ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Саратовскийгосударственный технический университет
Кафедра:«Технология машиностроения»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
к курсовомупроекту
по дисциплине«Основы ТМС»
Выполнил:
студентгруппы
ВМТ – 41
Калинин Ю.М.
Проверил:
ЛихобабинаН.В.
САРАТОВ 2006
Содержание Введение
Определение типа производства.
1. Общая часть
1.1. Служебное назначение и общаяхарактеристика объектов производства
1.2. Определение режима работы цеха итипа производства
2. Технологическая часть
2.1. Анализ исходных данных
2.1.1. Служебное назначение изделия
2.1.2. Конструкторский контрольчертежа
2.1.3. Анализ технических условий
2.1.4.Анализ технологичности конструкции изделия
2.2. Выбор аналога технологического процесса
2.3. Выбор исходной заготовки
2.4. Выбор технологических баз
2.5. Обоснование формы организациипроизводства и технологического маршрута изготовления детали
2.5.1. Обоснование последовательностиопераций
2.5.2.Обоснование используемогооборудования
2.6. Разработка технологическихопераций
2.7. Расчет припусков на обработку иоперационных размеров
2.8. Расчет режимов резания инормирование операций
2.9. Расчет экономическойэффективности вариантов технологического процессаСписокиспользованных источников
Введение
Современноесостояниемашиностроительного производства характеризуется повышением частоты сменяемостивыпускаемой продукции, расширением широты номенклатуры изделий, требованиямисокращения длительности производственного цикла и обеспечения качества продукции.
Решить эти задачи вобласти технологической подготовки производственных систем можно только приусловии, если техническому проектированию предшествуют глубокие технологическиеразработки.
Машиностроение занимает важное место в развитии народногохозяйства, оно реализует научно-технические открытия и создаёт материальнуюбазу всех отраслей производства.
Современный уровень машиностроения вовсём мире требует принципиально нового подхода к проектированию и изготовлениюновых машин. Этот подход основывается на всё более широком применениисовременной вычислительной техники и программных комплексов практически на всехстадиях проектирования и изготовления. Применение компьютерной техники впроцессах машиностроения позволяет резко сократить сроки создания новыхизделий, особенно при использовании баз данных в различных отраслях.Компьютерное моделирование деталей и изделия, даёт возможность оценитьнекоторые характеристики проектируемого изделия, не изготавливая опытныеобразцы. Использование современных систем при подготовке управляющих программдля станков с ЧПУ и станков типа «обрабатывающий центр» даёт возможностьобрабатывать детали высокой сложности с высочайшей точностью. Ещё недавно такиевозможности были практически не доступны. Моделирование процессов обработкидетали с помощью компьютера исключает грубые ошибки при программированиистанков с ЧПУ. Использование прямого управления станками с ЧПУ компьютеромснижает время подготовки программ к внедрению на станке.
Целью данного курсового проекта является, закрепление знаний в области теоретических основ технологии машиностроения, приобретениепрактических знаний и навыков по разработке технологических процессовмеханической обработки, решение конкретных задач по разработке новыхтехнологических процессов. Ознакомление с технологическим оборудованием,используемым в технологических процессах. Перевод технологического процесса наболее современное оборудование для повышения производительности и качества изделия,и уменьшение трудоемкости производства и затрат на производство изделия.
Оборудование с ЧПУ позволяет обрабатывать деталь с высокойточностью и с минимальным количеством переустановов. Такие станки очень простопереналадить на выпуск другого изделия. Переналадка сводится к заменеуправляющих программ и приспособлений для базирования и закрепления детали настоле станка.
В последнее время оборудование с ЧПУ получает всё болееширокое распространение не только за рубежом, но и в нашей стране. Этообъясняется широкими возможностями этого типа оборудования, простойпереналадкой, точностью обработки, встроенными возможностями. Поэтому темакурсового проекта соответствует современным тенденциям в развитии мировогомашиностроения.
На базовом предприятии, саратовском авиационном заводе, впоследние годы проводятся работы по всё более широкому использованию паркастанков с ЧПУ.
На практике применение станков с ЧПУ позволяет соблюдатьтакие принципы, как единство и постоянство баз, позволяет сократить времяобработки за счёт максимальной концентрации операций технологического процесса.Внедрение оборудования с ЧПУ особенно эффективно в единичном и серийномпроизводстве.
1. Общая часть
1.1. Служебноеназначение и общая характеристика объектов производства
Деталь корпус входит вконструкцию головки шлифовальной. Головка предназначена для установки навертикально-сверлильный станок и служит для заточки режущего инструмента вусловиях мелкосерийного производства. От шпинделя станка через промежуточныйвал (на чертеже не показан) вращение передаётся полому шлицевому валу 1,установленному в корпусе 2. На вал 1 напрессована шестерня 3, которая передаетвращающий момент валу-шестерне 4. Вал-шестерня 4 вращается в подшипникахкачении, установленных в корпусе 5. На шлицевом конце вала-шестерни 4закреплена оправка 6 с установленным абразивным кругом 7.
1.2. Определениережима работы цеха и типа производства
Определение типапроизводства производится на основе расчета коэффициента закрепления операцийпо ГОСТ 3.1108-74
Kз.о = (60 Фд * Kв / Тшт-к * N) * Kн, (1)
где Фд –действительный годовой фонд времени, час;
Тшт-к –среднее значение нормы времени по основным операциям, мин;
N – годовой объем выпуска изделий, шт;
Kв – средний коэффициент выполнения норм (Kв = 1,3);
Kн – нормативный коэффициент загрузки оборудования (Kн = 0,65…0,75, для мелко- серийного производства).
В соответствии с выпускомна базовом предприятии примем годовую программу выпуска равную 80 штукам. а 30% деталей изготавливают в качествезапасных, то годовой выпуск деталей — опора составляет 110 штук.
Определим типпроизводства, подставив найденные значения в формулу (1):
Kз.о = (60 * 4015 * 1,3 / 2,9 * 2560) *0,7 = 30
Таким образом полученное Kз.о входит в интервал 20
2. Технологическаячасть
2.1. Анализ исходныхданных
2.1.1. Служебноеназначение изделия
При работе детали всборочной единице основную нагрузку воспринимает корпус с шестью отверстиямипод болтовое крепление. Наиболее опасным сечением корпуса является сечение врайоне отверстия Ø8 мм. В этом случае корпус можно рассматривать какконсоль с приложенной к ней изгибающей нагрузкой по величине равной 3390 кг/см2.По остальным отверстиям фланца изгибающая нагрузка не превышает 2570 кг/см2.На остальные поверхности детали действующая нагрузка менее значительна. Такимобразом, вся нагрузка, действующая на корпус, передается через болтовоесоединение. При выборе материала основное влияние оказывает величина напряженияв наиболее опасном сечении. Кроме того, деталь должна иметь определенные иудовлетворяющие конструктивным особенностям изделия размеры. Исходя из вышеизложенных факторов, для изготовления детали корпус принимаем сталь 40Х.
Исходя из величины напряжения временного сопротивленияматериала, можно сделать вывод, что коэффициент запаса прочности в наиболееопасном сечении (отверстие корпуса Ø8 мм) составляет 1,06, по остальнымотверстиям – 1,4.
Исходя из условий работы детали в узле, материал, из которогодолжна быть, изготовлена опора, должен обеспечивать длительную эксплуатацию ее,обладать высокой прочностью, высокой износостойкостью.
Деталь работает в сложныхтемпературных условиях (от -50С до + 50С), а также в условиях перепадавлажности. Деталь должна выдерживать воспринимаемые нагрузки, поэтомунеобходимо, чтобы она обладала достаточной прочностью и была устойчивой ккоррозии.(механические и химические свойства приведены в таблице 1 и 2).
