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
КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
1.1 Назначение и конструкции обрабатываемой детали
Заданная деталь – вал представляет собой тело вращения. Вал — деталь машины, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.
Поверхности вала, имеющие основные значения для служебного назначения детали, исходя из требований к точности и чистоте поверхности: 50k6 с шероховатостью Ra=1,25, 64h8 с шероховатостью Rz=20, 55h8 с шероховатостью Ra=2,5, 16Р9 с шероховатостью Ra=3,2. Остальные поверхности выполнены по 14-му квалитету с шероховатостью Rz=80. К поверхности 55h8 предъявлено требование цилиндричности не более 0,08мм. Вал изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Химические и физические свойства стали, приведены ниже.
Таблица 1.1 – Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71
|
Химический элемент |
% |
|
Кремний (Si) |
0.17-0.37 |
|
Медь (Cu), не более |
0.30 |
|
Марганец (Mn) |
0.50-0.80 |
|
Никель (Ni), не более |
0.30 |
|
Фосфор (P), не более |
0.035 |
|
Хром (Cr) |
0.70-1.00 |
|
Сера (S), не более |
0.035 |
Таблица 1.2 - Температура критических точек материала 40Х.
|
Ac1 = 750 , Ac3(Acm) = 825 , Ar3(Arcm) = 755 , Ar1 = 665 , Mn = 390 |
Таблица 1.3 - Механические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543-71
|
Термообработка, состояние поставки |
Сечение, мм |
σт, МПа |
σв, МПа |
Ψ, % |
δ, % |
αн, Дж/м2 |
|
Пруток. Закалка 880 °С, вода или масло; закалка 770-820 °С, вода или масло; отпуск 180 °С, воздух или масло |
15 |
640 |
780 |
40 |
11 |
59 |
где σт— предел текучести; σв — предел прочности; δ-относительное удлинение; Ψ — относительное сужение; αн— ударная вязкость.
Таблица 1.4 - Твердость материала Стали 40Х ГОСТ 4543-71
|
Твердость материала 40Х после отжига |
HB=179 |
|
Твердость материала 40Х калиброванного нагартованного |
HB=207 |
Таблица 1.5 - Физические свойства материала 40Х ГОСТ 4543-71
|
T |
E 10-5 |
α 106 |
l |
r |
C |
R 109 |
|
Град |
МПа |
1/Град |
Вт/(м·град) |
кг/м3 |
Дж/(кг·град) |
Ом·м |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
20 |
2.16 |
42 |
7830 |
|||
|
100 |
2.13 |
10.5 |
42 |
7810 |
496 |
|
|
200 |
1.98 |
11.6 |
41 |
7780 |
508 |
|
|
300 |
1.93 |
12.4 |
40 |
525 |
||
|
400 |
1.81 |
13.1 |
38 |
7710 |
537 |
|
|
500 |
1.71 |
13.6 |
36 |
567 |
||
|
600 |
1.65 |
14.0 |
33 |
7640 |
588 |
|
|
700 |
1.43 |
32 |
626 |
где T - температура, при которой получены данные свойства, [Град] E - модуль упругости первого рода, [МПа] α - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T), [1/Град] l - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)] r- плотность материала , [кг/м3] C- удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] R- удельное электросопротивление, [Ом·м]
Таблица 1.6 - Технологические свойства материала 40Х ГОСТ 4543-71
|
Температура ковки |
Начала 1260°С, конца 760°С. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу. |
|
Свариваемость |
без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
|
Обрабатываемость резанием |
В горячекатаном состоянии при НВ 131 и sB = 460 МПа Kuтв.спл. = 1.7, Kuб.ст. = 1.3 |
|
Склонность к отпускной способности |
Не склонна |
|
Флокеночувствительность |
малочувствительна |
1.2 Анализ технологичности конструкции детали
1.2.1 Качественный анализ на технологичность
Деталь – вал представляет собой тело вращения и относится к классу валов. Он изготавливается из конструкционной конструкционной качественной легированной стали 40Х . Материал стали выбран с учетом характеристик детали и стоимости самого материала. В качестве заготовки для данной детали можно использовать цилиндрический прокат.
С точки зрения механической обработки деталь достаточно технологична. Она имеет простую форму и небольшое количество поверхностей. К детали предъявляются достаточно высокие требования по шероховатости. Форма детали может быть получена на различном оборудовании в зависимости от типа производства. Деталь не имеет отверстий, больших перепадов диаметров и резьб. Она имеет заходные фаски и шпоночный паз. Деталь достаточно жесткая.
Все конструктивные элементы, за исключением канавок, унифицированы, что помогает избежать многообразия инструментов. На большинстве операций выполняются принципы базирования, что позволяет избежать появления погрешности базирования, влияющей на точность изготовления детали, трудностей при установке и закреплении детали.
Таким образом, можно сделать вывод, что деталь достаточно технологична.
В качестве количественных показателей технологичности конструкции детали рассматриваются:
Коэффициент унификации конструктивных элементов Ку.э:
(1.1)
где и - соответственно число унифицированных и общее число конструктивных элементов детали, шт.
Коэффициент применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей Кф.s:
Кф.s= (1.2)
где и - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом и всех подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.
Коэффициент обработки поверхностей:
Кр.о= (1.3)
где - общее число поверхностей детали, шт.
Коэффициент применения типовых технологических процессов: при изготовлении детали используется типовой технологический процесс, поэтому данный коэффициент Кт.п=1.
Максимальный квалитет точности детали IT=6. Максимальная шероховатость поверхности вала Ra=1,25.
Коэффициент использования материала рассчитывается по формуле:
, (1.4)
где q и Q – соответственно масса детали и заготовки, кг.
1.3 Определение типа производства
Определение типа производства необходимо для дальнейшего проектирования технологического процесса, поскольку от конкретного типа производства зависит форма организации.
Исходные данные:
Тип производства по ГОСТ 3.1119 - 83 характеризуется коэффициентом закрепления операции: КЗ.О. - 1 - массовое; 1 < КЗ.О < 10 - крупносерийное; 10 < КЗ.О < 20 среднесерийное; 20 < КЗ.О < 40 - мелкосерийное производство. В единичном производстве КЗ.О не регламентируется.
В соответствии с методическими указаниями РД 50-174-80, коэффициент закрепления операций для всех разновидностей (подтипов) серийного производства рассчитывается по формуле [1,c.19 ]:
, (1.5)
где ΣQ – суммарное число различных операций;
Рм – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.
