Процесс производства деталей машин на примере тормоза

Машиностроение — это ведущая отрасль тяжелой промышленности, производящая машины, приборы, оборудования, а также предметы быта. Машиностроительная индустрия развивается гораздо быстрее по сравнению со многими другими отраслями и способна обеспечить нужды хозяйства во всех видах современной техники. Поэтому машиностроению принадлежит ведущая роль в обеспечении технической перестройки всех отраслей производства и повышения производительности труда. В машиностроении используют все самые современные достижения научно-технического прогресса. Ручной труд все больше заменяется механизмами и автоматами. В расчетах, проектировании, конструировании и на производстве широко применяются компьютерные технологии. Большую роль играет повышение надежности, снижение удельной металлоемкости машин. Это придает актуальность и практическую значимость данному исследованию.

Объектом исследования стало машиностроительное производство.

Предметом исследования — процесс производства деталей машин.

Целью исследования определяется изучение технологии изготовления деталей машин на примере тормоза.

В процессе работы были выполнены следующие задачи: изучить назначение и конструкцию детали тормоза, технологический процесс её изготовления; принять участие в изготовлении литейной заготовки; ознакомиться с организационно-техническими вопросами производства.

Исследование производства проводилось методами наблюдения, анализа документов, сопоставления и обобщения.

1. Назначение и конструкция детали

Основой для разработки технологического процесса является тормоз переднего тормозного механизма дискового типа, который применяется в автомобильном машиностроении.

Тормоз выполнен из серого чугуна марки СЧ 18 ГОСТ 1412–85 с твердостью НВ 170−229. Он состоит из чугунного корпуса с канавками, имеет специальный механизм для поддержания постоянного зазора между диском и колодками по мере их износа. Этот механизм состоит из упорных разрезных колец, запрессованных в корпус колесного цилиндра и проточек под кольца. Прорезь кольца при сборке должна располагаться в вертикальной плоскости напротив отверстия для клапана прокачки.

Упорные разрезные кольца тормоза (стопоры) имеют фигурное центральное отверстие, в которое вставляются хвостовики поршней. Положение поршней после поворота их на 90^о фиксируются концами колодок, входящими в прорезь стержней, запрессованных в поршни. Поршень перемещается в упорном разрезном кольце в пределах зазора между проточкой на хвостовике поршня и упорным разрезным кольцом на 1,70−1,90 мм, передавая при этом усилие на тормозную колодку.

Дисковый тормозной механизм применяется главным образом на легковых автомобилях, на автомобилях большого класса — на всех колесах, на автомобилях малого и среднего класса — в большинстве случаев, только на передних колесах. Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее 180. Масса тормоза — 1,03 кг.

2. Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность — важнейшая техническая основа, обеспечивающая использование конструкторских и технологических резервов для выполнения задания по повышению технико-экономических показателей изготовления и качества изделий. Проектируемая деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации, автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства.

Технические требования к тормозу, в том числе к точности его размеров и шероховатости основных поверхностей, основательно проработаны и соответствуют требованиям. Конструкция заготовки жёсткая. Конструкция тормоза в целом технологична. При разработке единичных рабочих техпроцессов изготовления подобных деталей в условиях серийного производства в качестве информационной основы вполне могут быть использованы типовые технологические процессы производства деталей данного класса.

К детали «Тормоз» предъявляются высокие требования по точности размеров и формы отдельных поверхностей, межосевого расстояния, их шероховатости, а также по точности их взаимного расположения. Эта деталь имеет круглую призматическую форму. Взаимное расположение основных и других поверхностей, точность их изготовления, их шероховатость — все это оказывает существенное влияние на качество её работы.

Из чертежа детали видно, что она имеет несколько сквозных отверстий разных диаметров. От точности выполнения соосности отверстий при изготовлении «тормоза» зависит точное расположение других деталей, которые крепятся в тормозной механизм автомобиля. Характерной конструктивной особенностью для детали «тормоз» является наличие сквозных отверстий, к которым с помощью болтов крепятся различные кольца и проточки. Толщина стенок отливки минимальна, следовательно, отливка отвечает условию минимальной металлоёмкости.

