Разработка технологической схемы механической обработки детали «Обойма»

Введение

Главным средством интенсификации производства любого назначения является парк машин, которым располагает государство. Прогресс в развитии общества предопределяется техническим уровнем применяемых машин. Их создание, т. е. конструирование и изготовление, составляет основу машиностроения. Общепризнано, что именно машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей.

Применение машин резко увеличивает производительность труда, повышает качество продукции, делает труд безопасным и привлекательным. Это особенно важно для развивающихся государств, поскольку именно машиностроительное производство способствует резкому повышению благосостояния общества. В конкурентной борьбе отдельных государств и фирм неизменно побеждает тот, кто имеет более совершенные машины.

Производство машин является сложным процессом, в ходе которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. Для обеспечения производства машин необходимо решить комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные технологические процессы в действующих производственных системах-заводах, цехах, участках, обеспечивая при этом требуемое качество изделий на всех этапах технологического процесса в течение всего срока выпуска изделий.

В решении этих сложных и разнообразных вопросов основная роль принадлежит технологам-машиностроителям. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной, синтезирующей технические проблемы изготовления машин заданного качества с решением целого ряда организационных и экономических задач. Эти задачи вытекают из необходимости обеспечить выпуск изделий в определённом производственной программой количестве, в заданные сроки и при наименьшей себестоимости. Так, при освоении нового изделия отрабатывают конструкцию изделия на технологичность, а затем разрабатывают технологический процесс изготовления деталей и сборки изделия. При этом приходится решать и смежные технологические задачи, связанные с выбором и заказом исходных заготовок, термической обработкой заготовок на разных этапах технологического процесса, нанесением покрытий и т. д.

Технологический процесс всегда неоднозначен. Много вариантность разработки технологического процесса связано с преодолением существующих трудностей. Каждый разработчик процесса, анализируя многие факторы, приходит в итоге к определённому технологическому решению. Однако нельзя гарантировать, что именно принятое решение является наиболее приемлемым, поскольку задача разработки процесса с самого начала содержала много неизвестных факторов, в ряде случаев использовались гипотезы и предположения частного характера. Поэтому в настоящее время для решения многовариантных задач с успехом применяют ЭВМ. При этом удается не только учесть многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время.

Повышение эффективности современного машиностроительного производства на основе комплексной механизации и автоматизации технологических процессов означает широкое применение гибких производственных систем, робототехнических комплексов и другого основного и вспомогательного технологического оборудования, управляемого от ЭВМ, обеспечивающих автоматизацию механической обработки и сборки изделий.

1 Общий раздел

1.1 Назначение и конструкция детали Деталь «Обойма» является составной частью в штампе для пробивки отверстий и вырубки углов. Деталь служит для крепления в ней пуансонов и ножей, которые являются режущим инструментом в штампе. Пуансоны запрессовываются в отверстия Ш22^+0,021. Для наилучшего соприкасновения пуансонов с внутренней поверхностью отверстия, достигаются высокия требования шероховатости R_а0,8. Ножи запрессовываются в окно размером 43^+0,025 Ч 80^+0,030, внутренняя поверхность которого также требует высокую точность и шероховатость R_а0,8.

Верхняя и нижняя поверхности «Обоймы» должны соответствовать высоким требованиям шероховатости R_а0,8, так как они соприкасаются с рабочими частями штампа: верхней плитой и матрицей, что является очень важным фактором в конструкции изделия.

Высокими требованиями шероховатости R_а0,8 должны обладать 4 отверстия Ш10^+0,015, так как в них запрессовываются штифты, которые служат для поддержания параллельности и являются направляющими при соединении обоймы, матрицы и верхней плиты. Четыре отверстия Ш14^+0,018 также являются точными, так как они являются крепежными отверстиями для соединения обоймы и матрицы. Шесть отверстий Ш11 являются крепежными для соединения обоймы с верхней плитой и не требуют высокой точности и высоких требований по шероховатости.

Все четыре боковые поверхности детали «Обойма» не соприкасаются с рабочими частями штампа, но соприкасаются с поверхностями приспособлений при базировании на них, поэтому не стремятся достигнуть значительно высоких требований к шероховатости, а получают шероховатостьЇ R_а6,3.

Дталь «Обойма» изготавливают из стали У8А ГОСТ 1435–90. Сталь У8А — мягкая, хорошо поддается механической обработке, в своем химическом составе не имеет остродифицитных материалов, после термической обработки становится более твердой, что является положительным фактором при выборе материала для данной детали.

