Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ПРОИЗВОДСТВА
Среди большого разнообразия изделий машиностроительной продукции весьма распространенную группу составляют корпуса, которые служат для размещения отдельных деталей, механизмов и агрегатов. Являясь важнейшими элементами конструкций машин, эти детали должны обеспечивать точность взаимного расположения установленных на них деталей и сборочных единиц, как в статическом положении, так и при эксплуатации изделия.
Корпусные детали весьма разнообразны по конфигурации и размерам. По служебному назначению и конструктивным формам они подразделяются на следующие группы:
Точность геометрической формы плоских поверхностей. Она регламентируется как допуск прямолинейности поверхности в заданном направлении на определенной длине и как допуск плоскостности поверхности в пределах ее габаритных размеров. Для поверхностей размерами до 500 мм отклонение от плоскостности обычно находится в пределах 0,01-0,07 мм, а у ответственных корпусов – 0,002-0,01 мм.
Точность расстояния между двумя параллельными плоскостями. Для большинства деталей она находится в пределах 0,02-0,5мм, а у корпусных деталей повышенной точности – 0,005-0,01 мм.
Точность относительного поворота плоских базирующих поверхностей. Предельные отклонения от параллельности или перпендикулярности одной плоскости от другой обычно составляют 0,015-0,1 мм на 200 мм длины.
Параметры шероховатости плоских базирующих поверхностей Ra = 2,5-6,3 мкм, поверхностей главных отверстий Ra = 1,6-0,16 мкм, а для ответственных деталей до Ra = 0,08 мкм./3/
Для корпусных деталей характерно наличие систем точно обработанных основных отверстий, координированных между собой и относительно плоскостей, систем крепежных и других мелких отверстий.
В соответствии с целевым назначением корпусные детали должны обладать следующими свойствами: прочностью, жесткостью, герметичностью, виброустойчивостью, долговечностью.
Прочность является основным критерием работоспособности для корпусных деталей, подвергаемых большим нагрузкам, главным образом ударным и переменным.
Материалом для изготовления различных корпусных деталей является главным образом серый чугун. Достоинством серого чугуна является то, что он обладает хорошими литейными свойствами, позволяющими получать отливки сложной конфигурации. К тому же он хорошо обрабатывается и имеет высокие физико-механические свойства.
В данном дипломном проекте разрабатывается участок на базе станков с ЧПУ по изготовлению следующей корпусной детали: цилиндр колесного тормоза, материал детали СЧ20.
Назначение и условия работы данной детали
Цилиндр колёсного тормоза предназначен для передачи необходимого усилия на колодки колёсного тормоза.
В каждом колесе установлено по два колёсных цилиндра. Колёсный цилиндр состоит из цилиндра, поршня, уплотнительного кольца, резиновой манжеты, пружины, колёсного цилиндра, регулировочной гайки с защитным колпаком, регулировочного винта и пружины защитного колпака.
Давление тормозной жидкости в цилиндре равно 120 кгс/см 2.
Материал детали и его характеристика
Материал детали СЧ 20 ГОСТ 1412-85.
Характеристика материала представлена в виде химического состава данного материала СЧ20 и его физико-механических свойств.
Таблица 1.1.
Химический состав материала, %
|
С углерод |
Si кремний |
Mn марганец |
S |
P |
Fe железо |
|
не более |
|||||
|
3,3-3,5 |
1,4-2,4 |
0,7-1,0 |
0,2 |
0,15 |
≤ 94,55 |
Механические свойства:
Временное сопротивление при растяжении σв, Мпа (кг/мм 2), не более 200 (20)
Таблица 1.2.
Механические и физические свойства материала
|
ρ, кг/см 3 |
ξ, % |
Ех10 -2, МПа |
G, Дж |
α, 1/оС |
λ, Вт |
|
7,1х10 3 |
1,2 |
850-1100 |
480 |
9,5х10 -6 |
54 |
Наряду с отрицательными воздействием на механические свойства серого чугуна наличие графита в структуре оказывает положительное влияние на некоторые технологические и физические характеристики металла. а) улучшает обрабатываемость б) снижается коэффициент трения в) меньшая чувствительность к концентрации напряжений г) быстрое гашение колебаний.
По сравнению со сталями серые чугуны обладают лучшими литейными свойствами: меньшей температурой плавления, лучшей жидкотекучестью меньшей литейной усадкой, меньшей стоимостью.
2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Определение типа производства
Тип производства по ГОСТ 3.1121-84 характеризуется коэффициентом закрепления операций (Кзо):
Кзо<10 – массовое и крупносерийное производство;
Кзо<20 – среднесерийное производство;
Кзо<40 – мелкосерийное производство;
Кзо – единичное производство.
Величина коэффициента закрепления операций определяется по формуле [25]:
(2.3)
где О – суммарное число различных операций, выполняемых на производственном участке в течение месяца;
Р – суммарное число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.
Определим расчётное количество станков, необходимых для выполнения каждой станочной операции (Cpi) [25]:
(2.2)
где N-объём годового выпуска деталей, шт.;
tшт – штучное время i-ой операции, мин.
Fо- эффективный годовой фонд времени работы станка;
Кв – средний коэффициент выполнения норм времени. При обработке на станках с ручным управлением Кв =1,1 – 1,2 ,на станках с ЧПУ, автоматах, полуавтоматах и агрегатных станках Кв =1,0;
Кр- коэффициент , учитывающий потери по организационно-техническим причинам. Для расчетов можно принять Кр = 0,95.
