Оптимизация автоматизированного участка обработки ступицы ведомого диска сцепления

АННОТАЦИЯ ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧАСТКА ОБРАБОТКИ СТУПИЦЫ ВЕДОМОГО ДИСКА СЦЕПЛЕНИЯ Цель данного проекта: оптимизировать автоматизированный участок, выполняющий механическую обработку ступицы ведомого диска сцепления.

В результате был оптимизирован автоматизированный участок, включающий в себя станки-полуавтоматы, автоматизированную транспортно-складскую систему.

Данный автоматизированный участок обеспечивает высвобождение количества работающих, улучшение условий труда, уменьшение занимаемых производственных площадей в сравнении с базовым.

При выполнении проекта разработаны станочное приспособление, контрольное приспособление, режущий и измерительный инструмент.

ВВЕДЕНИЕ

Темой данного дипломного проекта является разработка автоматизированного участка по обработке деталей типа «ступица ведомого диска сцепления».

Основным направлением развития машиностроения является увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат. Это обеспечивается путем совершенствования существующих и внедрение новых видов оборудования и технологических процессов, средств их механизации и автоматизации, а также улучшения организации и управления производством.

Уровень и способы автоматизации зависят от вида производства, его серийности, оснащенности техническими средствами.

Эффективность автоматизации за счет применения робототехники может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению промышленных роботов и манипуляторов, обрабатывающего оборудования, средств управления, вспомогательных механизмов и устройств. Проводить значительный объем организационно-технологических мероприятий ради единичного внедрения промышленного робота и манипулятора нерентабельно. Только расширенное применение промышленных роботов и манипуляторов в составе сложных роботизированных систем будет оправдано технически, экономически и социально. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение автоматизированный участок обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений. Автоматизированный участок необходимо рассматривать и как важный фактор обеспечения многостаночного обслуживания, а значит, и экономии рабочей силы.

Основными предпосылками применения автоматизированного участка являются:

Облегчение труда рабочего с целью освобождения его от неквалифицированного, монотонного, а также тяжелого труда Повышение производительности труда за счет интенсификации технологических процессов и обеспечения постоянного режима работы оборудования в две или три смены Создание предпосылок для следующего качественного скачка в организации производства и перехода к полностью автоматизированному производству Автоматизированные участки должны отвечать следующим требованиям:

Обеспечивать технологическую гибкость и адаптацию к изменениям условий производства Производить стыковку оборудования разного назначения при широком варьировании транспортно-загрузочных и других вспомогательных средств

3.Обладать высокой производительностью и надежностью

4.Предусматривать возможность дальнейшего развития и усовершенствования.

Работа над созданием и совершенствованием средств автоматизации должна развиваться в следующих направлениях:

Создание средств автоматизации выпускаемого и действующего в настоящее время оборудования с целью повышения его эффективности Создание новых автоматизированных технологических комплексов, где увязаны вопросы повышения производительности, надежности, точности выполнения работ, а также уровня автоматизации операции с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналадки с целью адаптации к изменяющимся производственным условиям деталь станочный приспособление стандартизация

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Назначение, техническая характеристика, описание объектов производства В качестве объектов производства выбрана деталь типа «ступица ведомого диска сцепления», выпускаемая ОАО «ЗМЗ».

Ступицы ведомого диска сцепления — центральная часть вращающейся детали, имеющая отверстие для посадки на вал.

1.2 Объем выпуска и тип производства Объем выпуска задан на деталь с расчетом на крупносерийное производство и составляет 150 000 штук в год.

Таблица 1.1 Определение типа производства

Годовая программа изделий N1 = 150 000шт.

Количество деталей на изделие m = 1 шт.

Режим работы предприятия — 2 смены в сутки Годовая программа N = N1 m = 150 000 1 = 150 000 шт.

Режим работы и фонд времени проектируемого участка

Такт выпуска продукции

где Fд — действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч

N — программа выпуска деталей, шт.

зн = (0,75 + 0,8) / 2 = 0,775 — нормативный показатель загрузки оборудования Сp = (N *Tшт) / (60 * Fд * ?зн) — количество станков зф = Сp / Сп — фактический коэффициент загрузки оборудования О = зн / зф — количество операций, выполняемых на рабочем месте

Таблица 1.2 Данные по существующему заводскому технологическому процессу

Число операций n = 9

Суммарное штучное время по всем операциям? Тшт = 2,2208 мин Среднее штучное время

= 0,2468 мин

Коэффициент серийности

6,0373

Производство — крупносерийное

1.3 Режим работы и фонды времени проектируемого участка Таблица 1.3 Режим работы и фонды времени проектируемого участка

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Основные направления проектирования технологических процессов изготовления деталей

Увеличение производительности общественного труда и снижение себестоимости продукции — одни из путей роста промышленного производства и национального дохода. Важнейшим средством достижения этих целей является комплексная механизация и автоматизация технологических процессов. Эта задача и решается в данном дипломном проекте.

Проблема автоматизации производства в крупносерийном производстве решается путем создания и использования систем числового программного управления металлорежущими станками, а также путем механизации загрузки-выгрузки деталей.

