Разработка прогрессивных технологических процессов

Быстрое развитие машиностроения независимой Украины, которое является важнейшей отраслью народного хозяйства страны и в значительной степени определяет уровень и темп его развития, нуждается в научном решении вопросов, связанных с разработкой новых и усовершенствование существующих технологических процессов изготовления деталей машин и составления их в изделии, особенно в условиях рыночной экономики.

Успешное решение этих задач определяется уровнем подготовки инженеров по специальности «Технология машиностроения». Реализация системы профессиональной подготовки специалистов, в том числе по договорам об индивидуальной целевой подготовке, обеспечивается комплексом дисциплин профилирующей кафедры.

Важнейшим этапом в подготовке специалистов является дипломное проектирование. На этом этапе окончательно формируются профессиональные навыки инженера-механика, а качество дипломного проекта отвечает уровню подготовки специалиста. Дипломный проект является основной формой и методом приобретения будущими инженерами навыков самостоятельной работы, и в значительной мере определяет формирование аналитического и творческого мышления будущих инженеров.

В дипломном проекте разработаны прогрессивные технологические процессы, сконструированные приспособления, рассчитанные производственные площади, выполнен экономический анализ, который досказывает эффективность нововведений.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Разработка технологического процесса сборки

1.1.1 Служебное назначение и конструкция машины

Данная конструкция гидравлического привода — цилиндра — применяется на прессе гидравлическом штамповочном с усилием 75 000 т. Работа цилиндра обеспечивает удаление заготовки из ручьев штампа.

С левой стороны цилиндр при помощи винтов 12 через фланец 4 крепится к плите промежуточной нижней, которая в процессе работы остается неподвижной.

Правая сторона соединяется с траверсой подвижной через пяту 5, клиновой болт 7 и болтов 10.

Траверса посредством осей соединена с нижней рейкой. При подаче жидкости в поршневую полость цилиндра происходит движение траверсы вправо. Траверса, перемещаясь, тянет за собой нижнюю рейку выталкивателя, которая своими наклонными зубьями действует на верхнюю рейку, поднимая ее вверх. К траверсе примыкают вертикально установленные толкатели. При перемещении вверх, толкатели удаляют заготовки из штампа.

Цилиндр поршневого типа. Рабочая жидкость — вода. Цилиндр состоит из корпуса и штока-поршня. Рабочие поверхности этих деталей подвергаются хромированию. С торцев корпус закрывается крышками. Для герметичности цилиндра применяются уплотнительные элементы фирмы «SIMRIT»

Таблица 1.1 — Техническая характеристика «Цилиндр» 1−298 027СБ

Анализ технических требований к чертежу Размеры для справок, кроме обозначенных знаком*;

Перед сборкой все детали промыть, высушить;

Все резьбовые части смазать Литол-24 ГОСТ 21 150–87;

Элементы уплотнений монтировать согласно требованиям заводаизготовителя;

Цилиндр испытать на прочность и наружную герметичность подавая испытательное давление — 40 МПа. При этом детали поз. 10, 12, 14 должны быть сняты;

Остаточные деформации, просачивания масла через неподвижные соединения, потение наружных поверхностей не допускается при выдержке под давлением не менее трех минут;

Подъем цилиндра в вертикальное положение не допускается;

Покрытие — грунтовка ГФ-0119 красно-коричневая;

Маркировать по РД 24.854.01−89;

Строповку производить без поз. 10, 12 и 14. За поз. 3, 5, 6 и 8 не стропить.

1.1.2 Маркетинговые исследования

Перед тем, как начинать разработку конструкторского и технологического проекта по производству какого-либо вида продукции, предприятие проводит маркетинговые исследования состояния рынка данной продукции, с целью определения спроса и предложения, а также проводит изучение цен на данную продукцию.

В процессе анализа и планирования, осуществления и контроля эффективности маркетинговых мероприятий нуждается разная информация. Маркетинговая информация позволяет предприятию:

— снизить финансовый риск и опасность;

— получить конкурентные преимущества;

— следить за маркетинговой средой;

— координировать стратегию;

— оценивать эффективность деятельности.

Основными источниками информации является:

— данные, что получают в результате специально проведенных для решения конкретной маркетинговой проблемы исследований;

— публикации официальных организаций;

— публикации государственных органов, торгово-промышленных палат и объединений, издания отраслевых фирм;

— прайс-листы, каталоги, проспекты и другие публикации;

Маркетинговая деятельность ЗАО НКМЗ направлена на решение двух групп задач: практическое осуществление стратегии выхода завода на новые рынки сбыта с конкурентоспособной, высококачественной продукцией и создание мобильной и гибкой системы взаимодействия функциональных служб с заказчиками потенциальными потребителями техники, выпускаемой ЗАО НКМЗ.

ЗАО НКМЗ, как правило, прямых рекламных и агитационных акций и мероприятий не проводит, а выпускаемая продукция ориентирована в основном на конкретных и постоянных потребителей, с которыми налажены хорошие связи, взаимоотношения и партнерство. Достигать качества, позволяющего не упустить возможных заказчиков продукции завода можно лишь при условии, что система качества будет базироваться на тщательных исследованиях стратегических зон хозяйствования.

В соответствии со стандартом в обязанности Управления маркетингового обеспечения внесены:

— планирование маркетинговых мероприятий и разработка методических рекомендаций по всем направлениям маркетинговых исследований;

— анализ и оценка уровня конкуренции и других внешних факторов, определение потенциальной ёмкости рынка продукции акционерного общества с учётом специфичности производств;

— обеспечение рекламной продукцией всех специалистов маркетинговых структур, подготовка и проведение рекламных кампаний;

— обеспечение прямой почтовой рассылки рекламных материалов, создание и поддержание информационно-рекламных страниц в Интернете;

— планирование и организация мероприятий Public relations;

— организация общезаводских презентационных мероприятий;

— разработка и реализация фирменного стиля акционерного общества, элементов маркетинга продукции, выпускаемой ЗАО НКМЗ.

