Технологический процесс изготовления детали в условиях среднесерийного производства

Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Её продукция — машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а так же темпы перевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

Состояние машиностроения во многом определяет развитие и других отраслей народного хозяйства. В различных отраслях производства применяют детали типа «колесо приводное». Данные детали исходя из высоких требований к технико-экономическим и эксплуатационным показателем машин и механизмов, должны обладать высокой надежностью, ремонтопригодностью, технологичностью, удобством в эксплуатации. Во многом эти показатели обеспечиваются в процессе проектирования и изготовления приводных колес.

Основными задачами технологии машиностроения являются проектирование всего комплекса технологических средств, обеспечивающих выпуск продукции заданного качества в заданном количестве и в установленные сроки.

Технологическая подготовка производства является определяющим этапом в цикле производства машин и механизмов. Один из этапов технологической подготовки производства, состоит в разработке техпроцесса изготовления деталей машин.

Данный дипломный проект посвящается разработке технологического процесса изготовления колеса приводного в условиях среднесерийного производства.

Главные задачи, которые необходимо решить при проектировании новых технологических процессов — повышения точности и качества обработки, стабильности и долговечности деталей и максимальное снижение себестоимости обработки путем совершенствования технологических процессов. В данном дипломном проекте эти задачи будут решаться путем всестороннего анализа проектного технологического процесса, выявления его основных недостатков и методов их решения.

Таким образом, целью дипломного проекта является разработка совершенно нового технологического процесса изготовления детали, повышение качества обработки, снижение себестоимости изготовления, применение самых новейших разработок в области технологии машиностроения.

1. Состояние вопроса. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали Данная деталь называется «Колесо приводное» 439А-4 268 432−01, устанавливается в коробке передач станка и служит для установки сопрягаемых деталей и передачи крутящего момент.

1.1.1 Анализ материала детали Деталь изготавливается из стали 40Х по ГОСТ 4543–71. Сталь 40Х — сталь хромистая низколегированная конструкционная качественная. Применяется для изготовления деталей средних размеров, работающих без значительных динамических нагрузок. Недостаток — склонность к отпускной хрупкости. Имеет прокалиеваемость на глубину 15−20мм.

Таблица 1.1 — Химический состав стали, %

Таблица 1.2 Физико-механические свойства стали

Обозначения в таблице 1.2:

у_т — Предел пропорциональности (предел текучести для остановочной деформации), [МПа]

у_в — Предел кратковремменной прочности, [МПа]

д_s — Относительное удлинение при разрыве, [%]

ш — Относительное сужение, [%]

KCU — Ударная вязкость, [Дж/см²]

HB — Твердость по Бринеллю Согласно таблицам 1.1 и 1.2 химический состав и механические свойства стали 40Х вполне соответствуют служебному назначению изготавливаемой из нее детали.

1.1.2 Классификация поверхностей детали по служебному назначению С целью выявления поверхностей, имеющих определение для качественного выполнения деталью своего служебного назначения, систематизируем поверхности детали.

Рисунок 1.1 Систематизация поверхностей Таблица 1.3 Классификация поверхностей детали по служебному назначению

1.2 Анализ технологичности конструкции детали Анализ технологичности детали выполняем с целью выявления возможного снижения себестоимости обработки детали путем совершенствования ее конструкции.

К критериям технологичности детали относятся:

а) технологичность заготовки б) технологичность конструкции детали в целом в) технологичность базирования и закрепления г) технологичность обрабатываемых поверхностей.

Рассмотрим выполнение этих критериев применительно к заданной детали.

1.2.1 Технологичность заготовки Деталь — колесо приводное изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543–71 методом горячей объемной штамповки. Конфигурация наружного контура и отверстия не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.

Таким образом, заготовку можно считать технологичной.

1.2.2 Технологичность конструкции детали в целом Поверхности детали имеют шероховатости, соответствующие их служебному назначению.

Шероховатости: Ra 1,25 на поверхности: 8; Ra 2,5 на поверхности: 4; Ra 3,2 на поверхности: 1.

Степени точности 7-C с зубчатого венца поверхность 12.

Следовательно, хотя точность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной и повышенной точности.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке, транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный.

