5448

Сравнение двух вариантов заготовки детали Вас шестерня

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Введение В рамках дипломного проекта будет рассматриваться деталь Вал-шестерня. Для детали будет проведён анализ технологичности, который позволит оценить её технологичность, т.е. возможность рациональной обработки с помощью стандартных инструмент...

Русский

2012-12-10

3.73 MB

15 чел.

Введение

В рамках дипломного проекта будет рассматриваться деталь «Вал-шестерня».

Для детали будет проведён анализ технологичности, который позволит оценить её технологичность, т.е. возможность рациональной обработки с помощью стандартных инструментов и на существующем оборудовании.

Расчёт коэффициента закрепления операции позволит определить тип производства, выбрать соответствующее оборудование, способ получения заготовки и определить характерный для данного типа производства составы и последовательности выполнения операций.

В дипломном проекте будет проведено сравнение двух вариантов получения заготовки и определение наиболее экономичного из них.

Также будет проведен экономический расчет, который позволит определить наиболее экономически выгодный технологический процесс механической обработки, учитывая прямые затраты и затраты на основные фонды.

Результатом работы будет оформление технологической и конструкторской документации согласно ЕСТД и ЕСКД.  


2. Общая часть

2.1 Анализ исходных данных.

Деталь типа тело вращения – вал-шестерня, предназначена для передачи крутящего момента в редукторе (промежуточная ступень), имеет две шейки под подшипники и шпоночный паз для установки колеса зубчатого.

Программа выпуска по заданию составляет 200 шт.

Рисунок 1 – Схема сборки

2.2 Анализ технических требований к детали

Для разработки технологического процесса представлены: рабочий чертёж детали с техническими требованиями, определяющими конструктивные формы и размеры детали, точность и качество обработки, твёрдость, материал и т.п.

Деталь представляет собой ступенчатый вал средних размеров и образована наружными соосными цилиндрическими поверхностями, имеет закрытый шпоночный паз, посадочные шейки под подшипник, под зубчатое колесо.

Согласно техническим требованиям к изготовлению детали – твердость составляет 289..326 единиц НВ, что соответствует термообработке – улучшению.


2.3 Анализ технологичности детали

Качественный и количественный анализ технологичности. 

Рисунок 1 – Конструктивные элементы детали в процессе отработки ТКИ.

Таблица 1

ВВ-РИ

Точность

Жесткость

Унификация

Прог ЧПУ

Эф ЧПУ

Слесарн

Уср.

балл

Поверх-ность

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

по поверхн

Вывод

ki

0,15

0,25

0,1

0,2

0,15

0,1

0,05

1

Торец

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

2

Фаска

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

3

Цилиндр

3

2

4

3

3

3

3

3,00

Уд

4

Канавка

2

2

4

4

3

3

3

3,00

Уд

5

Торец

4

4

4

4

4

4

3

3,86

Уд

6

Цилиндр

2

3

4

3

3

3

3

3,00

Уд

7

Канавка

2

2

4

4

3

3

3

3,00

Уд

8

Фаска

3

2

4

3

3

3

3

3,00

Уд

9

Торец

4

2

4

3

3

3

3

3,14

Уд

10

Зубья

4

3

4

4

4

3

4

3,71

Уд

11

Цилиндр

4

4

4

3

4

4

3

3,71

Уд

12

Фаска

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

13

Торец

3

3

3

3

4

4

2

3,14

Уд

14

Канавка

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

15

Цилиндр

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

16

Торец

3

4

4

4

4

3

4

3,71

Уд

17

Фаска

4

3

4

4

4

4

4

3,86

Уд

18

Паз

4

4

4

4

4

4

4

4,00

Уд

Усредн. балл

Аi

3,44

3,22

3,94

3,67

3,67

3,56

3,44

Компл. показатель

kiAi

0,52

0,81

0,39

0,73

0,55

0,36

0,17

Ak=

3,53

Уд

Анализ проводим по методике, описанной в методических указаниях [16].