Для деталей, обрабатываемых на участке, разработан групповой технологический процесс. Условно его можно разделить на две части: первая — основные базообразующие операции, вторая — доделочные и доводочные. В качестве основных операций для обработки деталей типа «ступица ведомого диска сцепления» рассматриваются фрезерная и токарная (на них происходит обработка поверхностей, которые затем будут являться базовыми), а доделочных — вертикально-протяжная, агрегатная, калибровочная и шлицефрезерная.

Заготовкой для производства деталей на данном участке служит штамповка на КГШП. На участок она поступает со складов УВК. В условиях среднесерийного производства такой вид заготовок наиболее приемлем, так как штамповка наиболее приближена к размерам готовой детали. Соответственно довольно высок коэффициент использования материала.

Составление технологического процесса на основную формообразующую операцию для любой из деталей группы сводится к выбору требуемых для получения формы детали переходов (желательно аналогичных).

В целях сокращения вспомогательного времени и максимального использования оборудования применяются приспособления с быстродействующими зажимными устройствами.

2.2 Служебное назначение детали Ступица — центральная часть вращающейся детали, имеющая отверстие для посадки на вал. Отверстие ступицы имеет шлицевый профиль для передачи крутящего момента.

Материал детали — сталь 35 ГОСТ 1050–88.

Таблица 2.1 Химический состав стали 35 (по ГОСТ 1050–88)

2.3 Анализ технологичности детали

Исходные данные: чертеж детали «Ступица ведомого диска сцепления», тип производства — крупносерийный. Чертеж имеет ряд нарушений действующих стандартов, поэтому выполнен нормоконтроль и метрологический контроль.

По указателю стандартов проверяем ГОСТы:

ГОСТ 1050–88 — действующий.

ОСТ 37.001.246−82 заменить на ГОСТ 30 893.1−2002. ОНВ. Общие допуски размеров.

В технических требованиях сделать запись: Общие допуски по ГОСТ 30 893.1: H14, h14, ±t2/2.

ГОСТ 1139–58 заменить на ГОСТ 1139–80. ОНВ. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски.

Все номинальные размеры приняты из рядов предпочтительного применения (Ra5, Ra10, Ra20, Ra40). Размеры 55; 77; 125; 23; 29; 6,9; 47,5 приняты из дополнительного ряда R80.

На чертеже принят числовой способ простановки предельных отклонений. Размер O32 имеет нестандартный допуск 0,17 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: O32h13(-0,39). Размер O36 имеет нестандартный допуск 0,12 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: O36h11−0,16.

Размер 6,9 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89:6,9js9(±0,018). Размер 6 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: 6h13(-0,18). Размер 25 имеет нестандартный допуск 0,3 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: 25Н13(+0,33). Размер 17 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: 17Н11(+0,11).

Размеры шлицевого соединения определены по ГОСТ 1139–80.

Втулка D-10?23Н13?29Н13?4F9. Размер 23 имеет нестандартный допуск 0,28 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: 23Н11(+0,13). Размер 29 имеет нестандартный допуск 0,28 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25 346–89: 29Н12(+0,21).

2.4 Анализ технических требований к детали

2.4.1 Анализ правильности задания норм точности Деталь представляет собой ступица ведомого диска сцепления, имеет достаточную жесткость и доступные черновые базы для установки заготовки в приспособлении на первой операции.

Поверхности вращения открыты для обработки любым инструментом и могут быть обработаны на станках с ЧПУ. Отсутствуют фасонные и сложные поверхности — поэтому обработку можно производить стандартным инструментом.

Выбор материала для данной детали технологичен, т.к. применяемый материал — сталь 35 по своим механическим характеристикам вполне удовлетворяет условиям работы данной детали и предъявляемым к ней характеристикам прочности.

Механическая обработка детали является технологичной. Деталь в основном обладает рациональной формой. Деталь удобна для захвата автооператорами.

Имеются удобные базирующие поверхности.

На чертеже поля допусков на наружные диаметральные размеры заданы в системе вала, на отверстия заданы по системе отверстия.

На чертеже принят числовой способ простановки предельных отклонений.

Простановка шероховатости выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 2.309−73. Все обозначения шероховатости Rz заменим на Ra: Rz 80-Ra 12,5; Rz 40-Ra 6,3; Rz 20-Ra 3,2.

Проверим соотношения допусков расположения, формы и шероховатости поверхностей. Для нормальной геометрической точности эти соотношения составляют Ra?0,05 Т и Тф?0,3 Т — для цилиндрических поверхностей или Тф?0,6 Т — для плоских поверхностей, где Т — допуск размера соответствующего квалитета.

Поверхности O36 и O23 являются эксплуатационными базами, поэтому на них назначен допуск формы.

Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера сведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Проверка соответствия заданных параметров

Выводы: 1. Для поверхности O23 шероховатость назначена неправильно, необходимо на чертеже указать допуск формы и новую шероховатость.

2. Для поверхности O36 указанный параметр шероховатости достаточный, необходимо на чертеже указать допуск формы.