Таблица 1 — Химические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543–71.

Таблица 2 — Механические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543–71.

1.2 Анализ детали на технологичность Качественную и количественную оценку технологичности детали осуществляем по следующим показателям [51], с. 30…33.

Качественная оценка:

Детали «Обойма» изготавливается из Стали У8А ГОСТ 1435–90, что является рациональным подходом к изготовлению и дальнейшему использованию этой детали. Этот материал хорошо поддается механической обработке и не имеет в своем химическом составе остродефицитных материалов, а, следовательно, недорогой. Поэтому, по такому показателю как материал, деталь можно считать технологичной.

В геометрическом отношении деталь состоит из простейших конструктивных элементов. В процессе механической обработки доступ к обрабатываемым поверхностям не затруднен, что является положительным фактором в оценке детали на технологичность. Таким образом, по перечисленным показателям деталь можно считать частично технологичной, т.к. все ее поверхности подвергаются механической обработке.

Задание перпендикулярности вполне обосновано, если исходить из функционального назначения детали. Требуемая шероховатость поверхностей не всегда соответствует точности получаемых размеров, однако это обусловлено эксплуатационными свойствами, которыми должна обладать данная деталь. По этим показателям деталь можно считать частично технологичной. Получение заготовок в конкретных производственных условиях не доставляет трудностей, так как получение заготовок проката хорошо освоено и на эту часть производственного процесса разработаны типовые технологические процессы. Масса детали составляет 12,72 килограмма, масса заготовки 16 килограмма, что требует механизированного перемещения и транспортировки заготовки, поэтому деталь является частично технологичной.

Качественная оценка показала, что деталь частично технологична.

Количественная оценка:

Количественную оценку выполняем по методике [1, страница 33]

1. Коэффициент унификации конструктивных элементов.

Ку.э. = Q у.э. / Q э где, Q у. э — число унифицированных конструктивных элементов. Q э — общее число конструктивных элементов.

Ку.э. = 10 / 22 = 0,4 2. Коэффициент применяемости стандартных обрабатываемых поверхностей.

Кп.ст. = D о.с. / D м.о. где, D о.с. — число поверхностей обрабатываемых стандартным инструментом. D м.о. — общее число поверхностей подвергаемых механической обработке.

Кп.ст. = 22 / 22 = 1

3. Коэффициент обработки поверхностей Кп.о. = 1 — D м.о. / Q э Кп.о. = 1 — 22 / 22 = 0

4. Коэффициент использования материала Ки.м. = q / Q

где, q — масса детали. Q — масса заготовки.

Ки.м. = 12,72 / 16 = 0,8 5. Масса детали.

q = 4,3 кг. 6. Максимальное значение квалитета обработки.

H77. Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Ra 0,8 8. Коэффициент применения типовых тех процессов.

Кт.п. = Qт.п. / Qu где, Qт.п. — число типовых тех процессов. Qu — общее число типовых тех процессов.

Кт.п. = 2 / 3 = 0,6 9. Коэффициент точности обработки.

Кт.и. = 1 — 1/Аср. где, Aср. — средний квалитет точности обработки.

Аср. = 1•a1 + 2•a2 + … t•at / a1 + a2 + … at a1, a2, at — количество размеров соответствующего квалитета точности.

Аср. = 12•9+11•1+10•5+9· 1+8·4+7·2 / 22

Аср. = 10,2

Кт.и. = 1- 1 / 10,2 = 0,9 10. Коэффициент шероховатости повехности.

Кш = 1/Бср Бср — средний показатель шероховатости поверхностей Бср = 1•n1+2•n2+t•nt / n1+ n2+ nt n1, n2, nt — число поверхностей соответствующих параметрам.

Бср = 7•0,8+1•1,6+14•6,3 / 22 = 4,3

Кш = 1 / 4,3 = 0,23

После проведения количественной оценки можно сделать вывод, что деталь частично технологична.

2 Технологический раздел

2.1 Определение типа производства Определяю разновидность серийного производства на основании коэффициента закрепления операций. Для этого предварительно определяю штучно-калькуляционное время для каждой операции. Затем по методике [27], с. 52…56 на основании программы выпуска деталей и режима работы участка вычисляю коэффициент закрепления операций. Анализирую его принадлежность регламентированным диапазонам, и формулирую вывод о типе производства.

Определение типа производства произвожу по методике [27], с. 52…55 Тип производства по ГОСТ 3.119−83 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о. Для среднесерийного производства коэффициент закрепления операций находится в пределах, 10 < Кз.о.< 20.