Таблица 1 - Механические свойства
σ в,
кг/мм2
σ0,2,
кг/мм2
Ψ,
%
Е,
кг/мм2
G,
кг/мм2
σ2,
г/мм2
НВ
δ
% 42 30 40 7850 270 26,0 552 13
Таблица 2 - Химическиесвойства
Сод-ние
азота
Сод-
ние
кремния
Сод-
ние
Марганца
Сод-ние
меди
Сод-ние
никеля
Сод-ние
Серы
Сод-
ние
углерода
Сод-
ние
Фосфора
Сод-
ние
хрома 0-0,008 0,17-0,37 0,5-0,8 0,3-0,3 0-0,3 0-0,035 0,36-0,44 0-0,035 0,8-1,1
2.1.2. Конструкторскийконтроль чертежа
Конструкторский контрольчертежа производится с целью установления факта соответствия чертежа деталидействующим стандартам.
Количество изображенийвидов, разрезов, сечений на чертежах должно быть минимальным, но вместе с тем идостаточным для полного представления о детали. Проанализировав чертеж, выявимряд несоответствийУказано на чертеже Должно быть
1.0,8√, Rz 12.5 √, Rz 40√(√)
2. 1 * 450; 1 * 450
3. А-А
√Ra 0,8; √Ra 6,3(√);√Ra 3,2
1x45°
А-А
4. Не указан размер фаскина резьбе.
5. Пересечение размерныхлиний (размеры Ø 72 и Ø 84)
2.1.3. Анализтехнических условий
Анализ и назначениетехнических условий производится на основе служебного назначения детали и имеетцелью проверить правильность их назначения.
Проанализируем основныепункты технических условий:
1.Литье в песчаные формы.Технические требования на отливку по ОСТ 190021 – 92. Группа контроля 3.
Для разработки проектабыла предложена деталь “Корпус”, которая входит в механизм головкишлифовальной. Исходя из служебного назначения детали и изделия, в состав которогоона входит, можно сделать вывод, что разрабатываемая конструкция, должнаобладать наименьшей массой при достаточной ее прочности и твердости, обеспечиваянадежность работы изделия. Метод получения заготовки – литье, сталь 40Х,применяемый для изготовления данной детали.
Заготовка деталиотносится к 3-й группе контроля. Это означает, что отливки, относящиеся кданной группе, подлежат выборочному испытанию на прочность.
2. Точность отливки3-0-0-7 ГОСТ 26645-85
Данное техническоеусловие означает, Что отливка относится к 3 классу размерной точности и 7классу точности массы. Степень коробления и допуск смещения отливки допускаетсяне указывать.
3. Неуказанные предельныеотклонения по ОСТ 100022 – 80.
Настоящий стандартустанавливает предельные отклонения линейных и угловых размеров, радиусовзакругления, а также допуски отклонения формы и расположения гладкихповерхностей элементов деталей, получаемых различными способами обработки излюбых материалов, предельные отклонения и допуски, на которые не проставлены начертежах у размеров или технических требованиях непосредственно числовымивеличинами или установленными обозначениями полей допусков. Все охватывающиеэлементы выполняются по Н14, охватываемые по h14, прочие элементы ± t2/2.
4. Допуск несоосности поверхностей Б, В и Г не более 0.05 мм.
Допуск отклонения от соосности относительно общей оси –наибольшее расстояние Δ между осью рассматриваемой поверхности вращения иобщей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого участка.
5. Допуск биения поверхностей Б и В относительно поверхностиГ не более 0.05мм.
Допуск биения поверхности относительно оси – отклонение угламежду плоскостью и базовой осью от прямого угла, выраженное в линейных единицахна длине нормируемого участка.
6. Допуск неперпендикулярности поверхности Д относительноповерхностей В и Б не более 0.05 мм.
Отклонение от перпендикулярности плоскостей – отклонение угламежду плоскостями от прямого угла, выраженное в линейных единицах Δ надлине нормируемого участка.
7. Отклонение посадочныхповерхностей Б, В, Е под подшипники по ГОСТ 3325-85, для 6 класса точности.
Отклонения от правильной геометрической формы посадочныхповерхностей назначены в соответствии с ГОСТ 3325 – 85. Данный стандарт распространяетсяна валы (оси) и отверстия корпусов машин и механизмов, посадочные места которыхпредназначены для подшипников качения, изготавливаемых по действующимстандартам. В соответствии с данным ГОСТом допускаемое отклонение от правильнойгеометрической формы посадочных поверхностей должны принимать следующиезначения: по овальности – не более ¼ допуска на диаметр в любом сечениипосадочной поверхности; по конусности (разность диаметров в крайних сеченияхпосадочной поверхности) – не более ¼ допуска на диаметр посадочнойповерхности.
Параметр шероховатости посадочных отверстий корпусов сноминальным диаметром до 80мм не должен превышать 0,8мкм; более 80 до500мм – 0,8 ÷ 1,6 мкм.
При анализе указанных втехнических требованиях значений допустимых предельных отклонений формы ивзаимного положения, можно сделать вывод, что данные значения соответствуютдействующим стандартам и обеспечивают требуемую точность нормируемыхповерхностей для выполнения ими своего служебного назначения.
8. Маркировать и клеймитьшрифтом ПО-5 ГОСТ 2930-62.
ПО – шрифт прописной,основной (русский, латинский, греческий, цифры арабские); 5 – высота шрифта вмм. Качество изготовленной производителем продукции на правильность выполненияотдельных операций ее изготовления подтверждается простановкой клейма,Клеймение производится путем нанесения оттиска металлического или эластичногоклейма непосредственно на принятую продукцию, на сопровождающую бирку или насопроводительную приемо-сдаточную документацию. Место простановки клейма,способ клеймения и размер оттиска определяются конструкторской документацией всоответствии с ГОСТ 2.314 – 68. В рассматриваемом случае клеймение адгезионное,т.е. нанесение оттисков с помощью лакокрасочных составов.
9. Контрольлюминесцентный.
Люминесцентный методявляется одним из основных капиллярных методов не разрушающего контроля. Оноснован на регистрации контраста люминесцирующего в длинноволновомультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка на фоне поверхностиобъекта контроля.
Капиллярный методдефектоскопии позволяет обнаружить микроскопические поверхностные дефекты наизделиях практически из любых конструкционных материалов. Метод основан накапиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полостиповерхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля ирегистрация образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощьюпреобразователя. При люминесцентном методе пользуются высокочувствительнымнабором дефектоскопических материалов, который позволяет обнаруживать на поверхностныедефекты с раскрытием около 0,1 мкм. Он состоит из пенетранта ЛЖ-6А, проявителяПР-1, очистителя ОЖ-1.
10. Покрытие- АН. ОКС хром./эмаль ЭП-140 голубовато-серая 265ГОСТ 9073-77.
Для защиты поверхностей детали от коррозии, т. е. процессамразрушения в результате химического или электрохимическоговоздействиявнешней среды, а также для придания детали эстетичного вида, применяют защитныепокрытия.
Если лакокрасочномупокрытию предшествует покрытие металлическое (неорганическое), то обозначение записываетсядробью, в числителе которой указывается металлическое или неметаллическое(неорганическое) покрытие по ГОСТ 9,073 – 77, а в знаменателе – лакокрасочное.
Надпись в числителеозначает, что поверхность детали подвергается, анодировано – хроматным покрытием.
Покрытие окиснымипленками – оксидирование – применяют для защиты сталей, медных и алюминиевыхсплавов от атмосферной коррозии.