Располагая штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию определяется количество станков:
, (1.6)
где N – годовая программа, шт. N=5000;
Т– штучное время, мин;
– нормативный коэффициент загрузки оборудования, примем =0,8.
Fд– действительный годовой фонд времени, ч.;
При определении фонда времени работы оборудования и рабочих приняты следующие исходные данные:
Количество рабочих дней с полной продолжительностью рабочей смены: 253-6=247.
Продолжительность смены-8 ч.
Номинальный годовой фонд времени в часах будет равен:
Fн=8∙247+7∙6=2018 ч
Действительный годовой фонд времени - номинальный фонд времени за вычетом неизбежных потерь, к которым относятся:
При работе в три смены потери от номинального фонда времени составляет 3%. Поэтому действительный годовой фонд времени будет равен:
Fд=6054-6054∙0,03=5872 ч.
Для определения штучного времени по операциям необходимо произвести укрупненное нормирование вновь разрабатываемого технологического процесса. Это можно выполнить, пользуясь методом приближенного определения норм времени по таблицам, приведенным в приложении источника [1, приложение 1].
После расчета и записи в таблицу 1.7 по всем операциям значений Т и mр , установим принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего боль-
шего целого числа полученное значение mр .
Далее по каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле [1,с.20]:
(1.7)
Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле [1,с.21]:
(1.8)
Произведем расчет для операции 005.
Рассчитаем количество станков.
Округляем до ближайшего целого, т.е. до единицы. Затем рассчитаем коэффициент загрузки рабочего места.
Количество операций, выполняемых на рабочем месте:
По аналогии рассчитываем значения для остальных операций, а затем заносим полученные значения в таблицу 1.6.
После заполнения всех граф таблицы подсчитываем суммарные значения для Q и Р, определяем Кз.о. и тип производства.
Таблица 1.7 – Сводная таблица по определению типа производства
|
Операция |
Tшт |
mр |
Р |
nз.ф. |
Q |
|
|
005 |
Токарная |
5,32 |
0,094 |
1 |
0,094 |
9 |
|
010 |
Токарная |
19,24 |
0,34 |
1 |
0,34 |
3 |
|
015 |
Токарная |
1,74 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
020 |
Токарная |
4,39 |
0,078 |
1 |
0,078 |
11 |
|
025 |
Токарная |
3,11 |
0,055 |
1 |
0,055 |
15 |
|
030 |
Токарная |
6,13 |
0,11 |
1 |
0,11 |
8 |
|
035 |
Фрезерная |
1,89 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
040 |
Шлифовальная |
1,86 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
∑ |
∑ |
43,68 |
8 |
127 |
Определяем тип производства:
Тип производства среднесерийный, т.к. 10< 15,88 < 20.
1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки
На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, размеры и конфигурация.
Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовления из неё детали при минимальной себестоимости, считается оптимальным. Основное требование предъявляемые к методу получения заготовки – наибольшее приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали. Чем меньше разница в размерах детали и заготовки, тем меньше трудоемкость последующей механообработки.
Для начала проанализируем, какими методами можно получить заготовку для нашей детали. Исходные данные:
Оптимальные методы получения заготовки, исходя из исходных данных, могут быть следующими: штамповка в открытых штампах на штамповочных прессах, штамповка на горизонтально-ковочных машинах, а также горячекатаный прокат диаметром 70 мм. Рассмотрим штамповку на горизонтально-ковочных машинах и горячекатаный прокат.
Сравниваем два варианта технологического процесса изготовления вала по технологической себестоимости. Масса готовой детали - 3,75кг. Режим работы – трехсменный.
Таблица 1.8 – Сравнение технологических процессов.
|
Показатель |
Вариант |
|
|
Первый |
Второй |
|
|
Вид заготовки |
прокат |
поковка (пресс) |
|
Масса заготовки Q, кг |
7,48 |
5,45 |
|
Базовая стоимость 1 т. заготовки Si, руб |
365800 |
976500 |
|
Стоимость 1 т. Стружки Sотх., руб |
92380 |
92380 |
Определяем стоимость заготовки полученной по первому варианту:
Рисунок 1.1 – Эскиз заготовки при первом методе
Стоимость заготовки из проката рассчитывается по формуле:
Sзаг1 =QS-(Q-q)(Sотх./1000) (1.9) [1,с.31]
где Q-масса заготовки, кг,
q-масса детали, кг,
S-стоимость 1кг материала заготовки, руб.,
Sотх- стоимость 1 т отходов, руб.
Sзаг1=7,48 365,8-(7,48-3,75) (92380/1000)=2392 руб (1.10)
Определяем стоимость заготовки полученной по второму варианту:
Sзаг=(Сi/1000∙Q∙ Kт,∙kс,∙kв,∙kм,∙kп)-(Q-q)∙Sотд/1000; (1.11) [1, с.33]
где Si – базовая стоимость 1 т. заготовок, руб.
Kт, kс, kв, kм, kп – коэффициенты, зависящие соответ∙ственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовки;
Kт = 1,05; kс = 0,77; kв = 0,8; kм = 1,18; kп = 1;
Q, q – масса заготовки и детали;
Sзаг=(976500/1000∙5,45∙1,05∙0,77∙0,8∙1,18∙1)-(5,45-3,75)∙92380/1000=3904,8 руб (1.12)
Рисунок 1.2 – Эскиз заготовки при втором методе
Рассчитаем экономический эффект:
Эз=(Sзаг2 –Sзаг1)N (1.13)[1, c.39]
где Sзаг2 и Sзаг1 – стоимости сопоставляемых заготовок, руб;
N – годовая программа, шт.
Эз=(3904,8–2392) 5000=7564000 руб
Сравнивая полученные значения, (S1=2392 руб;S2=3904,8 руб.) можно сделать вывод, что способ получения заготовок из горячекатаного проката будет экономичнее.
1.5 Анализ базового процесса
Для оценки базового варианта технологического процесса необходимо подвергнуть его подробному разбору, результаты которого будут предпосылкой для разработки нового варианта технологии. Анализ производится с точки зрения обеспечения заданного качества изделия и производительности обработки. Он базируется на оценке количественных и качественных показателей, как отдельных технологических операций, так и процесса в целом. Оценка качественных показателей производится путём логических рассуждений. Количественные показатели определяются технико-экономическими расчётами или по данным технологической документации.
Степень анализа зависит от различных факторов:
- конструкции детали,
- применяемых методов обработки,
- реальных производственных условий.