Для качественной оценки технологичности отдельных групп элементов необходимо воспользоваться распределением их по функциональному признаку. В качестве таких функциональных признаков, обеспечивающих требуемый уровень качества продукции и снижение материальных и трудовых затрат, можно выделить следующие функции:

F1. Обеспечить свободное врезание и выход режущего инструмента.

F2. Обеспечить точность.

2.1. Обеспечить рациональные условия базирования.

2.2. Обеспечить рациональную простановку размеров.

F3. Обеспечить достаточно высокий уровень жёсткости детали и режущего инструмента.

F4. Обеспечить унификацию конструктивных элементов.

F5. Обеспечить удобство составления программ для станков с ЧПУ.

F6. Повысить эффективность использования станков с ЧПУ и обрабатывающих центров.

F7. Снизить объём ручных операций и слесарной доработки.

Перед выделением вышеуказанных функций необходимо выделить конструктивные обрабатываемые элементы, для которых будет производиться оценка. Анализ осуществляется в следующей последовательности:

а). В соответствии с конкретным исполнением детали осуществляется подбор необходимых технологических функций

б). Для каждой функции определяется коэффициент весомости (значимости) по сравнению с остальными функциями. Коэффициент весомости каждого показателя Ki определяется экспертным путём по их приоритету, а их суммарное значение , т.е. весовые показатели нормированы на единицу.

в). Проводится экспертная оценка качества исполнения функций. Для этой цели конструкция рассматриваемой детали оценивается с позиции реализации каждой из выбранных функций в виде вербальных оценок «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».

г). Рассчитывается комплексный показатель качества реализации рассматриваемых функций (Ak), оценивающий технологичность детали по качественным признакам, рассчитанный как средняя величина из суммы бальных оценок с учётом коэффициентов весомости каждой функции:

, (1)

где  Ai – усреднённая бальная оценка реализации каждой функции;

Ki – коэффициент весомости (значимости) каждой функции.

Так как комплексный показатель технологичности для всех конструктивных элементов детали Ак > 3, то общая оценка технологичности удовлетворительная, но отдельные конструктивные элементы нуждаются в качественном улучшении.

Количественный анализ технологичности

Коэффициент унификации конструктивных элементов

, (2)

где Qу. э – число унифицированных конструктивных элементов;

Qэ – число конструктивных элементов в детали.

Согласно таблице 1 общее число конструктивных элементов составляет 18 шт., т.е. Qэ =18. Qу. э=8.

Тогда.

Коэффициент стандартизации конструктивных элементов

, (3)

где Qс. эчисло стандартизованных конструктивных элементов;

Qэчисло конструктивных элементов в детали.

Среди общего числа конструктивных элементов стандартизованными являются шпоночный паз, зубья и т.д., т.е. Qс. э=7.

Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

, (4)

где DО.С. – число поверхностей, обрабатываемых стандартным режущим инструментом;

DО.П. – число поверхностей, подвергаемых механической обработке.

Для шпинделя DО.С.=DО.П . KС.О.П=1.

Коэффициент обработки поверхностей

, (5)

где Dо.п. – число поверхностей, подвергаемых механической обработке

Dп – общее число поверхностей детали.

Dо.п = Dп = 18. Тогда КОП = 0.

Коэффициент повторяемости поверхностей

, (6)

где Dн =6 — число наименований поверхностей,.

Коэффициент использования материала:

, (7)

где Мдет.=6,8 – масса детали, кг;

Мзаг. =9,5 – масса заготовки, кг.

.

Коэффициент обрабатываемости материала

, (8)

где Tо. – основное время обработки рассматриваемого материала;

То’ – тоже для базового материала (сталь 45).

Стали 40Х Ко.м.=1.

Коэффициент точности обработки

, (9)

где A – квалитет обработки;

n – число размеров соответствующего квалитета.

Коэффициент шероховатости поверхности

, (10)

где где Б – числовое значение параметра шероховатости (предпочтительно по параметру Ra);

n – число поверхностей с соответствующим числовым значением параметра шероховатости (например, по параметру Ra.)