Обрабатываемые поверхности с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляют технологических трудностей. Сама по себе деталь имеет не сложную конфигурацию и форму, поэтому обработка детали не вызывает каких либо затруднений и не требует специального инструмента и оснастки, что снижает себестоимость обработки детали и самого изделия в целом. Проектируемая деталь изготовляется из заготовки, полученной литьём под давлением и последующей механической обработкой размеров, на станках с ЧПУ. Этот способ изготовления детали экономически более целесообразен. Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых технологических процессов.

3. Определение типа и формы организации производства

Типы производств и соответствующие им формы организации труда определяют характер технологических процессов и их построение. Поэтому перед началом технологического проектирования устанавливают тип производства — единичное, серийное или массовое. Тип производства определяется номенклатурой и объёмами выпуска изделий, их массой и габаритными размерами, а также другими характерными признаками.

Пользуясь классификацией типа производства в зависимости от массы детали и размера партии, отнесем производство тормоза к серийным производствам (М=1,03 кг и N=5000 шт.). Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объёмом выпуска, причём размер партии, шт. вычисляется по формуле:

п = а N/252, (1)

где а — периодичность запуска, дни. Для проектных расчётов рекомендуется принимать при изготовлении крупных деталей 3−6, средних 6−12 и для мелких деталей а = 12−25 дней. Допустим, что для бесперебойной работы сборочного цеха должен быть запас готовых деталей на 10 дней. Тогда:

п = а N/252= 10*5000/252=198,4 шт.

Следовательно, в смену необходимо выпускать не менее 200 деталей тормоза.

Серийное и мелкосерийное производство оснащают преимущественно универсальным и стандартным оборудованием, приспособлениями и инструментами. Широко используются станки с ЧПУ. Наряду с групповыми переменно-поточными линиями практикуют организацию предметно-замкнутых участков. Станки не простаивают. Для серийного производства нормативный коэффициент загрузки оборудования _зн = 0,75−0,85.

деталь конструкция обработка резание

4. Выбор конструкции и способа получения заготовки

Заготовка — предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь. Выбрать заготовку — это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски только на обрабатываемые поверхности, наконец, круг дополнительных технических требований и условий, позволяющих разработать технологический процесс её изготовления.

Формы и размеры заготовки должны обеспечивать минимальную металлоёмкость и достаточную жёсткость детали, а также возможность применения наиболее прогрессивных, производительных и экономичных способов обработки на станках. В серийном производстве стремятся приблизить конфигурацию заготовки к готовой детали, увеличить точность и повысить качество поверхностей. При этом резко сокращается объём механической обработки, а коэффициент использования _м достигает величины 0,7−0,8 и более. Способ изготовления заготовки во многом определяется материалом, формой и размерами детали, программой и сроками выпуска, техническими возможностями заготовительных цехов, соображениями экономического характера и прочими факторами. Выбранный способ должен обеспечивать получение такой заготовки, которая позволила бы изготовить деталь наименьшей себестоимости.

В целях экономичности и прочности тормоз изготавливаем из чугунного литья. Чугунное литье — процесс довольно сложный и требует большого умения и внимания. Поэтому чугунную отливку тормоза изготовим с применением высокотехнологичного оборудования. Потребность в такого рода изделиях велика: по статистике отливки чугунные в машиностроении составляют около 73% в общем объеме литья. Особенно большим спросом пользуется точное чугунное литье. Чем точнее отливка чугунная, тем меньше сырья для нее требуется, тем короче процесс последующей обработки. Производство чугунного литья по выплавляемым моделям более эффективно из высокопрочного чугуна. Этот метод позволяет получить отливки чугуна от нескольких грамм до десятков килограмм весом, при этом изделие не будет требовать трудоемкой дополнительной обработки.

Отливка тормоза весит 1,03 кг. И, несмотря на широкие возможности точного чугунного литья, при конструировании изделия мы максимально упростим конфигурацию, насколько это возможно без вреда для конечного продукта. При этом учтем следующие факторы: удобство и простоту формовки, удобство обрубки и очистки отливки чугуна, свойства сплава, удобство последующей механической обработки. Литье из чугуна должно соответствовать ГОСТ 1412–85. Точность отливки нашей заготовки — 24-2-25.