Кзо =? Пoi / (? Pi) · 2 (10)

где,? Пoi — суммарное число различных операций за месяц по участку из расчёта на одного сменного мастера.

? Pi — явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции, при работе в одну смену.

Пoi = зн/зз (11)

где, зн — планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закреплёнными за ним однотипными операциями.

зз — коэффициент загрузки станка планируемыми операциями.

зн = 0,8

зз = Т шк · Nм / (60· Fм·Rв) (12)

где, Nм — месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену.

Т шк — штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин.

Fм — эффективный месячный фонд времени участка при работе в две смены, ч.

Rв — коэффициент выполнения норм 1,3.

Nм = Nг / 24 (13)

где, Nг — годовой объём выпуска заданной детали, шт.

Nм = 5000/24 = 208 Принимаем 208 штук.

Fм = 2· 4055/24 = 338 часов.

Общее число операций выполняемых на участке в течение одного месяца.

? Пoi = 8,9+10,4+126+20,6+56+3,7+8,9+20,6=255,1

Число рабочих обслуживающих каждый станок в отдельности при работе в две смены.

Pi = 0,96 · зн (14)

Pi = 2 · (0,96· 0,8) = 1,54

Явочное число рабочих на участке.

? Pi = 1,54 · 12 = 18,48? 18 человек.

Кзо = 255,1 / 18 = 14,2

Производство среднесерийное по ГОСТ 3.1121−84, так как

10 < 14,2 < 20 Условие выполняется.

Предельно допустимые параметры партии.

n1 = Fэм· nо· Rв / Кзо ·? Ti (15)

n2 = Fэм · Rв / Кмо ·? Ti (16)

где, Fэм — эффективный месячный фонд времени участка в две смены, мин

n_о — число операций механической обработки по технологическому процессу, шт

Rв — средний коэффициент выполнения норм по участку.

? Ti — суммарная трудоёмкость технологического процесса по участку.

Кмо — коэффициент учитывающий затраты межоперационного времени, ч.

Fэм = 10 560· 2 = 21 120 мин.

n_о = 8 шт.

Rв = 1,3

Кмо = 1,5

? Ti = 8,9+10,4+126+20,6+56+3,7+8,9+20,6=255,1

n1 = 21 120· 8·1,3/14,2·255,1 =60,6

n2 = 21 120· 1,3/1,5·255,1 =71,6

n_min= 61 шт. n_max = 72 шт.

Расчётная периодичность повторения партии деталей.

Ip = 22 · nmin/ Nм (17)

Ip = 22· 61/208 = 6,5 дня.

Принимаем расчётную периодичность Iн = 7 дней.

n = Ip· Nм / 22 (18)

n = 7 · 208 / 22 = 66 шт.

nmin < n < nmax. Условие выполняется. 61 < 66 < 72, следовательно размер партии определен, верно.

2.2 Анализ базового технологического процесса Таблица 4 — Маршрут обработки поверхностей

Таблица 5 — Техническая характеристика оборудования.

Таблица 6 — Установочно-зажимные приспособления.

Таблица 7 — Режущие инструменты

Таблица 8 — Вспомогательные инструменты.

Таблица 9 — Средства измерения и технического контроля.

2.3 Выбор метода получения заготовки, технико-экономическое обоснование Вид получения заготовки по базовому технологическому процессу — прокат с размерами 540×265×35. Материал заготовки Сталь У8А ГОСТ 1435–90. Масса заготовки 16 килограмм.

Выбор получения заготовки? всегда очень сложная, трудоёмкая задача, так как часто различные способы могут надёжно обеспечить технические и экономические требования, предъявляемые к детали. Выбранный способ получения заготовки должен быть экономически оправданным, обеспечивать высокое качество детали, производительным нетрудоёмким процессом.

На выбор способа получения заготовки влияют: характер производства, материалы и требования, предъявляемые к ним, размеры, масса и конструкция детали, качество поверхности и прочее.

Заготовку для детали «Обойма», для сравнения, можно получить двумя методами: прокат, и штамповка. Прокат проще в получении, но штамповка меньше по массе, и уменьшает количество обрабатываемых поверхностей.

Для определения лучшего варианта получения заготовки производим технико-экономическое обоснование, которое производим по методике [1, страница 63−75]

Расчёт стоимости заготовки из проката:

Sзаг. = (Sм + Со.з.)

где, Sм — затраты на материал заготовки. Со.з. — технологическая себестоимость заготовительных операций.

