать на проход, обеспечивая
равномерный съём припуска по всей площади. Ширину поверхности иногда
увязывают с размерами инструментов (фрезой, протяжкой и др.);
- предусматривать литые поверхности, так как обработка канавок и
выточек на сверлильных и агрегатных станках создает определенные
трудности;
- пазы предпочтительно обрабатывать на проход дисковыми фрезами;
если это невозможно, то переходная часть паза должна соответствовать
радиусу фрезы, радиусы закругления у гнезд и выемок - радиусам пазовых
фрез;
- при расположении нескольких отверстий на одной оси
рекомендуется для одновременной обработки уменьшать последовательно
размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку
предшествующего отверстия;
К нетехнологичным поверхностям можно отнести
внутреннюю выточку. В целом деталь технологична.
Технологические требования к заготовкам деталей машин
Технологические требования, предъявляемые к заготовкам, тесно
связны со способами их получения, которые зависят от типа производства и
технологических возможностей заготовительных цехов предприятия.
В массовом и крупносерийном производстве предпочтение отдают
заготовкам, полученным литьем, ковкой и штамповкой. Широко используют
специальный профильный и периодический прокат.
В единичном и мелкосерийном производстве преобладают заготовки
из сортового проката - круга, полосы, листа и т.п.; сварные конструкции и
других видов проката.
К формам и конструкциям литых заготовок деталей машин (отливок)
предъявляются следующие технологические требования:
- конструкция заготовки должна обеспечивать беспрепятственное
удаление литниковой системы, прибылей, напусков, стержней и каркасов, а
также извлечение моделей из формы и стержней из стержневых ящиков;
- литейные радиусы и уклоны, толщины наружных и внутренних
стенок, ребер жесткости и прочих элементов должны находиться в пределах,
рекомендуемых для данного способа литья;
- переходы от одного сечения к другому должны быть плавными;
недопустимы резкие изменения толщины стенок и острые углы, нарушающие
принцип направленного затвердевания и кристаллизации метала в литейной
форме;
- охлаждение отливки по возможности должно быть равномерным,
конструкция заготовки должна обеспечивать её свободную усадку без
торможения формой и стержнями;
- конфигурация заготовки должна допускать возможность упрощения,
позволяющего снизить стоимость моделей, стержневых ящиков, кокилей,
пресс-форм и прочей литейной оснастки;
- крупные и сложные стальные отливки должны разделяться на части,
соединяемые впоследствии друг с другом сваркой;
- базовые поверхности заготовки желательно получать в одной опоке,
что исключает влияние смещения опок и стержней на точность отливки;
- ответственные поверхности заготовок должны занимать в форме
нижнее положение, что способствует повышению плотности металла,
исключает раковины и другие литейные пороки.
Количественная оценка технологичности конструкции
Количественную оценку технологичности производят по
трудоемкости, по материалоемкости, технологической (цеховой)
себестоимости, а также по техническим показателям, определение которых
возможно из чертежа детали. К ним относятся коэффициент точности и
шероховатости.
Для сравнения обычно берут показатели изделия (детали) на
предприятии, где студенты проходят производственную и преддипломную
практику.
А). Уровень технологичности конструкции по трудоемкости
определяется по формуле:
Кт = Тд/Тб,
где Т д = 2,4 мин — трудоемкость заданной детали;
Т б = 40 мин - трудоемкость детали на предприятии;
Кт = 2,4/40 = 0,06
Б). Уровень технологичности конструкции по материалоемкости
определяется по коэффициенту использования материала для двух способов
получения заготовки, который определяется по формуле:
Ким = Мд / Мз,
где Мд = 0,9 кг - масса детали;
Мз = 1,1 кг - масса заготовки.
Ким = 0,9/1,1 =0,8
На предприятии — круглые литые болванки (базовый вариант).
Я выбрал - литьё в кокиль (второй вариант).
Рассчитывается Ким. для двух вариантов.