Недостатком конструкции детали является отсутствие выкружки зуба. Она выполняется, как правило, для обеспечения выхода инструмента при чистовой обработке зубьев. Считается, что выкружка ножки зуба снижает прочность зуба на срез вследствие уменьшения толщины ножки зуба. Однако проведены исследования, показавшие, что ножка, зуба, выполненная с радиусным закруглением имеет в этом месте концентратор напряжений из-за неравномерности распределения напряжений. Выкружка ножки зуба напротив, исключает указанный концентратор напряжений, снижая неравномерность распределения напряжений в ножке зуба, и тем самым увеличивая прочность зуба на срез.

Из анализа следует, что конструкцию детали в целом можно считать технологичной.

1.2.3 Технологичность базирования и закрепления Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей, возможностью захвата детали роботом.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве баз при токарной обработке левого конца, возможно, использовать поверхности 8 и торец 9.

При шлифованной обработке левого конца, возможно, использовать поверхность 14.

При токарной обработке правого конца, возможно, использовать поверхность торец 1 и 3.

При шлифовальной обработке правого конца, возможно, использовать поверхность 14.

В качестве баз при протяжной обработке необходимо использовать торец 4.

При обработке зубьев в качестве баз используются поверхности 14.

Таким образом, обработку поверхностей колеса приводного можно вести от одних и тех же баз. При закреплении детали, возможно, надежно обеспечить ее установочное положение. На большинстве установок в качестве технологических баз можно использовать измерительные базы.

Базовые поверхности имеют достаточно высокую точность и малую шероховатость, что обеспечивает точность и шероховатость образованных поверхностей.

Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления деталь можно считать технологичной.

1.2.4 Технологичность обрабатываемых поверхностей Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей колеса приводного определяется конструкцией узла, в который оно входит и условиями работы детали. Точность поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы колеса приводного заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Все поверхности не вызывают трудностей при их обработке.

Таким образом, конструкция колеса приводного является технологичной, и вносить изменения в конструкцию не следует.

1.3 Анализ базового варианта техпроцесса Задача анализа — выявить недостатки базового техпроцесса (ТП), устранение которых будет содействовать достижению цели ТП.

1.3.1 Технологический маршрут базового техпроцесса Анализ технологического маршрута базового техпроцесса проводим с целью выявления недостатков последовательности и содержания операций.

Порядок и содержание операций базового маршрута приведены в таблице 1.4.

1.4 Задачи проекта. Пути совершенствования техпроцесса

1.4.1 Недостатки базового ТП Анализ заводского ТП обработки колеса приводного показывает, что базовый техпроцесс пригоден только для единичного и мелкосерийного производства. Применяемое оборудование и оснастка недостаточно производительны в условиях среднесерийного производства.

Анализ базового техпроцесса, сделанный во время производственной практики и подготовки к дипломному проекту, позволил выявить ряд недостатков, сдерживающих повышение производительности обработки колеса приводного и снижение себестоимости.

Укажем основные недостатки базового техпроцесса:

1. Низкая износоустойчивость резцов на токарных операциях, что объясняется большими припусками на обработку и напусками на заготовке, т.к. в качестве заготовки применен прокат.

2. Большое штучное время на токарных операциях вследствие большого припуска, неоптимальных режимов резания и применения универсального оборудования.

3. Неоптимально выбрано оборудование — универсальные низкопроизводительные станки.

4. Большое штучное время на операциях вследствие применения универсальной оснастки с ручным зажимом.

Таблица 1.4 — Характеристика базового техпроцесса

5. На зубофрезерной операции не делается выкружка у ножки зуба, хотя после шевиноговальной операции прочность зуба на срез меньше, чем зуба с выкружкой.

6. Большое время тратится на слесарную операцию, где происходит снятие заусенцев по всему контуру детали вручную.

1.4.2 Задачи проекта. Пути совершенствования техпроцесса Учитывая указанные недостатки базового техпроцесса, сформулируем задачи дипломного проекта и пути совершенствования ТП:

1. Рассчитать припуск на обработку по более совершенной методике и спроектировать заготовку, полученную штамповкой.

2. Применить для условий среднесерийного производства наиболее оптимальные высокопроизводительные станки, в основном с ЧПУ или полуавтоматы.

3. Применить специальную и специализированную высокопроизводительную оснастку.

4. На зубофрезерной операции применить трехзаходную червячную сборную фрезу с протуберанцами. Её применение позволит увеличить прочность зуба на срез и повысить точность при обработке зубьев.

5. Заменить шевингование зубоприкаткой, что улучшит точность зубьев после термообработки, шероховатость и шумовые характеристики и снизит затраты на инструмент.