Оксидирование алюминия иего сплавов, называемое также анодированием, производится чаще всего путемэлектрохимической обработки в растворе серной кислоты, хромовой ли щавелевойкислот. С помощью анодирования толщину окисной пленки, которая всегда имеетсяна поверхности алюминия, удается увеличить в десятки раз. Полученная пленкаобладает высокой твердостью, жаростойкостью, электроизоляционными свойствами,хорошо сцепляется с поверхностью алюминия. Имея значительную пористость, пленкаспособна окрашиваться в различные цвета органическими и минеральнымикрасителями.
Хромовые покрытияотличаются высокой твердостью, низким коэффициентом трения, свойством прочносцепляться с основным металлом, а также хорошей химической и термическойстойкостью.
Надпись в знаменателеозначает, что все наружные поверхности должны быть покрыты эмалью ЭП – 140голубовато – серого цвета; 265 – номер системы покрытия.
Эмали предназначаются дляокраски предварительно загрунтованных поверхностей из магниевых, алюминиевых ититановых сплавов, а также меди и ее сплавов.
Эмали применяют дляполучения верхних слоев покрытий по слою грунтовки или шпатлевки. Они должныпридавать покрытию требуемый цвет, укрывистость и стойкость в условияхэксплуатации.
2.1.4. Анализ технологичности конструкции изделия
Технологичность конструкции – совокупность свойствконструкции изделия обеспечивающих возможность оптимальных разовых затрат припроизводстве, эксплуатации и ремонта для заданных показателей качества, условийизготовления и эксплуатации.
Разработка нового изделия – сложная конструкторская задача,связанная не только с достижением требуемого технического уровня этого изделия,но и с приданием его конструкции таких свойств, которые обеспечиваютмаксимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии на егоразработку, изготовление, техническое обслуживание и ремонт. Решение этойзадачи определяется деловым творческим содружеством создателей новой техники –конструкторов и технологов – и их взаимодействием на этапах разработки конструкциис его изготовителями и потребителями. Первостепенная роль в обеспечениитехнологичности конструкции изделия принадлежит конструктору, который долженруководствоваться соображениями как технической, так и экономической целесообразностипроектируемой конструкции, уметь использовать такие инженерные решения, которыеобеспечивают достижение необходимых технических показателей изделия прирациональных показателях изделия, при рациональны затратах ресурсов, выделяемыхна его создание и применение.
Конструктор, придаваяконструкции изделия в процессе ее разработки необходимые свойства, выражающиеполезность изделия, придает ей и такие конструктивные свойства, которыепредопределяют уровень затрат ресурсов на создание, изготовление, техническоеобслуживание и ремонт изделия.
Совокупность свойствизделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижениюоптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданныхпоказателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляетсобой технологичность конструкции изделия.
Состав конструктивныхэлементов данной детали выбран с учетом ограниченных перечней стандартов икартотек применяемости. Конструкция детали состоит из стандартных иунифицированных конструктивных элементов. Конструкция детали обеспечиваетвозможность применения типовых технологических процессов для ее изготовления.
При анализе сборочногочертежа видно, что предложенное конструкторское решение наиболее оптимально посвоему конструкторскому исполнению, что позволяет детали осуществлять своиосновные функции. Заданные значения всех параметров детали, обеспечивающиетребования к надежности (безотказности, долговечности, сохраняемости),направлены на обеспечение выполнения деталью заданных функций в эксплуатации,путем сохранения во времени и в установленных пределах их значений, исоответствуют нормам наработки лётного времени изделия в целом.
Материал, применяемый приизготовлении детали, обеспечивает легкость получения заготовки, ееобрабатываемость резаньем, а также требуемую массу конструкции. Так каквыбранным материалом является, сталь 40Х, то для получения заготовки деталиприменяем литье в песчаные формы, которое дает наиболее максимальнуюприближенность формы заготовки к форме детали и способствует уменьшению числаопераций по механической обработке. Процесс литья обуславливается высокойпроизводительностью, а максимальная приближенность формы заготовки к формедетали, способствует уменьшению отходов металла, что способствует уменьшениютрудоемкости и себестоимости детали. При обработке резанием большое вниманиеуделяется унификации элементов формы детали (резьбы, фаски, радиусы скругленийи т.д.), что создает предпосылки для унификации применяемого при изготовлениидетали режущего и измерительного инструмента.
/>
Рисунок 1Анализ технологичности конструкции
Результаты исследований сводим втаблицу, которая позволит произвести анализ технологичности конструкциинаиболее рациональным способом.
Таблица 3 />/>№,№ />/>№,№ поверх-но/>/>/>стей />/>Иденти- ные поверх-ности />/>Квалитет точности />/>Параметр шерохова тости />/>Коэф- фициент приведения />/>Примеча-ние 1 1,32 2 14 6,3 4 2 фаски />/>2 2 7 0,8 7 />/>3 3 14 6,3 4 />/>4 4 9 6,3 4 5 5 9 6,3 4 />/>6 6 14 6,3 4 />/>7 7 14 6,3 4 />/>8 8,9 2 14 6,3 4 2 радиуса />/>9 10 14 6,3 4 />/>10 11 7 0,8 7 />/>11 12 14 6,3 4 />/>12 13 6 0,8 7 />/>13 14 14 6,3 4 />/>14 15 14 6,3 4 />/>15 16 14 6,3 4 />/>16 17-22 6 14 6,3 4 6 радиусов. 17 23-25 3 14 6,3 4 3 отв. 18 26-31 6 14 6,3 4 6 отв. />/>Итого: 32 19 Проведем анализ технологичности конструкции даннойдетали на основании методики [4].
Определяем коэффициентунификации конструктивных элементов.
Куэ = Qуэ / Qэ (2)
где Qуэ – число унифицированных типоразмеровконструктивных элементов – резьбы, отверстия;
Qэ – число типоразмеров конструктивныхэлементов в изделии .
Куэ = 19 / 32= 0,65
По рекомендации ЕСТПП Куэ> 0,65 и выше
Определяем коэффициентточности обработки.
Кт = 1- 1 / Аср (3)
Аср = å А * ni / å ni = 1*n1 + 2*n2 + …. + 19*n19 / n1 + n2 +…. + n19 (3.1.3.)
где Аср -средний квалитет точности;
А — квалитет точностиобработки;
ni – число размеров соответствующегоквалитета.
Из таблицы 3 определяем:
Аср = (14*28+ 7*2 + 9*2) /(28 + 2 + 2) = 13,25
Кт = 1 – 1 /13,25 = 0,92
0,92 > 0,5.
Изделие относится ксредней точности.
Определяем коэффициентшероховатости.
Кш = 1 / Б ср (4)
Б ср = (1*n1 + 2*n2 + … + k*nк ) / (n1 + n2 +…. + nк ) (5)
где Бср –средняя величина коэффициента приведения;
Б – величинакоэффициента приведения;
niш – число поверхностей соответствующего параметра шероховатости.
Бср = (4*15 +7*3 ) / (15 + 3 ) = 4,5
Кш = 1 / 4,5 =0,22
0,22 > 0,1
Изделие относится ксредней точности. Полученные данные сводим в таблицу 4.Таблица 4/>/> — Оценка количественныхпоказателей технологичности конструкции изделия
№,№
п / п Наименование коэффициента Формула расчета />/>Показатель расчетный нормальный 1. Коэффициент унификации элементов
Кэу = Qуэ / Qэ 0,65 0,65 2. Коэффициент точности обработки
Кт = 1 – 1 / Аср 0,92 0,5 3. Коэффициент шероховатости
Кш = 1 / Бср 0,22 0,1
Таблица 5/>/>-Оценка качественных показателей технологичности конструкции детали.