Sм = Q • Si /1000 — (Q-q)•(Sотх /1000)

где, Q — масса заготовки, кг Q = 16 кг. q — масса готовой детали, кг q = 12,72 кг. Si — стоимость 1тонны материала заготовки, руб Si = 2 305 000 руб. Sотх — стоимость 1 т отходов, руб Sотх = 81 450 руб.

Sм = 16· 2 305 000/1000 — (16 — 12,72) • (81 450/1000) = 36 612,8 руб.

Со.з. = Сп.з. • Tшт / 60•100

где, Сп.з. — затраты на заготовительные операции Сп.з. = 242 602 руб. Tшт — время выполнения заготовительной операции, Tшт = 8,6 мин.

Со.з. = 242 602 • 8,6/ 60 • 100 = 347,7 руб.

Sзаг. = 36 612,8+347,7 = 36 960,5 руб.

Коэффициент использования материала.

Ки.м. = Мg / Мз Ки.м. = 12,72 /16 = 0,8

Расчёт стоимости заготовки полученной на ГКМ:

Sзаг = (Si/1000 • Q • Кт•Кс•Кв•Км•Кп) — (Qш-q) • Sотх/1000 Qш — масса заготовки полученной на ГКМ. Кт, Кс, Кв, Км, Кп — коэффициенты зависящие от класса точности и группы сложности, массы, марки материала и объёма производства.

Кт =1,05; Кс =0,84; Кв =0,87; Км =1,1; Кп =1,1;

Qш = q Kp

где, Кр — расчётный коэффициент устанавливаемый в соответствии с характеристикой детали по ГОСТ 7505–89, Кр = 1,5

Qш = 12,72•1,5 = 19,08

Sзаг = ((2 305 000/1000 •19,08 •1,05•0,84•0,87•1,1•1,1) — (19,08 — 12,72) •(81 450/1000) = 40 315,7 руб.

Коэффициент использования материала.

Ки.м. = 12,72 / 19,08 = 0,66

По выполненному расчёту можно сделать вывод, что в качестве заготовки рациональней использовать прокат.

2.4 Разработка технологического процесса Таблица 10 — Планы обработки поверхностей.

Таблица 11 — Маршрут обработки поверхностей.

Таблица 12 — Техническая характеристика оборудования.

Таблица 13 — Установочно-зажимные приспособления.

Таблица 14 — Режущие инструменты

Таблица 15 — Вспомогательные инструменты.

Таблица 16 — Средства измерения и технического контроля.

2.4.1 Расчёт припусков Расчёт припусков выполняю по методике [51], с. 95…120 и [7], c. 38…52 для самой точной поверхности Ш70js5.

Таблица 17 — Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки вала Ш 70js5 в детали.

Схема обработки: 16? 14? 12? 9? 8? 6? 5

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из 6 операций чернового, получистового, чистового точения. И также чернового, получистового и чистового шлифования.

Значение Rz и Т характеризующие качество поверхности на первом технологическом переходе Rz1 = 150 мкм и Т1 = 200 мкм. Последующие значения будут равны:

Rz2 = 150 мкм; Т2 = 250 мкм

Rz3 = 100 мкм; Т3 = 100 мкм

Rz4 = 50 мкм; Т4 = 50 мкм

Rz5 = 30 мкм; Т5 = 30 мкм

Rz6 = 10 мкм; Т6 = 20 мкм

Rz7 = 5 мкм; Т7 = 15 мкм Для штамповочных заготовок суммарное значение пространственных отклонений определяется по формуле:

P = v PсмІ + PэксцІ (25)

где, Pсм? смещение по плоскости разъёма штампа.

Pэксц? отклонение от концентричности пробитого отверстия.

Pсм = 600 мкм [ГОСТ 7505−89 таблица 12]

Pэксц = 1000 мкм [ГОСТ 7505−89 таблица 9]

P = v 600І + 1000І = 1166 мкм Остаточные пространственные отклонения после чернового точения:

P2 = 0,06•1166 = 70 мкм

P3 = 0,05•1166 = 58 мкм

P4 = 0,04•1166 = 47 мкм

P5 = 0,02•1166 = 23 мкм

P6 = 0,005•1166 = 6 мкм Погрешность установки при черновом точении:

Е = vЕзІ + EбІ (26)

где, Ез? погрешность закрепления.

Еб? погрешность базирования.

Еб = 0 [51], т. 4.33, с. 107

Ез = 120 мкм [51], т. 4.35, с. 111

Е = Ез = 120 мкм.