В ЗАО НКМЗ намечены и практически реализуются конкретные шаги по развитию маркетинга во всех сферах деятельности, укреплению его взаимосвязи с работой других подразделений, усилению взаимодействия с внешнеторговой фирмой «Крамэкс».

Предпринимаются меры по повышению эффективности организации рекламы, более оперативному, достоверному и высококачественному информированию потенциальных покупателей о технических и экспортных возможностях акционерного общества с целью продвижения конкурентоспособных машин и оборудования на зарубежный рынок, формирования устойчивого спроса на продукцию завода на основе более глубокого и системного изучения конъектуры мирового рынка.

Конкурентами широко известны в мире бизнеса машиностроительные компании, как «Фест-альпине» (Австрия), «Сименс» и «Маннесман Демаг» (Германия), «Даниели» (Италия) и др., которые также много уделяют внимания рекламе своей продукции (проспекты, выставки, реклама и др.).

Практика ЗАО НКМЗ по обеспечению устойчивого развития акционерного общества в условиях, когда внешняя среда с каждым годом становится всё сложнее, позволяет сделать вывод, что добиться этого можно лишь путём органической интеграции маркетинга в систему внутрифирменного стратегического управления.

1.1.3 Отработка конструкции изделия на технологичность

В конструкции гидравлического привода выталкивателя стола максимально используются стандартные и унифицированы детали — болты, гайки, шайбы.

В качестве материалов деталей гидравлического привода выталкивателя стола максимально использованы качественные углеродные стали. Они позволяют использовать производительные, экономически выгодные методы обработки деталей, которые входят в состав узла.

Заготовками для крупно габаритных деталей (корпус) является сварной прокат, а для крышки — поковка. Для данных деталей это наиболее рациональный вид и метод получения заготовки.

При составлении узла необходимо использовать специальную оснастку — приспособление для завинчивания резьбовых соединений, приспособления для закрепления рамы с щитом. Также, учитывая вес деталей, при составлении будут использоваться подъемные механизмы (мостовой кран). Базовыми деталями при составлении является корпус гидроцилиндра, в который устанавливают предварительно собранные детали.

Конструкция крупно габаритных деталей позволяет удобную их строповку, а в деталях, где строповку усложнена предусмотрены специальные конструктивные элементы.

В целом конструкцию подвижного упора считаем технологической.

1.1.4 Выбор организационных форм сборки

Для данного узла выбрано непоточное стационарное составление с разделением сборочных работ.

Непоточная стационарная сборка характеризуется тем, что весь процесс сборки сборочных единиц выполняется на одной сборочной позиции: стенде, станке, рабочем месте, на полу цеха. Все детали, сборочные единицы (узлы) и комплектующие детали поступают на эту позицию[2,3].

Этот метод предусматривает дифференциацию процесса на узловое и общее составление. Составление каждой сборочной единицы и общее составление выполняется в одно и то же время разными бригадами. Собираемая машина остается на одном стенде.

Преимущества:

1)сохранение неизменного положения основной базовой детали, которая способствует достижению высокой точности собираемого изделия;

2)значительное уменьшение длительности общего цикла составления;

3)сокращение трудоемкости за счет специализации рабочих мест составления узлов и лучшей организации труда;

4)снижение потребности в сборщиках высокой квалификации;

5)более рациональное использование помещения, оборудования сборочных цехов (узловое составление может проходить в низших помещениях, не оборудованных мощными кранами);

6)сокращение себестоимости сборки.

Областью экономического использования данного вида сборки является серийное производство средних по размеру и крупных машин.

1.1.5 Разработка последовательности и содержания операций составления изделия

Для определения последовательности составления изучаем конструкцию изделия по сборочным чертежам и чертежом деталей. В результате этого устанавливаем составляющие изделие сборочные единицы и составные части. Находим также базовую деталь в каждой сборочной единице.

Последовательность составления изображаем в виде схемы составления на листе графической части проекта формата А2. Технологический процесс составления представлен в дополнении А. Этот процесс разрабатывается по схеме составления.

При составлении технологического процесса сборки принимаем следующий порядок выполнения сборочных работ: подготовка и комплектование деталей к сборке, узловая сборка и испытание отдельных узлов, общая сборка изделия, испытания, консервирование и упаковка.

При разработке последовательности сборки придерживаемся следующих правил [2]:

— начинаем общую сборку машины с установки базовой детали или узла;

— установленные узлы не должны мешать установке следующих деталей и сборочных единиц;

— желательно в первую очередь устанавливать те узлы и детали, которые принимают участие в решении наиболее важных сборочных размерных цепей, то есть те, которые решают наиболее важное функциональное задание;

— детали или сборочные единицы, размеры которых являются общими звеньями нескольких размерных цепей, должны устанавливаться в первую очередь.

1.1.6 Маршрут сборки гидроцилиндра выталкивателя стола (проектируемая технология)

Таблица 1.2 — Последовательность и содержание сборочных операций

1.1.7 Выбор и обоснование средств технологического оснащения и числа сборочных рабочих мест

Для проведения слесарно-сборочных операций в технологическом процессе составления предусматривают соответствующие средства технологического оснащения, которые включают:

— технологическую оснастку (в том числе контрольное и испытательное);

— технологическое оснащение (в том числе инструменты и средства контроля);

— средства механизации и автоматизации [3,5].

При выполнении слесарно-сборочных работ назначается комплект слесарно-сборочного инструмента, к которому входят:

— гаечные ключи (ГОСТ 2841−80, ГОСТ 2829–80)

— ключи торцовки (ГОСТ 3327−75)

— напильники (ГОСТ 1465−80)

— молотки (ГОСТ 2310−77)

— плоскогубцы (ГОСТ 5547−75)

При выполнении подготовительных действий к составлению используются пневматические шлифовальные машины (Р=0.5 Мпа, Днв=150 мм, п=5100 об хв, N=1.3квт, W=1.3 м хв); пневматические ножницы для резки проволоки для того, что стопорит 10.5 Мпа, п=1500 дв ходов в минуту, М=3.2кг, N=0.9 м3 хв.