№,№
п /п Наименование показателя Степень соответствия данному показателю 1. Методы получения заготовок, обеспечивающие получение поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками Используются 2. Использование основных конструкторских баз как измерительных и технологических Да 3. Позволяет ли простановка размеров на чертеже детали производить обработку по принципу автоматического получения размеров Да 4. Позволяет ли конструкция детали применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки Нет 5. Обеспечена ли обработка напроход, условия для врезания и выхода режущего инструмента Да Анализ технологичности конструкции детали показал:
1. Изделие относитсяк средней точности.
2. Соответственно покоэффициентам количественной оценки технологичности конструкции изделиеотносится к технологичным.
2.2. Выбор аналога технологическогопроцесса
За аналог технологического процессабыл взят действующий технологический процесс Саратовского Авиационного Завода.
После анализа заводскоготехнологического процесса изготовления детали видно, что основной обработкойявляется токарная, и она составляет 80% всей трудоемкости. Имеется такжесверлильная и слесарная обработка.
Вся токарная обработкапроизводится на станках 1К62, у которого малая производительность труда,вспомогательное время и время на обслуживание рабочего места составляет 45% отштучного времени Тшт и на 16А20Ф3. При проведении анализатехнологического процесса выяснено, что базовые поверхности выбраны, верно,сохраняются основные принципы базирования, но много лишних операций. Виды ипоследовательность обработки осуществляются в соответствии с основнымиположениями технологии машиностроения. В заводском техпроцессе используетсяустаревшее оборудование — универсальные станки без ЧПУ, что ведет к увеличениючисла токарных и слесарных операций, требующих доработки и устраненияпогрешностей, вызванных механической обработкой.
Предлагаю все токарныеоперации выполнять на токарном станке с ЧПУ модели 16К20Ф3С39, для обработкиотверстий диаметром 6.4 станок 2Р188Ф2, что повысит технологическиевозможности обработки, в том числе улучшится качество обработки, сократитсявремя. Режимы обработки необходимо пересчитать, нормы времени в заводскомтехпроцессе явно завышены.
В разработанномтехнологическом процессе подготовительной стадией является операция пообработке наружного диаметра заготовки до диаметра 84.88 (М 85*1.5 6h) и диаметра 75М7 до диаметра 73+0.2после литья. В дальнейшем при обработке детали диаметр 84.88 будет являтьсябазой. Черновая стадия это предварительная обработка поверхностей Б, В, Г сприпуском. Чистовая стадия это обработка всех поверхностей детали в заданныйразмер и шероховатость поверхности.
В качестве методаполучения заготовки на базовом предприятии используется штамповка на молотах вподкладных штампах. Предлагаю использовать литье в песчаные формы, что позволитповысить точность получения заготовки, приведет к уменьшению припусков, а следовательноповысит коэффициент использования материала что приведет к снижению себестоимостидетали.
2.3. Выбор исходнойзаготовки
В настоящее время вмашиностроении применяется довольно большое количество способов получениязаготовок. Наибольшее применение для получения заготовки получили такиепроцессы как прокат, горячее объемное деформирование, холодное объемноедеформирование, литье, прессование.
При выборе способаполучения заготовки необходимо учитывать:
— служебное назначениедетали;
— объем производства;
— конструкцию детали.
Исходя из конфигурациидетали и материала сталь 40Х, из которого предусмотрено изготовление детали,возможны следующие способы получения заготовок: методом штамповки и литья.
На базовом предприятии вкачестве заготовки используется
Штамповка сталь40Х
ОСТ 1.90073-85
Стоимость заготовок,получаемых таким методом, как горячая штамповка определим согласно методике [6] по формуле:
Sзаг = (Ci / 1000 * Q * kt* kc*kв * kм * kп) – (Q – q) * Sотх / 1000 (6)
где Ci – базовая стоимость 1 тоннызаготовок, руб; 525000;
Q – массазаготовки, кг; 1,5;
kт – коэффициент точности, 1;
kс – коэффициент сложности, 0,9;
kм – коэффициент марки материала, 1,5;
kв — коэффициент массы, 1,3;
kп – коэффициент объема производства заготовок, 1,3;
Sотх – цена 1 тонны отходов, руб;3467,50;
q – масса готовойдетали, кг; 0,535.
Sзаг = (52500/ 1000 * 1,5 * 0,9 * 0,9 * 1,3 * 1,5 * 1,3) – (1,5 – 0,535) * 3467,5 / 1000 =158,48
Для выбора способаизготовления заготовки методом литья воспользуемся методом весовыхкоэффициентов. Суть метода в следующем. Заготовка характеризуется рядомкритериев, отражающих ее форму, массу, габаритные размеры, сложность ипараметры качества. Каждый критерий выбора имеет несколько уровней значений. Акаждому уровню критерия выбора и типу производства соответствует ряд весовыхкоэффициентов, значение которых зависит от способа изготовления заготовки. Втаблице 6 приведены значения весовых коэффициентов для различных способовполучения заготовок.
Таблица 6 — Весовыекоэффициенты критериев выбора способа изготовления отливокНомер и наименование критерия выбора Уровень, градация и значение критерия выбора Способы изготовления литой заготовки РФ МФ ЛОФ ЛВМ ЛК ЛПД ЦЛ 1.Тип производства
1.Мелкосерийное
2.Серийное
3.Крупносерийное
2
1
1
2
1
2
1
2
1
1
1
2
1
1 2.Материал детали
1. Сталь
2. Чугун
3.Цветные сплавы
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 3. Масса детали, кг
1. 50 … 60
2. 60 …120
3. 120 …320
4. 320 … 600
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 4.Группа сложности отливки
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
5.Параметр Rа поверхности заготовки
1. 0,63 … 1
2. 1,6 …3,2
3. 6,3 … 12
4. 12,5 …20
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
1
1
1 6. Форма детали
1.Тела вращения
2.Корпусные
3. Рычаги
4. Фасонные
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7.Максимальные габаритные разме
ры, мм
1. До 25
2. 25 … 50
3. 50 …120
4. 120 …400
5.400 …1600
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 8.Квалитет точности
1. 11 … 13
2. 13 … 15
3. 15 … 17
4. 17 … 20
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Примечание: ЛПФ – литье впесчаные формы; РФ – ручная формовка; МФ – машинная формовка; ЛОФ – литье воболочковые формы; ЛВМ – литье по выплавляемым моделям; ЛК – литье в кокиль;ЛПД – литье под давлением; ЦЛ – центробежное литье.
Таблица 7 — Значениявесовых коэффициентов для детали «Корпус»Номер выбора Уровень критерия выбора Способы литья РФ МФ ЛОФ ЛВМ ЛК ЛПД ЦЛ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 2 2 3 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 4 2 1 1 1 1 2 5 4 2 2 1 1 1 6 2 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7 4 1 1 1 1 1 1 8 2 1 1 1 1 Сумма: 9 7 6 3 7 6 6
Выбираем тот способ,сумма весовых коэффициентов которого наибольшая. В нашем случае это будет литьев песчаные формы ручной формовки. Стоимость заготовок, получаемых такимметодом, как литье в песчаные формы определим по формуле:
Sзаг = (Ci / 1000 * Q * kt* kc*kв * kм * kп) – (Q – q) * Sотх / 1000 (7)
где Ci – базовая стоимость 1 тоннызаготовок, руб.; 525000;
Q – массазаготовки, кг; 0,867;
kт – коэффициент точности, 1,05;
kс – коэффициент сложности, 0,89;
kм – коэффициент марки материала, 2,5;
kв — коэффициент массы, 1,05;
kп – коэффициент объема производства заготовок, 0,9;
Sотх – цена 1 тонны отходов, руб.;3467,50;
q – масса готовойдетали, кг; 0,535.
