Розробка технологічного процесу виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т

Федеральне агентство з освіти

Факультет: ЕІУК

Кафедра: ЕІУ1-КФ

Розрахунково-пояснювальна записка

до курсової роботи з курсу:

«Технологія виробництва РЕМ»

на тему:

«Розробка технологічного процесу виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т»

Калуга 2008

Зміст

1. М етодіка розробки технологічного процесу

2. Аналіз конструкції деталі з точки зору її технологічності

3. Обгрунтування вибору матеріалу

4. Розрахунок операцій холодного штампування

4.1 Теоретичні відомості

4.2 Розрахунок витрати матеріалу

4.3 Розрахунок операції пробивки

5. Розрахунок режимів різання при свердлінні

6. Розрахунок величини осьової сили й крутного моменту

7. Опис роботи штампа послідовної дії

8. Методи покриття

9. Структурна схема маршрутного т ехнологіческого процесу виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т

10. Операційний т ехнологіческій процес виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т

11. Перелік технологічного обладнання

Список літератури

1. М етодіка розробки технологічного процесу

Техніко-економічні принципи проектування технологічних процесів.

В основу розробки технологічних процесів покладено два принципи - технічний і економічний. Відповідно до технічного принципом проектований технологічний процес повинен повністю забезпечити виконання всіх вимог робочих креслень і технічних умов на виготовлення виробу. Відповідно до економічним принципом виготовлення виробу повинно вестися з мінімальними витратами праці і витратами виробництва. З точки зору технологічного принципу задача проектування технологічного процесу, як правило, характерна багатоваріантністю можливих рішень, при цьому з декількох можливих варіантів вибирається найбільш рентабельний.

У виняткових випадках (ліквідація вузьких місць, терміновий випуск особливо важливої ​​продукції в найкоротші терміни) може бути обраний не найбільш рентабельний, а найбільш продуктивний варіант.

Фактори, що впливають на зміст технологічного процесу

Технологічний процес виготовлення деталі визначається в основному наступними факторами:

1) конфігурацією і розмірами деталі, вимогами до точності обробки і до якості поверхні, матеріалом деталі, наявністю або відсутністю термічної обробки в процесі виготовлення;

2) обсягом виробництва і розмірами партій;

3) готівковим складом і станом обладнання;

4) можливостями інструментального цеху, виготовляє пристосування, штампи, пресформи, ріжучий інструмент та іншу технологічну оснастку.

Із зазначених вище факторів три останні з деталлю безпосередньо не пов'язані, а характеризують загальну виробничу обстановку. Тому для однієї і тієї ж деталі в залежності від зміни трьох останніх чинників раціональний варіант техпроцесу буде різний, що обумовлює багатоваріантність техпроцесу для однієї і тієї ж деталі. Багатоваріантність техпроцесу зростає також тому, що при виготовленні деталі одних і тих же результатів з точки зору точності і якості поверхні можна досягти, застосовуючи кілька різних способів обробки. Раціональний варіант техпроцесу визначається шляхом економічного аналізу.

Порядок проектування технологічного процесу

Розробка техпроцесу - найважливіший вихідний етап підготовки виробництва нових виробів. Після розробки техпроцесу на його основі здійснюється конструювання та виготовлення необхідної по техпроцесу оснащення, розрахунок припусків, розрахунок режимів різання, нормування, організація виробництва.

Сама розробка техпроцесу складається з наступних етапів:

1) Оцінка технологічності конструкції.

Завдання відпрацювання конструкції деталей, зборок і всього виробу в цілому на технологічність вирішується ще при конструюванні вироби, часто конструктором і технологом спільно. Незважаючи на це, як правило, перед розробкою техпроцесу проводиться повторна оцінка технологічності і, в разі необхідності, коригування креслень, якщо це можливо з конструктивної точки зору.

2) Вибір заготовок.