Для свинчивания винтовых соединений применяют гайковерт 41−16 (диаметр резьбы М24, Днр=220н м, N=2квт).

Удаления смазки, остатков СОЖ перед составлением мелкой стружки проводят перед составлением сжатымм воздухом, поверхностно-активным веществом, которое входит в состав синтетических моющих средств.

Для очистки и изготовления метизных изделий (болты, скобы, гайки, шплинты) применяют однокамерные моечные машины струйной очистки. Нагретый до 70−90 градусов Цельсия обезжиривающий раствор подается в камеру на детали из всех сторон через сопла под давлением.

Число рабочих мест (стендов) для узлового и общего составления определяют по формуле:

(1.1)

где Tсб — трудоемкость составления одного узла (изделию);

Nсб — годовая программа выпуска узлов (изделий);

Fр — действительный годовой фонд времени рабочего места;

места

1.1.8 Нормирование сборочных операций

Нормирование сборочных операций проведено с использованием общемашиностроительных нормативов времени на обслуживание рабочего места для нормирования сборочных работ и приведено в дополнении Б — в маршруте технологического процесса сборки.

1.1.9 Составление карт технологического процесса сборки

Технологический процесс составления приведен в дополнении А.

Схема составления представлена на листе графической части

1.2 Разработка технологических процессов механической обработки деталей-представителей

1.2.1 Анализ конструкции и служебного назначения деталей-представителей

Данная деталь «Шток-поршень"2−384 806 представляет собой тело вращение и относится к классу валов. Деталь входит в сборочную единицу «Цилиндр» 2−384 806 и в сборе с другими деталями данного узла служит для удаления заготовки из ручьев штампа. Деталь изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050–88, масса составляет 243 кг.

Рисунок 1.1- Деталь «Шток-поршень"2−384 806

Таблица 1.3- Физико-механические свойства стали 45 ГОСТ 1050–88

Поверхность детали «Шток-поршень"2−384 806 имеет следующую точность: ш328.4 h9 (-0.140) — выполнена по 9 квалитету и имеет шероховатость Ra 2.5; ш305.5 h8 (-0.081) — выполнена по 9 квалитету и имеет шероховатость

Ra 2.5; ш240 f8() — выполнена по 8 квалитету и имеет шероховатость Ra 0.8; ш325 h8 (-0.089) — выполнена по 8 квалитету и имеет шероховатость Ra 2.5. Также на детали расположены 2 канавки шириной 25+0.2 и 8.1+0.2, которые выполнены с шероховатостью Ra 2.5.

Поверхности, на которых не указана шероховатость, выполнены по Ra 6.3. Канавка шириной 10 мм предназначена для выхода шлифовального круга.

Поверхность ш240 f8() подвергают хромированию для защиты данной поверхности от коррозии. Деталь имеет 2 фаски 5Ч45є для облегчения процесса сборки.

Допуск на торцевое биение торцев 625 мм, 95 мм не должны превышать 0.05 мм относительно поверхности Г, допуск на соосность резьбового отверстия М72Ч4−8g относительно поверхности Г не должно превышать 0.05 мм.

К детали предъявляются следующие технические требования:

Покрытие поверхности Д — Х.тв.35.

Допускается наличие хрома на фасках 11Ч20є и на проточке В, толщину покрытия на них не контролировать.

На поверхности Д не допускаются раковины, трещины, забоины, царапины и другие мех. Повреждения.

*Размер для справок

**Размер и шероховатость поверхности после покрытия

h14;IT14/2

Маркировать по РД24.854.01−89 на бирке.

Крышка глухая — корпусная деталь. Ее функция заключается в обеспечении требуемой герметичности полости гидроцилиндра. Деталь изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050–88, масса составляет 129 кг.

Рисунок 1.2- Деталь «Крышка глухая"2−384 807

Таблица 1.4 — Физико-механические свойства стали 45 ГОСТ 1050–88

Сталь имеет очень широкое применение в машиностроении. Применяется при изготовлении осей, валов, валов-шестерен, коленчатых и распределительных валов, шпинделей и других деталей. Сталь 45 не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительность — малочувствительна. Обрабатываемость резанием — хорошая.

Для крепления крышки к корпусу гидроцилиндра предусмотрены 8 отверстий Ш31 мм и отверстие для потайной головки Ш48 мм на глубину 32 мм с шероховатостью Ra 12.5. Для крепления гидроцилиндра к корпусу штамповочной машины на крышке предусмотрены 4 отверстия Ш37 мм и отверстие для потайной головки Ш57 мм на глубину 38 мм с шероховатостью Ra 12.5.

Деталь «Крышка глухая"2−384 807 имеет следующую точность: поверхность Ш330f7() — выполнена по 7-му квалитету и имеет шероховатость Ra 3.2; поверхность Ш329h9() — выполнена по 9-му квалитету и имеет шероховатость Ra 2.5; все остальные диаметральные и линейные размеры выполнены по 14-му квалитету. Торцы детали имеет шероховатость Ra 6.3, также на детали выполнена канавка 7.6 мм со скосами 5є которая имеет шероховатость Ra 2.5, все остальные поверхности детали имеют шероховатость Ra 25.

Деталь «Крышка глухая"2−384 807 подвергают термообработке необходимую для повышения эксплуатационных свойств детали. Деталь имеет 2 фаски 5Ч45є и 2Ч45є необходимые для облегчения процесса сборки.

Допуск на торцевое биение торцев 115 мм, 60 мм которые непосредственно прилегают к корпусу гидроцилиндра не должны превышать 0.05 мм относительно поверхности В, допуск на торцевое биение торца 115 мм, не должны превышать 0.1 мм относительно поверхности В.

К детали предъявляются следующие технические требования:

Гр III 223…262 HB ГОСТ 8479–70;

* Размер для справок;

H14; h14; ± IT14/2;

Маркировать по РД 24.854.01−89

1.2.2 Отработка конструкции деталей-представителей на технологичность

Технологичность оценивается качественно и количественно. Качественная оценка предшествует количественной. Она выражается, как правило, в виде сравнительной оценки по тем требованиям конструкции, которые тяжело выразить количественно. Количественную оценку производят по принятым показателям технологичности путем расчета их значений.