Комплексный показатель технологичности [1, с. 16]

, (11)

где Бi – базовое значение i-го показателя технологичности;

аi – коэффициент весомости i-го показателя технологичности.

Таблица 2 - Сводные данные количественных показателей технологичности

Показатель технологичности

Базовая оценка Бi

Коэффициент весомости аi

Ку.э.

3

0,1

Кс.э.

4

0,1

Кс.о.п.

4

0,1

Ко.п.

2

0,1

Кп.п.

3

0,1

Ки.м.

2

0,2

Ко.м.

3

0,1

Кт.м.

3

0,1

Кш.

4

0,1

Так как Бк = 3, то общая оценка технологичности удовлетворительная.

Тем не менее, надо стремиться к увеличению коэффициента использования материала. Также можно повысить КОП за счет применения способов получения высокоточных заготовок, но в условиях серийного производства данное направление повышения технологичности бесперспективно.


3. Технологическая часть

3.1 Тип производства

Предварительный расчет норм времени.

Предварительный расчёт норм времени ведётся по приближённым формулам.

Рассчитаем нормы времени по каждому переходу по каждой операции.

Черновая обточка за один проход

                                                     .                                            (12)

где d – диаметр обработки;

      L – длина обработки.

Чистовая обточка по 12-му квалитету

                                                    .                                               (13)

Чистовая обточка по 9-му квалитету

                                                   .                                              (14)

Черновая подрезка торца

                                                    .                                (15)

Чистовая подрезка торца

                                                   .                                 (16)

Время на сверление определяется по формуле

                                                   .                                                   (17)

Время на зубофрезерование определяется по формуле

                                                   .                                                        (18)

Время на шлифование определяется по формуле

                                                  .                                                     (19)

Время на фрезерования шпоночного паза определяется по формуле

                                                  .                                                             (20)

Время на зубошлифование определяется по формуле

                                                  .                                                     (21)

Все полученные данные занесём в таблицу:

Таблица 3

Вид обработки

№ пов. (рис.1)

Число пов.

Размеры поверхности

Время T, мин

d, мм

D, мм

l, мм

Подрезка торца (оновременно)

1

1

70

-

0,42

16

1

70

-

Сверление центрового отверстия (одновременно)

-

1

4

9

0,0187

-

1

4

9

Точение черновое

3

1

60

44

0,45х6

6

1

65

52

0,46х6

11

1

84

88

1,26х2

15

1

60

34

0,45х6

Точение чистовое

3

1

60

44

0,45

6

1

65

52

0,46

11

1

84

-

88

1,26

15

1

60

-

34

0,45

Круглошлифование

3

1

60

44

0,4

6

1

65

52

0,5

15

1

60

34

0,3

Зубофрезерование

10

1

84

88

8,56

Фрезерование шпон. паза

18

1

48х20

1,2

Зубошлифование

10

1

84

88

7,35

В итоге получаем суммарное время:  на токарные операции T0 = 13,3 мин;

- на кругло-шлифовальные операции T0=1,2 мин;

- на зубофрезерование T0=8,56 мин;

- на зубошлифование T0=7,35 мин;

- на фрезерно-центрование T0=0,5 мин;

Штучно-калькуляционное время на операции определяем по формуле

                                                      ,                                             (22)

где φк – коэффициент, учитывающий вспомогательное время, подготовительно-заключительное время и т.д.

В условиях мелкосерийного и единичного производства принимаются следующие значения: для токарных станков φк = 2,14, для сверлильных станков φк=1,72, для шлифовальных станков φк = 2,10, для фрезерных станков φк = 1,84.

Тогда получается:

- фрезерно-центровальная операция: мин;

- токарные операции мин;

- кругло-шлифовальная операция мин;

- шпоночно-фрезерная операция мин;

- зубофрезерная операция мин;

- зубошлифовальная операция мин.

Расчёт коэффициента закрепления операций и определение типа производства.

Для выбора и обоснования типа производства составляем таблицу 4.

Таблица 4

Операция

Штучное время Тшт, мин

mp

Р

Ŋз.ф.