Предметом анализа является технологический процесс изготовления детали “Вал”. Производство среднесерийное.
Годовой объем выпуска – 5000 шт.
Технологический процесс состоит из следующих операций механической обработки:
005 Токарная, ст. мод. 1336М
010 Токарная, ст. мод. 1336М
015 Токарная, ст. мод. 1336М
020 Токарная, ст. мод. 1336М
025 Токарная, ст. мод. 1336М
030 Токарная, ст. мод. 1336М
035 Фрезерная, ст. мод. 679
040 Шлифовальная, ст. мод. 3М153
045 Контрольная
Принятую в данном варианте технологического процесса общую последовательность обработки следует считать логически целесообразной, так как при этом соблюдаются принципы постепенности формирования свойств обрабатываемой детали.
Таблица 1.9 – Технологические возможности применяемого оборудования
|
№ операции |
Модель станка |
Предельные или наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм |
Квалитет точности |
Параметры шероховатости обрабатываемой поверхности, Ra мкм |
|
|
диаметр/ ширина |
Длина |
||||
|
005 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
010 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
015 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
020 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
025 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
030 |
Токарно-револьверный 1336М |
380 |
1000 |
7 |
6,3 |
|
035 |
Широкоуниверсальный фрезерный 679 |
260 |
700 |
7 |
3,2 |
|
040 |
Круглошлифовальный 3М153 |
140 |
500 |
6 |
1,25 |
Анализ приведенных данных показывает, что используемые станки по габаритным размерам обрабатываемой заготовки, достигаемой точности и шероховатости соответствуют требуемым условиям обработки.
Таблица 1.10 – Анализ средств контроля
|
№ операции |
Наименование инструмента |
Вид инструмента |
Точность измере-ния, мм. |
Допуск на измеряемый размер, мм. |
Время на измерение, мин. |
|
005 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89 |
универсальный |
0,1 |
0,1 |
0,13 |
|
010 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89 |
универсальный |
0,1 |
0,1 |
0,13 |
|
015 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89 |
универсальный |
0,1 |
0,1 |
0,13 |
|
020 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89, |
универсальный |
0,1 |
0,1 |
0,13 |
|
025 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67 |
универсальный специальный |
0,1 0,1 |
0,1 0,24 |
0,13 0,17 |
|
030 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67 |
универсальный специальный |
0,1 0,1 |
0,1 0,24 |
0,13 0,17 |
|
035 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67 |
универсальный специальный |
0,1 0,1 |
0,1 0,24 |
0,13 0,17 |
|
040 |
Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Микрометр МК 75 – 2 ГОСТ 14812-82 |
универсальный специальный |
0,1 0,1 |
0,1 0,4 |
0,13 0,17 |
В технологическом процессе применены быстродействующие измерительные инструменты (универсальные и специальные). Точность измерения достаточно высокая (погрешность измерения не превышает 30% допуска на размер). Оснащенность измерительными средствами операций обработки хорошая. В технологическом процессе применяется стандартный покупной инструмент, что ускоряет технологическую подготовку производства и уменьшает затраты на него, а также быстрорежущие материалы. Режимы резания достаточно высокие, обработка ведется с применением СОЖ, что позволяет вести ее с высокими скоростями резания и сохранением оптимальных периодов стойкости инструмента. На всех операциях используются прогрессивные методы настройки на размер. В рассматриваемом технологическом процессе применена специализированная вспомогательная оснастка. Время, необходимое на смену одного режущего инструмента во вспомогательном, сравнительно невелико. Затраты времени на смену (правку) инструмента можно снизить, если применить более стойкие инструменты с износостойкими покрытиями. Крепление инструментов, их установка и смена не сложны. Таким образом, вспомогательная оснастка соответствует данному типу производства. Действующий технологический процесс можно не совершенствовать, т.к. действия, которые совершаются над ее поверхностями детали, абсолютно различны и требуют выполнения на станках разных моделей. В свою очередь, это не усложняет технологический процесс, который является экономически выгодным.
1.6 Техническое нормирование
Расчет технической нормы времени будем проводить при условиях серийного производства расчетно-аналитическим методом.
Произведем расчет технической нормы времени для операции 005-токарная: черновое точение поверхности 1.
В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:
, мин (1.14) [1, с.101]
где подготовительно-заключительное время, мин. (=7 мин.);
количество деталей, шт. (по условию задания n = 5000);
штучное время, мин.
Штучное время в свою очередь определяется:
, мин (1.15)
где основное время, мин. (=1 мин, см. табл.7.1 пояснительной записки);
время на установку и снятие детали, мин (=0,1 мин) [1, с.197];
время на закрепление и открепление детали, мин. (=0,024 мин) [1, с.201];
время на приемы управления, мин. (включение станка кнопкой - 0,01 мин., выключение станка кнопкой - 0,01 мин., подвести инструмент к детали - 0,0125 мин., отвести инструмент от детали - 0,0125 мин., перемещение шпинделя в исходное положение - 0,03 мин.; =0,075 мин.) [1, с.202-205];
время на измерение детали, мин. (=0,12 мин.: контрольные промеры штангенциркулем);
коэффициент, учитывающийся при нормировании вспомогательного времени в серийном производстве (k=1,85);
время на обслуживание рабочего места, перерывов на отдых и лич-ные надобности рабочего, мин.
Время на обслуживание рабочего места, перерывов на отдых и личные надобности рабочего вычисляется по формуле:
, мин, (1.16) [1, стр.102]
где Топ. - оперативное время, мин. (Топ. = То + Тв = 1,3 мин.);
Поб.от. - норматив времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, % (Поб.от. = 6 %).
Получим:
(мин.).
Тогда найдем штучное и штучно-калькуляционное времени для операции:
(мин.);
(мин.).
Результаты вычислений технической нормы времени операции 005-токарная, а также по остальным переходов технологического процесса, представим в таблице 1.11. Вычисления нормы времени по операциям (суммарное значение по переходам) представлены в таблице 1.12.
Расчет штучно-калькуляционного времени на шлифовальные операции вычисляется по формуле:
, мин., (1.17) [1, с.102]
где - время на техническое обслуживание рабочего места, мин.;
- время на организационное обслуживание, мин.;
- время перерывов на отдых и личные надобности рабочего, мин.