Sзаг = (52500/ 1000 * 0,867 * 1,05 * 2,5 * 0,89 * 1,05 * 0,9) – (0,867 – 0,535) * 3467,5 /1000
Sзаг = 99,34
Согласно [5]экономический эффект рассчитаем по формуле:
Э = (Sзаг1 – Sзаг2)N, (8)
где Sзаг1, Sзаг2– стоимость сопоставляемых заготовок, руб;
N – годовой объем выпускадеталей, шт.
Э = (158,48 – 99,34) 110= 6505,40 руб.
Результаты расчета сводимв таблицу 8.
Таблица 8 — Сравнениевариантов получения заготовок
№
п/п Наименование показателей Предлагаемый вариант Заготовка базового предприятия 1 Вид заготовки Отливка Штамповка 2 Годовой объем выпуска, шт. 110 110 3 Вес заготовки, кг 0,867 1,5 4 Стоимость заготовки, руб. 52500 52500 5 Экономическая эффективность использования предлагаемого варианта заготовки 6505,40 6 Коэффициент использования материала 0,61 0,36
Из таблицы видно, чтоприменение первого варианта получения заготовки дает годовой экономическийэффект 6505,40 руб. Также с точки зрения экономии металла первый вариантпредпочтительнее, так как на каждой детали экономится 0,633 кг металла.
2.4. Выбортехнологических баз
Одним из наиболее сложныхи принципиальных разделов проектирования технологических процессов механическойобработки является назначение технологических баз. От правильности решениявопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическаяточность выполнения заданных линейных размеров; правильность взаимногорасположения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую долженвыдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции;общая производительность обработки заготовок.
При автоматизациипроизводства значение правильности выбора технологических баз еще болеевозрастает, так как все эти виды обработки основываются на принципеавтоматического получения размеров, в котором технологическая база являетсяодним из основных составляющих элементов.
В связи с этим вопрос овыборе технологических баз решается технологом в самом начале проектированиятехнологического процесса одновременно с вопросом о последовательности и видахобработки отдельных поверхностей заготовки. При этом назначение технологическихбаз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции.
В качестве черновойтехнологической базы следует выбирать поверхность, относительно которой припервой операции могут быть обработаны поверхности, используемые при дальнейшихоперациях как технологические базы (т.е. черновая база – для обработки чистовыхбаз).
Для того чтобы обеспечитьправильное взаимное расположение системы обработанных поверхностей деталиотносительно необработанных, в качестве черновых технологических базцелесообразно выбирать поверхности, остающиеся необработанными.
После выполнения первойоперации необходимо установить технологические базы для последующей обработкизаготовки. Такими базами будут уже обработанные поверхности. Они должныобеспечить обработку исполнительных поверхностей, конструкторских основных ивспомогательных баз (ГОСТ 21495-76) с необходимыми параметрами шероховатости, сзаданными допустимыми отклонениями размеров, геометрической формы и взаимногорасположения поверхностей. Они должны также обеспечить надежное закрепление заготовкитакое, чтобы исключалось упругое деформирование различных ее поверхностей, ипогрешности установки были минимальны.
В процессе разработкитехнологических процессов, решая вопросы выбора баз, следует стремиться ксоблюдению принципов совмещения баз и постоянства баз.
Принцип совмещения баззаключается в том, что в качестве технологических баз принимают поверхности,которые являются конструкторскими и измерительными базами.
Принцип постоянства баззаключается в том, что для выполнения всех операций обработки заготовки используютсяодни и те же технологические базы.
Под базой понимаем совокупность поверхностей, линий, точек,по отношению к которым ориентируются другие поверхности детали, обрабатываемыена данной операции.
В разработанном технологическом процессе подготовительнойстадией является операция по подрезке торца, обработке наружного диаметразаготовки до диаметра 100,2 и внутреннего диаметра до диаметра 72+0,2.В дальнейшем при обработке детали диаметр 100,2 и торец будут являться базами.Черновая стадия это предварительная обработка поверхностей Б, В, Г с припуском.Чистовая стадия это обработка всех поверхностей детали в заданный размер ишероховатость поверхности.
2.5. Обоснование формыорганизации производства и технологического маршрута изготовления детали
2.5.1. Обоснованиепоследовательности операций
Проектированиетехнологических процессов представляет собой сложную многовариантную задачу,правильное решение которой требует проведение ряда расчетов. При проектированиипроцессов обработки сложных и ответственных заготовок составляется нескольковозможных вариантов обработки, окончательный выбор которых производится наосновании расчетов и сопоставлении достигаемых точности, трудоемкости,выражаемой нормой штучно-калькуляционного времени, технологической себестоимостии срока окупаемости капитальных затрат.
При установленной общейпоследовательности обработки рекомендуется учитывать следующие положения:
1) каждая последующаяоперация должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности;
2) в первую очередь следуетобрабатывать поверхность, которая будет служить технологической базой дляпоследующих операций;
3) поверхности, с которыхснимается наибольший слой металла, следует обрабатывать вначале, что позволитсвоевременно обнаружить возможные внутренние дефекты заготовки;
4) обработка остальныхповерхностей ведется в последовательности, обратной степени их точности: чемточнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается.
При низкой точностиисходных заготовок технологический процесс начинается с черновой обработкиповерхностей, имеющих наибольшие припуски. При этом в самую первую очередьснимается припуск с тех поверхностей, на которых возможны раковины, трещины идругие дефекты, с целью скорейшего отсеивания возможного брака или устраненияобнаруженных дефектов заваркой, наплавление металла т.п. Дальнейший маршрутстроится по принципу обработки сначала более грубых и затем более точныхповерхностей. Наиболее точные поверхности обрабатываются последними. В концемаршрута выполняются второстепенные операции (сверление мелких отверстий,нарезание крепежных резьб, снятие фасок и заусенцев).
Технологический процессосуществляем с разделением его на стадии черновой и чистовой обработки. Напервой стадии снимаются основные припуски на обработку, в результате этоговозникают погрешности заготовки, связанные с перераспределением внутреннихнапряжений исходных заготовок и влиянием остаточных напряжений, вызванных
черновой механическойобработкой.
На второй стадииобработки (при чистовых операциях) устраняем погрешности, возникшие причерновой обработке, и обеспечиваем достижение требуемой точности обработки,шероховатости и предписанного чертежом поверхностного слоя.
При определениипоследовательности обработки отдельных поверхностей заготовки кроме приведенных соображений необходимо придерживаться также приведенных нижерекомендаций.
1. Во избежание перераспределения внутренних напряжений, а следовательно, деформации заготовки(это особенно существенно доя отливок и штамповок) обработку рекомендуетсяначинать с наименее точных поверхностей при снятии с них наибольших припусков.
2. В случае опасностипоявления раковин и трещин в первую очередь необходимо снимать наибольшийприпуск с тех поверхностей, где подобные дефекты обнаруживаются чаще всего игде они особенно недопустимы. Иногда может быть выполнена даже чистоваяобработка подобных поверхностей. Это позволяет забраковать или исправитьзаготовку в самом начале ее обработки без осуществления лишней механическойобработки.
3. В целях сокращенияпути перемещения заготовки по цеху желательно при проектированиипоследовательности обработки учитывать расположение оборудования.