Цель такого анализа — выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертеже и в технических требованиях, а так же возможности улучшения технологичности конструкции.

Отработка на технологичность деталь «Шток-поршень"2−384 806

Простановка размеров на чертеже обеспечивает возможность автоматического получения размеров на настроенных станках, автоматах и полуавтоматах, для этого следует пересчитать линейные размеры наружных поверхностей от одной базы.

При этом конфигурация детали способствует обработки ее на станках настроенных на размер, станках с ЧПУ, т.к. наружные диаметральные поверхности возрастают от одного из торцов, но присутствуют канавки и другие элементы, усложняющие наружную обработку.

Конструкция данной детали позволяет использовать современные инструментальные материалы при токарной обработке, это позволяет значительно увеличить глубины резания и подачи (при незначительном увеличении сил резания) на этапах предварительного точения, уменьшить подачи и повысить скорости резания — на этапах чистового точения и в некоторых случаях исключить операцию шлифования;

Режущий инструмент, применяемый для обработки данной детали, подчиняется нормам унификации и стандартизации.

Шероховатость поверхностей детали находится в достижимых пределах. Минимальная шероховатость составляет Ra 0,8 и достигается полированием, максимальная — Ra 12,5, достигается предварительным точением.

Линейные размеры выполняются по 12 — 14-му квалитетам, что является легкодостижимым на применяемом для обработки оборудовании.

Количественный анализ технологичности Уровень технологичности по точности, определяется по формуле:

(1.2)

где — коэффициент точности базовый (для общего машиностроения);

— коэффициент точности достигнутый.

(1.3)

где — средний коэффициент точности детали.

(1.4)

где — число размеров соответствующего квалитета точности;

Т — квалитет точности.

По точности данную деталь можно считать технологичной, так как средний квалитет точности? 12 и уровень технологичности стремиться к 1.

2. Уровень технологичности по шероховатости, определяется по формуле:

(1.5)

где — коэффициент шероховатости базовый (для общего машиностроения);

— коэффициент шероховатости достигнутый.

где — средний коэффициент шероховатости детали

(1.6)

где — число поверхностей соответствующей шероховатости;

Ш — шероховатость.

Шероховатость поверхностей данной детали незначительно завышены, но в целом деталь можно считать технологичной. Средняя шероховатость? 3,66 и уровень технологичности по шероховатости незначительно превышает 1.

3. Уровень технологичности по использованию материала.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

(1.7)

где Мд = 243 кг. — масса детали;

Мз = 400 кг. — масса заготовки;

(1.8)

где КИМф = 0.77 — коэффициент использования материала при использовании в качестве заготовки — поковки.

КИМб = 0.61 — коэффициент использования материала базовый.

Исходя из расчета данная деталь, по использованию материала, не технологична, так как >1.

Отработка на технологичность деталь «Крышка глухая"2−384 807

Простановка размеров на чертеже обеспечивает возможность автоматического получения размеров на станках с ЧПУ, для этого следует пересчитать линейные размеры наружных поверхностей от одной базы. При этом конфигурация детали способствует обработки ее на станках с ЧПУ, т.к. наружные диаметральные поверхности возрастают от одного из торцов, но присутствуют канавки и другие элементы, усложняющие наружную обработку.

Конструкция данной детали позволяет использовать современные инструментальные материалы при токарной и фрезерной обработке, это позволяет значительно увеличить глубины резания и подачи (при незначительном увеличении сил резания) на этапах предварительного точения, уменьшить подачи и повысить скорости резания, на этапах чистового точения и в некоторых случаях исключить операцию шлифования, на этапе фрезерования можно значительно снизить время затрачиваемое на обработку по сравнению с обыкновенным инструментом.

Режущий инструмент, применяемый для обработки данной детали, подчиняется нормам унификации и стандартизации.

Шероховатость поверхностей детали находится в достижимых пределах. Минимальная шероховатость составляет Ra 2,5 и достигается окончательным точением, максимальная — Ra 12,5, достигается предварительным точением.

Линейные размеры выполняются по 14-му квалитетам, что является легкодостижимым на применяемом для обработки оборудовании.

Количественный анализ технологичности

1. Уровень технологичности по точности, определяется по формуле:

(1.9)

где — коэффициент точности базовый (для общего машиностроения);

— коэффициент точности достигнутый.

(1.10)

где — средний коэффициент точности детали.

(1.11)

где — число размеров соответствующего квалитета точности;

Т — квалитет точности.

По точности данную деталь можно считать технологичной, так как средний квалитет точности? 12 и уровень технологичности стремиться к 1.

2. Уровень технологичности по шероховатости, определяется по формуле:

(1.12)

где — коэффициент шероховатости базовый (для общего машиностроения);

— коэффициент шероховатости достигнутый.

(1.13)

где — средний коэффициент шероховатости детали

(1.14)

где — число поверхностей соответствующей шероховатости;

Ш — шероховатость.

Шероховатость поверхностей данной детали не завышены, и в целом деталь можно считать технологичной. Средняя шероховатость? 13.66 и уровень технологичности по шероховатости не превышает 1.

3. Уровень технологичности по использованию материала.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

(1.15)

где Мд = 129 кг. — масса детали;

Мз = 305 кг. — масса заготовки;

(1.16)

где КИМф = 0.77 — коэффициент использования материала при использовании в качестве заготовки — поковки.

КИМб = 0.42 — коэффициент использования материала базовый.

Исходя из расчета данная деталь, по использованию материала, не технологична, так как >1.

Определение производственной программы Годовая программа выпуска деталей определяется на основании заданного программного задания по формуле [1, с 29]:

(1.17)

где Nn = 100 шт — программное задание выпуска изделий в год;

m = 1 шт — количество деталей, идущих на одно изделие;

a = 0…10% - процент деталей, идущих на запасные части;

b = 2…6% - процент технически неизбежных производственных потерь включающий детали, идущие на испытание механических свойств материала, наладку оборудования и другое, а также бракованные детали.