Таблица 1.11 - Технические нормы времени по переходам, мин.
|
№ |
ТО , Мин |
ТВ , мин |
ТОП , мин |
ТОБ.ОТ, мин |
ТШТ , мин |
ТП.З , мин |
ТШТ.К , мин |
|||||
|
операции |
ТУС |
ТЗО |
ТУП |
ТИЗ |
||||||||
|
Ттех |
Торг |
Тот |
||||||||||
|
005 |
1 |
1 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
1,3 |
0,078 |
1,67 |
7 |
1,67 |
|
|
2 |
1,07 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,25 |
0,075 |
1,47 |
- |
1,47 |
||
|
3 |
1,74 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,92 |
0,115 |
2,18 |
- |
2,18 |
||
|
010 |
1 |
1 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
1,3 |
0,078 |
1,67 |
7 |
1,67 |
|
|
2 |
10,34 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
10,64 |
0,64 |
11,3 |
- |
11,3 |
||
|
3 |
2,05 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
2,23 |
0,13 |
2,5 |
- |
2,5 |
||
|
4 |
3,24 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
3,41 |
0,21 |
3,77 |
- |
3,77 |
||
|
015 |
1 |
0,54 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
0,84 |
0,05 |
1,14 |
7 |
1,14 |
|
|
2 |
0,25 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,42 |
0,025 |
0,6 |
- |
0,6 |
||
|
020 |
1 |
0,61 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
0,91 |
0,055 |
1,22 |
7 |
1,22 |
|
|
2 |
1,24 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,42 |
0,09 |
1,65 |
- |
1,65 |
||
|
3 |
1,12 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,3 |
0,078 |
1,52 |
- |
1,52 |
||
|
025 |
1 |
0,54 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
0,84 |
0,05 |
1,14 |
7 |
1,14 |
|
|
2 |
0,09 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,27 |
0,016 |
0,43 |
- |
0,43 |
||
|
3 |
0,25 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,43 |
0,026 |
0,6 |
- |
0,6 |
||
|
4 |
0,17 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,35 |
0,021 |
0,52 |
- |
0,52 |
||
|
5 |
0,08 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,26 |
0,015 |
0,42 |
- |
0,42 |
||
|
030 |
1 |
0,61 |
0,1 |
0,024 |
0,075 |
0,12 |
0,91 |
0,055 |
1,22 |
7 |
1,22 |
|
|
2 |
0,09 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,27 |
0,016 |
0,43 |
- |
0,43 |
||
|
3 |
1,09 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,27 |
0,076 |
1,49 |
- |
1,49 |
Продолжение таблицы 1.11.
|
4 |
0,09 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,27 |
0,016 |
0,43 |
- |
0,43 |
|||
|
5 |
0,08 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,26 |
0,015 |
0,42 |
- |
0,42 |
|||
|
6 |
1,26 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
1,44 |
0,086 |
1,67 |
- |
1,67 |
|||
|
7 |
0,13 |
- |
- |
0,075 |
0,12 |
0,31 |
0,018 |
0,47 |
- |
0,47 |
|||
|
035 |
1 |
0,21 |
0,05 |
0,024 |
0,075 |
0,26 |
0,62 |
0,037 |
1,01 |
12 |
1,02 |
||
|
2 |
0,22 |
- |
- |
0,075 |
0,26 |
0,56 |
0,033 |
0,87 |
- |
0,87 |
|||
|
040 |
1 |
0,17 |
0,1 |
0,024 |
0,09 |
0,17 |
0,55 |
- |
0,13 |
0,03 |
0,93 |
10 |
0,93 |
|
2 |
0,17 |
0,1 |
0,024 |
0,09 |
0,17 |
0,55 |
- |
0,13 |
0,03 |
0,93 |
10 |
0,93 |
Таблица 1.12 - Технические нормы времени по операциям, мин.
|
№ |
ΣТО , мин |
ΣТШТ , мин |
|
операции |
||
|
005 |
3,81 |
5,32 |
|
010 |
16,63 |
19,24 |
|
015 |
0,79 |
1,74 |
|
020 |
2,97 |
4,39 |
|
025 |
1,13 |
3,11 |
|
030 |
3,35 |
6,13 |
|
035 |
0,43 |
1,89 |
|
040 |
0,34 |
1,86 |
1.7 Выбор оборудования и расчет его количества
1.Определяем количество единиц оборудования по формуле[1, с. 117]:
(1.18)
где N – годовая программа выпуска, шт;
Tш – штучно время по операциям, мин;
Fд – эффективный фонд времени, часах;
2.Коэффициент загрузки станка определяется по формулам:
(1.19)
где mпp – принятое количество станков по операциям;
3. Коэффициент использования оборудования по основному времени определяется по формуле:
(1.20)
Произведем расчет для операции 005:
1. Определяем количество единиц оборудования по формуле:
принимаем 1 станок на операцию т.е. mпp=1
2. Коэффициент загрузки станка определяется по формулам:
3. Коэффициент использования оборудования по основному времени определяется по формуле:
По аналогии рассчитаем показатели для всех остальных операций. Расчеты по определению необходимого количества оборудования и его загрузки сводим в таблицу 1.13 и строим диаграммы загрузки и использования оборудования рисунок 1.3 и 1.4соответственно
Таблица 1.13 - Расчёт коэффициентов использования оборудования
|
№ операции |
То |
Тш |
mp |
mпp |
ηз |
ηо |
|
005 |
3,81 |
5,32 |
0,094 |
1 |
0,094 |
0,72 |
|
010 |
16,63 |
19,24 |
0,34 |
1 |
0,34 |
0,86 |
|
015 |
0,79 |
1,74 |
0,03 |
1 |
0,03 |
0,45 |
|
020 |
2,97 |
4,39 |
0,078 |
1 |
0,078 |
0,68 |
|
025 |
1,13 |
3,11 |
0,055 |
1 |
0,055 |
0,36 |
|
030 |
3,35 |
6,13 |
0,11 |
1 |
0,11 |
0,55 |
|
035 |
0,43 |
1,89 |
0,03 |
1 |
0,03 |
0,23 |
|
040 |
0,34 |
1,86 |
0,03 |
1 |
0,03 |
0,18 |
|
∑ |
29,45 |
43,68 |
8 |
0,767 |
4,03 |
4. Определяем средний коэффициент загрузки оборудования:
(1.21)
5. Определяем средний коэффициент использования оборудования по основному времени:
(1.22)
Диаграмма служат наиболее наглядным средством оценки технико-экономической эффективности разработанного технологического процесса. Представим полученные данные на диаграмме.
Рисунок 1.3 - Диаграмма загрузки оборудования.
Рисунок 1.4 - Диаграмма использования оборудования по основному времени
1.8 Технико-экономическое обоснование разработанного техпроцесса
Определим себестоимость обработки по сравниваемым вариантам. Критерием оптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции.