Остаточная погрешность установки заготовки:

Е2 = 100 мкм.

Е3 = 90 мкм.

Е4 = 80 мкм.

Е5 = 80 мкм.

Е6 = 60 мкм.

Минимальное значение межоперационных припусков:

2z min = 2(Rz i-1+ Tz i-1+ vP i-1І + EiІ) (27)

2z2 min = 2(150+250+ v1166І + 120І) = 2 •1572 мкм.

2z3 min = 2(100+100+ v70І + 100І) = 2 •322 мкм.

2z4 min = 2(50+50+ v58І + 90І) = 2 •207 мкм.

2z5 min = 2(30+30+ v47І + 80І) = 2 •153 мкм.

2z6 min = 2(10+20+ v23І + 80І) = 2 •113 мкм.

2z7 min = 2(5+15+ v6І + 60І) = 2 •80 мкм.

Расчётный диаметр:

dp7 = 69,9935 мкм.

dp6 = 69,9935 + 2 •0,08 = 70,1535

dp5 = 70,1535 + 2 •0,113 = 70,3795

dp4 = 70,3795 + 2 •0,153 = 70,6855

dp3 = 70,6855 + 2 •0,207 = 71,0995

dp2 = 71,0995 + 2 •0,322 = 71,7435

dp1 = 71,7435 + 2 · 1,572 = 74,8875

Наибольший придельный диаметр:

D maxi = Dmini — дi (29)

D max1 = 74,8875 + 1,2 = 76,0875 мм

D max2 = 71,7435 + 0,74 = 72,4835 мм

D max3 = 71,0995 + 0,3 = 71,3995 мм

D max4 = 70,6855 + 0,074 = 75,75 мм

D max5 = 70,3795 + 0,03 = 70,4095 мм

D max6 = 70,1535 + 0,019 = 70,1725 мм

D max7 = 69,9935 + 0,013 = 70,0065 мм Предельные значения припусков:

2z mini = Dmini — Dmini-1 (30)

2z min7 = 70,1535 — 69,9935 = 0,16 мм

2z min6 = 70,3795 — 70,1535 = 0,226 мм

2z min5 = 70,6855 — 70,3795 = 0,306 мм

2z min4 = 71,0995 — 70,6855 = 0,414 мм

2z min3 = 71,7435 — 71,0995 = 0,644 мм

2z min2 = 74,8875 — 71,7435 = 3,144 мм

2z maxi = Dmini? Dmах-1 (31)

2z max7 = 70,1725? 70,0065 = 0,166 мм

2z max6 = 70,4095? 70,1725 = 0,237 мм

2z max5 = 70,7595? 70,4095 = 0,35 мм

2z max4 = 71,3995? 70,7595 = 0,64 мм

2z max3 = 72,4835? 71,3995 = 1,084 мм

2z max2 = 76,0875? 72,4835 = 3,604 мм Проверка:

2z max7? 2z min7 = 3,604 — 3,144 = 0,006 мм.

д5? д6 = 0,019? 0,013 = 0,006 мм.

2z max6? 2z min6 = 0,237 — 0,226 = 0,011 мм.

д5? д6 = 0,030? 0,019 = 0,011 мм.

2z max5? 2z min5 = 0,35? 0,306 = 0,044 мм.

д4? д5 = 0,074 — 0,030 = 0,044 мм.

2z max4? 2z min4 = 0,64? 0,414 = 0,226 мм.

д3? д4 = 0,30 — 0,074 = 0,226 мм.

2z max3? 2z min3 = 1,084? 0,644 = 0,44 мм.

д2? д3 = 0,74? 0,3 = 0,44 мм.

2z max2? 2z min2 = 3,604? 3,144 = 0,46 мм.

д1? д2 = 1,2? 0,74 = 0,46 мм.

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски назначаем по ГОСТ 7505–89.

Метод получения заготовки — штамповка.

Масса заготовки — 1,8 килограмма.

Масса детали — 1 килограмма.

Класс точности Т3, группа стали М2, степень сложности С2.

Конфигурация по поверхности разъёма штампа — симметрично изогнутая.

Исходный индекс — 11.

По ГОСТ 7505–89.

Таблица 18? Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности детали.

Таблица 19? Межоперационные припуски на обрабатываемые поверхности детали.

2.4.2 Расчёт режимов резания

2.4.2.1 Расчёт режимов резания для операции

045 Фрезерная с ЧПУ Расчёт ведём по методике.