Принимаем годовую программу Nг = 116 шт.

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108−74 характеризуется коэффициентом закрепления операций, который определяет количество различных операций по обработке одной или нескольких деталей, закрепленных за одним рабочим местом в течении определенного планового промежутка времени одного месяца:

(1.18)

где О — число различных операций за один месяц;

Р — число рабочих мест, на которых выполняются различные операции;

Sу — количество станков, установленных на участке.

Число различных операций, выполняемых за одним рабочим местом можно определить по формуле:

(1.19)

где Кз = 0.8 — нормативный коэффициент загрузки;

Кзф — фактический коэффициент загрузки.

Фактический коэффициент загрузки определяется по формуле:

(1.20)

где Sпр — принятое количество оборудования, шт;

Sр — расчетное количество оборудования, шт.

Расчетное количество оборудования определятся по формуле:

(1.21)

где = 116 шт — фактическая годовая программа;

— штучно-калькуляционное время каждой операции, мин;

= 4015 ч — действительный годовой фонд рабочего времени оборудования;

= 1.3 — коэффициент выполнения норм.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле [1, с 30]:

(1.22)

где-То — основное время операции, мин;

Тв — вспомогательное время, мин;

Х = 10% - вспомогательное время, мин

— подготовительно-заключительное время на операцию, мин;

n = 116 шт — партия запуска (равна годовой программе).

Расчет К.З.О. для «Шток-поршень"2−384 806 выполнен при помощи программного продукта MS EXCEL, результаты расчета приведены в таблице 6.1.

Данное значение соответствует мелкосерийному производству.

Расчет К.З.О. для «Шток-поршень"2−384 806 выполнен при помощи программного продукта MS EXCEL, результаты расчета приведены в таблице 6.1.

Данное значение соответствует мелкосерийному производству.

Таблица 1.5 — Результаты расчета КЗО для «Шток-поршень"2−384 806

1.2.4 Анализ базовых технологических процессов изготовления деталей представителей

Анализ существующего технологического процесса выполняется с точки зрения обеспечения качества продукции. При этом нужно выяснить, правильно он составлен для выполнения требований чертежа. Для этого необходимо рассмотреть методы получения заготовки, правильность выбора черновых, чистовых, промежуточных баз на операциях, сдержка принципа единства баз, правильность установки последовательности операций технологического процесса и т. д.

Правильность разработки технологического процесса и выбора оборудования целесообразно оценит с помощью таких показателей, как коэффициент загрузки оборудования за основным временем и за мощностью.

1.2.5 Выбор вида и способа получения заготовки деталей-представителей

Выбрать заготовку — значит установить вид и способ получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на точность изготовления.

Для детали «Шток-поршень» 2−384 806 (m=243 кг) в условиях мелкосерийного производства единственным способом получения заготовки является заготовка, полученная свободной ковкой на молоте. Вариант получения заготовки штамповкой не рассматривается вследствие недостаточной серийности производства. Это объясняется тем, что стоимость необходимых штампов значительно превышает экономию электроэнергии, инструментального материала, материала заготовки, полученную при применении в качестве заготовки — штамповку.

В качестве 2-х вариантов получения заготовки принимаются:

— заводской вариант — поковка, полученная свободной ковкой (m=400кг)

— новый вариант — поковка, полученная ковкой в подкладных штампах.

Расчет размеров и выбор допусков производится по ГОСТ 7829–70.

Эскиз заготовки приведен на рисунке 1

Диаметральные размеры поковки определяются по формуле:

(1.23)

Линейные размеры заготовки определяются согласно чертежа 3, стр. 10 ГОСТ 7829–70.

Расчет размеров и допусков заготовки поковки приведен в таблице 1.6.

Таблица 1.6 — Расчет размеров и допусков заготовки поковки

Припуск по промежуточным торцам составляет

Припуск по крайним торцам составляет

Рисунок 1.3 — Эскиз заготовки

Для определения массы заготовки, разбиваем ее на несколько простейших частей (рисунок 2) и определим массы каждой части.

Массу заготовки определяем по формуле:

(1.24)

где — общий объем заготовки, мм3

— плотность стали

(1.25)

Рисунок 1.4

(1.26)

кг На основании проведенных расчетов видно, что масса заготовки по новому варианту получения составляет 308 кг., что на 400−308=92 кг меньше, чем в базовом варианте, форма заготовки максимально приближена к готовой детали, преимущества нового варианта очевидны. Исходя из этого — базовый вариант получения заготовки — поковка на молоте в подкладных штампах.

Для детали «Крышка-глухая» 2−384 807 (m=129 кг) в условиях мелкосерийного производства единственным способом получения заготовки является заготовка, полученная свободной ковкой на молоте. Вариант получения заготовки штамповкой не рассматривается вследствие недостаточной серийности производства. Это объясняется тем, что стоимость необходимых штампов значительно превышает экономию электроэнергии, инструментального материала, материала заготовки, полученную при применении в качестве заготовки — штамповку.

В качестве 2-х вариантов получения заготовки принимаются:

— заводской вариант — поковка, полученная свободной ковкой (m=305кг)

— новый вариант — поковка, полученная ковкой в подкладных штампах.

Расчет размеров и выбор допусков производится по ГОСТ 7829–70.

Эскиз заготовки приведен на рисунке 1

Диаметральные размеры поковки определяются по формуле:

(1.27)

Линейные размеры заготовки определяются согласно чертежа 3, стр. 10 ГОСТ 7829–70.

Расчет размеров и допусков заготовки поковки приведен в таблице 2.3.

Таблица 1.7 — Расчет размеров и допусков заготовки поковки

Припуск по промежуточным торцам составляет

Припуск по крайним торцам составляет

Рисунок 1.5 — Заготовка «Крышка-глухая»

Для определения массы заготовки, разбиваем ее на несколько простейших частей (рисунок 2) и определим массы каждой части.