Процес отримання заготовок тісно пов'язаний з наступною механічною обробкою. Чим точніше заготівля і ближче її конфігурація до готової деталі, тим менший обсяг потрібної механічної обробки. Однак, отримання точних заготовок вимагає великих витрат на виготовлення оснащення, які можуть окупитися тільки при великих програмах випуску. Кожен спосіб отримання заготовки накладає свої жорсткі вимоги до геометричній формі деталі, при відступі від яких заготівля цим способом отримана бути не може. Одночасно, якщо форма деталі задовольняє вимогам будь-якого способу одержання заготовок, то ніякими іншими способами вона вже отримана бути не може. Тому для таких способів отримання заготовок, як лиття, виготовлення з пластмас, штампування, вибір конкретного способу отримання заготовки здійснюється не технологом, а конструктором вироби, який, виходячи з передбачуваної програми випуску, вибирає метод отримання заготовки, а потім вже конструює деталь, геометрія якої задовольняє всім вимогам, що пред'являються обраним способом отримання заготовки.

3) Розробка маршруту обробки деталі.

При розробці маршруту намічається план обробки кожної окремо взятої поверхні, план обробки всіх поверхонь у їх взаємозв'язку, вибирається обладнання і технологічне оснащення - залежно від конструкції деталі і трьох факторів, що визначають загальну виробничу обстановку - програми випуску, готівкового складу та стану обладнання та можливостей інструментального цеху.

Складання маршрутного технологічного процесу починають з аналізу креслення деталі. При цьому визначають поверхні, які в остаточному вигляді отримують вже при виготовленні заготівлі, і поверхні, які можна отримати тільки механічною обробкою.

Наступним етапом розробки маршрутної технології є визначення остаточних оздоблювальних операцій для кожної поверхні, що піддається механічній обробці. Це визначення проводиться, з одного боку, - на основі врахування вимог щодо точності і якості поверхні згідно з кресленням деталі, а з іншого - на основі таблиць економічної точності обробки. При цьому виявляється, що одні й ті ж точність і якість поверхні, задані кресленням, можна отримати різними методами обробки.

Після визначення маршруту обробки кожної окремо взятої поверхні розробляється маршрут обробки всіх поверхонь у їх взаємозв'язку.

При цьому керуються такими принципами:

1) Принцип відділення чорнових операцій від чистових.

2) Принцип диференціації або концентрації операцій.

3) Принцип відповідності послідовності обробки самоскидальному розмірів на кресленні.

2. Аналіз конструкції деталі з точки зору її технологічності

Аналіз деталі на технологічність проводиться для вибору оптимального, з точки зору її виробництва, технологічного процесу.

При аналізі враховуються три чинники:

1) Технологічний;

2) економічний;

3) Програма випуску.

Технологічний фактор враховує ту обставину, що для забезпечення заданої точності необхідно застосовувати найбільш точне обладнання.

Економічний фактор враховує ту обставину, що для виробництва даного виробу необхідно використовувати найбільш дешеве обладнання і матеріал, а також те, щоб виготовляється виріб мав якомога меншу собівартість.

Програма випуску також враховується при складанні технологічного процесу. При великій програмі випуску можна застосовувати складне спеціальне обладнання, так як воно окупається в процесі виробництва. При одиничному виробництві, як правило, використовується універсальне устаткування. Тобто програма випуску накладає свої відбитки на технологічний процес.

Аналіз на технологічність проводиться до написання технічного процесу спільно з технологом. Це робиться для того, щоб ще на етапі проектування виявити нетехнологічні операції і по можливості замінити їх найбільш технологічними.

Заготівлею є алюмінієвий лист (АЛ1 ГОСТ 2685-70) товщиною S = 4 мм.

Передня панель вимірювача мікропробоя ІМП-3Т є плоскою деталлю великих габаритних розмірів. Ш тампо для вирубки такої деталі вийде занадто великого розміру. Тому отримання зовнішнього контуру даної передній панелі здійснюється вирізкою на гільйотинних ножицях.

Процес отримання прямокутного отвору (85 ^+0,87 х 25 ^+0,52) технологічніше виконати пробивкой, використовуючи штамп для пробивання, так як даний процес забезпечує задану точність, а виготовлення штампа окупається при великосерійному виробництві.