Определяем принятое количество оборудования на каждой станочной операции (Si ) ,для чего расчетное количество станков (Cpi ) округляется увеличением до целых значений.
Рассчитываем коэффициент загрузки каждого места (ηзi ) [25]:
(2.3)
Определяем число операций, закреплённым за одним рабочим местом(Оpmi )
(2.4)
где ηн нормативный коэффициент загрузки оборудования .Для расчётов примем =0,7.
Количество заготовок в партии для одновременного запуска можно определить по формуле [25]:
(2.5)
где Sn- количество запусков в год. Для среднесерийного производства
Sn =12.
Результаты вычислений представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1.
Определение типа производства
|
№ |
Наименование операции |
Станок, оборудование |
Tшт, мин |
Тпз, мин |
Tш-к, мин. |
Fo |
Kв |
Срi |
Si |
nзi |
Ормi |
|
005 |
Токарная с ЧПУ |
1П756ДФ3 |
4,7 |
27 |
4,754 |
3915 |
1,15 |
0,1000 |
1 |
0,1000 |
7,50 |
|
010 |
Фрезерная |
6М12П |
2,7 |
23 |
2,746 |
3915 |
1,15 |
0,0578 |
1 |
0,0578 |
12,98 |
|
015 |
Фрезерная |
2А135 |
3,2 |
18 |
3,236 |
3915 |
1,15 |
0,0681 |
1 |
0,0681 |
11,01 |
|
020 |
Фрезерная |
6М82Г |
0,36 |
27 |
0,414 |
3915 |
1,15 |
0,0087 |
1 |
0,0087 |
86,09 |
|
025 |
Агрегатная |
3ХА 3747 |
0,38 |
27 |
0,434 |
3915 |
1,15 |
0,0091 |
1 |
0,0091 |
82,13 |
|
030 |
Расточная |
Агрегатный 2705 |
2,4 |
27 |
2,454 |
3835 |
1 |
0,0606 |
1 |
0,0606 |
12,37 |
|
035 |
Токарная |
1К62 |
0,6 |
26 |
0,652 |
3915 |
1,15 |
0,0137 |
1 |
0,0137 |
54,67 |
|
040 |
Токарная |
СЕ 081-01 |
0,67 |
23 |
0,716 |
3915 |
1,15 |
0,0151 |
1 |
0,0151 |
49,78 |
|
045 |
Агрегатная |
Агрегатный 3748 |
1,3 |
27 |
1,354 |
3915 |
1,15 |
0,0285 |
1 |
0,0285 |
26,32 |
|
050 |
Расточная |
2705-Н-1022 |
2,57 |
27 |
2,624 |
3915 |
1,15 |
0,0552 |
1 |
0,0552 |
13,58 |
|
055 |
Сверлильная |
2А125 |
1,6 |
27 |
1,654 |
3915 |
1,15 |
0,0348 |
1 |
0,0348 |
21,55 |
|
060 |
Хонинговальная |
3А83 |
2,4 |
27 |
2,454 |
3915 |
1,15 |
0,0516 |
1 |
0,0516 |
14,52 |
|
356,44 |
Kзо=29.7
Тип производства мелкосерийный.
Объем годового выпуска N = 6000шт.
2.2. Анализ конструкций детали на технологичность
Одним из важнейших этапов выполнения дипломного проекта является анализ технологичности конструкции детали. Оценка технологичности может производиться количественно и качественно, с расчётом показателей технологичности по ГОСТ14.201-83. При этом качественная оценка предшествует количественной и характеризует технологичность обобщённо.
Колесный цилиндр предназначен для передачи необходимого усилия на колодки колесного тормоза. В каждом колесе установлено по два колесных цилиндра. Колесный цилиндр состоит из цилиндра, поршня, уплотнительного кольца, резиновой манжеты, пружины, колесного цилиндра, регулировочной гайки с защитным колпаком, регулировочного винта и пружины защитного колпака. Давление тормозной жидкости в цилиндре 120 кгс/см2.
В результате качественной оценки детали на технологичность, можно сделать следующие выводы:
Материал детали – СЧ 20 соответствует условиям эксплуатации и требованиям по прочности, износостойкости, поверхностным деформациям и т.п.
Конструкция детали обеспечивает достаточную жесткость при механической обработке на металлорежущем оборудовании.
Формы поверхностей, подлежащих обработке, представляют сложности, имеется возможность максимального использования стандартизованных и нормализованных режущих и измерительных инструментов.
Количественная оценка технологичности выполняется после качественного анализа технологичности . На начальной стадии при оценке технологичности детали можно использовать такие показатели , как коэффициенты шероховатости поверхности (Кш. ), точности обработки (Кт.ч. ), которые определяются по следующим формулам[15]:
(2.6)
где Аср – средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям.
(2.7)
где Бср –среднее числовое значение параметра шероховатости всех поверхностей детали .
Тогда
Тогда
Так как КТ.Ч. > 0,8 , а Кш < 0,32 , то деталь можно считать по этим параметрам технологичной.
Исходные данные для расчёта коэффициентов точности и шероховатости представлены в таблице
+
Таблица 2.2.