Исходные данные для выбора заготовки — это чертёж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием массы и марки материала; годовой объём выпуска и принятый тип производства, данные о технологических возможностях и ресурсах предприятия и др. С их учётом принимаем метод получения заготовки и разрабатываем чертёж. Чертёж заготовки вычерчиваем с необходимым количеством проекций разрезов и сечений. На каждую из обрабатываемых поверхностей установим припуск. Величину припуска установим по таблицам. На самые ответственные функциональные поверхности деталей, в нашем случае это отверстия для крепления тормоза, величину припуска определим расчётно-аналитическим способом.

Номинальные размеры заготовок получим суммированием (для отверстий вычитанием) номинальных размеров деталей с величиной принятого припуска. Предельные отклонения (или допуски) размеров установим, исходя из достигаемой точности. Одновременно на чертеже обязательно укажем необходимые технические требования к заготовке: твёрдость материала в единицах Бриннеля (НВ); точность; символами ЕСКД — допустимые погрешности формы и расположения поверхностей; номинальные значения и предельные отклонения технологических уклонов, радиусов, переходов; степень и методы очистки поверхностей; способы и качество предварительной обработки; методы контроля размеров и твёрдости; поверхности, принимаемые за черновые технологические базы и т. д.

В соответствии с ГОСТ 26 645–85 в технических требованиях чертежа отливки укажем нормы точности отливки в следующем порядке: класс размерной точности отливки (обязательно), степень коробления, степень точности поверхностей, класс точности массы (обязательно) и допуск смещения отливки.

Это очень важно, т.к. чертёж и технические требования должны содержать достаточно информации для разработки рабочей документации по изготовлению заготовки в заготовительных цехах реальных производств.

5. Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических баз

Существуют типовые способы механической обработки для каждой элементарной поверхности. Выбор того или иного способа определяется комплексом факторов, среди которых учитывают конфигурацию, габаритные размеры, материал и массу детали; объём выпуска, принятые тип и форму организации производства; имеющиеся в распоряжении оборудование и оснастка и др. К главным факторам непременно относят точность, производительность и рентабельность каждого способа. В частности, получить плоскую поверхность небольшой площади с примерно одинаковыми качествами на детали из чугуна можно: цилиндрическим и торцовым фрезерованием; точением, строганием и протягиванием; шабрением; периферийным, торцовым или ленточным шлифованием и т. д.

1. Оборудование. Выбранное оборудование должно обеспечивать выполнение заданной программы выпуска и достижения необходимого качества обрабатываемой поверхности. Выбор оборудования производится, прежде всего, с учетом типа производства, габаритов детали и вида выполняемых работ. Размер детали тормоза небольшой, поэтому остановим свой выбор на токарном (гидрокопировальном) станке 1713.

Токарный (гидрокопировальный) станок 1713: наибольший диаметр обработки: над станиной (400 мм), над суппортом (290 мм); наибольшая длина хода переднего суппорта (250 мм; наибольшее расстояние между центрами (450 мм); наибольшая длина рабочего хода заднего суппорта (135 мм; наибольший рабочий ход копировального суппорта (510 м); пределы чисел оборотов шпинделя (71…1410 об/мин); габариты (2930×1345×2100 мм).

После проведения токарных работ деталь тормоза необходимо отшлифовать. Гладкая поверхность — необходимое условие его надежности в работе. Для шлифования выбираем круглошлифовальный станок 3Б151.

Круглошлифовальный станок 3Б161 предназначен для наружного шлифования цилиндрических поверхностей разных деталей. Наибольший размер устанавливаемого изделия (Д=280 мм, наибольшая длина — L=1000 мм; наибольшая длина шлифования (900 мм наибольшее продольное перемещение стола (920 мм); наибольший угол поворота стола: по часовой стрелке (3), против часовой стрелке (8); число оборотов изделия в минуту (63…480); размеры шлифовального круга (600×63×305); мощность главного электродвигателя (9,585 кВт); габариты (4000×3100×1560 мм).