Массу заготовки определяем по формуле:

(1.28)

где — общий объем заготовки, мм3

— плотность стали

(1.29)

Рисунок 1.6 — Расчет объема заготовки

(1.30)

(1.31)

На основании проведенных расчетов видно, что масса заготовки по новому варианту получения составляет 194 кг., что на 305−194=111 кг меньше, чем в базовом варианте, форма заготовки максимально приближена к готовой детали, преимущества нового варианта очевидны. Исходя из этого — базовый вариант получения заготовки — поковка на молоте в подкладных штампах.

1.2.6 Точностные расчеты деталей, анализ схем базирования на технологических операциях

Операция подготовки баз — фрезерование торцев и сверление центровых отверстий — выполняется на горизонтально-расточном станке. Точность обеспечивается выверкой установки заготовки в приспособлении и точности настройки станка на размер.

Рисунок 1.7 — Схема базирования детали на горизонтально-расточной операции Предварительная обработка цилиндрических поверхностей с подрезкой торцев выполняется на универсальном токарно-винторезном станке.

Точность обработки обеспечивается методом автоматического получения размеров. Характеризуется обработка отсутствием погрешности базирования для диаметральных размеров (ось детали является мнимой технологической и измерительной базой). Для черновой обработки такая величина погрешности базирования является приемлемой.

Рисунок 1.8 — Схема базирования детали на токарной операции Аналогичные схемы базирования детали на чистовой токарной и круглошлифовальной операциях.

Для операции токарной с ЧПУ, что разрабатывается для детали «Шток поршень», нужен расчет линейных размеров детали, при условии их расположения относительно технологической базы, схема расчета приведена на рис. 1.9.

Рисунок 1.9 — Операция токарная с ЧПУ

1.2.7 Обоснование выбора оборудования, станочных и контрольных приспособлений, режущих и вспомогательных инструментов, средств механизации и автоматизации

К технологической оснастке относится: технологическое оборудование (металлорежущие станки), технологическая оснастка (установочно-зажимные приспособление, режущий, вспомогательный, контрольно-измерительный инструмент), средства механизации и автоматизации производственных процессов. Их выбирают с учетом типа производства, программы выпуска, возможности группирования операций, использования стандартного оснастки и оборудования.

Выбор технологического оборудования основан на анализе расходов на реализацию технологического процесса, загрузки оборудования, массы, габаритов и точности деталей, которые подлежат обработке. Выбор модели станка, в первую очередь, определяется его возможностью обеспечить точность размеров и формы, а также качество обрабатываемых поверхностей. Конкретную модель выбирают исходя из следующих рассуждений:

— соответствия основных размеров станка габаритам обрабатываемой детали;

— соответствия производительности станка заданному масштабу производства;

— возможности обработки на оптимальных режимах резания;

— соответствия станка по мощности;

— возможности механизации и автоматизации обработки;

— наименьшей себестоимости.

Выбор технологического оборудования в значительной степени определяется типом производства, принятым станочным оборудованием. Выбор системы установочно-зажимных приспособлений должен основываться на технико-экономических расчетах экономической эффективности от внедрения приспособления.

Выбор типоразмера инструмента, инструментального материала и геометрических параметров режущей кромки проводят с учетом формы поверхности обрабатываемой детали, ее размера, точности, шероховатости, конструктивных особенностей, твердости и прочности.

Контрольно-измерительный прибор должен обеспечивать необходимую точность измерения, производительность измерения должна отвечать производительности технологического процесса. Измерительный прибор должен быть простым и удобным в процессе эксплуатации.

На основании выше перечисленного для детали шток-поршень выбираем:

Начальный этап обработки — операция подготовки баз производится на горизонтально-расточном станке мод. 2М615. Приспособление — призма опорная 90є с пневмоприхватом. Режущий инструмент — фреза торцовая D=250 мм, z=16, Т5К10 ГОСТ 9473–80, сверло центровочное 2317−0121 А8 Р6М5 ГОСТ 14 952–75. Мерительный инструмент — штангенциркуль ШЦ-II-250−0,1 ГОСТ 166–80, калибр-пробка для центровых отверстий, образцы шероховатости ГОСТ 9378–93.

Начальный этап обработки — операция подготовки баз производится на универсальном токарно-винторезном станке мод. 16К30. Приспособление — четырехкулачковый патрон и центр А-1−5-Н морзе 5 ГОСТ 8742–75. Режущий инструмент — типовой: резец проходной и резец расточной с напайными пластинками из твердого сплава титано-кобальтовой группы Т5К10 ГОСТ 26 611–85. Мерительный инструмент — универсальный (штангенциркуль ГОСТ 166–80, линейка ГОСТ 162–80).

Предварительная обработка цилиндрических поверхностей, подрезка торцев на шток-поршне производится на универсальном токарно-винторезном станке мод. 16К30. Приспособление — трехкулачковый патрон и центр А-1−5-Н морзе 5 ГОСТ 8742–75. Режущий инструмент — типовой: резец проходной и резец расточной с напайными пластинками из твердого сплава титано-кобальтовой группы Т5К10 ГОСТ 26 611–85. Мерительный инструмент — универсальный (штангенциркуль ГОСТ 166–80, линейка ГОСТ 162–80).

Чистовая токарная обработка детали с двух сторон выполняется на токарном центре с одним суппортом, модели LB-400, фирмы «OKUMA». Установочно-зажимное приспособление — трехкулачковый патрон с пневмоприводом и центр А-1−5-Н морзе 5 ГОСТ 8742–75. Режущий инструмент — Резец токарный проходной упорный SECO: державка DCLNL 3225P12, пластина CNMG 120 408-MR7; Резец канавочный SECO: державка L150.10 2525−15, пластина 50.10−5N-12; Резец токарный расточной SECO: державка S32T-PSLNL12, пластина CNMG 120 416 MR4; Сверло спиральное 30; 65 мм, Р6М5, ГОСТ 10 903–77; Зенковка Lб=90?, Р6М5, ГОСТ 14 953–80; Фреза для фрезерования резьбы SECO: корпус R396.18−2012.3−13A, пластина 13NMS 2.0 ISO; зенкер ш68,18 ГОСТ 12 489–88.