Приведем разработанныйтехнологический процесс:
005 Токарная с ЧПУ(16К20Ф3С39)
010 Токарная с ЧПУ(16К20Ф3С39)
015 Токарная с ЧПУ(16К20Ф3С39)
020 Токарная с ЧПУ(16К20Ф3С39)
025Вертикально-сверлильная с ЧПУ (2Р188Ф1)
030 Термическая
035 Токарно-винторезая(16Б05П)
040 Токарно-винторезая(16Б05П)
045 Токарно-винторезая(16Б05П)
2.5.2.Обоснованиеиспользуемого оборудования
Вопросы выбора групп,типов и моделей оборудования рассматриваются на различных стадияхтехнологической подготовки производства. Общие правила выбора технологическогооборудования установлены ГОСТ 14.404 – 73.
Предварительный выборгруппы оборудования производится при назначении метода обработки поверхности,обеспечивающего выполнение технических требований к обрабатываемой поверхности.Затем при разработке технологического маршрута обработки и еготехнико-экономическом обосновании производится выбор конкретной модели станкана основании минимума приведенных затрат на рабочем месте.
Выбор станков для проектируемоготехнологического процесса производим с учетом возможности изготовления навыбранном оборудовании необходимых размеров, формы и качества обрабатываемыхповерхностей после того, как каждая операция предварительно разработана. Этозначит, что намечены, выбраны или определены: методы обработки поверхности илисочетания поверхностей; припуск на обработку; режущий инструмент; такт выпускаи тип производства. При мелкосерийном типе производства наиболее целесообразноприменять станки с числовым программным управлением.
Станки с программнымуправлением сочетают точность специализированных станков и имеют более высокуюпроизводительность, чем станки общего назначения. При выборе оборудования вусловиях действующего производства приходится ориентироваться на имеющееся вцехе оборудование и обязательно учитывать степень фактической загрузкиотдельных его групп.
Исследования использования металлорежущего оборудования, проведенные впоследние годы, со всей очевидностью показали, что для обработки подавляющегобольшинства заготовок, оборудование должно подбираться не только с точкизрения обеспечения предъявляемых к нему технических требований, но и с точкизрения достижения наивысших экономических показателей проектируемой технологическойоперации.
Необходимо подчеркнуть, что быстроесовершенствование конструкций станков с ЧПУ изменяет область их экономичногоприменения и сдвигает ее в сторону уменьшения размеров операционных партийобрабатываемых заготовок. В частности, применение станков с оперативнымуправлением на базе микропроцессоров может оказаться экономичным уже приобработке нескольких штук заготовок. Кроме того, в этом случае прииспользовании высокоавтоматизированных станков с ЧПУ следует учитыватьвозможное сокращение потребности предприятия в дефицитной рабочей силе высокойквалификации, что в современных условиях очень важно.
Таблица 9 — Оборудование, применяемое в технологическом процессеНаименование операции Тип станка Мощность станка, кВт Стоимость станка, руб. Токарно-винторезная 16Б05П 11 500 000 Токарная с ЧПУ 16К20Ф3 10 800 000 Вертикально-сверлильная с ЧПУ 2Р188Ф2 3.7 780 000
2.6. Разработкатехнологических операций
Проектируя любой вариантоперации, технолог стремится к снижению нормы времени, что достигаетсяуменьшением основного и вспомогательного времени. Основным источником снижениянормы времени является такое построение операций, при котором открываютсявозможности для одновременного (совмещенного во времени) выполнения несколькихтехнологических переходов и совмещенного во времени выполнения вспомогательныхпереходов с технологическими.
За аналог разрабатываемойоперации берем операции представленные в базовом технологическом процессе. В данныхоперациях для механической обработки поверхностей заготовки применяется универсальное оборудование, что увеличивает норму времени на обработку,увеличивает трудоемкость, а следовательно увеличивает себестоимость детали.
При анализе операцийбазового технологического процесса видна возможность объединения несколькихопераций в одну с применением токарного станка с числовым программнымуправлением модели 16К20Ф3С39.
Паспортные данные:
Частота вращения шпинделяn, об / мин: 10…2000;
Диапазон подач SM, мм/мин: по оси координат x – 0,05…2800;
по оси координат z – 1…4000;
Наибольшая сила,допускаемая:
Механизмом продольнойподачи – 8000Н;
Механизмом поперечнойподачи – 3600Н;
Мощность привода главногодвигателя – 11кВт;
Диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя спостоянной мощностью (в об/мин) – 1500…4500.
В разрабатываемой операции планируем произвести черновую обработкуповерхности Æ100g6, черновую обработку отверстия Æ75M7, обработку внутренней канавки. Резцы (оправки) применяемнаименьшей технологически возможной длины и наибольшего технологическидопускаемого сечения.
При базировании детали на станке применяем трехкулачковыйпатрон.
Операция № 050 токарная сЧПУ;
Содержаниеоперации:
1. Установить(снять), закрепить заготовку.
2. Выставитькоординаты нулевой точки.
3. Установить ипроконтролировать перфоленту.
4. Подрезать торец,выдерживая размер Æ 82,5-0,4.
5. Точитьповерхность Æ 103,54,выдерживая размер 43±0,2.
6. Подрезать торец,выдерживая размер 43±0,2.
7. Сверлитьотверстие Æ 60+0,3, напроход
8. Расточитьповерхность Æ71+0,4до Æ73+0,3, выдерживая размер17±0,1.
9. Расточитьотверстие Ø 65+0,3
2.7. Расчет припусковна обработку и операционных размеров
Таблица 10 — Расчетприпусков и предельных размеров по технологическим переходам наобработкуповерхности диаметром 70 g6.Тех. переходы обработки поверхности ǿ 70g6 Элементы припуска, мм
Расчетный припуск, 2zmin
Расчетный размер dр, мм Допуск δ, мм Предельный размер Предельные значения
Rz Т p
dmin
dmax
2minпр
2maxпр Заготовка 150 200 1160 73,54 3000 73.54 76.54
Обтачивание:
Черновое 500 50 70 3020 70,52 350 70,52 70,87 3020 5760
Обтачивание:
Чистовое 30 46 340 70,18 140 70,18 70,32 340 550
Обтачивание:
Тонкое 5 15 212 69,99 19 69,99 69,971 214 332
Расчет произведемсогласно методике представленной в [5]Суммарное отклонение
p3 = ρ 2см + ρ 2эксц (9)
По ГОСТ 7505 – 74 ρсм= 1,0 мм; ρэксц = 0,6 мм.
ρ3 = √12+ 0,62 = 1,16 мм = 1160 мкм
Остаточноепространственное отклонение:
после чернового обтачиванияp1 = 0,06 * 1160 = 70 мкм;
после чистовогообтачивания p2 = 0,04 * 1160 = 46 мкм;
Расчет минимальныхзначений припусков производим, пользуясь основной формулой
2 zmin = 2*(Rzi-1 + Ti-1 + pi-1)., (10)
где Rzi-1 — высота микронеровностей, оставшихсяот предшествующей обработки; по табл. 6.3 и 6.5 [5]
Тi-1 – толщина дефектного слоя,оставшегося от предшествующей обработки, по табл. 4.3 и 4.5 [5]
pi-1 – суммарное значение пространственныхотклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующейобработки.
Минимальный припуск:
под черновое обтачивание
2zmin1 = 2 * (150 + 200 + 1160) = 3020 мкм;
под чистовое обтачивание
2zmin2 = 2 * (50 + 50 + 70) = 340 мкм;
под тонкое точение
2zmin4 = 2* (30 + 30 + 46) = 212 мкм.