6. Вместо ручной слесарной операции применить электрохимическую, что позволит существенно понизить штучное время.

7. Повысить производительность лимитирующих операций и стойкость инструмента, проведя для этой цели научные и патентные исследования с применением методов технического творчества.

8. Проанализировать ТП с точки зрения возникновения опасных и вредных факторов, принять меры по их устранению или защите от их действия.

9. Определить экономическую эффективность изменений, внесенных в техпроцесс.

Решению этих задач посвящен дипломный проект.

2. Выбор стратегии и выбор производства В зависимости от типа производства будем определять общие подходы к выбору организации технологического процесса, ввиду заготовки, назначение припусков.

Различные типы производства характеризуются различной величиной коэффициента закрепления операций. Для его расчета необходимо знать трудоемкость изготовления детали, последовательность обработки и количество станков.

Тип производства определим упрощенно в зависимости от массы детали и программы выпуска.

По [5, с. 24 табл. 31] при массе детали 5,4 кг и годовой программе выпуска Nг=4000 шт. производство — среднесерийное.

Таблица 2.1 — Основные характеристики среднесерийного производства

3. Выбор и проектирование заготовки

3.1 Выбор метода получения заготовки Для данной детали заготовкой может служить поковка, полученная методом горячей объемной штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП) и прокат.

3.1.1 Проектирование и расчет штампованной заготовки Стоимость заготовки определяется по формуле:

где C_i — базовая стоимость 1 т. заготовок, руб.

C_i = 270 руб.

m_з — масса заготовки, кг

m_д — масса детали, кг

k_т — коэффициент точности для штамповки нормальной точности [2, с. 37]

k_т=1,0

k_с — коэффициент сложности для стали 3 группы сложности [2, с. 38]

k_с=1,0

k_в — коэффициент веса

k_в — 1,14 [2, с. 38]

k_м — коэффициент марки материала

k_м — 1,21 [2, с. 37]

k_п — коэффициент программы

k_п — 1,0

S_отх — стоимость отходов, руб.

Степень сложности С3. Точность изготовления поковки — Т3. Группа стали — М1.

Припуски на номинальные размеры детали в зависимости от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки (ГОСТ 7505−89).

Рисунок 3.1 — Эскиз заготовки Для определения объема разобьем заготовку на элементарные части, радиусами, фасками, штамповочными уклонами пренебрегаем.

Объем заготовки:

где Vi — объем i-го элемента заготовки.

Цилиндрические элементы заготовки:

где d — диаметр, мм

I — длина, мм.

Тогда объем штамповки V, мм³

V=1 060 399,42 мм³ (подсчитано в системе Компас — 3D V12)

Масса заготовки m_з, кг

где V — объем, мм³

— плотность стали, кг/мм³

m_з=1 060 399,42· 7,85·10^-6=8,3 кг (подсчитано в системе Компас — 3D V12)

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку КИМ=m_д/m_з=5,4/8,3=0,65

Стоимость штамповки

S_заг=270/1000· (8,3·1,0·1,0·1,14·1,21·1,0)-(8,3−5,4)·14/1000=3,038 руб.

Стоимость штампованной заготовки с учетом коэффициента приведения цен 1985 г к ценам 2009 г.

3,038· 100=303,8 руб.

3.1.2 Проектирование заготовки, полученной из проката Заготовка из проката.

Найдем максимальный диаметр заготовки из проката.

На наибольший диаметр колеса приводного примем припуски.

При черновом точении припуск на обработку составляет 5,5 мм, при чистовом 2,0 мм.

D=176+5,5+2=183,5 мм По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590–71

Круг Припуски на подрезание торцевых поверхностей определяются по [5, табл. 3.14]

Припуск на черновую подрезку торцов 5 мм, чистовую 2 мм.

Общая длина заготовка L₃=96+5+2=103 мм Объем заготовки определяем по плюсовым допускам ()

=2 797 999,90 мм³ (подсчитано в системе Компас — 3D V12)

m_з=V· =2 797 999,90 · 7,85·10^-6=21,8 кг (подсчитано в системе Компас — 3D V12)

Коэффициент использования материала по формуле:

КИМ=5,4/21,8= 0,24

Стоимость заготовки из проката

S_{заг п}=215/1000· 21,8-(21,8−5,4)·(61,7/1000)=3,675 руб.