2.4.2 Обеспечение контролепригодности конструкции изделия Контролепригодность допуска расположения определяется правильностью расположения измерительных баз.

В качестве базы принята внутренняя шлицевая поверхность O, Ra=6,3;Lбаз=22мм.

ТР — допуск расположения;

Lбаз — длина базы;

Lкон — длина поверхности измерения.

следовательно, изменять точность базированной поверхности не нужно.

Контролепригодность детали «Ступица ведомого диска сцепления» будет обеспечена с учетом всех изложенных ранее замечаний. Конфигурация изделия обеспечивает доступ средств измерений ко всем контролируемым поверхностям.

Большинство размеров могут быть измерены универсальными средствами измерения, выбор которых приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Выбор универсальных средств измерения ГОСТ 8.051 и ГОСТ 8.549

Для проверки годности шлицевых соединений применяем шлицевые оправки.

Измерение биения требует применения специальных средств: центра, стойки с индикатором. Допуск биения 0,1 мм. Необходимо применить рычажно-зубчатую головку с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм по ГОСТ 18 833. Применение специальных средств измерения показано в таблице 2.4.

2.4.3 Метрологическое обеспечение контролируемых параметров Универсальные средства измерения подлежат периодической калибровке по стандартным методикам. Применение специального средства измерения требует его особого метрологического обеспечения, т. е. необходимо разработать методику выполнения измерений, определить сроки и методику калибровки.

Таблица 2.4 Метрологический контроль детали «Ступица ведомого диска сцепления»

2.5 Анализ действующего технологического процесса

Существующий на настоящее время на заводе технологический процесс характеризуется выпуском на одном участке четырех номенклатур изделий. Детали обрабатываются на переналаживаемых специальных станках.

На токарных операциях используются токарные полуавтоматы КСП-6−160. Для производства деталей четырех наименований необходимо производить переналадку станков в соответствии с производственной программой.

Дальнейшая обработка происходит на универсальных вертикально-сверлильных, вертикально-фрезерных, протяжных и других станках. Для производства каждой из деталей приходится выполнять переналадку оборудования, что ведет к довольно-таки большим затратам рабочего времени и, как следствие, увеличивает время простоя оборудования.

Транспортировка деталей по участку осуществляется вручную с помощью тележек. Стружка также в тележках вывозится в стружкоуборочный канал.

Специальных контрольных приспособлений нет. Вспомогательный и режущий инструмент применяется без различных способов повышения износостойкости. Не применяется специальная межоперационная тара и станки расположены не по ходу технологического процесса, а по виду оборудования. Применяются приспособления с ручным зажимом, что ведет к возникновению деформаций деталей, нестабильности системы СПИД и увеличения вспомогательного времени.

Делая общий вывод о действующем технологическом процессе, хочется подчеркнуть, что данный технологический процесс не удовлетворяет требованиям предъявляемым к современному металлообрабатывающему производству и нуждается в серьезной реконструкции на основе применения современного автоматизированного оборудования с ЧПУ и другой вспомогательной автоматизированной оснастки, позволяющей исключить ручной труд, уменьшить трудоемкость обработки, увеличить точность и качество изготавливаемой детали. Этому в основном и посвящена тематика данной темы проекта.

2.6 Анализ задач, решаемых с помощью ЭВМ

В действующем производстве ЭВМ применяется для планирования годового объема выпуска, ремонта оборудования по графикам ППР, выявление узких мест, конструкторской и технологической подготовки производства. ЭВМ также применяется для создания программ работы станков с ЧПУ, управления режимами обработки, величинами перемещения режущего инструмента, скоростью вращения шпинделя.

В предлагаемом технологическом процессе групповой обработки деталей на автоматизированном участке, электронно-вычислительная техника планируется к использованию для широкого применения оптимальных маршрутов обработки деталей внутри группового технологического процесса, на основе теории минимизации расчетов величин партии для запуска деталей. Создания математических управляющих программ работы всего комплекса, основного и вспомогательного оборудования АУ, а также расчет планово-экономических показателей эффективности ГПС, в том числе расчет цикловой производительности и создание циклограммы производительности, как отдельных участков, так и всей системы в целом. Планируется также разработка алгоритмов и создание программ для решения отдельных технологических задач, выбора вида заготовок, расчет режимов резания, линейных операционных размеров, усилий зажима, точности приспособлений, норм времени, производительности. Разработка алгоритма и программ для создания автоматизированных обучающих систем (АОС) при решении отдельных технологических задач.

2.7 Выбор вида заготовки и его обоснование

Вид заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом и техническими требованиями на изготовление, объемом выпуска и экономичностью изготовления. Выбор вида заготовки зависит от эксплуатационных условий работы детали, ее размеров и формы.

Заготовка по возможности должна иметь форму, сходную с формой готовой детали, с наименьшими припусками на обработку и с определенными физико-механическими свойствами материала. Таким образом, при выборе заготовки главным является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Наиболее широкое распространение получили три способа получения заготовок:

1.Литье.

2.Ковка — штамповка.