«Расчетный размер dp» заполняется, начиная сконечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетногоминимального припуска каждого технологического перехода:
dp3 = 69.966 + 0.212 = 70.178 ≈ 70.18 мм;
dp2 = 70.18 + 0.34 = 70.52 ≈ 70.52 мм;
dp3 = 70.52 + 3.020 = 73.54 ≈ 73.54 мм.
Записав в соответствующейграфе расчетной таблицы значения допусков на каждый технологический переход изаготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим ихзначения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размерыувеличением их значений. Округление производим до того же знака десятичнойдроби, с каким он дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшиепредельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшемупредельному размеру:
dmax3 = 69.966 + 0,022 = 69,988мм;
dmax2 = 70.18 +0,14 = 70,32 мм;
dvax1 = 70.52 + 0,35 = 70,87 мм;
dmax3 = 73,54 + 3,0 = 76,54 мм.
Предельные значенияприпусков Zпрmax определяем как разность наибольшихпредельных размеров а, Zпрmin– как разность наименьших предельныхразмеров предшествующего и выполняемого переходов:
2zпрmax3= 70,32 – 69,988 = 0,332 мм = 332 мкм;
2zпрmax2= 70,87 – 70,32 = 0,55 мм = 550 мкм;
2zпрmax1= 76,54 – 70,87 = 5,67мм =5670 мкм;
2zпр min3 = 70,18 — 69,966 = 0,214мм = 214 мкм;
2zпр min2 = 70,52 — 70,18 = 0,34 мм = 340 мкм;
2zпрmin1= 73,54 – 70.52 = 3.02 мм = 3020 мкм.
2.8. Расчет режимоврезания и нормирование операций
Определим режимы резанияи нормы времени на вертикально-сверлильную операцию [9].
Глубина резания присверлении: t = 0,5D = 0,5 * 8 = 4 мм
Глубина резания прицентровании: t = 0,5D = 0,5 * 5 = 2,5 мм
Подача при центровании: S= 0,11 мм/об (определим по табл.25)
Подача при сверлении: S =0,16 мм/об (определим по таблице 25)
Скорость при центрованиии сверлении определяется по формуле:
υ = (Сυ Dq/ Тm sy)Кυ (11)
Значения коэффициентов Сυи показателей степени для центрования выбираем по таблице 28, 30. Сυ= 27,6; q = 0,25; y = 0,19; m = 0,125
Кυ = КmυКuυ Кlυ, (12.)
где Кmυ– коэффициент, на обработку материала; (по таблице 4)
Кuυ –коэффициент, на инструмент материала; (по таблице 6)
Кmυ –коэффициент, учитывающий глубину сверления; (по таблице 31)
Полученные значенияподставляем в формулу (12.)
υ = (27,6 * 50,25/ 200,125 * 0,110,19) * 1 = 36,6 м/мин
По установленной скоростирезания определяем число оборотов шпинделя по формуле:
n = 1000υ / πD, (13)
где υ – расчетнаяскорость, м/мин;
D – диаметробрабатываемого отверстия, мм.
n = 1000 * 36,6 / 3,14 *5 = 2331
По паспортным даннымстанка n принимаем 2300
Значения коэффициентов Сυи показателей степени для сверления выбираем по таблице 28, 30. Сυ= 25,3; q = 0,25; y = 0,19; m = 0,125
Кυ = КmυКuυ Кlυ, (14)
где Кmυ– коэффициент, на обработку материала; (по таблице 4)
Кuυ –коэффициент, на инструмент материала; (по таблице 6)
Кmυ –коэффициент, учитывающий глубину сверления; (по таблице 31)
Полученные значенияподставляем в формулу (12)
υ = (25,3 * 6,40,25/ 200,125 * 0,160,19) * 1 = 35,91 м/мин
По установленной скоростирезания определяем число оборотов шпинделя по формуле (13)
n = 1000 * 35,91 / 3,14 *5 = 1786
По паспортным даннымстанка n принимаем 1700
Значения коэффициентов Сυи показателей степени для зенкерования выбираем по таблице 29, 30. Сυ= 19,2; q = 0,2; y = 0,4; m = 0,125
Кυ = КmυКuυ Кlυ, Кnυ (15)
где Кmυ– коэффициент, на обработку материала; (по таблице 4)
Кuυ –коэффициент, на инструмент материала; (по таблице 6)
Кmυ –коэффициент, учитывающий глубину сверления; (по таблице 31)
Кnυ –коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скоростьрезания.
Полученные значенияподставляем в формулу (12)
υ = (19,2 * 100,2/ 150,125 * 1,80,1 * 0,270,4) * 1 = 53,18м/мин
По установленной скоростирезания определяем число оборотов шпинделя по формуле (3.8.4)
n = 1000 * 53,18 / 3,14 *10 = 1693
По паспортным даннымстанка n принимаем 1600
Основное(технологическое) время на переход определим по формуле представленной вметодике [15]:
tо = (L / sм) * i = ((l +l1) / ns) *i, мм. (16)
где L – длина пути,проходимого инструментом в направлении подачи, мм
l – длина обрабатываемойповерхности, мм; для сверления зенкерования и развертывания – это длинаотверстия, обрабатываемого на данном переходе;
l1 – величинаврезания и перебега инструмента, мм;
sм – минутная подача инструмента, мм;
n – число оборотов;
s – подача инструмента наодин оборот в мм;
t – число проходов.
а) центрование:
Т0= ((5 + 2)/ 0,11 * 2300) * 6 = 0,16 мин
б) сверление:
Т0= ((6,4 +5) / 0,16 * 1700) * 6 = 0,25 мин;
Вспомогательное времяопределим по формуле:
Тв = tуст+ tпер (17)
где tуст –вспомогательное время, на установку и снятие детали;
tпер -вспомогательное время, связанное с переходом.
Тв = 0,12 +0,42 = 0,54 мин
Определим норму штучноговремени по формуле:
Тшт = (То+ Тв)(1 + (аобс + аотл)/100) (18)
Полученные значенияподставляем в формулу (18):
Тв = (0,56 +0,54)(1 + (8/100)) = 1,2 мин
Подготовительно-заключительноевремя выбираем по карте 19: Тп-з = 10 мин
Штучно-калькуляционноевремя рассчитывается по формуле:
Тшт.как. = Тшт + Тп-з / n (19)
где n – партия деталей,шт.
Тшт.как. = 1,2+ 10/320 = 1,23 мин.
2.9. Расчетэкономической эффективности вариантов технологического процесса
Прежде чем принятьрешение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей деталии составить технологический маршрут ее изготовления, необходимо произвестирасчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать наиболеерациональный из них для данных условий производства [5]. Критериемоптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции.
Отличительнымиособенностями сопоставляемых вариантов технологического процесса являются:
а) в первом вариантезаготовка получается штамповкой, подрезается торец и точится наружный диаметрна станке 1К62. Подрезается торец; точится канавка; растачивается внутреннееотверстие; предварительно и окончательно растачивается внутренняя канавка настанке 16А20Ф3С39.
б) во втором варианте вкачестве заготовке используется литье. В результате этого способа сокращаетсячасть переходов. Подрезается торец, точится наружный диаметр; растачиваетсяотверстие на станке 16К20Ф3С39.
Часовые приведенныезатраты можно определить по формуле:
Сп.з = Сз+ Сч.з + Ен * (Кс + Кз), (20)
где Сз –основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп/ч;
Сч.з – часовыезатраты по эксплуатации рабочего места, коп/ч;
Ен — нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, 0,15;
Кс, Кз– удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание,коп/ч.