Исходные данные для определения показателей
|
Наименование поверхности |
Количество поверхностей |
Шероховатость, Ra |
Квалитет точности |
|
Торец |
2 |
12,5 |
14 |
|
7 |
12,5 |
12 |
|
|
1 |
6,3 |
12 |
|
|
Отверстие |
1 |
12,5 |
12 |
|
1 |
12,5 |
10 |
|
|
1 |
3,2 |
10 |
|
|
7 |
3,2 |
9 |
|
|
2 |
1,6 |
7 |
|
|
Цилиндрическая |
2 |
12,5 |
12 |
|
1 |
6,3 |
9 |
|
|
Фаска |
4 |
12,5 |
14 |
|
1 |
1,6 |
14 |
|
|
1 |
0,8 |
14 |
|
|
Резьба |
1 |
6,3 |
7 |
|
7 |
3,2 |
6 |
|
|
Σ |
39 |
С точки зрения обеспечения заданной точности и шероховатости поверхностей деталь представляется сложной.
На основании анализа на технологичность можно сделать следующий вывод: деталь не вполне технологична, но нет необходимости вносить в ее конструкцию какие-либо изменения.
2.3. Анализ базовых технологических процессов
Анализируемые базовые технологические процессы в достаточной степени выглядят устаревшими. Станки, на которых происходит обработка деталей в настоящее время малоиспользуемые в связи с их низкой производительностью, смена оборудования нужна практически на всех операциях с заменой их на станки с ЧПУ. Базовый маршрутный технологический процесс представлен в таблице 2.
В базовом технологическом процессе цилиндра колесного тормоза очень не рационально выбран способ изготовления заготовки (литье в песчаные формы) из-за чего приходиться снимать большой припуск при механической обработки детали. Наиболее рациональным выглядит способ литья в металлические формы (кокиль). Маршрутный технологический составлен довольно грамотно, за исключением операций №010 и №015, которые можно объединить и провести обработку данных поверхностей на одном станке с ЧПУ.
Таблица 2.3.
Базовый маршрутный технологический процесс
|
Операции маршрутного технологического процесса |
Оборудование |
|
|
000 |
Заготовительная |
|
|
005 |
Токарная с ЧПУ |
1П756ДФ3 |
|
010 |
Фрезерная |
6М12П |
|
015 |
Фрезерная |
2А135 |
|
020 |
Фрезерная |
6М82Г |
|
025 |
Агрегатная |
3ХА 3747 |
|
030 |
Расточная |
Агрегатный 2705 |
|
035 |
Токарная |
1К62 |
|
040 |
Токарная |
СЕ 081-01 |
|
045 |
Агрегатная |
Агрегатный 3748 |
|
050 |
Расточная |
2705-Н-1022 |
|
055 |
Сверлильная |
2А125 |
|
060 |
Хонинговальная |
3А83 |
|
065 |
Слесарная |
|
|
070 |
Моечная |
|
|
075 |
Контрольная |
2.4.Выбор заготовки
На выбор метода получения заготовки оказывает материал детали, её служебное назначение и технические требования на изготовление, объём годового выпуска, формы поверхности и размер детали.
В данном случае, исходя из физико-механических свойств материала (СЧ20) детали, методом получения заготовки является литье.
В условиях среднесерийного автоматизированного производства наиболее рациональным способом получения заготовки является литье в металлические формы (кокиль).
При проектировании технологических процессов механической обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей. Определение припусков на механическую обработку проведём опытно-статистическим методом. Назначим припуски на механическую обработку по ГОСТ 7505-88. Все данные сведем в таблицу 2.4.
Масса детали 5,8 кг.
Материал: Серый чугун 20.
Класс точности – 9Т.
Ряд припусков 2.
Таблица 2.4.
Размеры заготовки – отливки
|
Размер детали по чертежу, мм |
Припуск , мм |
Допуск , мм |
Размер заготовки, мм |
|
80 |
2,4 |
1,4 |
84,8 |
|
25 |
2,0 |
1,0 |
29 |
|
90 |
2,4 |
1,4 |
94,8 |
|
65 |
2,4 |
1,4 |
60,2 |
|
32 |
2,0 |
1,1 |
28 |
|
66 |
2,4 |
1,4 |
61,2 |
|
27,5 |
2,0 |
1,1 |
29,5 |
|
170 |
2,7 |
1,8 |
172,7 |
Определим массу заготовки: , (2.8)
где V – объем заготовки, р – плотность материала
Определим коэффициент использования материала для базового и проектного вариантов изготовления заготовки
Базовый вариант:
Проектный вариант:
Чертёж заготовки представлен в комплекте технологической документации.
Методика расчёта взята из /22/
Расчёт стоимости заготовки
Стоимость заготовки рассчитываем по методике, изложенной в /9/.
Sзаг=(Мз-Мд), (2.10)
где ci- базовая стоимость одной тонны заготовок, р.;
Ci= 100222,2 р.
Кт, Кс, Кв, Км, Кп- коэффициенты, зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства.
Мз и Мд- масса детали и заготовки соответственно, кг.
Sотх – заготовительная цена на стружку за тонну, р.
Sотх = 1000 р.
Sзаг=(1222,2/1000*14,5*1,05*1*0,95*1,22*0,91)-(14,5-11,4)*1000/1000=1606,3р
Sзаг=1606,3р.
Вывод: Из расчётов наглядно видно, что изготовление данной детали литьем в кокиль более рационально, чем литье в песчано-глинистые формы.
Рис. 2.1. Заготовка
2.5. Разработка маршрутного технологического процесса
На основании анализа базового технологического процесса изготовления детали и выбора метода получения заготовки разработан проектный вариант маршрутного технологического процесса (таблица 2.5), обеспечивающий требования рабочего чертежа детали при одновременном снижении затрат на ее изготовление.