Деталь-Фланец Материал? Сталь 40Х.

Точность обработки? IT14/2

Шероховатость? Ra 3,2.

Заготовка:

Метод получения? штамповка.

Масса? 1,8 кг Состояние поверхностибез корки.

Припуск на обработку? Пmin=1,1 мм; Пmax=16 мм.

Станок: Модель станка? 6Р13РФ3.

Приспособление? специальное приспособление ТУ 7236−4019

Расчёт производим по методике описанной в [61], с. 153…260.

Переход 1

Инструмент: Длиннокромочная фреза, оснащенная пластинами из твердого сплава.

Диаметр 40 мм; число зубьев: 24.

Выбор стадий обработки:

Выбираем составляющие показателя количества стадий обработки для поверхностей 8,10 в зависимости от :

твердости обрабатываемого материала Кbm = 0,8;

числа зубьев фрезы Кbz = 1,1;

отношения вылета фрезы к диаметру Кbl = 1,0;

отношения ширины фрезерования к диаметру фрезы Кbb =2,0;

Для поверхностей 9,11,25,27:

Кbm = 0,8;

Кbz = 1,1;

Кbl = 1,0;

Кbb = 0,7;

для поверхностей 8,10,25,27: Кco =1,1· 0,8·1,1·1,0·2,0 = 1,9;

для поверхностей 9,11: Кco = 16· 0,8·1,1·1·0,7=9,8;

Полученные значения показателя количества стадии обработки являются критерием выбора необходимого количества стадий обработки:

Для поверхностей 8,10

Пмах/D = 1,1/40 = 0,02 < 1,9

Для поверхностей 9,11,25,27

Пмах/D = 16/40 = 0,4 < 9,8

Следовательно, в обоих случаях требуется одна стадия обработки — черновая.

Выбор глубины резания

Учитывая специфику режущего инструмента, принимаем глубину резания равную максимальному припуску. t=16 мм, требуемое число рабочих ходов — 1.

Выбор подачи

Sz= 0,06 мм/зуб Корректируем подачу на зуб с учётом поправочных коэффициентов, зависящих от твёрдости обрабатываемого материала, материала режущей части фрезы, отношения фактического числа зубьев к нормативному, отношение вылетов фрезы к диаметру.

Кsм =1; Кsи =1,4; Кsz =0,7; Кsi =1;

Sz = 0,06· 1·1,4·0,7·1 = 0,058

Подача допустимая по шероховатости обрабатываемой поверхности Sz = 0,12 мм/зуб.

Окончательно принимаем Sz= 0,06.

Выбор скорости, мощности резания Скорость и мощность выбираем с учётом поправочных коэффициентов зависящих от: группы обрабатываемого материала, твёрдости обрабатываемого материала, материала режущей части фрезы, периода стойкости режущей части фрезы, отношения фактической ширины фрезерования к нормативной, состояния поверхности заготовки, наличия охлаждения.

Кvo = Кno = 0,8;

Кvm = Кnm = 1;

Кvи = Кnu = 2,8;

Кvt = Кnt = 0,7;

Кvb = Кnb = 1;

Кvn = Кnn = 1;

Кvж = Кnж = 1;

Vт = 28 м/мин.

Nт = 1,38 кВт.

V = Vт· Kv (32)

V= 28· 0,8·1·2,8·0,7·1·1·1 = 43,9 м/мин.

N = Nт· Kn (33)

N = 1,38· 0,8·1·2,8·0,7·1·1·1 = 2,2 кВт.

Частота вращения шпинделя.

n = 1000· V/р·D (34)

n = 1000 · 43,9/3,14·40 = 349,3 мин^-1

Принимаем n=315 мин^-1

V_Ф = р· D·n/1000 (35)

V_Ф = 3,14· 40·315/1000 = 39,5 м/мин.

Переход 2

Пmax = 8,2 мм.

Инструмент: Фасонная фреза для снятия фасок; d = 32,5 мм; я = 3.

Выбор стадий обработки:

Кbm = 0,8;

Кbz = 1,1;

Кbl = 1,0;

Кbb = 1;

Кco = 8,2· 0,8·1,1·1,0·1,0 = 7,2

Пmax/D = 8,2/32,5 = 0,25 < 7,2

Следовательно, требуется одна стадия обработки.

Выбор глубины резания Пmax· B = 8,2· 8,2 = 67,2 мм²;

Пmax/Пmin = 8,2/8,2 =1 > 0,5-обработка за один проход, глубина резания t = 8,2 мм.