Отвори Æ 6 ^+0,3 (4 отв.), Æ серпня ^+0,36 (7 отв.), Æ 15 ^+0,43 (3 отв.) Отримують пробивкой заготовки, так як пробивання отворів є найбільш технологічною при великосерійному виробництві і діаметри цих отворів дозволяють отримувати їх за допомогою пробивки. Мінімальне відношення діаметра отвору до товщини отвори при пробиванні d / s = 1,3 для обраного матеріалу. Ставлення d / s для отвору Æ 6 ^+0,3 одно: d / s = 6 / 4 = 1,5, що більше мінімального значення. Отже, дані отвори можна отримати пробивкой. Ставлення d / s для отвору Æ 8 ^+0,36 одно: d / s = 8 / 4 = 2, що більше мінімального значення. Значить, дані отвори можна отримати пробивкой. Ставлення d / s для отворів Æ 15 ^+0,43 одно: d / s = 15 / 4 = 3,75, що більше мінімального значення. Тобто дані отвори можна отримати пробивкой. Процес пробивання цих отворів здатний забезпечити отримання заданої точності без прийняття спеціальних заходів.

Отвори Æ 4,5 ^+0,048 (4 отв.), Отримують свердлінням. Дані отвори не можна отримати пробивкой, так як відношення d / s = 4,5 / 4 = 1,125 менше мінімального відношення для обраного матеріалу.

Отвори М4-8Н (8 отв.), Отвори діаметром 4 мм, необхідні для подальшої нарізки в них різьблення М4, отримують свердлінням Ставлення d / s = 4 / 4 = 1 менше найменшого допустимого відносини 1,3.

3. Обгрунтування вибору матеріалу

Як матеріал для виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т використовується сплав алюмінію АЛ1 ГОСТ 2685-70. Сплав володіє відмінними ливарними властивостями: АЛ1 має високу рідко плинність, не схильний до утворення вуглецевих гарячих тріщин. Добре обробляється різанням, добре зварюється. Володіє зниженою теплопрочностью (чутливий до зміни навантаження при t = 250-300С). Має низьку питому вагу.

Характеристики матеріалу

Таблиця 1. Хімічний склад у% матеріалу АЛ1

Примітка: Al - основа; процентний вміст Al дано приблизно.

Таблиця 2.Механіческіе властивості матеріалу АЛ1.

Таблиця 3. Фізичні властивості матеріалу АЛ1

Таблиця 4. Ливарно-технологічні властивості матеріалу АЛ1

4. Розрахунок операцій холодного штампування

4.1 Теоретичні відомості

1. Розрахунки операції вирубки.

Вирубка - отримання зовнішнього контуру деталі. При вирубці розраховуються:

а) Норма витрати матеріалу.

Вихідним матеріалом при холодному штампуванні найчастіше є листи, розрізаються на смуги потрібної ширини, з яких виробляється вирубка деталей. При визначенні ширини смуги виходять з того, що для отримання якісної деталі між деталями в смузі між деталлю і краєм смуги повинні бути достатньої величини перемички. Якщо, наприклад, розміри вирубуваних деталі bc, то з урахуванням перемичок крок вирубки t повинен бути:

.

А ширина смуги :

.

Рис.1

Мінімальні розміри рекомендованих перемичок в залежності від товщини матеріалу для деталей простої конфігурації наведені в табл. 5.

Таблиця 5. Найменша величина перемичок в смузі при штампуванні.

Враховуючи можливе зменшення величини смуги за рахунок допуску на її виготовлення, а також, враховуючи можливе зміщення смуги щодо матриці і пуансона за рахунок зазорів між смугою і її напрямними, номінальну ширину смуги збільшують в порівнянні з мінімальною, визначаючи її за формулою:

, Де

- Допуск на ширину смуги,

- Зазор між напрямними і смугою.

Зазвичай мм залежно від ширини смуги, а - По 14 квалітету точності. По знайденому кроку вирубки визначають - Кількість деталей, що виходять із смуги (Рис.1):

.

За знайденою ширині смуги знаходять число смуг , Які утворюються з листа (Мал. 1):

.

Після чого визначають число деталей з листа: .

Визначивши вага листа (За довідниками або за його обсягом і питомою вагою), знаходять норму витрати матеріалу:

.

б) Зусилля вирубки.

Зусилля при вирубці розраховується за формулою:

, Де

L - сумарна довжина вирубуваного контуру,

- Товщина матеріалу,

s _ср - опір зрізу з урахуванням відносини S / d і величини зазору.