Использование станков с ЧПУ автоматизирует производство, позволяет легко переналаживаться на обработку новых изделий, что обеспечивает гибкость производства.
Таблица 2.5.
Технологический маршрут
|
№Операции |
Наименование и содержание операции |
Оборудование |
Технологические базы (рис. 2.2) |
|
000 |
Заготовительная |
||
|
005 |
Комбинированная с ЧПУ Обработать пов.6,7,8,9,10,11, 12, 13, 14 |
500HS |
Наружные поверхности 16 |
|
010 |
Комбинированная с ЧПУ Обработать пов.1,2,3,4,5,6,15, 16,17,18,19,20,21 |
500HS |
Поверхности 9,13. |
|
015 |
Слесарная Снять заусенцы |
Слесарный стол |
|
|
020 |
Очистная Промыть деталь |
Моечная машина |
|
|
025 |
Контрольная Проверить размеры, шероховатость поверхностей, технические требования |
Стол контрольный |
2.6. Выбор технологических баз и последовательности технологических переходов
Выбор технологических баз имеет первостепенное значение при проектировании технологических процессов. При выборе баз учитывается класс детали, вид операции, точность и другие факторы.
Для комбинированной операции № 005 технологическими базами будут, необработанные наружные поверхности.
Для комбинированной операции № 010 технологические базы будут, обработанная поверхности 9,13.
Базирование детали на всех операциях обеспечивают обработку наружных поверхностей, торцов и отверстий с необходимыми параметрами шероховатости, с заданными допустимыми отклонениями размеров, геометрической формы и взаимного расположения поверхностей. Они обеспечивают надёжное закрепление, устойчивое и удобное положение заготовки в приспособлении.
Более детально и наглядно базирование заготовки и обрабатываемые поверхности показаны на рис.2.2. и в таблице 2.5.
Рис. 2.2. Обрабатываемые поверхности детали
2.7. Выбор и проектирование средств технологического оснащения
При выборе оборудования ориентируемся на автоматизированное производство, то есть при данных условиях (среднесерийное производство) это в первую очередь станки с ЧПУ.
Обрабатывающий центр с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным управлением (ЧПУ) модели 500НS предназначен для комплексной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Имеет возможность токарной обработки. Выполняет операции наружного и внутреннего точения, сверления, зенкерования, развертывания, получистового и чистового растачивания отверстий, нарезания резьбы метчиками и фрезами, фрезерования.
Рис 2.3. Вид станка 500НS
Таблица 2.6.
Технические характеристики станка 500НS
|
Параметры стола Размеры поверхности стола, мм |
630х630 (Ø500) |
|
Количество Т-образных пазов стола |
8 |
|
Ширина паза стола, мм |
18Н11 |
|
Диаметр крепежных отверстий |
М16-7Н |
|
Диаметр центрального отверстия, мм |
25Н7 |
|
Количество крепежных отверстий |
45 |
|
Количество фиксируемых отверстий |
4 |
|
Расстояние между фиксируемыми и крепежными отверстиями, мм |
100±0,01 |
|
Наибольшее расстояние от оси шпинделя до стола, мм |
750 |
|
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм |
580 |
|
Наибольшая частота вращения стола (ось В), об/мин Наибольший крутящий момент, Нм Тормозной момент, Нм |
22 500 1500* |
|
Шпиндель Конус шпинделя Число ступеней частот вращения шпинделя Пределы частот вращения шпинделя, об/мин Номинальный крутящий момент на шпинделе, Нм Мощность главного привода, кВт |
SK 40 (НSK 63)* регул. бесступ. 0-12000 76 22,5 |
|
Перемещение Наибольшее программируемое перемещение по координатам Х - продольное перемещение стола, мм Y - вертикальное перемещение шпиндельной бабки, мм Z - поперечное перемещение колонны, мм B - вращение стола, град. Точность позиционирования по осям Х, Y, Z, мм Дискретность задания перемещения, мм Число управляемых осей координат Число одновременно управляемых осей координат Наибольшее усилие подачи по координатам Х,Y, Z, Н Пределы рабочих подач по координатам Х,Y, Z, мм/мин Число ступеней рабочих подач Скорость быстрого перемещения по координатам Х, Y, Z, м/мин |
620 750 500 360 0,01 0,001 4 (5)* 4 (5)* 8000 1...15 000 регул. бесступ. 40...50 |
|
Инструментальный магазин Емкость инструментального магазина, шт. Время смены инструмента, с Наибольшая масса оправки, устанавливаемой в магазине, кг Наибольшая длина инструмента, устанавливаемого в шпинделе станка, мм Система ЧПУ |
20 (40)* 8 6 250 SIEMENS SINUMERIK 840D |
|
Прочие характеристики Масса, кг Габаритные размеры, мм |
9500/11500 2280х3530 (4280)х3200 |
Зона резания Перемещение по осям
Ось X - продольное перемещение стола
Ось Y - вертикальное перемещение шпиндельной бабки
Ось Z - поперечное перемещение колонны
Ось А* - поворот стола
Ось В - вращение стола
Рис. 2.5. Общий вид станка 500НS
При разработке операций используются типовые процессы изготовления и стандартные (как правило) режущие инструменты. Используется инструмент оснащенный многогранными неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава ВК8. На комбинированных операциях применяются: сверла центровочные 2317-0025 и 2317-0018 ГОСТ 14952-75 из быстрорежущей стали Р6М5, сверла спиральные 2300-5493, 2300-5415, 2300-5541,2300-5667 ГОСТ 4010-77, 2300-3401, 2300-0177, 2300-8121, 2300-7515, 2300-3449, 2300-0169, ГОСТ 10902-77 из быстрорежущей стали Р6М5, зенкера 2320-2533, 2323-2532 ГОСТ 12543-76 из быстрорежущей стали Р6М5, зенкер 2323-0502 ГОСТ 12489-71, развертки 2363-0064, 2363-0063 ГОСТ 1672-80, метчики 2621-1155, 2621-1555, 2621-1154 ГОСТ 3266-81 из быстрорежущей стали Р6М5, метчик 2680-0004 ГОСТ6227-80 из быстрорежущей стали Р6М5. Также используется металлорежущий инструмент ведущих производителей. Также используются и специальный режущий инструмент.