2. Правильно выбранный режущий инструмент обеспечивает требуемую точность обработки и применение оптимальных режимов резания. На выбор режущего инструмента влияет тип станка, тип производства, обрабатываемый материал, а также экономическая целесообразность.

Исходя из этих требований был выбран следующий режущий инструмент. Резец проходной: материал режущей части (Т15К6). b (h=20 (20, (=8 (, (=6 (, (=60. Резец проходной упорный: b (h=20×20, (=8 (, (=6 (, r=10 (, (=0,2 (, (=90 (Т=60 мин. Шлифовальный круг: Э5А40С1-С28К5 — в основе электрокорунд (синтетический алмаз) с различными связками, средней твердости, зернистостью 0,25 мм. На токарную операцию в качестве Смазочно Охлаждающей Жидкости (СОЖ) применяется эмульсия, а на кругло-шлифовальную операцию — сульфофрезаг.

Технологическая оснастка: самоцентрирующийся трехкулачковый патрон (ГОСТ 2675 (71): Д=250 мм, Д1=238 мм, Д2=150 мм (зажим детали), В=46 мм, L=115 мм. Патроны этой конструкции обеспечивают большую силу зажима 12 000…16 300 кгс, а при качественном изготовлении и высокой точности центрирования (биение до 0,02 мм) в условиях нормальной эксплуатации точность центрирования сохраняется длительное время.

Поводковый двухкулачковый патрон 71 (60 (0012 (МН4051 (62): Д=180 мм, В=60 мм, Д1=121,46 мм, Д_{зах дет}=20…120 мм, m=21,5…30 мм. Материал кулачков — сталь ШХ15 (ГОСТ1801 (60) HRC60…64 биение не превышает 0,015 мм.

3. От правильно выбранных установочных баз зависит точность обработки детали, рациональное использование приспособлений, возможность обработки на высокопроизводительном оборудование.

Достоинства детали тормоза: 1). Деталь является телом вращения и не имеет труднодоступных мест и поверхностей для обработки; 2). Перепады диаметров в большинстве поверхностей малы, что позволяет получить заготовку близкую к форме готовой детали; 3). Симметрична относительно оси; 4). Деталь позволяет вести обработку нескольких поверхностей за один установ (на многорезцовых станках и станках с ЧПУ); 5). Конструкция детали обеспечивает свободный подвод и отвод инструмента и СОЖ в зону резания и из нее, и отвод стружки; 6). Деталь имеет надежные установочные базы, т. е. соблюдается принцип постоянства и совмещения баз; 7). Конструкция детали достаточно жесткая; 8). Допуски на размеры точных поверхностей не усложняют технологию производства.

Недостатки: 1). Деталь имеет глухие полости; 2). Требует применение фасонного инструмента.

Вывод: Данная конструкция детали является технологичной, т.к. удовлетворяет большинству технологических требований.

Технологичность конструкции — такая конструкция детали, когда на изготовление ее затрачивается меньшая трудоемкость, себестоимость.

Исходя из технологического процесса и условий базирования видно, что на протяжении всего технологического процесса и данного случая выполняется принцип постоянства и совмещения баз (т.к. в большинстве операций технологического процесса установка производится по одним и тем же поверхностям). Конструкторская база — ось детали; технологическая (установочная) база — наружная цилиндрическая поверхность детали; измерительная база — торец детали.

Выбор способа тесно связан ещё и со стадией (этапом) процесса обработки. Обдирочная, предварительная (черновая), промежуточная (чистовая) и окончательная (отделочная, тонкая) обработки одной и той же поверхности, чаще выполняются разными способами. Выбор конкретного метода обработки производят с помощью таблиц средней экономической точности различных способов обработки. Параллельно с выбором метода обработки конкретной поверхности решаются вопросы базирования и закрепления заготовки на станке или в приспособлении.

Для обработки тормоза выберем черновое и чистовое зенкерование отверстия, а затем развёртывание или шлифование (после термообработки). Положение заготовки на станке определим с помощью разметки и выверки, а для закрепления используем ручные механические зажимы.