Уровень технологичности конструкции детали по материалоемкости
будет определяться по формуле:
К им.ут. = Ким.б. / Ким.д.
где Ким.б. = 0,3 - Ким. при использовании литых болванок на базовом
предприятии;
Ким.д. = 0,8 - Ким. при использовании литья в кокиль заданной
детали.
К им.ут. = 0,3/0,8 = 0,375
В). Уровень технологичности конструкции по технологической
(цеховой) себестоимости определяется по формуле:
Кс = Сд/Сб
где Сд = 40,82 руб. - достигнутая цеховая себестоимость детали;
Сб = 65 руб. - цеховая себестоимость детали на базовом предприятии
Кс = 47,03/85 = 0,55
Г). Коэффициент унификации конструктивных элементов
определяется по формуле:
Ку = Уэ/Оэ,
где Уэ — число унифицированных типоразмеров конструктивных
элементов (резьб, галтелей, фасок, проточек, отверстий и др.);
Оэ - общее число типоразмеров конструктивных элементов.
Рассчитываются коэффициенты унификации для двух вариантов и
сравниваются - обработка болванки на базовом предприятии и обработка
литой заготовки заданной детали
Ку.э.б.= 2+2+2+2+2/2+1+4+1+1+1+2+2=0,071
Ку.э.д.= 4+2+2/4+2+2+2=0,8
Д). Уровень технологичности конструкции по точности обработки.
Коэффициент точности обработки определяется по формуле:
К тч. = 1 - 1/Тср.=1-∑ni / ∑Тni,
где Т ср. - средний квалитет точности обработки детали;
Тср. = ∑ Тni /∑ni
где ni - число размеров соответствующего квалитета точности;
Т = TI — квалитет точности обработки.
Рассчитываются коэффициенты точности обработки для двух
вариантов и сравниваются - обработка болванки на базовом
предприятии и обработка литой заготовки заданной детали.
9*3 + 7*1 + 11*1 + 14*8
Тср.б. = ------------------------------- = 12
13
9*3 + 7*1 + 11*1 + 14*7 + 17*1
Тср.д. =------------------------------------ = 12,3
13
Ктч.б.=1-1/12=0,92
Ктч.д.=1-1/12,3=0,92
Затем определяется уровень технологичности детали по точности
обработки детали по формуле:
Кут.тч. = Ктч.б./Ктч.д.=0,92/0,92=1
Е). Уровень технологичности конструкции по шероховатости
поверхности.
Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле:
Кш=1/Шср.,
где Ш ср. - среднее числовое значение параметра шероховатости.
Шср. = ∑ Ш*ki/∑ki,
где кi - число поверхностей с соответствующим числовым значением
параметра шероховатости;
Ш - числовые значения параметра шероховатости, Ш = Rа.
Рассчитываются коэффициенты шероховатости поверхностей для двух
вариантов и сравниваются - обработка литой болванки на базовом
предприятии и обработка литья в кокиль заданной детали
Шср.б.= 1,25*2 + 12,5*7 + 6,3*2 /10=9,01
Шср.д.= 1,25*2 + 12,5*6 + 6,3*2 + 60*1/10=15,01
Кш.б.= 1-1/9,01=0,89
Кш.д.= 1-1/15,01=0,934
Затем определяется уровень технологичности детали по
шероховатости поверхностей по формуле:
Кут.ш. = Кш.б./Кш.д.=0,89/0,934=0,95
где Кш.б. - коэффициент шероховатости поверхностей базовой
детали (из литой болванки);
Кш.д. - коэффициент шероховатости поверхностей детали
(заготовка-литьё в кокиль).
Вывод: Полученные значения различных показателей
технологичности конструкции объективно свидетельствуют о том, что
изготавливать деталь «Головка прессовая» из заготовки литой в кокиль
экономически и технологически целесообразнее, чем вытачивать её из
круглой литой болванки.