У нашому випадку s _ср = s _в; так як виконується умова

d _отв <(5 - 3,5) * S, де

- Межа міцності матеріалу.

Зусилля преса береться більше розрахункового зусилля вирубки, враховуючи додаткове зусилля , Що витрачається на стиснення гуми або пружини знімача, що знімає смугу з пуансона.

, Де

- Зусилля вирубки,

- Коефіцієнт, рекомендовані значення якого для однопуансонной вирубки або прорізування наведені в таблиці 6.

Таблиця 6. Величини коефіцієнтів .

Таким чином, зусилля преса розраховується за формулою:

.

в) Визначення розмірів матриці і пуансона.

При вирубці розміри вирубуваних деталі виходять рівними розмірам матриці. Штампи є складною дорогою оснащенням, тому за допомогою штампа до його зносу потрібно виготовляти найбільшу кількість деталей. Так як матриця в процесі експлуатації зношується, розмір отвору в матриці поступово збільшується, внаслідок чого поступово збільшуються і розміри одержуваних на штампі деталей, то при виготовленні штампа розміри матриці виготовляють за найменшим розміром деталі за формулою:

, Де

- Розмір отвору в матриці,

- Мінімальний розмір деталі в межах поля допуску,

- Допуск на виготовлення матриці.

Якщо деталь виготовлена ​​за розміром , То мінімальний розмір деталі

.

.

Так як між пуансоном і матрицею завжди повинен бути певний мінімальний зазор , То розміри пуансона визначаються за формулою:

.

Рекомендовані величини двосторонніх зазорів , В залежності від товщини матеріалу наведені в таблиці 7.

Таблиця 7. Рекомендовані величини двосторонніх зазорів

Рекомендовані допуски на виготовлення круглих взаємозамінних вирубних і пробивних пуансонів та матриць наведені в таблиці 8.

Таблиця 8. Допуски на виготовлення пуансонів і матриць

2. Розрахунок операції пробивки.

Пробивання - це отримання внутрішніх контурів (отворів деталей). При пробиванні розрахунку підлягають:

а) Зусилля пробивки.

Зусилля пробивання і вибір преса визначаються аналогічно вирубці.

б) Визначення розмірів матриці і пуансона.

При пробиванні розміри отвору виходять рівними розмірам пуансона. Оскільки в процесі експлуатації штампа розміри пуансона внаслідок зносу поступово зменшуються, то з метою отримання найвищої стійкості штампу пуансон отримують за найбільшим в межах поля отвору за формулою:

, Де

- Розмір пуансона,

- Допуск на виготовлення пуансона,

- Максимальний розмір отвору в межах поля допуску.

Якщо отвір задано розміром , То максимальний розмір отвору і розмір пуансона

.

Так як між матрицею і пуансоном необхідно в усіх випадках мати певний мінімальний зазор , То розміри матриці при її виготовленні визначаються формулою:

.

4.2 Розрахунок витрати матеріалу

Розміри відрізуваної деталі b * c = 456 * 152 мм, з урахуванням перемичок крок вирубки t повинен бути: мм, а ширина смуги B хв:

Вминаючись = b + 2 * а = 456 +2 * 2.5 = 461 мм.

Враховуючи можливе зменшення величини смуги за рахунок допуску на її виготовлення, а також, враховуючи можливе зміщення смуги під час розрізання, номінальну ширину смуги збільшують в порівнянні з мінімальною, визначаючи її за формулою:

Вном = b + 2 a + 2 D + z = 456 +2 * 2.5 +2 * 1.3 +1.5 = 465 мм

де D - допуск на ширину смуги, D = 1,3 мм - по 14 квалітету.

z - зазор між напрямними і смугою, приймаємо рівним 1.5

Обраний нами матеріал поставляється в листах, і його сортамент досить широкий. Виходячи з умови мінімізації витрат при виготовленні цих виробів, вибираємо розміри листа 4 * 1000 * 1500.

По знайденому кроку вирубки t визначають n ₁ - кількість деталей, що виходять із смуги:

n = L / t = 1000/154.5 = 6 шт

За знайденою ширині смуги знаходять число смуг n _2, отримувані з листа. Якщо довжина листа М, то

n = М / Вном = 1500/465 = 3 шт

Після чого визначають число деталей з листа:

n = n * N = 6 * 3 ​​= 18 шт

Визначивши вага листа G, знаходимо норму витрати матеріалу:

N = G / n

Вага листа G = (4 мм * 1000 мм * 1500 мм) * 0.004 г / мм = 24000 г = 24 кг

Норма матеріалу витрати дорівнює

кг.