Стоимость заготовки из проката с учетом коэффициента привидения цен 1985 г к ценам 2009 г.

=3,675· 100=367,5 руб.

Таблица 3.1 — Результаты расчетов заготовки

3.2 Экономическое сравнение двух вариантов заготовки Переменные затраты на механическую обработку где C_уд=26 — удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой мехобработке, руб/кг К_о=1,0 — коэффициент обрабатываемости материала [3, с. 5]

Для штамповки

=26· (8,3−5,4)/1,0=75,4 руб.

Для проката

=26· (21,8−5,4)/1,0=426,4 руб.

Тогда суммарный объем переменной доли затрат на получение заготовки и механической обработки

Для штамповки

=303,8+75,4=379,2 руб.

Для проката

=367,5 +426,4=793,9 руб.

На основании сопоставлений технологической себестоимости по рассматриваемым вариантам делаем заключение о том, что оптимальным является вариант получения заготовки полученной из штамповки.

Годовой экономический эффект, руб.

где Nr=4000 шт/год — годовая программа выпуска

=(793,9−379,2)· 4000=1 658 800 руб.

4. Выбор технологических баз. План обработки

4.1 Разработка схем базирования Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве баз при токарной обработке левого возможно использовать поверхности 8 и торец 9.

При шлифованной обработке левого конца возможно использовать поверхность 14.

При токарной обработке правого конца возможно использовать поверхность торец 1 и 3.

При шлифовальной обработке правого конца возможно использовать поверхность 14.

В качестве баз при протяжной обработке необходимо использовать торец 4.

При обработке зубьев в качестве баз используются поверхности 14.

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях технологического процесса изготовления колеса приводного приведены в плане обработки.

4.2 Технологический маршрут обработки детали Таблица 4.2 — Технологический маршрут обработки детали

5. Выбор средств технологического оснащения Задача раздела — выбрать для каждой операции технологического процесса такие оборудования, приспособление и инструмент, которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.

5.1 Обоснование выбора оборудования Выбор станка должен основываться на следующих правилах:

· Мощность, производительность и точность должны быть минимальными, но достаточно для выполнения требования предоставляемых к операции

· Обеспечение концентрации производства с целью уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точность за счет уменьшения числа переустановок заготовки

· Предпочтение отдавать отечественным станкам (они дешевле и сделаны по нашим стандартам)

· В среднесерийном производстве следует применять высокопроизводительные станки-автоматы, агрегатные станки, станки с ЧПУ

· Оборудование должно отвечать требования безопасности, Эргономики и экологии.

Данные по выбору оборудованию занесены в таблицу 5.1

Таблица 5.1 — Выбор оборудования

5.2 Обоснования выбора приспособлений При выборе приспособления нужно руководствоваться следующими правилами:

· Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретических баз, быстродействие, надежность

· Приспособление должно обеспечить надежное закрепление заготовки при обработке

· Приспособление должно быть быстродействующим

· Следует отдавать предпочтение стандартным нормализованным, универсально-сборным приспособлением, и только при их отсутствии проектировать специальное приспособление.

Данные по выбору приспособления сведены в таблицу 5.2

Таблица 5.2 — Выбор приспособления

5.3 Обоснование выбора режущего инструмента При выборе режущего инструмента следует руководствоваться правилами:

· Режущий инструмент выбирается исходя из метода обработки, оборудования, расположения обрабатываемой поверхности

· Следует отдавать стандартным и нормализованным инструментам и только при их отсутствии применять нестандартные

· Материал режущего инструмента выбирается исходя из обрабатываемого материала, состояния поверхности и вида обработки.

Таблица 5.3 — Выбор инструмента

6. Разработка технологических операций

6.1 Расчет промежуточных припусков и операционных размеров

6.1.1 Расчет промежуточных припусков аналитическим методом Рассчитаем припуски на наиболее точную поверхность

Последовательность обработки данной поверхности, оборудования, установка приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 — Последовательность обработки поверхности, оборудование, установка

Элементы припуска — величину неровностей Rz и глубину дефектного слоя h назначаем [2, с. 66] и [5, с. 69]

Определим элементы припуска и

Суммарное отклонения штампованной заготовки:

где погрешность смещения разъемов штампов

Погрешность коробления:

где L — длина заготовки Величина отклонения расположения заготовки центровки:

где — допуск на поверхности, используемый в качестве базовых на первой операции (2,5 мм):

Суммарное отклонение расположения:

Погрешность установки при базировании заготовки в кулачковом патроне при черновом точении =270 мкм, при чистовом точении =100 мкм, погрешность установки при чистовой обработке при установке в цанговом патроне остаточное суммарное расположение заготовки после черновой обработки =40 мкм, в мембранном =20 мкм.