Определяем стоимость механической обработки на отличающихся операциях.
Базовый вариант: Операция 035, широкоуниверсальный фрезерный станок 679.
Часовые приведенные затраты (коп/ч) можно определить по формуле[1, с.41]:
; (1.23)
где Сз – основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп/час;
Сэксп – затраты часовые на эксплуатацию рабочего места, коп/час;
М - коэффициент многостаночности, принимаемый фактическому состоянию на рассматриваемом участке; М = 1;
Ен–нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, 0,2 [1, с.42];
Кз—удельные часовые капитальные вложения в здание, коп/час;
Кс—удельные часовые капитальные вложения в станок, коп/час.
Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания рассчитывается по формуле[1, с.42]:
Сз = Стф·1,53·k, (1.24)
где Стф – часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, Стф=56 коп/ч по 4-му разряду;
1,53 – суммарный коэффициент, представляющий произведение следующих частных коэффициентов:
1,3 – коэффициент выполнения норм;
1,09 – коэффициент дополнительной зарплаты;
1,077 – коэффициент отчислений на соцстрах;
k – коэффициент, учитывающий зарплату наладчика (k=1,0)
Сз = 56·1,53·1=85,68 коп/ч.
Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места рассчитываем по формуле [1, с.43]:
Сэксп. = Сч.зКм, (1.25)
где Счз - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, Счз = 36,3 коп/ч, [1,с.43].
Км – коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка,Км=1,1[1, с.175].
Сэксп. = 36,31,1 = 39,93 коп/ч.
Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по фор муле [1, с.44]:
(1.26)
где Цс - отпускная цена станка, руб.,Цс=12000000руб или 3870руб (цена на 1975г.)
коп/ч.
Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по фор муле[1,с. 44]:
(1.27)
где Пс - площадь, занимае мая станком с учетом проходов, м2;
Занимаемая станком площадь Пс определяется по формуле:
(1.28)
где f - площадь станка в плане (произведение длины и ширины), м2, f=1,75 м2;
Кс — коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, Кс=4 [1, с.44].
м2.
коп/ч.
Тогда часовые приведенные затраты:
Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции С0, коп.:
(1.29)
.
Проектируемый вариант. Операция 035, фрезерный широкоуниверсальный станок 6712В.
Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания рассчитывается по формуле (1.24)
Стф – часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, Стф=56 коп/ч по 4-му разряду;
Сз = 56·1,53·1=85,68 коп/ч.
Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места рассчитываем по формуле (1.25):
Счз - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, Счз= 36,3 коп/ч, [1,стр.43].
Км – коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка,Км=1,1[1,стр.175].
Сэксп. = 36,31,1 = 39,93 коп/ч.
Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по фор муле (1.26):
Цс - отпускная цена станка, руб.,Цс=18000000руб. или 5800руб (цена на 1975г.)
коп/ч.
Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по фор муле(1.27):
Пс- площадь, занимае мая станком с учетом проходов, м2;
Занимаемая станком площадь Пс определяется по формуле (1.28):
f - площадь станка в плане, м2;f=4,52 м2;
Кс — коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, Кс=3 [1, с.44].
м2.
коп/ч.
Тогда часовые приведенные затраты:
Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции С0, руб.:
.
Экономический эффект от внедрения принятого варианта технологи ческого процесса рассчитывается по формуле:
(1.30)
где и - стоимости механической обработки сравниваемых операций, руб.
Экономический эффект составляет 15,5руб (на 1975г.) или 48050руб (на 2011г.)
Определяем максимальное количество рабочих
Rmax=ТштNг / 60*; (1.31)
Fд – действительный годовой фонд времени работы рабочего, ч (Fд=5872ч.)
Rmax = (43,68∙5000)/(60∙5872) = 0,6 чел.
Полученное низкое значение Rmax характеризует не количество реальных рабочих, занятых на участке, а число полных ставок зарплаты, необходимых для изготовления деталей одного наименования в объеме их годового выпуска. Принимаем R=3 человек.
Число наладчиков на участке:
Н = mп (0,160,2);
Н = 0,2∙5 = 1 чел.
Принимаем количество наладчиков Н=1 человека. Годовой фонд зарплаты станочников и наладчиков определяется как сумма годовых фондов зарплаты по отдельным операциям:
Фз = Фзi; Фзi= СзiТшт.кNг / 60; (1.32)
Фз =85,68∙43,68∙5000/60=311875,2 руб.
Среднемесячная зарплата рабочих:
Зм = Фз / ((R +Н) 12); (1.33)
Зм = 311875,2/((3+1)∙12) = 6497,4 руб.
Годовой выпуск продукции по технологической себестоимости:
В = СтNг; (1.34)
В = 2397∙5000 = 11985000 руб.
Определим трудоемкость годовой программы:
Тг = Тшт.кNг / 60; (1.35)
Тг = (43,68∙5000)/60 = 3640 ч.
Годовой выпуск продукции на одного рабочего:
bр = В/R; (1.36)
bр = 11985000/3 = 3995000 руб.
Таблица 1.14 – Основные технико-экономические показатели разработанного технологического процесса
|
НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ |
Значение |
|
1. Наименование и номер детали. |
Вал |
|
2. Годовой объем выпуска деталей, шт. |
5000 |
|
3. Эффективный годовой фонд рабочего времени работы оборудования, ч. |
5872 |
|
4. Эффективный годовой фонд времени рабочего, ч. |
5872 |
|
5. Число смен работы. |
3 |
|
6. Масса готовой детали, кг. |
3,75 |
|
7. Масса заготовки, кг. |
7,48 |
|
8. Коэффициент использования материала заготовки. |
0,503 |
|
9. Стоимость заготовки, руб. |
2392 |
|
10. Себестоимость механической обработки детали, руб. |
4,82 |
|
11. Технологическая себестоимость детали, руб. |
2397 |
|
12. Основное время по операциям, мин. |
29,45 |
|
13. Штучное время по операциям, мин. |
43,68 |
|
14. Трудоемкость годовой программы выпуска, ч. |
3640 |
|
15. Количество единиц оборудования, шт. |
8 |
|
16. Средний коэффициент загрузки станков. |
0,096 |
|
17. Средний коэффициент использования оборудования по основному времени. |
0,5 |
|
18. Число рабочих—станочников на три смены. |
9 |
|
19. Число наладчиков на три смены. |
3 |
|
20. Годовой фонд заработной платы, руб. |
311875,2 |
|
21. Среднемесячная зарплата рабочих, руб. |
6497,4 |
Продолжение таблицы 1.14.
|
22. Годовой выпуск на одного производственного рабочего, руб. |
3995000 |
1.9 Уточнение типа производства и установление его организационной формы
Для расчёта коэффициента закрепления операции составляем таблицу.