В серийном производстве в основном пользуются контактными (установочными) и настроечными базами. Контактные базы всегда соприкасаются с опорами приспособлений. Настроечные базы при выполнении технологической операции обработки тормоза образуем за один установ с другими обрабатываемыми поверхностями. Они особенно эффективны при многоинструментальной обработке на станках-автоматах с ЧПУ, которые мы планируем использовать для обработки нашей детали.

Для закрепления заготовки применим пневматические, высокопроизводительные зажимные устройства, обеспечивающие надёжное закрепление заготовок с постоянными силами. В качестве базы выберем поверхность диска. С учётом выбранных способов обработки спроектируем и маршрут выполнения технологических операций.

6. Технологический маршрут

Маршрут — это последовательность (порядок) обработки. Базируясь на завершающий и первый методы обработки, установим промежуточные операции, придерживаясь следующего правила: каждый последующий способ обработки должен быть точнее предыдущего. Технологический допуск на промежуточный размер и качество поверхности, полученные на предшествующем этапе обработки, должны находиться в пределах, при которых можно использовать намеченный последующий метод обработки. Из большого числа возможных вариантов выбираем маршрут, обеспечивающий наименьшую трудоёмкость и минимальную суммарную себестоимость обработки.

При решении этой задачи сначала обрабатываем поверхности, служащие в дальнейшем технологическими базами; затем поверхности, с которых снимается наибольший слой металла; обработка остальных поверхностей ведётся в последовательности, обратной степени их точности; закончим обработку теми поверхностями, которые являются наиболее точными и наиболее важными для нормального функционирования детали; вспомогательные операции (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, галтелей, зачистка заусенцев и т. п.) выполним на стадии чистовой обработки; отделочные операции, такие, как шлифование, хонингование, притирка и прочие выполним в последнюю очередь; технический контроль проведем после тех операций, на которых вероятно повышение брака, после сложных дорогостоящих операций, после законченного цикла, а также в конце обработки деталей.

Разрабатывая маршрут обработки детали, произведем предварительную наметку технологических операций без подробной проработки их содержания (эскизный вариант маршрута). На данном этапе ограничимся эскизами без нанесения размеров. Кроме того, символами ЕСТД укажем технологические базы, по возможности совмещая их с конструкторскими и измерительными. Для выполнения каждой операции подбираем оборудование (модель станка), оснастку и оговариваем прочие условия обработки.

Таблица 1. Укрупнённый технологический маршрут изготовления тормоза 24−2-25

7. Расчет припуска на обработку поверхности

Припуски в нашем проекте необходимо рассчитать на работы по рассверливанию 4 отверстий, как промежуточных, так и общих. Припуском называют слой материала, удаляемый в процессе механической обработки в целях достижения заданных точности и качества обрабатываемой поверхности детали. Промежуточным припуском называют слой, снимаемый при выполнении данного (i-гo) технологического перехода механической обработки (или одной операции). Общим припуском называют сумму промежуточных припусков по всему технологическому маршруту механической обработки данной поверхности. Его определяют как разность размеров заготовки и готовой детали.

Прогрессивный расчётно-аналитический способ позволяет определить припуски для конкретных условий обработки. В нашем случае это фрезерование поверхности тормозной детали с целью устранения шероховатости и обеспечения точности работы ступора.

Величиной минимального припуска, рассчитанного по этому способу, учитывается необходимость удаления шероховатости (R_z-1), дефектного слоя (h_i-1) и пространственных отклонений заготовки (_zi-1), полученных на смежном (i-1) предшествующем переходе, и необходимость компенсации погрешности установки (_i), возникающей на выполненном (i-м) переходе. Для каждой схемы базирования и вида обработки заготовки разработана следующая зависимость:

Z_imin =f(Rz_i-1, hi, _zi-1,_i) (2)

Максимальные припуски для каждого перехода по этому методу (Z_lmax) определяют как сумму минимального припуска (Z_inUn) с разностью допусков заготовки (Т_заг) и детали (Т_дет), т. е.

Z_imax ⁼ Z_imin ⁺ (Т_заг — Т_дет) (3)

С учётом значений Z_imin и Z_imax и допусков, назначаемых на каждый технологический переход, устанавливают размеры по всему технологическому маршруту обработки поверхности, округляя их до того знака десятичной дроби, с каким указан допуск: для валов в сторону увеличения (в плюс), а для отверстий в сторону уменьшения (в минус).