где Ку — коэффициент уточнения Для перехода 2 Ку=0,06

Для перехода 3 Ку=0,04

Для перехода 4 Ку=0,02

Для перехода 5 Ку=0,01

тогда

=907•0,06=54 мкм

=907•0,04=36 мкм

=907•0,02=18 мкм

=907•0,01=9 мкм

Минимальный припуск на черновую обработку Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям

мм

d min шлифов. чист.=94,97 мм

d min шлифов. черн.= 94,97+0,113=95,083 мм

d min токарн. чист.= 95,083+0,207=95,29 мм

d min токарн. черн.= 95,29+0,427=95,717 мм

d min заготовок=95,717+2,612=98,329 мм

мм

d max шлифов. чист.=94,97+0,016=94,986 мм

d max шлифов. черн.= 95,083+0,025=95,108 мм

d max токарн. чист.= 95,29+0,10=95,39 мм

d max токарн. черн.= 95,717+0,39=96,107 мм

d max заготовок=98,329+2,5=100,829 мм Максимальные припуски

мм

2Zmax шлифов. чист.= 95,108−94,97=0,138 мм

2Zmax шлифов. черн.= 95,39−95,083=0,307 мм

2Zmax токарн. чист.= 96,107−95,29=0,817 мм

2Zmax токарн. черн.= 100,829−95,717=5,112 мм Минимальные припуски

мм

2Zmin шлифов. чист.= 95,083−94,986=0,097 мм

2Zmin шлифов. черн.= 95,29−95,108=0,182 мм

2Zmin токарн. чист.= 95,717−95,39=0,327 мм

2Zmin токарн. черн.= 98,329−96,107=2,222 мм Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 — Расчет припуска

d min заготовки — 98,329 мм

d max заготовки -100,829 мм Рисунок 6.1 — Схема припусков

6.1.2 Расчет промежуточных припусков табличным методом Промежуточные припуски на обработку поверхностей табличным методом определяется следующим образом: если обрабатывается однократно, то припуск определяется вычитанием из размера заготовки размер детали. Если поверхность обрабатывается многократно, от общего припуска определяется так же, как и при однократной обработке, а промежуточные припуски определяются по [11, с. 191].

Результаты расчетов припусков табличным методом приведены в таблице 6.3

Таблица 6.3 — Припуски на обработку поверхностей колеса приводного

6.2 Расчет режимов резания

6.2.1 Расчет режимов резания на торцекруглошлифовальную операцию 035

Исходные данные Деталь — колесо приводное Материал — сталь 40Х

Заготовка — штамповка Обработка — торцекруглошлифовальная Тип производства — среднесерийное Приспособление — Патрон мембранный Закрепление заготовки — по наружной поверхности с упором на торец Смена детали — ручная Жесткость станка — средняя Структура операций (последовательность переходов) Операция 035 Торцекруглошлифовальная чистовая Шлифовать поверхность, выдерживая размер

Выбор режущих инструментов Принимаем Шлифовальный круг ЗП 600×25×205 91А25НС17К11 ГОСТ 2424–83

Расчет элементов режимов обработки Глубина резания t=0,07 мм Поперечная подача круга, мм/мин Предварительная обработка:

Окончательная обработка:

где , — минутные подачи по таблице, мм/мин; [1, с. 173]

— коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга;

— коэффициент, зависящий от припуска и точности;

— коэффициент, зависящий от диаметра круга, количества кругов и характера поверхности.

6.2.1.4.3 Скорость круга, м/с

V=35 м/с

6.2.1.4.4 Скорость вращения детали, м/мин

=35 м/мин

6.2.1.4.5 Частота вращения шпинделя n,

Корректировка режимов резания по паспортным данным станка, так как на шлифовальном станке применяется бесступенчатое регулирование, принимаем фактическую частоту вращения шпинделя