Таблица 1.15 - Расчёта коэффициента закрепления операции
|
Операция |
Тшт |
mp |
P |
з.ф |
О |
|
005 Токарная |
5,32 |
0,094 |
1 |
0,094 |
9 |
|
010 Токарная |
19,24 |
0,34 |
1 |
0,34 |
3 |
|
015 Токарная |
1,74 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
020 Токарная |
4,39 |
0,078 |
1 |
0,078 |
11 |
|
025 Токарная |
3,11 |
0,055 |
1 |
0,055 |
15 |
|
030 Токарная |
6,13 |
0,11 |
1 |
0,11 |
8 |
|
035 Фрезерная |
1,89 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
040 Шлифовальная |
1,86 |
0,03 |
1 |
0,03 |
27 |
|
43,68 |
8 |
127 |
Произведем расчёт для операции 005.
Далее по каждой операции вычисляют значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:
.
з.ф=0,094/1=0,094;
Количество операций, выполняемых на рабочем месте:
О = 0,8 / 0,094 = 8,5
Тогда коэффициент закрепления операций:
Кз.о=154/6=26.
Тип производства – среднесерийный.
1.10 Проектирование станочного приспособления.
1.10.1 Назначение и принцип работы
В качестве станочного приспособления в курсовом проекте рассматривается патрон самоцентрирующийся трехкулачковый пневматический для базирования и закрепления заготовки. Приспособление предназначено для обработки деталей типа тел вращения на токарно-револьверном станке 1336М. Принцип работы приспособления основан на установке обрабатываемой заготовки в патрон. Зажим заготовки осуществляется подвижными закаленными кулачками, приводимыми в движение пневмоцилиндром. В процессе эксплуатации приспособления будет происходить трение заготовки и базового элемента приспособления и, как следствие данного процесса, износ базового элемента, поэтому конструкцией предусмотрено возможность замены базового элемента. Конструктивное приспособление можно перенастраивать для обработки других типоразмеров деталей, при замене базовых элементов. Приспособление устанавливается на шпиндель токарно-винторезного станка с базированием на конус механическим креплением.
1.10.2 Расчет станочного приспособления на точность.
Чтобы определить точность приспособления для выдерживаемого на операции размера, необходимо суммировать все составляющие погрешности, влияющие на точность этого размера:
(1.37)
где к – коэффициент, учитывающий возможное отступление от закона нормального распределения отдельных составляющих: к=1,2; к1 – коэффициент, принимаемый в случаях, когда погрешность базирования не равна нулю; в условиях серийного производства можно принимать к1=0,8; εб – погрешность базирования: равна нулю, т.к. измерительная и установочная базы совпадают; εз – погрешность закрепления – 0 мм; εуст – погрешность установки – 30 мкм; εизн – погрешность износа деталей приспособления – 40 мкм; εп – погрешность установки и смещения режущего и вспомогательного инструмента (в данном случае равна удвоенной точности позиционирования):
εп = 2∙0,15 = 0,3 мм;
к2 – коэффициент, равный 0,6; ω – значение погрешности исходя из экономической точности – 0,15.
0,6 мм.
Следовательно, необходимая точность обработки на данном приспособлении обеспечивается.
1.10.3 Расчет станочного приспособления на усилие зажима.
Рассчитаем усилие зажима детали в приспособлении в зависимости от силы резания (Pz). Коэффициенты запаса прочности:
, (1.38)
где К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев; К1 = 1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; К2 = 1,6 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента; К3 = 1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; К4 = 1 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления; К5 = 1 – коэффициент, характеризует эргономику немеханизированного зажимного механизма; К6 = 1 – коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь.
Сила зажима на одном кулачке:
(1.39)
где D = 34 – диаметр зажимной поверхности, мм; D1 = 35 – диаметр обрабатываемой поверхности, мм; f = 0,45 – коэффициент трения с установочными элементами; Pz = 1547,5 – тангенциальная составляющая силы резания, Н.
Сила зажима тремя кулачками:
(1.40)
Требуемая сила на штоке механизированного привода:
,
где К1 = 1,05 – коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения в патроне; l = 48 – вылет кулачка от его опоры до центра приложения усилия зажима, мм; l1 = 80 – длина направляющей части кулачка, мм;
f1 = 0,15 – коэффициент трения в направляющих кулачках; β = 15º – угол клина, град; φ = 5º43` - угол трения на наклонной поверхности клина, град; Т.к. максимальное усилие зажима составляет 32кН и выполняется условие 32кН > 2,3кН, то закрепление считается надежным.
1.10.4. Расчет станочного приспособления на прочность.
Рассчитаем болт на прочность. Условие прочности по напряжению растяжения в стержне определяется по формуле:
, (1.41)
где F = 2035 – усилие, нагружающее винт, Н; d1 = 10 – средний диаметр винта, мм; [σ] = 253 – допускаемое напряжение растяжения, МПа. Следовательно,
.
Условие прочности выполняется.