Первый способ по экономическим и технологическим признакам не подходит. Все виды литья применяются в основном для корпусных деталей и тел вращения сложной конфигурации. Этот способ очень энергоемкий и требующий специального оборудования и помещения. При данном способе получения заготовки структура металла получается неоднородной и в некоторых случаях внутри детали возможно образование дефектов (усадочные раковины, пористость, трещины, непроливы, пористость и т. д.), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Второй способ — обработка металла давлением.

Для изготовления ступицы ведомого диска сцепления в условиях крупносерийного производства в качестве заготовки можно использовать заготовку полученную штамповкой на КГШП.

Штамповка на КГШП обеспечивает изготовление относительно точных поковок, без сдвига в плоскости разъёма. Производительность штамповки на прессах в 1,5−2 раза выше, чем на молотах. На прессах штампуют и прошивают отверстия. Поковки получаемые на КГШП, позволяют снизить объём механической обработки.

2.8 Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

Наименование детали: ступица ведомого диска сцепления

Чертеж: 402.1 601 142−10

Материал: сталь 35 ГОСТ 1050–88.

Вид заготовки: штамповка.

Предлагаемый технологический процесс отличается от базового применением механизма загрузки для загрузки деталей на станок и автоматизацией перемещения деталей по участку. Операции считаю рациональным оставить без изменений.

Базовый технологический процесс приведен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Маршрутная карта базового технологического процесса

Для разработки проектного маршрутного технологического процесса выделим элементарные поверхности.

Возможные планы обработки детали сведены в таблицу 2.6.

Рисунок 1 — Элементарные поверхности детали

Таблица 2.6 Планы обработки

Условные обозначения: НТП — наружная торцовая поверхность; НЦП — наружная цилиндрическая поверхность; ВШП — внутренняя шлицевая поверхность; ПП — плоская поверхность; КП — канавочная поверхность; НФ — наружная фаска. Т — точение; Фр — фрезерование; Св — сверление; Пр — протягивание; Проб — пробивка; К — калибровка. чр — черновой этап; пч — получистовой этап; ч — чистовой этап.

Таблица 2.7 Маршрутная карта технологического процесса

В базовом технологическом процессе не рациональным является то, что после получистового точения выполняется черновое фрезерование. Таким образом, нарушается этапность выполнения операций.

Спроектированный технологический процесс отличается от базового применением для загрузки деталей механизма загрузки и автоматизацией перемещения деталей по участку, установкой протяжного станка в конце технологического процесса, так как на нем осуществляется чистовая обработка шлиц.

На фрезерном и токарном станках применяются фрезы и резцы с механическим креплением твердосплавных пластин, что обеспечивает сокращение вспомогательного времени на настройку фрез и резцов на размер.

2.9 Разработка операционного технологического процесса

2.9.1 Назначение оборудования На операции 010 применяем токарные полуавтоматы КСП-6−160. Данное оборудование позволяет производить обработку деталей с параллельным выполнением позиций, что является рациональным в условиях крупносерийного производства.

На операции 005 используется агрегатный станок, на операции 015 специальный фрезерный, на операции 020 чеканочный пресс, на операциии 025 вертикально-протяжной станок.

Согласно своим техническим характеристикам вышеперечисленное оборудование подходит для обработки ступицы ведомого диска сцепления.

Всё применяемое в проекте оборудование обладает высокой производительностью и возможностью автоматизации. Оснащенные устройствами автоматической загрузки, выгрузки и ориентации и соединенные автоматической транспортной системой, станки позволяют добиться минимального использования ручного труда и как следствие высвобождение численности работающих.

2.9.2 Эскизы обработки и схемы установки Содержание технологического процесса записывается в технологические карты, для каждой операции вычерчиваем операционный эскиз (смотри технологические карты и приложенные к ним операционные эскизы).

На нашем участке отсутствуют станки с ЧПУ. Разработаем управляющую программу для сверлильной операции, предположим, что эта операция выполняется на вертикально-фрезерном станке 6Р13Ф3−37. Система ЧПУ — 2С42−61.

% ПС

№ 1 Т1 М06 ПС

№ 2 Х15 000 Y-18 000 F3000 G9 ПС

№ 3 М03 ПС

№ 4 G18 G49 Z-4200 R0100 R1−2200 R2 2200 L81ПС

№ 5 М02 ПС

% - начало программы ПС — конец кадра

№ 1. Установка сверла (Т1 М06)

№ 2. Перемещение сверла Х=150 мм, Y=180 мм с подачей 3000 об/мин;

торможение (G9)

№ 3. Включение вращения шпинделя (М03)

№ 4. Коррекция длины сверла (G18 G49); опускание сверла Z=-42 мм Рабочая подача 100 мм/мин (R0 -100), длина рабочего хода 22 мм

(R1−2200), обработка по постоянному циклу (L81)

№ 5. М02 — конец программы

2.9.3 Расчет операционных размеров и размеров заготовки

Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на 36h11(-0,16) мм.

Заготовка — штамповка на КГШП. Материал — сталь 35 ГОСТ 1050–88 массой 1,02 кг.

Для данной элементарной поверхности определяем количество этапов обработки: черновой, получистовой. Черновой и получистовой этапы выполняются точением.