Основная и дополнительнаязарплата с начислениями определяется по формуле:
Сз = ε *Стф * К * y, коп /ч, (21)
где ε – коэффициент,учитывающий дополнительную зарплату, равную 9%, начисления на социальноестрахование – 7,6% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнениянорм на 30%: ε = 1,09 * 1,076 * 1,3 = 1,53;
Стф – часоваятарифная ставка сдельщика-станочника соответствующего разряда, коп/ч;
К – коэффициент,учитывающий зарплату наладчика;
y – коэффициент,учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.
Часовые затраты поэксплуатации рабочего места
Сч.з = Сб.пч.з* Км, коп/ч, (22)
где Сб.пч.з — практические часовые затраты на базовом рабочем месте, коп/ч (длясерийного производства 36,3);
Км –коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данногостанка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка [Горбацевич]
Капитальные вложения встанок и здание равны:
Кс = (100 * Ц)/ Fд * ηз, (23)
где Ц – балансоваястоимость станка, руб.;
Fд –действительный годовой фонд времени работы станка, ч;
ηз, — коэффициент загрузки станка;
Кз = (78,4 *100 * η * F) / Fд * ηз, (24)
где F – производственнаяплощадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2
F = f * kf (25)
где f — площадь станкав плане, м2 ;
kf – коэффициент, учитывающийдополнительную производственную площадь на проходы, проезды и прочее.
Технологическаясебестоимость операции механической обработки определим по формуле:
С0= (Сп.з* Тшт) / 60 * Кв (26)
где С0–технологическая себестоимость операции;
Кв -коэффициент выполнения норм (обычно принимается 1,3).
Экономический эффект напрограмму равен:
Эг = (С0/ — С0//) N / 100 руб., (27)
где С0/ — С0// — технологическая себестоимость сравниваемыхопераций, коп.;
N – годовая программа,шт.
Первый вариант:
Исходные данные:
Балансовая стоимость станка модели16К20Ф3С39 Ц = 800000 руб.;
Площадь, занимаемая станком F = 5,75м2;
Тип производства – мелкосерийный;
Объем выпуска в год Q = 110 шт.;
Определим затраты по заработной плате:
Сз = 67 * 1,53 * 1 * 0,65= 66,63 коп/ч.
Часовые затраты по эксплуатациирабочего места равны:
Сч.з. = 36,3 * 1,6 = 58,08коп/ч.
Посчитаем капитальные вложения встанок по формуле:
Кс = 100 (800000 * 1,1) /4029 * 0,7 = 3120235,4 коп/ч.
Капитальные вложения в здание равны:
Кз = 78,4 * 100 * 17,25 /4029 * 0,7 = 47,95 коп/ч.
Часовые приведенные затраты определимтак:
Сп.з. = 66,63 + 58,08 +0,15(3120235,4 + 47,95) = 468167,2 коп/ч
Посчитаем технологическуюсебестоимость операции:
С0= 468167,2 * 13,18 / 60* 1,3 = 79108,25 коп = 791 руб.
Балансовая стоимость станка модели1К62 Ц = 300000 руб.;
Площадь, занимаемая станком F = 2,78м2;
Тип производства – мелкосерийный;
Определим затраты по заработнойплате:
Сз = 54,8 * 1,53 * 1 = 83,84коп/ч.
Часовые затраты по эксплуатациирабочего места равны:
Сч.з. = 36,3 * 0,9 = 32,67коп/ч.
Посчитаем капитальные вложения встанок по формуле:
Кс = 100 (300000 * 1,1) /4029 * 0,7 = 858064,74коп/ч.
Капитальные вложения в здание равны:
Кз = 78,4 * 100 * 9,73 /4029 * 0,7 = 27,05 коп/ч.
Часовые приведенные затраты определимтак:
Сп.з. = 83,84 + 32,67 +0,15(858064,74 + 27,05) = 128830,27 коп/ч
Посчитаем технологическуюсебестоимость операции:
С0= 128830,27 * 3,87 / 60* 1,3 = 6391,96 коп = 63,92 руб.
Второй вариант:
Балансовая стоимость станка модели16К20Ф3С39 Ц = 800000 руб.;
Площадь, занимаемая станком F = 5,75м2;
Тип производства – мелкосерийный;
Объем выпуска в год Q = 110шт.;
Определим затраты по заработнойплате:
Сз = 67 * 1,53 * 1 * 0,65= 66,63 коп/ч.
Часовые затраты по эксплуатациирабочего места равны:
Сч.з. = 36,3 * 1,6 = 58,08коп/ч.
Посчитаем капитальные вложения встанок по формуле:
Кс = 100 (800000 * 1,1) /4029 * 0,7 = 3120235,4 коп/ч.
Капитальные вложения в здание равны:
Кз = 78,4 * 100 * 17,25 /4029 * 0,7 = 47,95 коп/ч.
Часовые приведенные затраты определимтак:
Сп.з. = 66,63 + 58,08 +0,15(3120235,4 + 47,95) = 468167,2 коп/ч
Посчитаем технологическуюсебестоимость операции:
С0= 468167,2 * 8,2/ 60 *1,3 = 49217,5 коп = 492,17 руб.
Наиболее выгодным является 2 – йвариант.
Экономический эффект нагодовой объемвыпуска деталей от применения этого варианта будет:
Эг =(∑С0 — ∑С0) * N / 100 = (854,92- 492,17) * 110 / 100 = 400 руб.
Список использованных источников
1. Ансеров М.А.Приспособления для металлорежущих станков. Л.: Машиностроение, 1975. 656 с.
2. Васин А.Н.,Королев А.В., Асташкин А.В. Правила оформления технологической иконструкторской документации: Учеб. пособие. Саратов: Сарат. гос. ун-т, 2003.124 с.
3. Васин А.Н.,Асташкин А.В., Сурин С.А. К анализу технических условий: Учеб. пособие.Саратов: Сарат. гос. тех. ун-т, 2001. 132 с.
4. Васин А.Н.,Королев А.В. Технологичность конструкции изделий: Метод. Указание. Саратов:Сарат. гос. техн. ун-т, 2000
5. Горбацевич А.Ф.,Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения – 4-е изд.,перераб. и доп. – Мн.: Высш. Школа, 1983. 256 с., ил.
6. Гундорин В.Д.,Иванов А.И. Выбор заготовки при разработке технологических процессов: метод.указание. Саратов: СПИ, 1983
7. Косилова А.Г.,Мещерякова Р.К. Справочник технолога машиностроителя. – М.: Машиностроение,1985 – Т.1. 656 с., ил.
8. Косилова А.Г.,Мещерякова Р.К. Справочник технолога машиностроителя. – М.: Машиностроение,1985 – Т.2.496 с., ил.
9. Корсаков В.С.Основы конструирования приспособлений в машиностроении. М.: Машиностроение,1983. 277 с.
10. Маталин А.А.Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. — Л.:Машиностороение 1985 – 496 с.
11. МухаринскийЕ.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн.: Выш. шк.,1997. – 423с.: ил.
12. Мосталыгин Г.П.,Толмачевский Н.Н. Технология Машиностроения. – М.: Машиностроение, 1990:Учебник для вузов – 288 с.: ил.
13. Общемашиностроительныенормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущихстанках. — М.: Машиностроение, 1974. — Ч.2. токарные, карусельные,токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные ифрезерные станки. — 416 с..
14. Общемашиностроительныенормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места иподготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ.Серийное производство. – М.:«Машиностроение» 1974. – 2 издание, уточненноеи дополненное
15. Общемашиностроительныенормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых науниверсальных и многошпиндельных станках с ЧПУ 1990. Ч.2.
16. Червоткин В.А.,Урин И.А. Проектирование технологических процессов изготовления деталей навертикально-сверлильных станках с ЧПУ: Метод. указание. Саратов: СПИ, 1983.