Расчётно-аналитическим методом следует воспользоваться для расчёта припусков на одну из наиболее ответственных поверхностей детали (отверстие). На остальные поверхности припуски следует назначить по таблицам, т. е. воспользоваться опытно-статистическим способом.

При расточке отверстий примем настройку станка:

А₃=А₁=20Н11^(+0.13) (3)

Решим настройку методом аксимума и минимума, при котором

ТА=ТА₁+ТА₂+ТА₃ (4)

Тогда

0,4?0,13+0,87+0,13

Из формулы (а) следует, что при фиксированных значениях ТА, ТА₁, ТА₃ должно быть

ТА₂= ТА — (ТА₁+ ТА₃)=0,40 — (), 13+0,13)= 0,14 мкм

Таблица 2. Карта расчёта припусков на обработку отверстий диаметром 8 мм

8. Проектирование технологической операции

Технологическая операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109−82). При обработке на станках операция включает все действия рабочего, управляющего станком, а также автоматические движения станка, осуществляемые в процессе обработки заготовки до момента снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки. После составления маршрута обработки приступают к детальной проработке каждой технологической операции. Содержание операции часто определяется количеством переходов, которые могут быть выполнены на выбранном типе станка, при этом стремятся добиться сокращения трудоёмкости, повышения производительности и экономичности. Начинают с построения схемы.

Для серийного производства чаще проектируют одноместные, однои многоинструментальные операции с последовательной обработкой поверхностей.

На степень концентрации оказывают влияние: конструкция заготовки, взаимное расположение обрабатываемых поверхностей, величина промежуточных припусков, конструкции применяемых инструментов и другие факторы. Обработку с высокими требованиями к точности и шероховатости поверхностей часто выделяют в самостоятельную отделочную (финишную) операцию, выполняемую на станках повышенной точности. Формальными показателями количественной характеристики схем построения операций служат коэффициенты совмещения основного (К_со) и оперативного (К_соп) времени, значения которых определяют при техническом нормировании всей операции.

Построив схему, подбирают режущий инструмент и режимы обработки, необходимые для эффективного выполнения операции на выбранной модели станка. Для принятого вида инструмента и, в первую очередь, для многоинструментальной обработки составляют план-схему размещения инструментов в инструментальных блоках, в шпинделях и револьверных головках, в суппортах и т. д. Затем выполняют расчёт таких режимов резания, которые должны обеспечить согласованную работу всех инструментов.

Проектирование операций завершают разработкой схемы контроля и выбором необходимых контрольно-измерительных средств; каждая технологическая операция должна выполняться с соблюдением, специально составленной или утверждённой ранее, инструкции по охране труда (ИОТ).

9. Выбор режимов обработки, расчет сил резания и потребной мощности

Таблица 3. Предлагаемый вариант техпроцесса

10. Определение прогнозируемой точности размеров и качества обработанной поверхности

Выбранные для обработки детали станки гарантируют высокое качество и точность изготовления детали. Контроль деталей, изготовляемых на станках с ЧПУ, работающих в автоматическом режиме, первоначальная размерная настройка и текущая подналадка, наблюдение за износом режущих инструментов, своевременная замена износившихся инструментов и введение размерной настройки после такой замены выполняются оператором (наладчиком).

На станках, работающих в составе ГПС, все эти функции выполняются автоматически, так как ГПС оснащены комплексом аппаратных средств, являющихся элементами системы автоматического контроля (САК). При наличии САК уменьшаются простои оборудования и создаются предпосылки для многостаночного обслуживания и работы в третью смену (при ограниченной численности персонала).

Современные многоцелевые станки с высокой точностью координатных перемещений позволяют измерять размеры заготовок непосредственно на станках. Недостатком измерения заготовок непосредственно на станке являются его дополнительные простои и, как следствие, — снижение его производительности. Целесообразность такого измерения определяется экономическим эффектом.