Для наглядности расчет диаметральных операционных размеров сопровождаем построением схемы припусков и операционных размеров (рис.3).

Расчет диаметральных размеров в соответствии со схемой производим по формулам:

;

.

Минимальное значение припуска 2Zimin при обработке наружных и внутренних цилиндрических поверхностей определяется:

(1)

где RZi-1 — высота неровностей профиля на предшествующем переходе [14, с. 21, табл. П7]; hi-1 — глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе; [14, с. 21, табл. П7]; i-1 — суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечений осей, позиционное) и в некоторых случаях отклонения формы поверхности;? i — погрешность установки заготовки на выполняемом переходе; [4, с. 42, табл.13]

Значение RZ и h, характеризующее качество поверхности штамповки, составляет 150 и 150 мкм соответственно [4,с.66, табл. 27]. Значения RZ и h, достигаемые после механической обработки находим из [4,с.67,табл.29]. Суммарное значение пространственных отклонений для заготовок данного типа определяется:

[14],

где — общее отклонение расположения заготовки, мм; - отклонение расположения заготовки при зацентровке, мм.

Коробление заготовки находится по формуле:

где — отклонение оси детали от прямолинейности, мкм на 1 мм (удельная кривизна заготовки); l — расстояние от сечения, для которого определяем величину отклонения расположения до места крепления заготовки, мм;

где Тз =0,21 ммдопуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центровании, мм.

мкм=0,051 мм;

мм.

мм.

Для промежуточных этапов:

где Ку — коэффициент уточнения:

— черновое точение К =0,06;

— получистовое точение К = 0,05;

Получаем:

после чернового точения:

1=0,06*0,304=0,018 мм;

после получистового точения:

2=0,05*0,304=0,015 мм.

Значения допусков каждого перехода принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом вида обработки.

В графе предельные размеры dmin получаем по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наибольшие предельные размеры dmах определяются из наименьших предельных размеров прибавлением допусков соответствующих переходов.

Определяем величины припусков:

2Zmin чр = 2 (150 + 150 + 304) = 1208 мкм = 1,208 мм

2Zmin пч = 2 (50 + 50 + 18) =236 мкм = 0,236 мм Определяем Zmax для каждого этапа обработки по формуле:

2Zmaxj= 2Zminj +Тj+Тj-1

2Zmax чр = 2Zminчр + Тзаг +Тчр = 1,208 + 0,62+ 0,25 = 2,078 мм.

2Zmaxпч = 0,236 + 0,25+ 0,16 = 0,646 мм.

Все результаты произведенных расчетов сведены в табл.2.8.

Таблица 2.8 Результаты расчетов припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности O

Аналогично определяются диаметральные размеры и для остальных цилиндрических поверхностей. Конечные результаты расчета приведем в табл.2.9.

Таблица 2.9 Операционные диаметральные размеры

Определим линейные размеры заготовки и межоперационные линейные размеры. Для удобства расчетов нарисуем эскиз.

Рисунок 3- Схема расположения припусков и операционных размеров

1) ZА4 = А2' - А4

2) ZА5 = Г — А5 — А4 — А3'

3) ZА6 = А5 — А6

4) ZА7 = А4 — А7

5) ZА8 = А6 — А8 — Б

6) В = Г — А7 — А6

Конструкторские размеры: Г=А1'=22−0,52 мм, Б=1±0,07 мм, В=6−0,18 мм, А8=11±0,035 мм.

Составим размерную цепь для припуска ZА8.

Z А8min = А6 min — А8 maxБ max

Выражая из уравнения неизвестную величину, получаем:

А6 min = Z А8min +А8 max +Б max

где А8 max = 11,035 мм; Б max=1,07 мм.

ZА8 min = 0,3 мм А6 min = 0,3 +11,035 +1,07=12,405 мм А6 max = А6 min + ТА6

А6 max = 12,405 + 0,07=12,475 мм.

Результаты расчетов оформим в виде таблицы 2.10.

Таблица 2.10 Расчет размерных цепей для определения межоперационных размеров

2.9.4 Выбор рабочих приспособлений При выборе рабочих приспособлений необходимо учитывать тип производства. Для заданного проектом крупносерийного типа производства необходимо применение специальных переналаживаемых автоматизированных приспособлений. В данном дипломном проекте применены приспособления с пневматическим приводом, обеспечивающие надежное удержание детали.

На операции 005, 010, 015, 020, 025, 030, 035, 040, 045 для установки детали принимаем пневматическое приспособление с зажимом на оправку. Данное приспособление обеспечивает достаточную точностью установки заготовки как в осевом, так и в радиальном направлениях и позволяет развивать необходимые усилия зажима для её надежной фиксации.

Так как время от времени при производстве деталей необходима переналадка с выпуска одной детали на другую, в конструкции приспособлений предусмотрены взаимозаменяемые базовые элементы.

Зажим приспособлений на станках производится при нажатии кнопки на пульте управления.

Применение вышеописанных приспособлений позволит значительно уменьшить время на переналадку оборудования, улучшить условия труда, повысить производительность и снизить себестоимость изготовления продукции.