Q

Фрезерно-центровальная

0,92

0,01

1

0,01

75,00

Токарная

28,50

0,20

1

0,20

3,70

Шпоночно-фрезерная

2,20

0,06

1

0,06

12,5

Зубофрезерная

15,80

0,10

1

0,10

7,50

Круглошлифовальная

2,60

0,06

1

0,06

12,5

Зубошлифовальная

13,50

0,20

1

0,20

3,75

где Тшт – штучное время на выполнение указанной операции,

mp – фактически необходимое оборудование,

Р – округлённое количество оборудования,

Ŋз.ф. – коэффициент фактической загрузки оборудования,

Ŋз.ф= mp/Р, (23)

 Q= Ŋз.нз.ф., (24)

Ŋз.н. =0,75…0,80 - коэффициент нормальной загрузки оборудования,

 mp=(NТшт)/(60FдŊз.н.), (25)

где N=200 – количество деталей в партии,

Fд=4015 - количество рабочих часов в году,

Далее находим коэффициент закрепления операций Кз.о.

Кз.о.Q/ΣР. (26)

Кз.о.Q/ΣР=19 – тип производства – серийный.


3.2 Выбор заготовки.

Выбор и методы получения заготовки.

Для данного типа детали (тело вращения) и объёма производства предполагается два способа получения заготовки:

- прокат;

- ковка в закрытых/открытых штампах.

Определение параметров заготовки.

Припуски на обработку и допуски размеров на поковки определяются по [17]. Из вышеупомянутого источника определяем, что деталь имеет следующие обозначения:

класс точности – Т3, что соответствует получению заготовки на штамповочных молотах;

группа стали – М2, что соответствует стали 40Х;

степень сложности заготовки – С3;

исходный индекс –12.

В соответствие с этими обозначениями рассчитаем припуски на обработку и допуски размеров.

Припуски и кузнечные напуски на сторону.

Основные припуски на размеры (табл.3, [17]):

1,9 – диаметр 84 и чистота поверхности Ra12,5;

2,0 – диаметр 60 и чистота поверхности Ra0,8;

2,0 – диаметр 65 и чистота поверхности Ra0,8.

Дополнительные припуски, учитывающие:

Отклонение от плоскостности – 0,5 мм (табл.5);

Смещение от поверхности разъёма штампа – 0,3 мм (табл.4, [17]);

Размеры поковки и их допускаемые отклонения:

Диаметр 84: 84+(1,9+0,3)·2=88,4мм – принимаем 90 мм.

Диаметр 60: 60+(2+0,3)·2=65,2мм – принимаем 68 мм.

Диаметр 65: 65+(2+0,5)·2=70мм – принимаем 72 мм.

Допускаемые отклонения размеров поковки (табл.8, [17]):

Диаметр .

Диаметр .

Диаметр .

Радиус закругления наружных углов минимальный – 2,0 мм (табл.7, [17]).

Принимаем – 3 мм.

Штамповочный уклон принимаем 7°.


Таблица 5 - Припуски и допуски на обработку.

размер

детали

основной

припуск

дополн.

припуск

общий

припуск

размер

заготовки

60

3,6

0,6

4,2

70

65

3,6

0,6

4,2

75

84

4,2

0.8

5,0

90

218

6,2

1,2

7,4

230


Радиусы закруглений наружный R = 3..5 мм. Штамповочные уклоны наружных поверхностей - 7.

Рисунок 2 – Заготовка - поковка

Определим размеры заготовки для проката.

C учётом максимального диаметрального размера 84, длины детали и ближайшего значения диаметра проката, принимаем диаметр проката 90.

Стоимость заготовки из проката ориентировочно может быть определена по формуле

С=Mз·S-(Mз-Мд)·Sотх , руб., (27)

где Mз и Мд – масса заготовки и готовой детали соответственно, кг;

S – цена 1 кг металлопроката (сталь низколегированная - 145 руб.);

Sотх – стоимость 1 кг отходов (стальная стружка – 15-20 руб.).