Частота вращения шпинделя шлифовального круга ,

Мощность резания где — поправочный коэффициент (0,14) [11, с. 303 табл. 56]

r, y, q, z — показатели степени r=0,8, y=0,8, q=0,2, z=1 [11, с. 303 табл. 56]

s — радиальная подача, м/мин

d — обрабатываемый диаметр

b — ширина шлифования

2,6 кВт Сила резания

6.2.2 Расчет режимов резания на зубофрезерную операцию 045

Исходные данные Деталь — колесо приводное Материал — сталь 40Х

Заготовка — штамповка Тип производства — среднесерийное Приспособление — оправка с базированием по внутреннему отверстию Смена детали — ручная Жесткость станка — средняя Структура операций (последовательность переходов) Операция 045 Зубофрезерная Фрезеровать зубья под последующую прикатку, выдерживать размеры 176, m-4, z=42

Выбор режущих инструментов Фреза червячная модульная сборная с рейками из стали Р6М5К5, m=4

Расчет режимов резания Глубина резания t, мм При нарезании зубьев за один проход глубина резания равна высоте зуба нарезаемого колеса:

t=h=12•4=48

Назначаем подачу на один оборот нарезаемого приводного колеса:

где — подача по таблице, 3,5 мм/об [1, с. 136]

— коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

— коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев Тогда

Корректируем подачу по станку: [13, с. 374]

Назначаем период стойкости фрезы [1, с. 138]

Для черновой червячной фрезы модуля m=4 мм при обработке заготовки из стали рекомендуется стойкости T=270 мин.

Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы:

где — табличная скорость по таблице, мм/об [1, с. 138]

— коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

— коэффициент, зависящий от количества проходов

— коэффициент, определяемый материалом режущей части фрезы Тогда

Частота вращения фрезы, соответствующая найденной скорости резания

Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения

Действительная скорость резания Рассчитаем режимы резания на остальные операции техпроцесса, пользуясь [1]

Результаты расчета в таблице 6.4

Таблица 6.4 — Итоговая таблица режимов резания

6.3 Определение норм на все операции Штучно-калькуляционное время [2]:

где — подготовительно-заключительное время, мин

n — количество деталей в настроенной партии, шт где N — программа, а — периодичность запуска в днях (3, 6, 12, 24 дня) Д — количество рабочих дней Принимаем а=6, тогда:

Определяется норма штучного времени :

Для всех операций, кроме шлифовальной:

Для шлифовальной операции:

где — основное время, мин

— вспомогательное время, мин

— 1,85 коэффициент для среднесерийного производства

— время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин

— время на техническое обслуживание рабочего места

— время на организационное обслуживание

— время перерывов на отдых и личные надобности, мин Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

где — время на установку и снятие детали, мин

— время на закрепление и открепление детали, мин

— время на приемы управления, мин

— время на измерение детали, мин где — время на одну правку шлифовального круга, мин

— стойкость круга, мин Приведем расчет норм времени на три операции. Результаты расчетов норм времени на остальные операции заносим в таблицу 6.5

Расчет норм времени на токарную черновую операцию 010

Основное время где — длина рабочего хода где — длина резания, мм;

— длина подвода режущего инструмента к обрабатываемой поверхности, мм;

— длина врезания режущего инструмента, мм;

— длина перебега режущего инструмента, мм;

— число переходов,

Расчет норм времени на торцекруглошлифовальную операцию 035

Основное время

где — припуск, снимаемый на этапе предварительной подачи

— припуск, снимаемый на этапе окончательной подачи

— минутная подача на этапе предварительной подачи

— минутная подача на этапе окончательной подачи

— время выхаживания [1, с. 175]

Расчет норм времени на зубофрезерную операцию 045

где — длина прохода фрезы

— число зубьев

— подача, мм/об

— число одновременно обрабатываемых заготовок Длина прохода фрезы:

где — длина резания, мм

— длина врезания, мм [1, с. 148]

— длина перебега, мм [1, с. 148]

мм Аналогично рассчитаем нормы времени для остальных операций, результаты расчетов занесем в таблицу 6.5

Таблица 6.5 — Нормы времени

7. Выбор и проектирование контрольного приспособления

7.1 Анализ конструкции базового приспособления.

Цели проектирования На операции 090 Контрольная происходит окончательный выборочный контроль геометрических параметров колеса приводного.

После шлифовальных операций происходит биение ступицы и отверстия. Спроектируем приспособление для контроля биения, взяв за основу приспособление для аналогичных деталей.

Вместо механических индикаторов применим измерительные блоки с индикаторными головками с точностью измерения 0,001 мм.

7.2 Описание конструкции приспособления

Описание конструкции приспособления.