Считаем выбор рабочих приспособлений и их конструкции рациональными и удовлетворяющими требованиям организации труда на автоматизированном участке.

Так как время от времени при производстве деталей необходима переналадка с выпуска одной детали на другую, в конструкции приспособлений предусмотрены взаимозаменяемые базовые элементы.

Зажим приспособлений на станках производится при нажатии кнопки на пульте управления.

Применение вышеописанных приспособлений позволит значительно уменьшить время на переналадку оборудования, улучшить условия труда, повысить производительность и снизить себестоимость изготовления продукции.

Считаем выбор рабочих приспособлений и их конструкции рациональными и удовлетворяющими требованиям организации труда на автоматизированном участке.

Выбор режущего и измерительного инструмента

При работе на станках рекомендуется применять режущий инструмент с механическим креплением твердосплавных пластин. Данные инструменты позволяют до минимума сократить вспомогательное время на наладку режущего инструмента.

Исходя из этого, для фрезерного станка и токарного станков выбираем фрезы и резцы с механическим креплением пластин из твердого сплава.

Специальным режущим инструментом являются протяжка.

При обработке деталей на токарных станках с ЧПУ в качестве измерительного инструмента применяется штангенциркуль и скоба, на протяжном, фрезерном и чеканочном станке специальные калибры.

Специальный измерительный инструмент применяется лишь для контроля радиального биения. Также для контроля размера 6,9 разработано специальное контрольное приспособление.

Расчет режимов резания

Произведем расчет режимов резания для операций 005 — сверлильной и 010 — токарной, позиции II.

2.9.6.1 Операция 005

Станок — агрегатный АБ2637.

Материал детали — сталь Марка — 35 ГОСТ 1050–88

Характер заготовки — штамповка Вес детали: черновой — 0,425 кг; чистовой — 1,02 кг Материал режущей части инструмента — быстрорежущая сталь Р6М5

Обработка производится с охлаждением СОЖ «Велс-1»

1. Определение длины рабочего хода

Lр.х.=Lрез+y+Lдоп, где Lрез — длина обработки, мм

y — подвод, врезание и перебег инструментов,

Lдоп — дополнительная длина хода

y= yпод+ yврез + yп ,

где yпод, yврез, yп — длина подвода, врезания и перебега соответственно Сверло:

Lр.х =24+10=34 мм

2. Назначение подач суппортов на оборот шпинделя Sо, мм/об Сверло: Sо=0,28мм/об

3. Определение стойкости инструментов Тр=120мин

4. Расчет скоростей резания V в м/мин и числа оборотов шпинделя станка n в минуту:

V= Vтабл. К1К2К3 м/мин где К1 — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К2 — от стойкости и марки твердого сплава;

К3 — от вида обработки.

Сверло: V=22*0,8*1,0*0,8=14 м/мин

n=1000* V/n*D

Сверло: n=1000* 14/3,14*22,25=200 об/мин

5. Определение минутной подачи Сверло: Sм=Sо*n=0,28*200=56 мм/мин

6. Расчет основного машинного времени обработки tм в мин

tм= Lр.х./ Sо*n

Сверло: tм= 34/ 56=0,6 мин Основное машинное время обработки

tм = tм = 0,6 мин.

2.9.6.1 Операция 010, позиция II

Станок — КСП-6−160 токарный полуавтомат.

Материал детали — сталь Марка — 35 ГОСТ 1050–88

Характер заготовки — штамповка Вес детали: черновой — 0,425 кг; чистовой — 1,02 кг Материал режущей части инструмента — твердый сплав Обработка производится с охлаждением СОЖ «Велс-1»

1. Определение длины рабочего хода

Lр.х.=Lрез+y+Lдоп, где Lрез — длина обработки, мм

y — подвод, врезание и перебег инструментов,

Lдоп — дополнительная длина хода

y= yпод+ yврез + yп ,

где yпод, yврез, yп — длина подвода, врезания и перебега соответственно Подрезной резец:

Lр.х1=41,1+2,9=44 мм

Lр.х2=36,2+7,8=44 мм Проходной резец:

Lр.х3 =7,4+3+2,6=13 мм

2. Назначение подач суппортов на оборот шпинделя Sо, мм/об Подрезной резец: Sо1= 0,25 мм/об

Sо2= 0,25 мм/об Проходной резец: Sо3=0,16 мм/об

3. Определение стойкости инструментов Тр=200мин

4. Расчет скоростей резания V в м/мин и числа оборотов шпинделя станка n в минуту:

V= Vтабл. К1К2К3 м/мин где К1 — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К2 — от стойкости и марки твердого сплава;

К3 — от вида обработки.