4.3 Розрахунок операції пробивки

а). Розрахунок зусилля при пробиванні.

Формула для розрахунку зусилля при пробиванні:

Р _пр = Р + Р _сн

Р = L * s * s _ср

Р _сн = Р * k

де, s _ср - опір зрізу з урахуванням відносини S / d і величини зазору.

У нашому випадку s _ср = s _в; так як виконується умова

d _отв <(5 - 3,5) * S, де

s _в - межа міцності матеріалу

s _в = 180 МПА = 180 Н / мм ² (таблиця 2); 0,07 (таблиця 6).

Зусилля пробивання вікна 85 ^+0,87 '25 ^+0,52 мм (1 шт.):

Р = L * s * s _в = (85мм +25 мм) * 4мм * 180 Н / мм ² = 158 400 Н.

Зусилля пробивання отвору Æ 15 ^+0,43 мм (3 шт.):

Р = p * d * s * s _в = 3,14 * 15мм * 4мм * 180 Н / мм ² = 33930 Н.

Зусилля пробивання отворів Æ 8 ^+0,36 мм (7 шт.):

Р = p * d * s * s _в = 3,14 * 8мм * 4мм * 180 Н / мм ² = 18095 Н.

Зусилля пробивання отворів Æ 6 ^+0,3 мм (4 шт.):

Р = p * d * s * s _в = 3,14 * 6мм * 4мм * 180 Н / мм ² = 13570 Н.

Сумарна зусилля:

Р = 158400 +33930 * 3 +18095 * 7 +13570 * 4 = 441135 Н.

Р _сн = Р * k = 441135 * 0,07 = 30880 Н.

Необхідне зусилля преса:

Р _пр = Р + Р _сн = чотиреста сорок одна тисяча сто тридцять-п'ять +30880 = 472015 Н = 472 кН.

Висновок: в результаті розрахунку з'ясували, що необхідний прес для пробивання отворів зусиллям 472 кН.

б) Визначення розмірів матриці і пуансона.

Як написано вище, розмір пуансона визначається формулою

,

а розмір матриці

, Де = 0,4 мм, = 0,08 мм, = 0,04 мм (по табл.7 і 8).

Для прямокутного отвори розміром (85 ^+0,87 х 25 ^+0,52):

Довжина пуансона мм;

Ширина пуансона мм;

Довжина матриці мм;

Ширина матриці мм;

Для отворів Æ 6 ^+0,3:

Діаметр пуансона мм;

Діаметр отвору матриці мм;

Для отворів Æ 8 ^+0,36:

Діаметр пуансона мм;

Діаметр отвору матриці мм.

Для отворів складної форми Æ 15 ^+0,43 мм шириною 10 ^+0,36 мм:

Розміри пуансона

Dn = (D + D D + z _{хв) - d n} = (15 +0,43) _-0.04 = 15,43 _-0.04 мм.

L м = (10 +0,36 +) ^+0.08 = 10,36 _-0.04 мм.

Розміри отвору матриці

D м = (15 +0,43 +0,4) ^+0.08 = 15,83 ^+0.08

L м = (10 +0,36 +0,4) ^+0.08 = 10,76 ^+0.08 мм.

5. Розрахунок режимів різання при свердлінні

За довідником знаходимо, що при свердлінні сплавів алюмінію швидкорізальними свердлами при діаметрі свердла від 2 мм до 7 мм оптимальна стійкість інструменту хв.

За довідником знаходимо, що при свердлінні сплавів алюмінію свердлами з діаметром від 2 до 6 мм подача S ₀ = 0,2 мм / об і відповідно:

, , , , , .

При обробці сплавів алюмінію швидкорізальними свердлами коефіцієнт на якість оброблюваного матеріалу:

.

За довідником знаходимо, що поправочний коефіцієнт на інструментальний матеріал .

За довідником знаходимо, що при відношенні довжини свердління до діаметру свердління менше трьох .

