Процесс изготовления детали «Штуцер фланцевый»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеративное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ЮГО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра _______«Машиностроительные технологии и оборудования»_______

 

 

 

 

Практика по технологии отраслевого производства

 

 

по дисциплине ________________«Технология отраслевого производства»___________________

    (наименование учебной дисциплины)

 

 

 

Специальность (направление  подготовки) _____________________080502_____________________

        (код, наименование)

 

_______________«Экономика и управление на предприятии (по отраслям)»__________________

 

 

Авторы работы __________________И.В. Эсауленко__________________           _______________

   (подпись, дата)

 

Группа  _____________ЭК-01з______________

 

Проверил работу ____________________Е.И. Яцун____________________        _______________

  (подпись, дата)

 

 

Работа проверена __________________

(дата)

 

 

Оценка ___________________________

 

 

 

 

Курск, 2013 г. 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………	4
1. Анализ рабочего чертежа  детали с точки зрения ее  служебного назначения…………………………………………………………………................	6
1.1. Назначение детали……………………………………………………….	6
1.2. Описание детали………………………………………………………….	7
1.3. Характеристика материала……………………………………………….	8
1.4. Анализ технологичности конструкции детали…………………………	12
2. Обоснование выбора  типа заготовки с учетом единичного  типа производства…………………………………………………………………………	13
2.1. Определение типа производства………………………………………..	13
2.1.1 Единичное производство……………………………………………….	14
2.2. Заготовка, основные  понятия и определения…………………………..	15
2.3. Основные принципы выбора способа получения заготовки…………..	17
2.4. Факторы, определяющие  выбор способа получения заготовки………	18
3. Маршрутный технологический  процесс механической обработки  детали……………………………………………………………………………….	20
3.1. Технологический процесс и его составные части……………………...	20
3.2. Принципы выбора метода  обработки…………………………………...	21
3.3. Маршрутный технологический процесс изготовления детали «Штуцер фланцевый»………………………………………………………	24
4. Описание выбранного  технологического оборудования, приспособления……………………………………………………………………………..	25
5. Методы и средства  контроля точности изготовления……………………	26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..	29
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………...	31
ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Машиностроение по праву  называют ключевой отраслью экономики. Успешное развитие тысяч предприятий, составляющих машиностроительный комплекс - ключ к росту производства, повышению  качества продукции во всех отраслях народного хозяйства. Роль, которую  играет машиностроение в решении  экономических и технических  задач стоящих перед нашим  обществом, неуклонно возрастает. Важная особенность машиностроения состоит в том, что развитие этой отрасли способствует решению не только экономических, но и многих социальных проблем. Внедрение комплексной автоматизации позволяет облегчить условия труда, сократить долю тяжелых ручных операций.

В данный момент перед машиностроением  стоит огромное число сложных  и важных задач: планирование и разработка перспективных технологий; создание высокопроизводительных энерго- и материалосберегающих технологий; повышение качества и технического уровня машиностроительной продукции; применение средств автоматизации и механизации производства.

Для решения поставленных задач следует уделять больше внимания подготовке будущих специалистов. Уровень развития машиностроения - один из самых значимых факторов технического прогресса, так как коренные преобразования в любой сфере производства возможны лишь в результате создания более  совершенных машин и разработки принципиально новых технологий. Развитие и совершенствование технологий производства сегодня тесно связаны  с автоматизацией, созданием технических  комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением оборудования с числовым программным управлением.

Технологическая практика является органической частью учебного процесса по образовательной программе подготовки дипломированного специалиста. Целью такой практики является закрепление знаний и умений, полученных в процессе теоретического обучения, и приобретения студентами опыта в решении реальных инженерных задач или исследовании актуальных научных проблем в ходе практической работы. Было получено индивидуальное задание на практику по «Технологии отраслевого производства».