Подрезной резец: V1=135*0,75*0,8*1,35=109,4 м/мин

V2 =135*0,75*0,8*1,35=109,4 м/мин Проходной резец: V3=210*0,75*0,8*1,05=132,3 м/мин

n=1000* V/n*D

Подрезной резец: n1=1000* 109,4/3,14*47=741 об/мин

n2=1000*109,4/3,14*57=611 об/мин Проходной резец: n3=1000* 132,3/3,14*127=332 об/мин

5. Определение минутной подачи Подрезной резец: Sм1=Sо*n=0,25*741=185,3 мм/мин

Sм2=Sо*n=0,25*611=153 мм/мин Проходной резец: Sм3=Sо*n=0,16*332=53 мм/мин

6. Расчет основного машинного времени обработки tм в мин

tм= Lр.х./ Sо*n

Подрезной резец: tм1= 44/ 185,3=0,23 мин

tм2= 44/ 153=0,28 мин Проходной резец: tм3= 13/ 53=0,24 мин

7. Основное машинное время обработки

tм = tм1+ tм2+ tм3= 0,23+0,28+0,24= 0,75 мин.

Техническое нормирование Произведем техническое нормирование для операций 005 и 010, позиции II, режимы резания для которых были рассчитаны в предыдущем разделе.

2.9.7.1 Операция 005

Штучное время:

Тшт = То + Тв + Тоб + Тот где То= 0,6 мин — основное время Тв — вспомогательное время, мин Тоб — время на обслуживание рабочего места, мин Тот — время на отдых и личные надобности, мин Тв = Туст + Туп + Тиз где Туст — время на установку и снятие детали Туст = 0,3 мин Туп — время на приемы управления Туп = 0,015 мин Тиз — время на измерение детали Тиз = 0,3 мин Тв — вспомогательное время, мин Тв = 0,3 + 0,015 + 0,3 = 0,615 мин Тоб = Ттех + Торг где Ттехвремя на техническое обслуживание рабочего места где-То — основное время обработки

tсм — время на смену инструмента Т — период стойкости инструмента Торг = 0,04(То+Тв) — время на организационное обслуживание рабочего места.

Торг =0,04(0,6+0,615)= 0,04 мин Тоб = 0,025 + 0,04 = 0,065 мин Тот — время на отдых и личные надобности, мин Тот = 0,06(То+Тв)= 0,06(0,6+0,615)= 0,07 мин Тшт = 0,6 + 0,615 + 0,065 + 0,07 = 1,35 мин Штучно-калькуляционное время где Тпз — подготовительно-заключительное время

m — расчетное количество деталей в партии Количество деталей в партии запуска

m=Па/F

где а=24 дня — периодичность запуска, соответствующая потребности сборки

F=256дн. — число рабочих дней в году

m=15 000 024/256=14 063 шт.

Тпз=Тни+Тпи где Тни = 35= 3 мин — время на наладку инструмента Тпи = 35= 3 мин — время на получение инструмента Операция 010, позиция II

Штучное время:

Тшт = То + Тв + Тоб + Тот где То= 0,75 мин — основное время Тв — вспомогательное время, мин Тоб — время на обслуживание рабочего места, мин Тот — время на отдых и личные надобности, мин Тв = Туст + Туп + Тиз где Туст — время на установку и снятие детали Туст = 0,3 мин Туп — время на приемы управления Туп = 0,015 мин Тиз — время на измерение детали Тиз = 1 мин Тв — вспомогательное время, мин Тв = 0,3 + 0,015 + 1 = 1,315 мин Тоб = Ттех + Торг

где Ттехвремя на техническое обслуживание рабочего места где-То — основное время обработки

tсм — время на смену инструмента Т — период стойкости инструмента Торг = 0,04(То+Тв) — время на организационное обслуживание рабочего места.

Торг =0,04(0,75+1,315)= 0,08 мин Тоб = 0,04+ 0,08= 0,12 мин Тот — время на отдых и личные надобности, мин Тот = 0,06(То+Тв)= 0,06(0,75+1,315)= 0,12 мин Тшт = 0,75+1,315+0,12+0,12 = 2,3 мин Штучно-калькуляционное время где Тпз — подготовительно-заключительное время

n — расчетное количество деталей в партии Количество деталей в партии запуска

m=Па/F

где а=24 дня — периодичность запуска, соответствующая потребности сборки

F=256дн. — число рабочих дней в году

m=1 500 024/256=14 063 шт.

Тпз=Тни+Тпи где Тни = 15= 5 мин — время на наладку инструмента Тпи = 15= 5 мин — время на получение инструмента Особенности проектирования обработки деталей на автоматизированных участках Автоматизированные участки должны обеспечивать высокую производительность и надежность, а также достаточную гибкость.

Отличительной особенностью АУ является :

Высокая концентрация операций Наличие автоматических конвейеров для перемещения деталей внутри линии Постоянство циклов работы оборудования, встроенного в АУ Возможность переналадки линии для выпуска другого вида деталей.

Автоматизированный участок, разработанный в данном дипломном проекте, обладает следующими характеристиками:

По типам используемого оборудования — со станками общего назначения По характеру связи между станками — с жесткой связью.