Мерительный инструмент — универсальный: микрометр МК-400 ГОСТ 6507–90; угломер типа 1−5 ГОСТ 5378–88; линейка; пробка резьбовая М72×4−8g ГОСТ 17 756–72.

Операция шлифования производится на круглошлифовальном станке мод. 3М150 универсальной группы. Приспособление — поводковый патрон, упорный центр ГОСТ 18 260–72, центр А-1−5-Н морзе 5 ГОСТ 8742–75 формообразующий инструмент-круг шлифовальный ПП 600Ч80Ч305 15А 50 СМ1 6 К6 35 м/с ГОСТ 2424–83. Контроль качества поверхностей — образцы шероховатости; для контроля геометрической точностисредства активного контроля.

Для крышки глухой:

005 Вертикально-фрезерный станок, мод. 6Р13

Размер рабочей поверхности стола: 500Ч1600 мм Мощность электродвигателя привода главного движения: 11кВт.

Приспособление: тиски с пневмоприводом Режущий инструмент: фреза торцовая R220 мм ГОСТ 17 026–71

Мерительный инструмент: штангенглубомер ШГ-160−0.1 ГОСТ 165–90

015 Токарный станок, мод 16К30

Dmax = 500 мм, Lmax = 1000 мм, N = 11 кВт Приспособление: патрон 4х кулачковый ГОСТ 3890–82

Режущий инструмент: резец подрезной ГОСТ 26 611–85; резец проходной ГОСТ 26 611–85.

Мерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ-II-300−0,1 ГОСТ 166–89; линейка L=500мм ГОСТ 166–89.

020 Фрезерный станок с ЧПУ, мод.

Приспособление: специально приспособление с пневмоприводом Режущий инструмент: фреза R390 мм ГОСТ 17 026–71; фреза торцовая R220 мм ГОСТ 17 026–71; сверло спирально ш31 мм ГОСТ 8886–77; сверло спирально ш37 мм ГОСТ 8886–77; зенкер ш48 мм ГОСТ 12 489–88; Мерительный инструмент: угломер типа 1−5 ГОСТ 5378–88; штангенглубомер ШГ-160−0.1 ГОСТ 165–90; штангенциркуль ШЦ-II-300−0,1 ГОСТ 166–89;линейка L=500мм ГОСТ 166–89.

025 Радиально сверлильный станок, мод. 2М57

Наибольший условный диаметр сверления: 75 мм;

Приспособление: тиски с пневмоприводом Режущий инструмент: зенкер ш57 мм ГОСТ 12 489–88;

Мерительный инструмент: штангенглубомер ШГ-160−0.1 ГОСТ 165–90; штангенциркуль ШЦ-II-300−0,1 ГОСТ 166–89;

линейка L=500мм ГОСТ 166–89.

030Токарный станок с ЧПУ, мод. Deltamab 400

Dmax = 500 мм, Lmax = 1600 мм, N = 24 кВт Приспособление: специально приспособление с пневмоприводом Режущий инструмент: фреза R390 мм ГОСТ 17 026–71; фреза торцовая R220 мм ГОСТ 17 026–71; сверло спирально ш31 мм ГОСТ 8886–77; сверло спирально ш37 мм ГОСТ 8886–77; зенкер ш48 мм ГОСТ 12 489–88; Мерительный инструмент: угломер типа 1−5 ГОСТ 5378–88; штангенглубомер ШГ-160−0.1 ГОСТ 165–90; штангенциркуль ШЦ-II-300−0,1 ГОСТ 166–89;линейка L=500мм ГОСТ 166–89.

1.2.8 Составление маршрута обработки деталей представителей и предварительная разработка операций

Маршрут обработки для детали «Шток-поршень"2−384 806

005 Горизонтально расточная Установить заготовку на призмы, выверить с точностью 1 мм и закрепить. С поворотом стола на 180` зафрезеровать места под центра. Зацентровать деталь с двух сторон центром формы «А». Раскрепить деталь, снять.

010 Токарная Установить деталь, закрепить. Точить ш328,4 мм предварительно. Переустановить заготовку в приспособление и закрепить. Точить ш240 мм предварительно. Раскрепить деталь, снять. Контроль ОТК

015 Токарная Установить деталь, закрепить. Подрезать торцы детали с переустановкой. Точить ш328,4 мм предварительно. Точить ш240 мм предварительно. Раскрепить деталь, снять. Контроль ОТК

020 Токарная с ЧПУ Установить деталь, закрепить. Точить по программе ш328,4 мм на L=95 мм окончательно. Точить фаску 5×45`. Точить по программе две канавки 25 мм окончательно.

Точить канавку 8,1 мм окончательно. Переустановить деталь, закрепить. Точить по программе ш 240 мм на L=530 мм окончательно. Точить канавку 10 мм под выход шлифовального круга. Точить фаску 5×45`.Подвести авт. люнет. Сверлить по программе отв. ш72 мм, рассверлить отв. ш72 мм, зенкеровать отв. ш72 мм. Расточить скос ш104,5 мм под 30` окончательно. Зенковать фаску под углом 90`. Нарезать по программе резьбу М72−4х8g на L=90 мм. Раскрепить деталь, снять. Контроль ОТК.

025 Круглошлифовальная Установить деталь, закрепить. Шлифовать ш240f8 окончательно. Раскрепить деталь, снять. Контроль ОТК.

030 Круглошлифовальная Установить деталь, закрепить. Накатать поверхность ш240f8 с помощью метода ППД. Раскрепить деталь, снять.

Маршрут обработки для детали «Крышка глухая"2−384 807

005 Вертикально фрезерная Установить заготовку на столе, закрепить. Фрезеровать вертикальным и боковым суппортом предварительно квадрат 460×460×115 мм. Раскрепить деталь, снять.

010 Термическая

015 Токарная Установить заготовку на столе, закрепить. Фрезеровать вертикальным и боковым суппортом предварительно квадрат 460×460×115 мм. Раскрепить деталь, снять.