Вспомогательный инструмент (оправки и др.) также стандартизованы, так например на комбинированных технологических операциях для возможности установки режущего инструмента используется различные оправки.
Рис 2.4. EPB - Держатели Моноблок DIN 69871
Рис 2.5. Тип 5875 - ER цанговые патроны - DIN 6499
Рис 2.6. Тип 5085 - Универсальные сверлильные патроны
В качестве мерительного инструмента используются стандартные и унифицированные инструменты, в основном – штангенциркули и штангенглубиномеры по ГОСТ 166-80, пробки ГОСТ 14810-69, резьбовые пробки по ГОСТ 17763-72 и другие инструменты, конкретизация которых произведена в комплекте документов на технологический процесс механической обработки.
2.8. Расчёт припусков и операционных размеров
При проектировании технологического процесса изготовления детали определяют промежуточные, операционные и общие припуски на обработку резанием. Промежуточный припуск – это припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода. Операционный припуск представляет собой сумму припусков на переходы механической обработки рассматриваемой поверхности одной технологической операции. Общий припуск определяется суммированием операционных припусков технологического процесса от исходной заготовки до готовой детали.
Припуски на механическую обработку поверхностей заготовки могут быть определены:
В дипломном проекте для двух типов поверхностей расчет припусков производится расчетно-аналитическим методом.
Данным методом определим припуски для поверхностей 65(+0,046) и 80(-0,074).
Технологический маршрут обработки поверхности Ø65 состоит из зенкерования и развертывания.
Используя составленный маршрутный технологический процесс, записываем технологические переходы для обрабатываемых поверхностей в порядке последовательности их выполнения.
Минимальный припуск при обработке отверстий (двусторонний припуск) [3]:
(2.10)
где RZ i-1 – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;
hi-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);
– суммарные отклонения расположения поверхности;
i – погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.
Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки определим по формуле [2]:
, (2.11)
где ρкор – величина удельного коробления .
ρсм – суммарное смещение отверстия .
Коробление отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому
,
где – длина обрабатываемой поверхности;
– удельная кривизна заготовки на 1 мм длины;
=1,0.
Погрешность установки
Результаты расчета сведём в таблицу
На основании этих данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой
Расчётный размер заполняется начиная с конечного, чертёжного, путём последовательного убавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:
Di=Di-1-2Zmin
В графе «Предельный размер» наибольшее значение получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходов.
Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров, а - как разность наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов:
Общие припуски и рассчитываем, суммируя промежуточные припуски и записывая их в соответствующих графах.
Все расчеты делаем с помощью табличного процессора “EXCEL” пакета «Microsoft Office XP».
Расчеты припусков сведены в таблицы 2.7. и 2.8.
Таблица 2.7.
Припуски на механическую обработку.
|
Маршрут обработки |
Элементы припуска |
Расчетный припуск |
Расчетный размер |
Допук |
Размер по переходам |
Предельные припуски |
|||||
|
Поверхность Ø65+0.046 |
Rz, мкм |
T, мкм |
ρ,мкм |
ε, мкм |
2Zmin, мкм |
D, мм |
Td, мкм |
Dmax |
Dmin |
2Zmin |
2Zmax |
|
Отливка |
500 |
1805 |
59,584 |
2800 |
59.60 |
56.80 |
|||||
|
Фрезерование |
40 |
72 |
72 |
50 |
4710 |
64,294 |
200 |
64,30 |
64,10 |
4700 |
7300 |
|
Черновое растачивание |
20 |
36 |
36 |
50 |
468 |
64,762 |
46 |
64,76 |
64,72 |
462 |
616 |
|
Чистовое растачивание |
5 |
15 |
- |
50 |
284 |
65,046 |
46 |
65,05 |
65,00 |
284 |
284 |
|
5446 |
8200 |
Таблица 2.9.
Припуски на механическую обработку.
|
Маршрут обработки |
Элементы припуска |
Расчетный припуск |
Расчетный размер |
Допук |
Размер по переходам |
Предельные припуски |
|||||
|
Поверхность Ø80+0.074 |
Rz, мкм |
T, мкм |
ρ,мкм |
ε, мкм |
2Zmin, мкм |
D, мм |
Td, мкм |
Dmin |
Dmax |
2Zmin |
2Zmax |
|
Отливка |
500 |
1805 |
84,751 |
2800 |
84,4 |
87,2 |
|||||
|
Однократное фрезерование |
20 |
25 |
108 |
110 |
4600 |
79,926 |
74 |
79,926 |
80 |
4617 |
7200 |
На остальные поверхности припуски назначаем по таблицам, что отражено в операционных картах.