Целью данной практики является обосновать и описать процесс изготовления детали «Штуцер фланцевый» с учетом единичного производства. Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач:

- проанализировать рабочий  чертеж детали с точки зрения  ее служебного назначения;

- выбрать тип заготовки  с учетом единичного типа производства;

- составить маршрутный  технологический процесс механической  обработки детали;

- описать выбранное технологическое  оборудование, приспособления;

- описать методы и средства  контроля точности изготовления  детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ рабочего чертежа детали с точки зрения ее служебного назначения

 

1.1. Назначение детали

 

Штуцера фланцевые предназначены для регулирования расхода жидкости при нефтедобыче и обеспечивают бесступенчатое (плавное) установление следующих возможных режимов работы скважины:

• вывод нефтянной скважины на рабочий режим без прекращения подачи жидкости в линию скважинным штанговым насосом (СШН) или электроциркуляционной насосной установкой (УЭЦН);
• установление требуемого эксплуатационного режима работы скважины;
• установление необходимого расхода (по перепаду давления) при закачке жидкости в пласт в системе ПНД.

Штуцер устанавливается  в фонтанной арматуре за линейной задвижкой. Присоединительные элементы и установочные поверхности штуцера выполняются по двум вариантам:

1. Фланцевое по ГОСТ 28919-91 "Фланцевые соединения устьевого оборудования".
2. Резьбовое по ГОСТ 633-80 "Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним".

Штуцер предназначен для  эксплуатации в климатических условиях УХЛ категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69 (от -60˚С до +40˚С).

Основными рабочими средами  являются – нефть и вода под  давлением. Рабочее давлением измеряется в МПа и имеет различные значения до 35 в зависимости от материала.

 

 

 

1.2. Описание детали

 

Деталь имеет цилиндрические наружные поверхности, которые могут  использоваться в качестве баз на некоторых операциях. Для данной детали выполняются принципы единства и постоянства баз. Конструкция  детали позволяет совместить технологическую и измерительную базы, использовать одни и те же базы на большинстве операций.

Штуцер фланцевый представляет собой тело вращения цилиндрической формы. Деталь цельная простая.

Габаритные размеры детали: длина l=85 мм, высота h=60 мм, ширина d=90 мм, диаметр D=17 мм.

На наружной цилиндрической поверхности детали длиной 69 мм от торца имеется резьба М42×2. С края произведена выточка диаметром D=33 мм на длину l=2.5 мм до уменьшения диаметра D=30 мм, угол наклона измеения диаметра составляет 24˚. Сопряжения наружной цилиндрической поверхности и поверхности прямоугольной плоскости в верхней части детали с диаметром по центру детали D=30 мм и четырьмя присоединительными круглыми отверстиями, располагающимися на выступающей части, даметром D=13 мм равноудаленных от края на длину l=14 мм. Деталь имеет центральное глухое отверстие глубиной l=70 мм.

Все поверхности детали выполнены  с шероховатостью R_a=3,2 мкм. Неуказанные предельные отклонения: h14, H14, ± √2/2.

Дано указание о материале: сталь 35 ГОСТ 1050-88, допускается изготавливать из материала сталь 45 ГОСТ 1050-88 и сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

 

 

 

 

 

 

3. Характеристика материала

 

Сталь марки 35 ГОСТ 1050-88. Расшифровка марки 35: обозначение 35 свидетельствует о том, что в конструкционной стали содержится 0,35 % углерода, а остальные примеси очень незначительны.