Для измерения используют специальные стационарные и переносные приспособления с механическими, оптическими, электрическими, пневматическими индикаторными и другими датчиками. Системы активного контроля предназначены для замера заготовки в процессе обработки. Обычно они имеют обратную связь с ЧПУ станка и в случае отклонения положения инструментов подают сигнал на его корректировку.

Измерительные устройства выполняют прямой контроль деталей, когда они определяют их размеры, и косвенный контроль, когда они определяют поломку инструментов и их износ. Различают датчики первого типа, которые периодически «ощупывают» заготовку и инструмент, и датчики второго типа, непрерывно измеряющие составляющие силы резания или крутящего момента на шпинделе станка. По результатам измерения последних можно определить состояние режущего инструмента, так как чем более затуплен инструмент, тем больше силы резания и крутящий момент.

Наиболее распространены и перспективны датчики первого типа, которые можно разделить на индикаторы контакта (датчики касания) и головки отклонения. Датчики касания состоят из головки и электронного блока. Оснащенный ими станок, работая в режиме координатно-измерительной машины, проверяет линейные размеры обрабатываемых заготовок по направлениям своих координатных осей.

Конструкция щупа станка многоцелевого с ЧПУ модели ОЦ1И32

Щуп имеет хвостовик 4 для установки в шпиндель 1 станка и в инструментальном магазине. В полости 3 хвостовика установлена батарея 2. к внутреннему торцу хвостовика прикреплен сменный элемент 5 с пружиной 6, упирающейся в отрицательный вывод батареи 2 и являющейся для него заземлением. К положительному выводу батареи прижат контакт 7. к внешнему концу хвостовика 4 прикреплен корпус 8, в котором смонтирован щуп 9, связанный с блоком переключателей, расположенным в корпусе 8 (последний замыкает контакты при смещении щупа 9 по осям X, Y, Z станка). Блок переключателей связан со схемой генератора, сигнал с выхода которого поступает на первичную обмотку 10. первичная обмотка установлена на кронштейн 11, в котором смонтирован переключатель 12. переключатель срабатывает при контакте со шпонкой 13 при зажиме хвостовика 4 в шпинделе. Переключатель 12 соединяет батарею 2 со схемой при установке хвостовика в шпиндель и отсоединяет батарею, когда хвостовик извлечен из него.

Передача сигнала с измерительного щупа, установленного в шпинделе станка, в систему управления осуществляется бесконтактно-индуктивным или оптическим способом.

На станках с ЧПУ фрезерной группы при выполнении контрольных операций измерительный щуп устанавливают в одну из позиций инструментального магазина станка. Автооператор смены инструмента при необходимости измерения детали по команде от ЧПУ устанавливает измерительный щуп непосредственно в шпиндель станка и подводит его в соответствующие точки рабочей зоны. Измерительный щуп по программе может проверять перед обработкой положение заготовок в приспособлении. Это очень важно, так как при отсутствии человека необходимо определить идентичность поступившей на станок заготовки (эта операция называется идентификация). Достоинством измерительных головок является возможность немедленной корректировки обнаруженных ошибок и отклонений. В момент контакта измерительного наконечника с деталью от щупа по каналам связи поступает команда на останов станка. Достигнутое относительное положение рабочих органов фиксируется путем считывания данных с соответствующих датчиков системы ЧПУ.

11. Техническое нормирование времени на операцию сверления отверстий

Для разрабатываемых операций сверления отверстий в детали тормоза определим точное значение основного (машинного) времени обработки, t₀

Затем определим вспомогательное (t_e) и дополнительное (t_d) время, а также время на организационное (t_o J) и техническое (t_m J) обслуживание рабочего места, с учётом которых рассчитывают штучное время операций, мин.

t_ш = t_о+t_в+t_{т. об} +t_о. О_б+t_д

Для условий серийного производства по нормативам устанавливают подготовительно-заключительное время (t_пз) операции и штучно-калькуляционное время

t_шк= t_ш+ t_пз/п

где п — количество деталей в партии.

Для остальных (неразрабатываемых) операций технологического процесса основное и штучное время можно определить по приближенным формулам.

Одновременно ориентировочно устанавливают разряд работ и рассчитывают заработную плату рабочих за выполнение каждой технологической операции. Тарифные ставки для рабочих-станочников различной квалификации, нормативы заработной платы с коэффициентом доплат и начислений приводятся в справочниках.