1.11 Проектирование и расчет конструкции контрольно-измерительного приспособления
1.11.1 Назначение и принцип работы
Контрольные приспособления применяются при проверке заготовок и размеров при их обработке (межоперационный контроль), деталей, сбороч ных единиц и изделий. Погрешность измерения допускается в пределах 8.. .30 % поля допуска на контролируемый объект. На основание приспособления устанавливаются передняя бабка и задняя бабка, в которых закрепляется оправка с роликом. Между двумя бабками на основании размещается индикаторная стойка со штативом , в котором устанавливается зубчатая измерительная головка (индикатор ИТ2), являющаяся основным измерительным средством для контроля биения. Зубчатые измерительные головки — индикаторы часовые с ценой деления 0,01 мм — изготовляются следующих основных типов: а) ИЧ-2, ИЧ-5 и ИЧ-10 - с перемещением измерительного стержня па раллельно шкале и пределами измерений 0—2, 0—5 и 0—10 мм соответственно; б) ИТ-2 — с перемещением стержня перпендикулярно шкале и пределами измерений 0—2 мм. Индикаторы типа ИЧ.-5 и ИЧ-10 выпускаются с корпусом диаметра 60 мм, а индикаторы ИЧ-2 и ИТ-2 — с корпусом диаметра 42 мм (малогабарит ные). Устройство и принципиальная схема нормального индикатора типа ИЧ. Основными узлами индикатора являются циферблат со шкалой, ободок , стрелка, указатель числа оборотов стрелки, гильза, измерительный стержень с наконечником, корпус, ушки и головка стержня. Гильза и ушки служат для крепления индикатора на стойках, штативах и приспособлениях. Поворотом ободка, на котором закреплен циферблат, стрелку совмещают с любым делением шкалы. За головку стержень отводят при установке изделия под измерительный наконечник. Принцип действия индикатора состоят в следующем. Измерительный стержень перемещается в точных направляющих втулках, запрессованных в гильзы корпуса. На стержне нарезана зубчатая рейка И, которая поворачивает триб с числом зубьев 2 = 16. Трибом в приборо строении называют зубчатое колесо с числом зубьев 2<18. Зубчатое колесо (2 = 100), установленное на одной оси с трибом, передает вращение трибу(2 = 10). На оси триба закреплена стрелка. В зацеплении с трибом находится также зубчатое колесо (2=100), пружинным волоском, другой конец которого прикреплен к корпусу. Колесо, находясь под действием волоска, обеспечивает работу всей передачи прибора на одной стороне профиля зуба и тем самым устраняет мертвый ход передачи. Пружина создает измерительное усилие на стержне. Передаточное отношение зубчатого механизма подбирают таким обра зом, чтобы при перемещении измерительного стержня на расстояние 1=1 мм стрелка совершала полный оборот, а указатель поворачивался на одно деление. Шкала индикатора имеет число делений п=100. Цена деления шкалы циферблата с=1/п= 1/100=0,01 мм. В корпусе малогабаритных индикаторов нельзя разместить полные зуб чатые колеса с числом зубьев 2= 100, поэтому их заменили зубчатыми секто рами. Контрольное приспособление должно обеспечивать довольно большую точность, следовательно, индикаторная стойка со штативом, должны быть в 2...3 раза более точными по сравнению с другими приспособлениями. Для их изготовления применяются особые износостойкие материалы.
1.11.2. Расчет контрольного приспособления на точность.
Суммарная погрешность 
при обработке детали не должна превышать величины допуска Т размера, т.е. 
Общая формула:
(1.42)
где 
- погрешность вставки измерительного прибора, 
= 0,008/2 = 0,004 мкм; 
- погрешность измерения, 
= 0,01/2 = 0,005 мкм; 
- погрешность базирования детали, 
= 0 мкм.
Подставив значения в формулу, получим:
Условие обеспечения необходимой точности приспособления выполняется.
2.АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Технологической подготовкой производства (ТПП) называется совокупность взаимосвязанных процессов на предприятии, обеспечивающих технологическую готовность к выпуску в установленные сроки изделий заданного качества и в необходимом объеме при затратах, не превышающих определенного уровня. Результатом ТПП является комплекс технологических процессов изготовления деталей, сборочных единиц и изделий в целом, представленный в виде технологической документации и средств технологического оснащения, наличие которых является необходимым условием обеспечения выпуска изделий в заданном объеме и созданными технико-экономическими показателями. Технологическая документация- это комплект технологических документов, необходимых и достаточных для выполнения данного технологического процесса или отдельных его операций. Решение задач технологической подготовки производства немыслимо без организации единого информационного пространства предприятия. Это необходимо для того, чтобы все инструменты технологического проектирования могли уверенно опираться на всю необходимую справочную информацию и реальные данные, полученные в результате конструкторского проектирования. T-FLEX-технология – это полнофункциональная система, предназначенная для автоматизации технологической подготовки производства, которая обладает гибкими современными средствами разработки технологических проектов любой сложности. При использовании системы T-FLEX-технология достигаются следующие результаты: - повышение производительности труда технолога;
- уменьшение числа ошибок при проектировании;
- повышение качества работы технолога;
- сокращение сроков технологической подготовки производства;
- повышение оперативности получения актуальной информации из спроектированных технологических процессов;
- сокращение сроков и затрат на адаптацию молодых специалистов к конкретным условиям предприятия;
- накопление и применение базы знаний предприятия по технологическому проектированию новых изделий;
- организация единого информационно-справочного пространства для технологов и конструкторов, а также служб управления производством;
улучшение контроля за исполнительской деятельностью;
- уменьшение трудоемкости работ, проводимых в рамках мероприятий системы менеджмента качества;
- повышение точности информации, используемой при нормировании и калькуляции затрат.
Разработаем технологическую документацию обработки вала с использованием T-FLEX-технологии: 1. Заходим в программу, добавляем исходную деталь для дальнейшего процесса обработки. 2. Начинаем создавать технологический процесс. Добавляем первую операцию, в нашем случае – токарная. Заполняем все необходимые данные по этой операции (рис.2.1). 3. Выбираем оборудование для обработки детали (рис. 2.2), приспособление (рис. 2.3), режущий (рис. 2.4) и измерительный инструменты (рис. 2.5) для данной операции техпроцесса.
Рисунок 2.1 – Внесение сведений по операции техпроцесса
Рисунок 2.2 – Выбор оборудования
Рисунок 2.3 – Выбор приспособления
Рисунок 2.4 – Выбор режущего инструмента
Рисунок 2.5 – Выбор измерительного инструмента
4. Добавляем переходы к операции и заполняем сведения о них (рис.2.6), (рис.2.7).
Рисунок 2.6 – Внесение сведений по первому переходу операции 005 техпроцесса
Рисунок 2.7 – Внесение сведений по второму переходу операции 005 техпроцесса
4. После добавления всех операций и переходов получаем готовый техпроцесс (рис.2.8). 5. Выводим его на печать, предварительно указав нужные нам виды технологической документации (рис. 2.9).
Рисунок 2.8 – Готовый технологический процесс
Рисунок 2.9 – Выбор шаблонов документов
Готовый комплект документов приведен в приложении.
3. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ
В процессе машиностроительного проектирования часто возникает потребность в оценке как наиболее значимых физико-механических свойств деталей и узлов, так и изделия в целом. Раньше единственным средством оценки физико-механических свойств изделий были оценочные расчеты с использованием приближенных аналитических или полуэмпирических методик. Точность подобных методик применительно к реальным объектам проектирования обычно невысока, поэтому в конструкцию изделия закладываются значительные коэффициенты запаса (например, по прочности), снижающие риск принятия ошибочного проектного решения. В большинстве случаев подобный подход в проектировании остается наиболее распространенным и в настоящее время. Появление компьютерной техники и развитие вычислительной математики обусловили серьезные изменения традиционных подходов к инженерным расчетам. Системы инженерного анализа (Computer Aided Engineering, CAE) прочно заняли свое место в машиностроительном проектировании. Типичная схема использования таких систем в рамках концепции автоматизированного проектирования предусматривает создание электронной модели проектируемого изделия. Эта электронная модель адекватно отражает требуемые конструктивные характеристики изделия (геометрические, механико-физические и т.п.) и является главным источником проектной информации об изделии. В последние годы в качестве такой модели выступают, как правило, трехмерные твердотельные и поверхностные геометрические модели проектируемых изделий или их двумерные аналоги. В данной работе произведем статический и тепловой анализ детали при помощи системы T-FLEX Aнализ. Статический анализ – позволяет осуществлять расчёт напряжённого состояния конструкций под действием приложенных к системе постоянных во времени сил. На сегодняшний день это, пожалуй, наиболее востребованная в проектировании задача. С помощью модуля «Статический анализ» пользователь может оценить прочность разработанной им конструкции по допускаемым напряжениям, определить наиболее слабые места конструкции и внести необходимые изменения (оптимизировать) изделие. При этом между трёхмерной моделью изделия и расчётной конечно-элементной моделью поддерживается ассоциативная связь. Параметрические изменения исходной твёрдотельной модели автоматически переносятся на сеточную конечно-элементную модель. Тепловой анализ – модуль, обеспечивающий возможность оценки температурного поведения изделия под действием источников тепла и излучения. Тепловой анализ может использоваться самостоятельно для расчёта температурных или тепловых полей по объёму конструкции, а также совместно со статическим анализом для оценки возникающих в изделии температурных деформаций. Рассмотрим напряженно-деформированное состояние вала при нагружении его силой 100 Н и частичном закреплении. 1. Произведем конечно-элементный анализ; 2.Создадим конечно-элементную сетку (рис. 3.1); 3. Зададим нагрузку на шпоночный паз величиной 100Н (рис. 3.2); 4.Создадим частичное закрепление; 5. Выберем материал, из которого изготовлен вал (рис 3.3); 6.Запускаем расчет задачи
Рисунок 3.1 – Создание конечно-элементной сетки
Рисунок 3.2 – Создание нагрузки
Рисунок 3.3 – Выбор материала детали
Анализ результатов получим в виде эпюр:
Рисунок 3.4 – Результат по модулю перемещения
Рисунок 3.5 – Результат по эквивалентным напряжениям
Рисунок 3.6 – Значение коэффициента запаса по эквивалентным напряжениям
Рисунок 3.7 – Результат по эквивалентной деформации
Проверим деталь на деформацию при вращении со скоростью 750 об/мин и частичном закреплении. Ход анализа тот же, что и в предыдущем случае. Поэтому рассмотрим результаты:
Рисунок 3.8 – Результат по модулю перемещения
Рисунок 3.9 – Результат по эквивалентной деформации
Рисунок 3.10 - Результат по эквивалентным напряжениям
Рисунок 3.11 – Значение коэффициента запаса по эквивалентным напряжениям
Произведем тепловой анализ детали при нагрузке в 100 оС. Рассмотрим полученные результаты:
Рисунок 3.12 – Значение модуля результирующего теплового потока
По результатам статического и теплового анализа можно сделать вывод, что деталь выдерживает заданные нагрузки, а значит удовлетворяет требованиям прочности.
4.РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Одним из направлений технического перевооружения машиностроительных производств является широкое внедрение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Они обладают многими достоинствами, среди которых можно особо отметить: - более высокую производительность, которая в 1,5…2,5 раза выше производительности аналогичных станков с ручным управлением; - сочетание гибкости универсального оборудования с точностью и производительностью станков-автоматов; - сокращение времени на подготовку и переход к изготовлению новых деталей, что достигается предварительным проектированием и верификацией программ, возможностью применения более простой и универсальной технологической оснастки; - высокая точность и повторяемость деталей: изготовленные по одной программе, они являются полностью взаимозаменяемыми, что сокращает общее время процессов сборки изделия, практически исключая необходимость пригоночных работ; - уменьшение производительности цикла изготовления деталей и, как следствие, уменьшение объема незавершенного производства; - сокращение потребности в квалификации рабочих-станочниках, поскольку подготовка производства фактически переносится в сферу ответственности инженеров-технологов. Система с ЧПУ представляет собой такую организацию работы станка, при которой его действия должны управляться непосредственным вводом числовых данных, причем система должна автоматически интерпретировать хотя бы часть этих данных. Числовые данные, необходимые для изготовления детали, называются программой обработки детали или управляющей программой (УП). Она представляет собой набор операторов, которые интерпретируются системой управления станка и преобразуются в сигналы, управляющие перемещением инструмента. УП содержит данные о геометрии детали, о перемещении инструмента по отношению к заготовке, скорости резания, скорости подачи и т.п. Рассмотрим операцию фрезерования шпоночного паза, выполненную с применением станка с ЧПУ. Для начала создадим режущий инструмент при помощи редактора инструментов (рис. 4.1). Затем построим траекторию и зададим отвод и отвод инструмента. Далее с помощью имитатора обработки просматриваем результат, при возникновении каких-либо недочетов исправляем их. Если траектория обработки построена корректно, то сохраняем управляющую программу.
Рисунок 4.1 – Создание режущего инструмента.
Программа для станка с ЧПУ при фрезеровании шпоночного паза выглядит следующим образом:
Рисунок 4.2- Текст программы для станка с ЧПУ при фрезеровании шпоночного паза
Рисунок 4.3 – Имитация процесса обработки
Рассмотрим обработку торцов с использованием станка с ЧПУ. Для этого также создаем режущий инструмент, в качестве траектории выбираем торцевую поверхность вала и задаем подвод и отвод инструмента.
Программа для станка с ЧПУ при фрезеровании торцевой поверхности выглядит следующим образом:
Рисунок 4.4 - Текст программы для станка с ЧПУ при фрезеровании торцевой поверхности
Рисунок 4.5 – Имитация процесса обработки
По аналогии создадим программу для обработки торцевой поверхности с обратной стороны вала. Текст программы выглядит следующим образом:
Рисунок 4.6 - Текст программы для станка с ЧПУ при фрезеровании торцевой поверхности
Рисунок 4.7 – Имитация процесса обработки