2.9. Расчёт режимов резания
Операция комбинированная № 005
Рис. 2.5. Комбинированная обработка
Черновая обработка
Исходные данные:
Станок 500HS Nдв = 22 кВт. η = 0,9
Резец проходной с пластинками из твердого сплава ВК8.
Принимаем глубину резания t = 3,6 мм.
Назначаем подачу S = 0,5 мм/об.
Стойкость Т = 50 мин
Скорость резания[22]:
(2.12)
где коэффициент СV и показатели степеней зависят от вида обработки, материала режущей части, обрабатываемого материала и величины
подачи .
Кv – произведение коэффициентов учитывающих влияние материала заготовки , инструмента и обрабатываемой поверхности.
Расчетам частоту вращения шпинделя [22]:
(2.13)
где D – диаметр обрабатываемой поверхности.
n = 254 об/мин
Принимаем частоту резания n = 255 об/мин.
Уточняем скорость резания [22]:
Вычислим тангенциальную величину силы резания:
(2.14)
где Ср = 92 , х = 1 , у = 0,75 , n1 = 0 , Кр = 0,96 .
Рz=10·92·3.6¹·0,5·67,2·0.96 =3900 H
Определим мощность резания [22]:
(2.15)
N = 2,8 кВт
Мощность которую должен обеспечить станок:
(2.16)
2,8 < 22
Проверка по мощности выполняется.
Чистовая обработка
Исходные данные:
Станок 500HS Nдв = 22 кВт η = 0,9
Резец проходной с пластинками из твердого сплава ВК8.
Принимаем глубину резания t = 0,25 мм.
Назначаем подачу S = 0,1 мм/об.
Стойкость Т = 50 мин .
Проведя аналогично расчеты получаем:
Скорость резания:
(2.17)
V = 242 м/мин.
Частота вращения шпинделя:
(2.18)
n = 482 об/мин.
Принимаем n = 500 об/мин.
Уточняем скорость резания : V = 251 м/мин .
Вычислим тангенциальную величину силы резания :
(2.19)
Pz = 39 Н
Определим мощность резания :
(2.20)
N = 0,16 кВт
Обработка канавки:
Исходные данные:
Станок 500HS Nдв = 22 кВт η = 0,9
Резец для обработки канавки из твердого сплава ВК8.
Принимаем глубину резания t = 0,25 мм.
Назначаем подачу S = 0,1 мм/об.
Стойкость Т = 50 мин.
Проведя аналогично расчеты получаем:
Скорость резания:
(2.21)
V = 62 м/мин .
Частота вращения шпинделя:
(2.22)
n = 123 об/мин
Принимаем n = 125 об/мин.
Уточняем скорость резания: V = 63 м/мин .
Вычислим тангенциальную величину силы резания:
(2.23)
Pz = 39 Н
Определим мощность резания :
(2.24)
N = 0,04 кВт.
2. 10.Техническое нормирование операций
Техническая норма времени, определяющая затраты времени на обработку, служит основой для оплаты работы, калькуляции себестоимости детали и изделия. На основе технических норм времени рассчитываются длительность производственного цикла, необходимое количество станков, инструментов и рабочих, определяется производственная мощность цехов или участков. Норма времени является одним из основных факторов для варианта обработки заготовки.оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного
Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора прогрессивного варианта обработки заготовки.
а) Нормирование комбинированной операции № 005:
В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени ТШ-К [16]:
(2.32)
где ТШТ – норма штучного времени;
ТП-З – норма подготовительно-заключительного времени;
n – размер партии запуска.
Штучное время [16]:
( 2.33)
где tО – основное время;
tВ – вспомогательное время;
tОБС – время на обслуживание рабочего места;
tЛП – время перерывов на отдых и личные потребности.
Основное время на каждый технологический переход определяем по известной формуле [16]:
(2.34)
где L – длина обрабатываемой поверхности;
Основное время на операцию складывается из затрат времени на каждый технологический переход [16]:
(2.35)
мин.
Вспомогательное время [16]:
tв = tус + tм.в , (2.36)
tус – время на установку и снятие детали ; tус = 0,75 мин;
tм.в – машинно-вспомогательное время, связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхности.
tв = 0,75 + 1,69 = 2,44 мин
tобс и tлп находим как 10% от оперативного времени;
tоп = tо + tв , мин .
tоп = 4,21 +2,44 = 6,65 мин .
Таким образом tобс = tлп = 0,33 мин .
Тшт = 4,21+2,44+0,33+0,33 = 7,32 мин .
Найдем значение подготовительно – заключительного времени. Оно состоит из затрат времени (приемов) Тп-з1, затрат учитывающих дополнительные работы и времени Тп-з2 и Тп-з3 на пробную обработку детали.
Тп-з = Тп-з1 + Тп-з2 + Тп-з3 , (2.37)
Тп-з1 = 12 мин .
Тп-з2 и Тп-з3 выбираем из таблиц [16]:
Тп-з = 12 + 11 + 2 = 25 мин.
Рассчитаем партию запуска:
, (2.38)
где N – годовой выпуск деталей, N = 6000;
Sn – число запусков в год (принимаем Sn = 12).
Имеем:
Тогда штучно-калькуляционное время:
мин.