Приспособление содержит плиту 5, к которой с помощью Т — образного болта 1, гайки 3 и шайбы 11 крепится призма 6. К призме 6 с помощью винта 10 крепится упор 9.

На плиту 6 устанавливается два индикаторных блока, состоящих из стоек 7 и 8, к которым винтами 2 крепится индикаторные головки 1 датчиков компаратора для контроля биения.

Первая индикаторная головка — преобразователь литейных перемещений А33, производства НПО «Прибор», с ходом и измерительной вставки — для контроля биения отверстия.

Вторая индикаторная головка — преобразователь литейных перемещений А40, производства НПО «Прибор», с ходом и измерительной вставки — для контроля радиального биения.

Плита 6 устанавливается на контрольный стол с помощью опор 4.

Приспособление работает следующим образом.

Заготовку устанавливают в призме 6 и упирают зубья в упор 9. Индикаторные блоки продвигают по плите 5 вперед до тех пор, пока индикаторные головки своими измерительными вставками не упрутся в стенку контролируемого отверстия или ступицы. Заготовку проворачивают на и показаниям индикаторов определяют величину биения.

штампованный заготовка резание

8. Расчет и проектирование производственного участка При проектировании механического цеха или его отдельного участка необходимо учитывать ряд особенностей конструкции детали, ее материал, тип производства и многое другое.

8.1 Расчет потребности количества оборудования, его производственная характеристика и степень загрузки Расчет потребного количества станка каждого типа — размер для обработки заданного количества одинаковых деталей в серийном производстве на каждой операции определяется по формуле:

C_раст=N_год· t_шт-к·k_загр/F_д^обор·60

где t_шт-к — штучно-калькуляционное время обработки деталей на данной операции;

N_год — годовая программа выпуска деталей;

k_загр — коэффициент загрузки оборудования;

F_д^обор — действительный годовой фонд времени работы оборудования при 2-х сменной работе;

60 — коэффициент перевода времени в часах

C_раст — расчетное число станков.

Штучно-калькуляционное время обработки детали на данной операции определяется по формуле:

t_шт-к=t_шт+(t_пз/N_пар)

где t_шт — штучное время обработки на данной операции;

t_пз — подготовительно-заключительное время поданной операции;

N_пар — размер партии. Определяется в три этапа:

1. Минимальный размер партии N_мин может быть определен по формуле:

N_мин=t_пз/(t_шт· б)=26/(8,288•0,08) =39 шт.

где t_пз — подготовительно-заключительное время на переналадку оборудования по операции, имеющей наибольшие затраты времени на переналадку, в мин.;

б — коэффициент допустимых потерь на переналадку (0,05−0,08)

2. Оптимальный размер партии N_опт кратен сменно-суточной программе и определяется по формуле:

N_опт=N_год· i/Ф_г=4000·6/253=94 шт.

где i — необходимый запас деталей в днях;

Ф_г — число рабочих дней в году (253 дня)

3. Подбираем нормативный размер партии деталей:

· Нормативный размер должен быть большим или равным минимально, но меньше оптимального значения партии деталей:

N_мин?N_нор? N_опт

39?67?94

· Нормативный размер должен давать целое число партий в месяц:

k=N_год/12· N_нор=4000/12·67=5 партий в месяц.

Определив по ведущей операции нормативный размер партии деталей равным 67 шт.

Базовый и проектный техпроцесс изготовления деталей с указанием номеров и наименований операций, применяемого оборудования, штучно-калькуляционного времени представлены в таблице 8.1

Таблица 8.1 — Производственная характеристика оборудования

Действительный годовой фонд работы оборудования (F_д^обор) определяется по формуле:

F_д^обор=[(D_к-D_в-D_п)· F_с·z-14]·K_р=[(365−104−12)·8·2−14]·0,92=3652 часов где D_к — число календарных дней в году — 365;

D_в — число выходных дней — 104;

D_п — число праздничных дней — 12;

14 — количество предпраздничных дней, сокращенных на 1 час;

z — число смен — 2;

F_с — продолжительность смены — 8 часов;

K_р — коэффициент учитывающий время пребывания станка в ремонте для средних станков = 0,92;

Затем рассчитываем потребное количество оборудования:

где — годовая программа

— коэффициент загрузки оборудования Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная Базовый вариант:

принимаем 1 шт.

Проектный вариант:

принимаем 1 шт.

Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная Базовый вариант:

принимаем 1 шт.