Особенности стали 35: при изготовлении высокоточных металлических деталей основное место занимает механическая обработка резанием. В результате обработки резанием на поверхности изделий возникает пластически деформированный (наклепанный) слой. Последний аккумулирует около 3% энергии, затрачиваемой на его образование, которая расходуется на накопление искажений и дефектов кристаллической решетки. Наличие на поверхности изделий наклепанного слоя с нестабильной структурой и большим уровнем внутренних напряжений, зачастую существенно превышающим величину предела текучести неупрочненного материала, может приводить к значительному изменению размеров во времени, что особенно характерно для изделий сложной конфигурации и малой жесткости. За счет рационального отжига наклепанного слоя можно значительно повысить сопротивление микропластическим деформациям и размерную стабильность тонкостенных деталей приборов. С этой целью произведена оценка изменения величины макронапряжений в поверхностном слое и исследовано влияние дорекристаллизационного отжига (отдыха) на сопротивление микропластическим деформациям, распространенных в приборостроении конструкционных сталей и сплавов после механической обработки резанием. Напряжения в наклепанном обработкой резанием слое определяли методом послойного стравливания поверхности образца.

Распределение напряжений в поверхностном слое стали 35, предварительно обработанной на твердость HRC 28-32. Наибольшие напряжения образуются после шлифования и достигают 146 кгс/мм², что значительно превышает предел текучести основного материала. После фрезерования растягивающие напряжения составляют около 90 кгс/мм².

Вследствие нестабильной структуры  в наклепанном поверхностном  слое релаксация напряжений в нем  интенсивно протекает при достаточно низких температурах, в то время  как в основном материале она  относительно мала.

На рисунке 1 представлены кривые релаксации напряжений при 150° С в шлифованных пластинчатых образцах из стали 35 толщиной 0,5 мм и в образцах, которые после механической обработки были подвергнуты термическому улучшению на аналогичную твердость (HRC 28-32).

Рисунок 1 – Релаксация напряжений при изгибе в образцах из стали 35 (HRC 28-32) при 150˚ С: 1 – с наклепанным слоем от механической обработки (шлифование), 2 – без наклепанного слоя (уничтожен последующей закалкой и высоким отпуском).

В то время как в образцах без  наклепанного слоя интенсивная релаксация протекает лишь в течение первоначальных 100 ч и за 5000 ч испытаний составляет около 8%, в образцах с наклепанным слоем интенсивная релаксация протекает на протяжении всего периода испытаний и за 5000 ч достигает 90%. За 2000 ч при 100° С уровень напряжений в наклепанном слое ненагруженных образцов снизился более чем на 70%, за 3500 ч - на 83%.

В результате релаксации напряжений в наклепанном точением поверхностном слое цилиндрического стального образца происходит существенное изменение его размеров. После выдержки в течение 4 ч при 150° С размеры образца из стали 35 уменьшаются на 1,2 мкм, что соответствует релаксации растягивающих напряжений в поверхностном наклепанном слое на 25%.

Предел упругости сталей и сплавов  после механической обработки резанием в зависимости от температуры дорекристаллизационного отжига изменяется по кривой с максимумом. Температурный интервал максимальных значений предела упругости при отжиге механически обработанных образцов составляет для конструкционной углеродистой стали 350-400° С, для аустенитной стали 450° С, для медных сплавов 230-280° С, для титановых сплавов 500-600° С, для дюралюминия в закаленном и искусственно состаренном состоянии - 200° С. Таким образом, оптимальный отжиг после механической обработки обеспечивает повышение предела упругости различных по природе и структурному состоянию сплавов от 1,5 до 4 раз. Весьма активно возрастает предел упругости при отпуске механически обработанных образцов из закаленной высокоуглеродистой стали.

Как видно из рисунка 2, после отпуска шлифованных образцов предел упругости значительно возрастает, в то время как твердость не изменяется. Зависимость релаксационной стойкости металлов и сплавов после обработки резанием от температуры дорекристаллизационного отжига является аналогичной рассмотренной выше для предела упругости. Отжиг на максимальный предел упругости обеспечивает также и максимальную релаксационную стойкость. Например, для механически обработанных образцов из стали 35 максимальная релаксационная стойкость достигается после отжига при 400°С.

Рисунок 2 – Влияние продолжительности  отпуска при 140˚ С после шлифования на предел упругости и твердости стали ШХ15. Предварительная термообработка – закалка с 850˚ С в масле, отпуск при 150˚ С 3ч.