Составление технологического маршрута и проектирование технологических операций изготовления детали типа «Муфта»
Введение
Принципиально новые технологические процессы требуют создания нового технологического оборудования. Поэтому для их быстрой реализации необходима комплексная разработка технологии и технологического оборудования.
Важнейшая проблема развития любого современного производства -- автоматизация технологических процессов.
Автоматизация отдельных технологических операций, конечно, повышает производительность и качество продукции. Но наиболее эффективна комплексная автоматизация последовательно связанных технологических операций. При этом устраняются неточности предыдущих операций, которые могут нарушать работу автомата на последующей операции, обеспечивается синхронизация потока технологических операций, устраняющая простои автоматов.
При мелкосерийном производстве подготовка производства, проектирование и изготовление оснастки, наладка оборудования, установка, выверка изделий, контроль, транспортировка и складирование связаны с большими затратами труда и времени. Поэтому наибольший эффект в машиностроении дает интегральная автоматизация: основные технологические операции автоматизируются совместно с вспомогательными, контрольными и транспортными работами.
Опыт применения интегрально автоматизированных поточных линий в производстве показывает, что производительность труда повышается до четырех раз.
Чтобы комплексные автоматические системы обеспечивали высокую работоспособность и исключали труд наладчиков, управление должно базироваться на принципах адаптации и корректировки рабочих процессов. В этом случае параметры технологического процесса, состояние инструмента, заготовки, ее установка, координация, точность обработки должны контролироваться датчиками, передающими необходимую информацию, на основе переработки которой регулируются параметры рабочих процессов, перемещаются или заменяются инструменты и т. д.
Поточные автоматические линии надо укомплектовывать автоматически управляемым технологическим оборудованием, транспортными средствами, контрольными приборами, кантующими, установочными, съемочными манипуляторами. В ряде случаев требуются точные манипуляторы с большими кинематическими возможностями, а иногда и со слежением и автоматической корректировкой операций. Такие сложные и автоматизированные манипуляторы, заменяющие далеко не простой ручной труд, обычно называют роботами.
И в заключение отмечу, что автоматизация производства значительно упрощается и дает наибольший экономический эффект с повышением серийности производства. Вот почему важнейшее условие расширения автоматизации -- специализация производства и максимальная унификация изделий. Этому принципу технической политики необходимо уделять большое внимание.
Станки с ЧПУ сейчас используются практически во всех направлениях машиностроения, выполняя разнообразные технологические операции - от токарных до шлифовальных и т.п.
Данный дипломный проект раскрывает технологию изготовления детали типа «Муфта» на токарном станке с ЧПУ DMG Mori Ecoline CTX-450.
1. Характеристика объекта проектирования
Муфта -- плоская деталь квадратной, круглой, или иной формы с отверстиями для болтов и шпилек, служащая для прочного (узлы длинных строительных конструкций, например, ферм, балок и др.) и герметичного соединения труб, трубопроводной арматуры, присоединением труб друг к другу, к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей.
Муфты используют попарно (комплектом). Исполнение фланцев с муфтой зависит от рабочего давления, на которое рассчитывается фланец или фланцевое соединение:
Исполнение 1 -- с соединительным выступом.
Исполнение 2 -- с выступом.
Исполнение 3 -- с впадиной.
Исполнение 4 -- с шипом.
Исполнение 5 -- с пазом.
Исполнение 6 -- под линзовую прокладку.
Исполнение 7 -- под прокладку овального сечения.
Исполнение 8 -- с шипом под фторопластовую прокладку.
Исполнение 9 -- с пазом под фторопластовую прокладку.
Фланцы различаются по типам: плоские, воротниковые фланцы, свободные на приварном кольце, фланцы сосудов и аппаратов.
Российские стандарты регламентируют давление среды трубопроводов и соединительных частей, а также на присоединительных фланцев арматуры, соединительных частей машин, патрубков аппаратов и резервуаров на условное давление Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2).
Рассматриваемая в дипломном проекте муфта является составной частью прибора UFM 500 HT. UFM 500 HT - 2-х лучевой ультразвуковой расходомер для работы с сырой нефтью и другими нефтепродуктами в экстремальных условиях (высокая температура/высокое давление). Кроме того, UFM 500 HT является уникальным решением при измерении расхода синтетического масла-теплоносителя при экстремально-высокой температуре (500 °C) и быстроменяющихся температурах.
Габаритные размеры детали «Муфта»: наружный диаметр - 160 мм, высота фланца - 48 мм, масса - 3 кг. Деталь «Муфта» изготавливается из стали Ст20 ГОСТ 1050-2013.
Материал заменитель: Ст15, Ст25.
Сталь 20 - сталь конструкционная углеродистая качественная. Свойства данной стали представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Свойства материала Ст20
|
Сталь 20 - сталь конструкционная углеродистая качественная. |
|||
|
Удельный вес |
7,85 |
г/см3 |
|
|
Температура ковки |
начала 1280, конца 750 |
0С |
|
|
Флокеночувствительность |
не чувствительна. |
||
|
Твердость после отжига, НВ |
163 |
||
|
Твердость калиброванной нагартованной, НВ |
207 |
||
|
Свариваемость |
Без ограничений |
||
|
Углерод |
0,17-0,24 |
% |
|
|
Хром |
0,25 |
% |
|
|
Медь |
0,3 |
% |
|
|
Марганец |
0,35-0,65 |
% |
|
|
Никель |
0,3 |
% |
|
|
Фосфор |
0,035 |
% |
|
|
Сера |
0,04 |
% |
|
|
Кремний |
0,17-0,37 |
% |
2. Служебное назначение, условие работы детали
UFM 500 HT - 2-х лучевой ультразвуковой расходомер для работы с сырой нефтью и другими нефтепродуктами в экстремальных условиях (высокая температура/высокое давление). Кроме того, UFM 500 HT является уникальным решением при измерении расхода синтетического масла-теплоносителя при экстремально-высокой температуре (500 °C) и быстроменяющихся температурах.