Выбор подачи

Sz = 0,07 мм/зуб;

Кsм =1; Кsи =1,4; Кsz =0,7; Кsi =1;

Sz = 0,07· 1,4·0,7·1 = 0,06 мм/зуб;

Допустимая подача по шероховатости Sz = 0,12 мм/зуб.

Окончательно принимаем Sz = 0,06 мм/зуб.

Выбор скорости и мощности резания Кvo = Кno = 0,8;

Кvm = Кnm = 1;

Кvи = Кnu = 2,8;

Кvt = Кnt = 0,7;

Кvb = Кnb = 1;

Кvn = Кnn = 1;

Кvж = Кnж = 1;

Vт = 34 м/мин; Nт = 1,2 кВт

V = Vт· Кv (36)

V= 34· 0,8·1·2,8·0,7·1·1·1 =53,3 м/мин;

N = Nт· Кn (37)

N = 1,2· 0,8·1·2,8·0,7·1·1·1 = 1,9 кВт;

Частота вращения шпинделя

n =1000· V/р·D (38)

n = 1000 · 53,3/3,14·32,5 = 522 мин^-

Принимаем n=500 мин^-1

V_Ф = р· D·n/1000 ¹ (39)

V_Ф = 3,14· 32,5·500/1000 = 51 м/мин.

N = N· V_Ф/V (40)

N = 1,9· 51/53,3 = 1,8 кВт Переход 3

Пmax = 6 мм Инструмент: бор-фреза с покрытием; d=16; z=8.

Выбор стадий обработки Кbm = 0,8;

Кbz = 1,1;

Кbl = 1,0;

Кbb = 1;

Кco = 6· 0,8·1,1·1,0·1,0 = 5,3

Пmax/D = 5,3/16 = 0,3 < 5,3

Следовательно, требуется одна стадия обработки Выбор глубины резания Пmax· B = 6· 24 = 144 мм²

Пmin/Пmax = 6/6 = 1 > 0,5-обработка за один проход Выбор подачи

Sz = 0,04 мм/зуб Кsм =1; Кsи =1; Кsz =1,3; Кsi =1;

Sz = 0,07· 1·1·1,3·1 = 0,05 мм/зуб;

Допустимая подача по шероховатости Sz = 0,12 мм/зуб.

Окончательно принимаем Sz = 0,05 мм/зуб Выбор скорости и мощности резания Кvo = Кno = 0,8;

Кvm = Кnm = 1;

Кvи = Кnu = 1;

Кvt = Кnt = 0,7;

Кvb = Кnb = 1;

Кvn = Кnn = 1;

Кvж = Кnж = 1;

Vт = 16 м/мин; Nт = 0,24 кВт

V = Vт· Кv (41)

V = 16· 0,8·1·1·0,7·1·1·1 =8,9 м/мин;

N = Nт· Кn (42)

N = 0,24· 0,8·1·1·0,7·1·1·1 = 0,13 кВт;

Частота вращения шпинделя.

n=1000· V/р·D (43)

n = 1000 · 8,9/3,14·16 = 177 мин^-1

Принимаем n=160 мин^-1

V_Ф = р· D·n/1000 (44)

V_Ф = 3,14· 16·160/1000 = 8 м/мин.

N = N· V_Ф/V (45)

N = 0,13· 8,7/8,9 = 0,12 кВт Определение цикла автоматической работы станка по программе.

Таблица 20? Время автоматической работы станка по программе.

2.4.2.2 Расчёт режимов резания для операции

095 Круглошлифовальная.

Расчёт режимов резания для шлифовальной операции. Расчёт ведём по методике [49 с. 263−293]

Круглошлифовальная операция.

Шлифовать Ш70js6 до Ш70js5.

Марка круга: ПП 600×80×35 23А40НС16К1 ГОСТ 2424–83;

Определяем рекомендуемые значения частоты вращения изделия:

nизд = 110 мин^-1 ;

Определяем рекомендуемые значения поперечной подачи:

Sпоп = 0,5 мм/мин;

Sпоп.р = Sпоп •К1•К2•К3•К4 (46)

где, К1=0,66; К2=1,04; К3=0,8; К4=1;

К1 — коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, точности и шероховатости поверхности после шлифования К2 — коэффициент зависящий от размера и скорости вращения шлифовального круга.

К3 — коэффициент зависящий от способа шлифования и контроля размеров.

К4 — коэффициент зависящий от формы поверхности и жёсткости изделия.