Підставляючи отримані значення у формулу швидкості різання при свердлінні, отримуємо для свердел різних діаметрів:

Для отвори діаметром Ø 4мм:

Для отвори діаметром Ø 4,5 мм:

6. Розрахунок величини осьової сили й крутного моменту

При свердлінні сплавів алюмінію значення коефіцієнта визначається за формулою:

, Де .

Н / мм

Підставляючи поперемінні значення у формули осьової сили й крутного моменту, отримуємо і .

За довідником знаходимо, що для сплавів алюмінію з Н / мм ²

; ; .

; ; X = 2

Для отвори діаметром Ø 4 мм:

Н

Н * мм

Для отвори діаметром Ø 4,5 мм:

Н

Н * мм

7. Опис роботи штампа послідовної дії

Рис.2. Штамп пробивки.

Основні елементи штампа для пробивання показані на рис.2. Штамп складається з нижньої нерухомої плити 4, до якої штифтами 20 і гвинтами 16 прикріплюється матриця 1. На матриці встановлені напрямна 2, що служить для направлення смуги, і упори 22.

Конструктивною основою верхньої рухомої частини штампу є верхня плита 3, прикріплюється до повзуну преса за допомогою хвостовика 13. До верхньої плиті за допомогою штифтів 21 і гвинтів 16 прикріплений пуансонодержатель 11 і пуансони 7-10. Між пуансонами і верхньою плитою встановлена ​​загартована прокладка 5. Знімач 12 (кріпиться гвинтами 17) і гума 6 служать для знімання смуги з пуансонів при ході рухомої частини штампа вгору після пробивання деталі. Верхня і нижня частини штампа орієнтуються за допомогою колонок 19 і втулок 18. Працює штамп наступним чином.

Заготівля, в якій пробиваються отвори, вручну подається в штамп і направляється за допомогою напрямної 2 до упорів 22. При русі рухомої частини вниз знімач 12 підходить до заготівлі і зупиняється. При подальшому русі рухомої частини гума стискується, пуансони висуваються з знімача, при цьому пуансони 7-10 виробляють пробивання отворів заготовки. Відхід, отриманий при пробиванні отворів, провалюється вниз через отвори. У крайньому нижньому положенні пуансони на деякій довжині знаходяться в отворах матриці, а заготовка - надіта на пуансони.

При русі рухомої частини вгору гума розпрямляється, при цьому знімач переміщається щодо пуансонів вниз і знімає з них заготовку, яка залишається на матриці.

8. Методи покриття

У машинобудуванні застосовують покриття лакофарбові, гальванічні, окисними і пластмасовими плівками. Лакофарбові покриття - застосовують як декоративні, а також для захисту металевих поверхонь від корозії і дерев'яних поверхонь від вологи і загнивання. Процес нанесення лакофарбових покриттів складається з трьох основних етапів: підготовки поверхні до покриття, її забарвлення і сушки, обробки пофарбованої поверхні.

Підготовка поверхні до покриття включає очищення і вирівнювання поверхні, її грунтовку і шпаклівку з наступним шліфуванням. Забарвлення поверхні проводиться в один або кілька шарів. Для фарбування застосовують олійні і емалеві фарби і лаки.

Якість лакофарбового покриття багато в чому залежить від способу його сушіння. Сушка - це складний хімічний процес, що складається з випаровування розчинника і окислення або полімеризації плівки. Існують два методи сушіння: природна і штучна. Природна сушка проводиться при температурі 18-25 ° С і є досить тривалим процесом. Штучна сушка прискорює процес висихання плівки і значно покращує покриття, збільшуючи його твердість, водостійкість та інші якості.

Оздоблення пофарбованої поверхні включає лакування, полірування та художнє оформлення. Лакування забезпечує підвищену стійкість покриття і додає йому блиск; лакове покриття наноситься на пофарбовану поверхню в один або кілька шарів. Полірування виробляють для одержання особливо рівною і блискучої поверхні. Художнє оформлення передбачає нанесення вузьких декоративних ліній, малюнків і фабричних знаків.

9. Структурна схема маршрутного т ехнологіческого процесу виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т

10. Операційний т ехнологіческій процес виготовлення передньої панелі вимірювача мікропробоя ІМП-3Т