Проектный вариант:

принимаем 1 шт.

Рассчитаем все операции аналогичным способом.

Таблица 8.2 — Потребное количество оборудования

После расчета потребного количества оборудования необходимо дать его производственную характеристику по следующей форме:

Степень загрузки оборудования. После определения расчетного и принятого количества станков необходимо определить загрузку оборудования по участку.

На каждой операции средней процент загрузки оборудования определяется по формуле:

K_зср1=0,73/1=0,73

K_зср2=0,71/1=0,71

K_зср3=0,83/1=0,83

Рассчитаем все операции аналогичным образом и занесем в таблицу 8.4.

Средний процент загрузки по участку определяется:

Таблица 8.3 — Производственная характеристика оборудования

K_зср=УС_расч/УС_прин=(0,73+0,71+0,83+0,75+0,80+0,71+0,68+0,78+0,76+0,81+0,75+0,73+0,88+0,75)/14=0,76

Расчет загрузки оборудования заключается составлением графика загрузки оборудования.

Таблица 8.4 — График загрузки оборудования

Таблица 8.5

8.2 Расчет численности работающих на участке Расчет численности работающих на участке ведется отдельно по каждой категории

8.2.1 Определение потребности количества основных рабочих Расчет ведется по каждой профессии отдельно по формуле:

R_осн=(t_шт· N_год·K_догр)/(F₀^рабоч·60·K_пн)

где t_шт — время на операцию;

N_год — годовая программа;

K_догр — коэффициент догрузки;

K_пн — коэффициент плановой переработки норм с учетом роста производительности — 1,1;

F₀^рабоч — действительный годовой фонд времени одного рабочего

F₀^рабоч — [(D_к-D_в-D_п)· F_с-7]·K_п=[(365−140−7)·8·1−7]·0,9=1786,5 часов

K_п — коэффициент учитывающий планируемые потери рабочего времени — 0,9.

Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная

принимаем 2 человека Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная

принимаем 2 человека Рассчитаем все операции аналогичным способом.

Таблица 8.6

Итого:

человек Таблица 8.7 — Сопоставление количества рабочих и наличие оборудования

Таблица 8.8 — Сводная ведомость основных рабочих

8.2.2 Численность вспомогательных рабочих

1. Количество наладчиков определяется по норме обслуживания, в серийном производстве — 10 станков на 1 наладчика в смену.

1 рабочий — 10 станков Х — 14 станков

X=14· 1/10·100%=140%

Принимаем двух наладчиков в 2 смены с оплатой по 70%

2. Количество слесарей ремонтников определяется по норме обслуживания в 500 ремонтных единиц механической части оборудования.

1 рабочий — 500 ремонтных единиц

X — 238

X=238· 1/500·100%=47,6%

Принимаем одного слесаря — ремонтника в смену с оплатой 47,6%

3. Количество слесарей — электриков определяется по норме обслуживания в 900 ремонтных единиц электрической части оборудования.

1 рабочий — 900 ремонтных единиц

X — 245

X=245· 1/900·100%=27,2%

Принимаем одного слесаря — электрика в смену с оплатой 27,2%

4. Количество уборщиц определяется по нормам 450−500 м² в смену. Если количество станков на участке не более 20, то принимается одна уборщица.

Определяем общую численность работающих на участке, и составляется ведомость работающих на участке:

R_уч=R_осн+R_всп+R_уб=28+4+1=33 человека Таблица 8.9 — Ведомость работающих на участке

8.3 Расчет площади участка Площадь участка включает:

· Производственную площадь (занятую оборудованием, рабочими местами, проходами, проездами, транспортными устройствами);

Производственная площадь может быть определена по удельной площади на один станок:

F_пр=F_уд· C_п=20•14=280 м²

где F_уд — удельная площадь на один станок для средних станков (4000×2000мм) 15−25 м² принимаем 20 м²;

C_п — количество принятых станков с учетом моечной машины.

· Вспомогательную площадь (занятую заготовительными, ремонтными, заточными, контрольными отделениями, а также складскими помещениями для материалов, заготовок, деталей) определяется по укрупненным показателям и составляет 25% от производственной площади:

F_всп=F_пр· 25%=280·0,25=70 м²

· Бытовые помещения (гардеробные, душевые, буфеты, медпункты) определяются по удельной площади бытовых помещений на одного рабочего:

F_быт= R_раб· ѓ=33·0,7=23,1 м²