Все расчеты сведем в таблицу 2.10.
Таблица 2.10
Сводная таблица
|
№ и наименование операции |
tО, мин. |
tВ, мин. |
TШТ, мин. |
ТП-З, мин. |
n, шт. |
ТШ-К, мин. |
|
005 Комбинированная с ЧПУ Станок 500HS |
4.21 |
1.69 |
7.32 |
25 |
7.37 |
|
|
010 Комбинированная с ЧПУ Станок 500HS |
6,18 |
1.84 |
8.82 |
25 |
8.87 |
Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора прогрессивного варианта обработки заготовки.
2.11. Технико-экономическое обоснование проектного технологического процесса
Целесообразность разрабатываемого технологического процесса механической обработки деталей определяется на основе сравнительной экономической эффективности двух вариантов: базового и проектного.
В качестве базового варианта используем заводской технологический процесс изготовления деталей. При анализе сравниваем только те операции, которые претерпели изменения при проектировании.
Общие рекомендации по расчёту технико-экономического обоснования проектного технологического процесса приведены в методических указаниях [ 10,17]
В соответствии с действующей методикой расчета экономической эффективности новой техники общим экономическим показателем является величина годовой экономии на приведенных затратах , определяемая из уравнения:
(2.47.)
где – соответственно сумма годовых приведенных затрат базового и проектного вариантов при выполнении равных объемов работы, р.
Сумму годовых приведенных затрат по каждому варианту можно рассчитать по формуле:
(2.48.)
где i – номер технологической операции в каждом варианте технологического процесса; i = 1,2….К;
– годовая технологическая себестоимость i-ой операции по вариантам, р;
– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен=0,15;
– сумма годовых капитальных затрат на i-ой операции по вариантам, р.
Определение капитальных затрат.
Капитальные затраты включают вложения средств в оборудование, производственные и служебно-бытовые помещения, жилищное и культурно-бытовое строительство, комплект управляющих программ. Однако для приближенных расчетов капитальных затрат на каждую операцию технологического процесса, на ранней стадии технологической подготовки производства, можно использовать упрощенную формулу:
(2.49.)
где – расчетное количество станков, требуемых для изготовления годового выпуска деталей на i-ой операции по вариантам, шт
(2.50.)
где N – объем годового выпуска деталей, оговоренный в задании на проектирование, шт;
– штучно-калькуляционное время i-ой операции, мин;
– эффективный годовой фонд работы станка (табличные данные);
– средний коэффициент выполнения норм времени. При обработке на станках с ручным управлением =1.2, а при использовании станков с ЧПУ = 1,0;
– вложение средств в оборудование, р;
– вложение в производственные помещения, занимаемые оборудованием, р;
– вложение средств, в комплект управляющих программ, р.
Капитальные вложения в оборудование состоят из капитальных вложений в технологическое оборудование , подъемно-транспортное оборудование средства оснащения и контроля :
(2.51)
Капитальные вложения в технологическое оборудование для каждой операции определяются по формуле:
(2.52.)
где – оптовая цена станка.
Кт – коэффициент, учитывающий расходы на транспортировку и монтаж станка. Для расчетов рекомендуется принимать Кт = 1;
Ки – коэффициент инфляции, учитывающий повышение тарифных ставок, уровня рентабельности производства, стоимости сырья, материалов, топлива, энергии и т.д.
Суммарную величину капитальных вложений в подъемно-транспортное оборудование, средства оснащения и контроля, отнесенную к i-ой операции, можно рассчитать, используя формулу:
(2.53.)
где - коэффициент сокращения количества станков на i – ой операции при переходе с базового варианта на проектный.
(2.54.)
где – принятое количество станков на i-ой операции в проектном варианте, шт;
- суммарное принятое количество станков в базовом варианте, на которых на d – операциях выполнялся тот же объем работы.
Стоимость производственного помещения, занимаемого станков на i-ой операции :
(2.55.)
где – стоимость 1 м² производственной площади механического цеха, р
– суммарная площадь, занимаемая станком вместе с выносными устройствами (устройства ЧПУ, электрошкаф и др.)
- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, приходящуюся на единицу оборудования.
Дополнительная производственная площадь включает площадь между станками, элементами здания, площадь проездов и проходов для транспортирования материалов, изделий и движений людей; площадь вспомогательных отделений цеха: заготовительного, контрольного, ремонтной базы, складов и т.д.
Стоимость управляющих программ для операций, выполняемых на станках с ЧПУ , зависит от конфигурации и размеров детали, количества и сложности выполнения технологических переходов, от типа и модели используемого металлообрабатывающего оборудования, применяемой вычислительной техники, метода программирования и других факторов.
Для универсальных станков с ручным управлением величина учитывает расходы по разработке пробной технологии выполнения анализируемой станочной операции. При укрупненных расчетах можно принять эту величину равной 25% стоимости управляющей программы, регулирующей выполнение того же объема работы на оборудовании с ЧПУ.
Определение технологической себестоимости.
При использовании методики упрощенного технико-экономического обоснования эффективности проектного варианта технологического процесса механической обработки наиболее удобным является способ приближенного расчета технологической себестоимости.