Sпоп.р = 0,5•0,66•1,04· 0,8·1=0,27 мм/мин Определение основного времени:

То= 2z/Sпоп.р. (47)

где, 2z? припуск на шлифование.

Tо = 0,166/0,27 = 0,61 мин

Таблица 21 — Сводная таблица по режимам резания

2.4.3 Расчёт норм времени Расчёт норм времени выполняем по литературе.

Нормы времени определяются по формуле:

Нвр = Тшт + Тпз/n (48)

где, Тшт? штучное время, мин Тпз? подготовительно заключительное время, мин

n? месячная программа выпуска., шт Тшт = (Тца+Тв+Кtв)•(1+атех+аорг+аотл/100) (49)

где, Тца? время автоматической работы станка по программе, мин Тв? вспомогательное время, мин Кtв? поправочный коэффициент.

атех, аорг, аотл? время на технические и организационные обслуживания рабочего места, на отдых и личные потребности.

Тв = Твуст+ Твоп+ Твизм (50)

где, Твуст? время на установку и снятие детали, мин Твоп? вспомогательное время, связанное с переходом, мин Твизм? вспомогательное время на измерение, мин Твуст = 0,12+0,24 = 0,36 мин Твоп = 0,04+0,18 = 0,22 мин Твизм = 3· 0,13+2·0,16+0,12+4·0,28 = 1,95 мин Тв = 0,36 + 0,22 +1,95 = 2,53 мин Тца = ?Tо + ?Тмв (51)

атех+аорг+аотл = 4%

Кtв = 0,87.

Тца = 13,4+2,54 = 15,95 мин Тшт = (15,94+2,53+0,87)(1+4/100) = 18,9 мин Организационная подготовка состоит из:

Время на получение чертежа, тех документа, программоносителя? 4 мин.

Время на получение режущего и вспомогательного инструмента, контрольно-измерительного устройства? 9 мин.

Время на ознакомление с рабочим чертежом, работой и т. д.? 3 мин.

Время на инструкцию мастера? 2 мин.

Тпз1 = 4+9+2+2 = 17 мин.

Время на наладку станка, инструмента, приспособления состоит из:

Время на установку и снятие трёх кулачкового патрона? 3 мин.

Время на установку исходных данных, режимов станка? 0,25 мин.

Время на установку режущего инструмента? 4 мин.

Ввод программы в память СЧПУ? 1,4 мин.

Время на установку исходных координат? 3 мин.

Время на настройку устройства для подачи СОЖ? 0,35 мин.

Тпз2 = 18+0,25+2,4+1,2+2,5+0,3 = 24,65 мин.

Время на пробную обработку:

Тпр обр = tц+ tпр обр (52)

где, tпр обр? время на пробную обработку детали, мин

tц? время цикла обработки детали, мин Тпр обр = 14,6 мин

tц = 18,9 мин Тпр обр = 18,9+14,6 = 33,5 мин Тпз = 17+24,65+33,5 = 75,15 мин Нвр = 18,9+75,15/188 = 19,3 мин.

Расчёт нормы времени на круглошлифовальную операцию 095:

Твуст = 0,27 мин Твоп = 0,65 мин Твизм = 0,08 мин Тв = 0,27+0,65+0,08 = 1 мин Кtв = 1

атех+аорг+аотл = 4%

Тпз1 = 6 мин Тпз2 = 15 мин Тпз3 = 7+3 = 10 мин Тпз = 6+15+10 = 31 мин Тшт = (0,61+1+1)· ()1+4/100) = 1,67 мин Тшт.к. = 1,67+31/188 = 1,83 мин.

Таблица 22? Сводная таблица норм времени на операциях

2.4.4 Технико-экономическое сравнение двух вариантов технологического процесса На основе информации, предоставленной в базовом и предлагаемом вариантах технологических процессов, осуществляем их технико-экономическое сравнение, руководствуясь методикой, изложенной в пособии [51, с.95−120]

Механическая обработка детали типа «Фланец» переводится с горизонтально-фрезерного станка 6Р82 на фрезерный станок с ЧПУ 6Р13РФ3.

Годовой объём выпуска = 4500 штук Размер партии запуска h'' = 188 деталей Число запусков jp = 24

Штучное время обработки по базовому техпроцессу tшт1 = 48,8 мин Штучное время обработки на станке с ЧПУ tшт2 = 13,4 мин Наладка станка 6Р82 осуществляется станочником, а станка с ЧПУ — наладчиком.

Таблица 23 — Исходные данные для расчёта экономического эффекта.