020 Фрезерная с ЧПУ Установить заготовку на столе, закрепить. Фрезеровать контур детали, выдерживая размер 460×460 мм, фрезеровать в меру скосы 30×30 мм 4 штуки. Отцентровать шпиндель по обработанному контуру с точностью 0.1 мм. Фрезеровать торец детали выдерживая размер 115 мм. Сверлить 4 отв ш37 мм сквозных.

Сверлить в меру 8 отв ш31 мм сквозных. Зенкеровать в меру 8 потаев ш48 мм. Раскрепить деталь, снять.

025 Сверлильная Зенкеровать 4 потая ш57 мм

030Токарная с ЧПУ Установить деталь, закрепить. Проверить установку с точностью до 0.1 мм. Подрезать торец детали в меру, выдержав размер 115 мм, точить ш330f7 окончательно, подрезать бурт квадрата в меру, выдерживая размер 55 мм, точить R5, точить ш310 мм с подрезкой бурта в меру, выдерживая размер 25 мм, точить в меру R2, врезанием точить в меру канавку ш321.2h9 с подрезкой буртов в меру В=7.6 с образованием R0.2 и R0.5 со скосами 5` max, точить в меру фаску 5×45є на ш310 мм, точить в меру фаску 2×45є.

1.2.9 Расчет припусков и выполнение чертежа заготовки деталей представителей

Расчет производится для двух наиболее ответственных и точных поверхностей детали — 240f8() Ra 0.8 и длины детали 625 Ra 6,3.

План обработки 240f8();L=530 мм.

1. Заготовка поковка Rz=800, д=4, Rz+T=3000кмк

2. Точение предварительное Rz=80, h14 д=1.15 T=140мкм

3. Точение предварительное Rz=80, h12 д=0.46Т=100мкм

4. Точение окончательное Rz=40, h9, д=115 мкм Т=50мкм

5. Шлифование окончательное Rz=20, f8(), д=172 мкм Т=15мкм

(1.32)

Таблица 1.9 — Расчет припусков расчетно-аналитическим методом

Погрешность установки детали в приспособлении:

мкм (1.32)

где б погрешность базирования (детальна всех операциях устанавливается в центрах, производится совмещение технологической и измерительной баз); б=0 мкм;

з погрешность закрепления, мкм:

з =423 мкм — для первого предварительного точения;

з =423 мкм — для второго предварительного точения;

з =100,5 мкм — для окончательного точения;

з =0 мкм — для окончательного шлифования;

мкм где кор отклонение от коробления, мкм; кор= ДК· l=1·530=530 мкм;

ц погрешность зацентровки, мкм;

(1.33)

мкм Расчетный диаметр:

dpi-1=dpi-2Zmin, мкм

Dmin получаем путем округления dp, до количества знаков в припуске.

Предельный диаметр:

dmax=dmin+i, мм;

2Zmax пр= dmax i-1-dmax i, мм;

2Zmin пр=dmin i-1-dmin i, мм.

Номинальный припуск:

2Zном=2Zminпр-Нд+Нз, мм;

где Нд, Нз нижнее отклонение детали и заготовки, мм;

2Zном=26,12−0,122+2=27,998 мм Диаметр заготовки:

Dзаг=Dмахпр-2Zном=239,878+27,998= 264,87 мм;

Принимаем Dзаг= 265 мм. Размер заготовки Dзаг=265(±2)мм.

Поверхность, L=625−1,75, Ra 6.3

План обработки поверхности:

1. Заготовка поковка Rz=800, д=6Rz+T=3000 мкм

2. Фрезеровать окончательно Rz=80, h15 д=2,8 ммT=140мкм

4. Подрезка окончательная Rz=40, h14, д=1,75, Т=50мкм Расчет припусков приведен в таблице 1.10.

Таблица 1.10 — Расчет припуска на L=625−1.75 мм

Припуск на обработку линейного размера

мм (1.34)

заг=кор, где кор — отклонение в результате коробления, кор= ДК· D=0,7·328=230мкм;

Погрешность установки заготовки:

;(1.35)

где — погрешность базирования;

— фрезерование еб=0;

— точение предварительное и окончательное еб=0.

з погрешность закрепления, мкм:

з =100 мкм — для фрезерования;

з =30 мкм — для окончательного точения;

пр погрешность приспособления, мкм;

пр=50 мкм — для фрезерования;

пр=10 мкм — для окончательного точения;

Номинальный припуск: 2Zном=2Zmin+Нз-Нд=14,8+3−1,75=16,05 мм

Размер заготовки: Lзаг=L+2Zном=625+16,05=640 мм;

Принимается Lзаг=640(±3)мм Коэффициент ужесточения припусков для цилиндрических поверхностей:

Коэффициент ужесточения припусков для плоских поверхностей:

Т.к. коэффициенты ужесточения близки к единице, то оставляем размеры заготовки без изменений.

Определяем коэффициент использования материала по новому технологическому процессу по формуле:

(1.36)

Полученный КИМн=0.79 значительно выше базового (заводского) КИМз=0.60

Чертеж заготовки представлен на листе 2 графической части дипломного проекта.

Расчет производится для двух наиболее ответственных и точных поверхностей детали — 330f7() Ra 3.2 и длины детали 115 Ra 6,3.

План обработки 330f7();L=55 мм.

1. Заготовка поковка Rz=800, д=4, Rz+T=3000кмк

2. Точение предварительное Rz=80, h9 д=1.15 T=140мкм

3. Точение окончательное Rа=80, f7 д=0.46Т=100мкм

(1.32)

Таблица 1.9 — Расчет припусков расчетно-аналитическим методом

Погрешность установки детали в приспособлении:

мкм (1.32)

где б погрешность базирования (детальна всех операциях устанавливается в центрах, производится совмещение технологической и измерительной баз); б=0 мкм;

з погрешность закрепления, мкм:

з =423 мкм — для первого предварительного точения;

з =423 мкм — для второго предварительного точения;

з =100,5 мкм — для окончательного точения;