Величина годовой технологической себестоимости при этом способе, с достаточной для производственных расчетов точностью, может быть определена по формуле:
СТi=( Счсi+ Счнi+ Счэi+ Счаi+ Счрi+ Счэлi+ Счпi+ Счирi)× + Собсл i+ Сппi (2.86)
где Счсi, Счнi, Счэi – нормативы затрат по заработной платы станочников, наладчиков и электронщиков, приходящихся на один час работы оборудования, со всеми начислениями, р./ч
Счаi, Счрi, Счэлi – нормативы затрат на амортизацию оборудования, ремонт и электроэнергию, приходящихся на один час работы станка, р./ч.
Счпi, Счирi – нормативы затрат на амортизацию и ремонт приспособлений и рабочего инструмента, приходящихся на один час работы станка, р./ч.
tш-к i – штучно-калькуляционное время i – операции, мин.
N – объем годового выпуска деталей, шт.;
Собсл i – годовые затраты на техническое обслуживание и ремонт устройств ЧПУ, р.;
Сппi – годовые затраты на амортизацию и содержание производственных помещений.
Сппi = Нпп(S+Sy)γ , (2.87)
где Нпп – стоимость амортизации и содержания 1м2 площади механического цеха.
Таблица 2.11
Расчет технико-экономической эффективности технологического процесса
|
№ оп. |
Операция |
Оборудование |
Время операции |
Цена станка т.р. |
Капитальные затраты,р. |
Ст |
Сп |
|
005 |
Токарная с ЧПУ |
1П756ДФ3 |
4,7 |
300,0 |
56 891 |
985 317 |
993 850 |
|
010 |
Фрезерная |
6М12П |
2,7 |
300,0 |
54 833 |
454 178 |
462 403 |
|
015 |
Фрезерная |
2А135 |
3,2 |
450,0 |
52 562 |
389 247 |
397 131 |
|
020 |
Фрезерная |
6М82Г |
0,36 |
450,0 |
54 833 |
762 903 |
771 644 |
|
025 |
Агрегатная |
3ХА 3747 |
0,38 |
300,0 |
32 503 |
502 838 |
507 713 |
|
030 |
Расточная |
Агрегатный 2705 |
2,4 |
300,0 |
28 446 |
242 758 |
247 025 |
|
035 |
Токарная |
1К62 |
0,6 |
600,0 |
514 083 |
5 691 812 |
5 768 924 |
|
040 |
Токарная |
СЕ 081-01 |
0,67 |
650,0 |
515 686 |
6 508 463 |
6 585 816 |
|
045 |
Агрегатная |
Агрегатный 3748 |
1,3 |
650,0 |
260 447 |
2 912 102 |
2 951 169 |
|
050 |
Расточная |
2705-Н-1022 |
2,57 |
250,0 |
43 322 |
777 853 |
784 351 |
|
055 |
Сверлильная |
2А125 |
1,6 |
540,0 |
129 227 |
1 487 786 |
1 507 170 |
|
060 |
Хонинговальная |
3А83 |
4,7 |
350,0 |
22 893 |
336 825 |
340 259 |
|
2 037 023 |
24 740291 |
25 045 844 |
|||||
|
5 |
Комбинированная |
500HS |
7,37 |
4500 |
1 340 579 |
4 888 534 |
5 089 620 |
|
10 |
Комбинированная |
500HS |
8,87 |
4500 |
2 232 837 |
6 432 322 |
6 767 247 |
|
4 640 646 |
15 519 109 |
16 215 205 |
|||||
|
Экономия |
8 830 639 |
3. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1. Проектирование станочных приспособлений
Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с техническим перевооружением и модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.
В общем объеме средств технологического оснащения примерно 50% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяют специальные станочные приспособления. Специальные станочные приспособления имеют одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механической обработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги при исполнении. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений (УСП), основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.
Создание любого вида станочных приспособлений, отвечающих требованиям производства, неизбежно сопряжено с применением квалифицированного труда. В последнее время в области проектирования, станочных приспособлений достигнуты значительные успехи. Разработаны методики расчета точности обработки деталей в станочных приспособлениях, созданы прецизионные патроны и оправки, улучшены зажимные механизмы и усовершенствована методика их расчета, разработаны различные приводы с элементами, повысившими их эксплуатационную надежность.
На деталь действует сила резания Р и крутящий момент от этой силы, возникающая при фрезеровании. Необходимо определить силу зажима винтовым зажимным устройством. Схемы действия сил представлены на рис.3.1,3.2.
Рис.3.1. Схема действия сил
Мо=0; Мрз1=Мр·К
РЗ1·lРз1=Р·lP·К
где Р – сила резания, Р=5217 Н;
К – коэффициент; (/21/, с.382)
К=К0·К1·К2·К3·К4·К5·К6
где К0 – гарантированный коэффициент запаса, К0=1,5;
К1 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за неровности
поверхности, К1=1,0;
К2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за износа
инструмента, К2=1,2;
К3 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом
резании, К3=1,0;
К4 – коэффициент для зажимных механизмов с немеханизированным
приводом, К4=1,3;
К5 - коэффициент, учитывающий эргономику зажимного механизма, К5=1,0;
К6 - коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку, К6=1,5.
К=1,5·1,0·1,2·1,0·1,3·1,0·1,5=3,51
Рис.3.2. Схема действия сил
Мо=0; Мрз=Мр·К
РЗ·lРз=Р·lP·К
(Н)
Определим силу зажима Q по формуле:
Q=PЗ1/f
где f – коэффициент трения, f=0,7;
Q=15127/0,7=21610 (H)
(H)
Определим номинальный диаметр резьбы болта:
(мм)
Принимаем: d=12 мм.