Со спутниками Со сквозным перемещением заготовок Многопоточная Для удаления стружки с территории участка используется транспортер, расположенный в полу. Установка и снятие деталей на станках производится с помощью механизма загрузки. Контроль размеров производится при помощи измерительных приспособлений.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ

3.1 Станкоемкость и трудоемкость Трудоемкость Трудоемкость годовой программы подсчитывается по следующей формуле:

Исходные данные для расчета трудоемкости по базовому варианту приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Исходные данные для расчета трудоемкости по базовому варианту

Трудоемкость годовой программы по базовому варианту:

5116 нормо-ч/год Исходные данные для расчета трудоемкости по проектному варианту приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Исходные данные для расчета трудоемкости по проектному варианту

Трудоемкость годовой программы по проектному варианту:

4664 нормо-ч/год Коэффициент ужесточения по трудоемкости:

1,09

Станкоемкость Станкоемкость годовой программы подсчитывается по следующей формуле Исходные данные для расчета станкоемкости по базовому варианту приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Исходные данные для расчета станкоемкости по базовому варианту

Станкоемкость годовой программы по базовому варианту:

1279 станко-ч/год Исходные данные для расчета станкоемкости по проектному варианту приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Исходные данные для расчета станкоемкости по проектному варианту

Станкоемкость годовой программы по проектному варианту:

1720 станко-ч/год Коэффициент ужесточения по станкоемкости

0,74

Определение количества и типа основного и вспомогательного технологического оборудования Количество основного производственного оборудования рассчитывается по следующей формуле:

Срi= Nг* tшт/ Фоб*Квн*Кз*60,

где Квн — коэффициент выполнения норм; Квн=1,1

Кз — коэффициент загрузки оборудования по времени, Кз=0,75

Количество оборудования на операции 005:

Ср1=150 000· 0,4227/ 3725· 1,1·0,75·60=0,82 Спр1=1 станок Коэффициент использования Ки= Ср1/ Спр1=0,82

Количество оборудования на операции 010:

Ср2= 150 000· 0,769/3725·1,1·0,75·60=0,93 Спр2=1 станок Коэффициент использования Ки= 0,93

Количество оборудования на операции 015:

Ср3= 150 000· 0,415/3725·1,1·0,75·60=0,81 Спр3=1 станок Коэффициент использования Ки= 0,81

Количество оборудования на операции 020:

Ср4=150 000· 0,394/3725·1,1·0,75·60=0,75 Спр4=1 станок Коэффициент использования Ки=0,75

Количество оборудования на операции 025:

Ср5= 150 000· 0,348/3725·1,1·0,75·60=0,68 Спр5=1 станок Коэффициент использования Ки= 0,68

График загрузки оборудования приведен на рис. 4.

Рисунок 4 — График загрузки оборудования Средний коэффициент загрузки технологического оборудования составляет:

Расчет потребного количества вспомогательного и подъемно-транспортного оборудования.

Выбираем необходимый типаж станков рембазы в количестве 2 единиц: 3Б151, КСП-6−160.

Подъемно-транспортное оборудование — механизм загрузки.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Основное и вспомогательное оборудование участка

Состав и количество работающих производственного подразделения

3.3.1 Определение численности основных рабочих Списочный состав численности основных рабочих определим по трудоемкости

где m — число операций в техпроцессе;

Фр — эффективный фонд времени работы рабочих, Фр=1840 час;

tштучное время на выполнение i-й операции, мин.

чел.

3.3.2 Определение численности вспомогательных рабочих Количество наладчиков списочное

где — суммарное количество принятых станков;

— норма обслуживания станков одним наладчиком;

m — количество смен;

— коэффициент, учитывающий невыходы по уважительным причинам;

= 7;

m = 2;

= 1,1.

чел.

Число рабочих для технического обслуживания оборудования, в том числе станочников, слесарей, смазчиков определим по суммарной трудоемкости ремонтных работ

= 4 чел. из них:

рабочие по ремонту оборудования — 2 чел.

рабочие по техническому обслуживанию — 2 чел.

Число контролеров

где t — норма времени для контроля одной детали;

апроцент выборочности контроля одной детали;

к — коэффициент, учитывающий затраты времени на повторный контроль, заполнение документов и т. д.;

t = 0,042 час (по заводским данным);

а = 25%;

к = 0,5.

чел.

= 1,71,1 = 2 чел.

3.3.3 Определение численности руководителей, специалистов, служащих Число руководителей принимаем из расчета 1 мастер на 20−25 чел.

Принимаем одного мастера.

Число специалистов

0,12 12 = 2 чел.

Из них: инженер-технолог 2 категории — 1 чел.

инженер-наладчик 2 категории — 1 чел.

Число служащих принимаем 1% от общего числа основных и вспомогательных рабочих

0,01 12 = 1 чел.

Принимаем одного табельщика.

Результаты расчетов сведем в таблицы 3.6 и 3.7.

Таблица 3.6 Штатное расписание участка.

Таблица 3.7 Штатное расписание руководителей, специалистов и служащих на участке

Технологическое проектирование вспомогательных служб участка Заготовительное отделение Ввиду того, что заготовкой для ступиц ведомого диска сцепления является штамповка и она поступает со склада УВК, надобность в заготовительном отделении отсутствует.

Технологическое оснащение участка Заточное отделение Расчет количества заточных станков проведем укрупненным методом.