UFM 500 HT с его устойчивой промышленной конструкцией демонстрируют свою эффективность с минимальными эксплуатационными и ремонтными затратами за счет крепкой полностью сварной конструкции без каких-либо движущихся частей и, как следствие, износа.
Прибор является комбинацией первичного преобразователя UFS 500 HT и конвертора UFC 030, который устанавливается раздельно от высокотемпературного первичного преобразователя UFS 500 HT.
Преимущества:
* Основные измерения при температуре до 500 °C;
* Высокая точность и надежность;
* Нет движущихся или заступающих в поток частей;
* Надежная конструкция, устойчивая к воздействию агрессивных и абразивных веществ;
* Два параллельных измерительных канала для независимости от числа Рейнольдса;
* Широкий выбор материалов, типоразмеров и классов давления;
Отрасли применения:
* Нефтехимическая - нефтеперерабатывающие заводы:
* Установка вакуумной перегонки;
* Установки отгонки легких фракций
* Установки висбрекинга;
* Установки замедленного коксования;
* Возобновляемые источники энергии - Концентрация солнечной энергии:
* Схема передачи тепловой энергии солнца;
* Термические баки;
* Энергоблоки.
Применения:
* Измерение расхода в плавильных печах;
* Вторичные продукты;
* Отбензиненная нефть;
* Вакуумные остатки;
* Мазут;
* Тяжелые нефтепродукты;
* Синтетический жидкий теплоноситель;
* Солевой расплав.
3. Анализ соответствия технических условий и норм точности назначению детали
Технические требования и нормы точности вытекают из служебного назначения детали и являются результатом преобразования качественных и количественных показателей служебного назначения детали в показатели размерных связей ее исполнительных поверхностей.
Фланцы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ 12815--80, ГОСТ 12817-80 -- ГОСТ 12822-80, по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.
Фланцы, предназначенные для экспорта, должны соответствовать требованиям, установленным в нормативно-технической документации к экспортной продукции.
Фланцы арматуры должны изготовляться с уплотнительными поверхностями исполнений 1, 3, 5, 6, 7 и 9 по ГОСТ 12815--80.
По согласованию между потребителем и изготовителем допускается изготовление фланцев арматуры с уплотнительными поверхностями исполнений 2, 4 и 8 по ГОСТ 12815--80.
Фланцы, болты, шпильки и гайки должны изготовляться из материалов, указанных в таблице. Допускается изготовление фланцев, болтов, шпилек и гаек и других материалов, у которых механические свойства и пределы применения не ниже:
Давление условное Рy, МПа (кгс/см2) - от 0,1 (1) до 10,0 (100)
Температура °К (°С) - от 243 (30) до 573 (300)
Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) для соединения фланцев из аустенитной стали должны изготовляться из стали того же класса, что и фланцы.
Допускается применение фланцев и шпилек (болтов) из сталей том числе и указанных в таблице) различных классов (с различными коэффициентами линейного расширения), но при температуре свыше 373 К (100 °С) их работоспособность должна быть подтверждена расчетом, или данными эксплуатации, или экспериментом.
При изготовлении детали необходимо обеспечить следующие технические условия:
Поверхности диаметром 57,2-0,2, 450,2 и приварная кромка размером 1±0,5 и фаской 300±20 с шероховатостью Ra = 6,3 мкм предназначены для приварки фланца к прибору, с целью дальнейшей установки в трубопровод.
Четыре сквозных отверстий Ш18+0,7 на торце детали служат для крепления прибора к трубопроводу.
Остальные поверхности являются свободными и предназначены для соединения основных и вспомогательных баз.
Материал: сталь 20 - сталь конструкционная углеродистая качественная - соответствует конструктивным и прочностным характеристикам детали.
Остальные ТТ по ОСТ 3-3189-75. Отраслевой стандарт предусматривает ряд технических требований, предъявляемых к механической обработке и обеспечивающих требуемое качество.
4. Систематизация поверхностей
В машиностроении существует четыре вида поверхностей деталей и изделий:
1) исполнительные поверхности, с их помощью деталь выполняет свое служебное назначение;
2) основные поверхности, с их помощью определяется положение данной детали в изделии;
3) вспомогательные поверхности, с их помощью определяется положение присоединяемых деталей относительно данной;
4) свободные поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей.
Различают: конструкторские, измерительные, технологические, контактные базы.
Конструкторская база - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Они подразделяются на основные и вспомогательные.
Основная база - конструкторская база детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения в изделии.
Вспомогательная база - конструкторская база детали или сборочной единицы, используемая для определения присоединяемого к ним изделия.
Технологические базы назначают при технологическом проектировании изготовления изделий и непосредственно в процессе их производства.
Технологическая база - база, используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении и ремонте.
При контроле размеров, точности формы и расположения поверхностей выполняются измерения с использованием измерительных баз.
Измерительная база - база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.
5. Анализ технологичности детали
Технологичность конструкции - совокупность свойств конструкции изделия, обеспечивающих возможность оптимальных разовых затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, условий изготовления и эксплуатации.