Среднее штучное время К операций технологического процесса с ЧПУ, мин.

t_{ш. ср}=1/Кt_шi

После определения технической нормы времени в поточном производстве определяют величину (обратную ей) — техническую норму выработки. Норма выработки должна обеспечивать заданную программу выпуска.

Для определения эффективности схем многоинструментальной обработки рассчитывают коэффициенты совмещения основного и вспомогательного времени К и К. Раздел заканчивают заключением об эффективности спроектированного техпроцесса. Полученные значения t_o, t_m, *_шк и t_n] вносят в маршрутные карты, карты технологического процесса и таблицы к схемам технологических наладок оборудования. Объем задания вместе с расчётами t_i — до 2 с.

Оперативное время обработки, с учётом лимитирующего основного,

t = t + t = 0,37 + 0,18 = 0,55 мин.

Примем время на техническое обслуживание станка t_Tо6= 0,27 мин., организационное обслуживание t_oo6 = 0,02 мин. и время перерывов t = 0,04 мин. С учетом значений, штучное время операции г_ш= 0,86 мин.

Подготовительно-заключительное время для наладки сверлильного станка с 12 инструментами, при установке заготовок в самоцентрирующий патрон t_пз = 30 мин.

Штучно-калькуляционное время обработки партии п = 200 шт.:

T_шк⁼ 0,88 ⁺ 30/200 = 1,03 мин.

Зарплата токаря III разряда за обработку одной детали

3_с = t_шк*К= 1,03 * 2,68 = 2,76 коп

где К — минутная ставка станочника (со всеми начислениями). К = 2,68 коп/мин. Часовая норма выработки на операции 05

N = 60/t_ш = 60/0,88 = 68 шт./ч.

Коэффициент совмещения основного времени при t_о= 2,42 мин.

K_co=t_отл/t_о = 0,37/2,42 = 0,153

Расчёты показывают, что для обработки партии заготовок п = 200 шт. на операции 05 станок мод. 1К282 будет загружен всего половину рабочей смены (3,45 ч, из которых почти час тратится на его наладку, техническое и организационное обслуживание). Стоимость выполнения операции получается низкой, а рациональность схемы операции — коэффициент совмещения основного времени — хорошая.

Расчёт времени выполнения отдельных из оставшихся операций выполним по приближённым формулам.

Операция 10 — протяжная. Длина шлицевой протяжки L = 800 мм:

t_mk= 0,0005*L *= 0,0005*800 *1,12 = 0,69 мин.,

где — коэффициент, учитывающий вспомогательное и дополнительное время.

Операция 40 — шлифование по диаметру (d = 8) отверстия:

t_шк = 3 *0,0068 *d * = 3 * 0,0068 * 220 * 2,1 = 9,42 мин.

Таким образом, на операцию шлифования четырех отверстий одного тормоза потребуется 9,42 мин.

1. Детали машин и основы конструирования: учеб. для вузов / Г. И. Рощин, Е. А. Самойлов, Н. А. Алексеева и др.; под ред. Г. И. Рощина, Е. А. Самойлова. — М.: Дрофа, 2006. — 415 с.

2. Кузнецов М. М. Автоматизация производственных процессов / М. М. Кузнецов. — М.: Высш. шк., — 2008. — 424 с.

3. Курсовое проектирование деталей машин / Под общ. ред. проф. В. Н. Кудрявцева. — СПб: Машиностроение, 2004. — 400 с.

4. Лебедев Л. В. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / Л. В. Лебедев, А. А. Погонин, А. Г. Схиртладзе, И. В. Шрубченко. — 2-е изд., перераб. и доп. — Старый Оскол: ТНТ, 2008. — 424 с.

5. Мрочек Ж. А. Основы технологии автоматизированного производства в машиностроении / Ж. А. Мрочек. — Минск: УП «Технопринт» 2003. — 423 с.

6. Орлов П. И. Основы конструирования: справочно-методическое пособие в 2-х кн. Кн. 2 / П. И. Орлов; под ред. П. Н. Учаева. — 3-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 1988. — 544 с.