С=11,3·145-(11,3-6,8)·20=1548 (руб.).

Стоимость штампованной заготовки можно определить как

С=Sз·Мз·Кс·(5000/N)0,15·Км·Кв, руб.,  (28)

где Sз – стоимость 1 кг штамповки принимаемая для штамповок – 270 руб;

Кс – коэффициент сложности; поковки с незначительно меняющимся сечением – 1.0;

Км – коэффициент материала ( низколегированная – 1.1…1.84);

Кв – коэффициент массы заготовки (до 1 кг – 1.2; до 10 кг – 1.04 до 60 кг – 0.9; до 250 – 0.85).

С=270·9,4·1(5000/200) 0,15·1,5·1,04=1342 (руб.).

Годовая экономия металла, кг

Эм=(Мз2-Мз1)·N, (29)

где Мз1, Мз2 – массы заготовок по двум сравниваемым вариантам.

Эм=(Мз2-Мз1)·N=(11,3-9,4)·200=380 (кг).

Экономический эффект (выбранного вида) изготовления заготовки

 

Э=( Сз2-Сз1)·N , руб. (30)

где Сз2 и Сз1 стоимость заготовки по первому (более дешевому) и второму варианту, соответственно.

Э=(1548-1342)·200=41 200 руб.

Так как тип производства является среднесерийным, то использование штампов в данном случае оправданно.


3.3 Определение двух вариантов состава и последовательности выполнения операций (заводской, проектный).

Рисунок 3

В базовом варианте деталь изготавливается из прутка 90 и имеет шпоночный паз закрытой конфигурации.

В проектируемом варианте заготовкой является поковка и шпоночный паз имеет открытую конфигурацию, что приведёт к снижению трудоёмкости изготовления.

Таблица 6 – Маршрутное описание базового ТП

Операция

Оборудование

Режущий инструмент

Оснастка

005 Заготовительная

- Отрезать заготовку в размер 228-2

Отрезной 872М

Отрезная пила станочная

Зажим станочный

010 Термообработка

015 Токарно-винторезная

- точить 2 торца с переустановкой в размер 218;
- центровать 2 торца с переустановкой.

Токарно-винторезный 16К20

Резец подрезной Т5К10

Сверло центровочное

Патрон токарный 3-х кулачковый самоцентрирующийся

020 Токарно-винторезная

- точить 59,25 в размер 44 предварительно;
- точить
66,25 в размер 96 предварительно;
- точить
84 до кулачков.

Токарно-винторезный 16К20

Резец проходной упорный Т5К10

Патрон токарный 3-х кулачковый самоцентрирующийся

025 Токарно-винторезная

- точить 59,25 в размер 34 предварительно.

Токарно-винторезный 16К20

Резец проходной упорный Т5К10

Патрон токарный 3-х кулачковый самоцентрирующийся

030 Разметка

- разметить паз 20 х 48

Верстак слесарный

035 Вертикально-сверлильная

- Сверлить 20 по разметке

Вертикально-сверлильный 2Н135

Сверла 10, 20

УСП

040 Вертикально-фрезерная

- фрезеровать паз в размеры 20Р9, 48.

Вертикально-фрезерный 6Р13

Фреза шпоночная

УСП

045 Зубофрезерная

- фрезеровать зубья m=3; z=26.

Зубофрезерный 5А352

Фреза модульная m=3

Оправка

060 Круглошлифовальная

- шлифовать 2 шейки 60к6 с переустановкой окончательно;

- шлифовать 65h8 окончательно

Круглошлифовальный 3М151

Круг шлифовальный типа ПП

Патрон поводковый,
поводок, хомутик; центр вращающийся

065 Зубошлифовальная

- шлифовать зубья m=3; z=26

Зубошлифовальный полуавтомат 5Д833

Шлифовальный червячный круг

Оправка

070 Контрольная

Стол контролёра


Проанализировав конструкцию детали на технологичность, определив тип производства и выбрав вид получения заготовки, разработаем маршрут механической обработки детали.

Таблица 7

№ операции

Схемы закрепления

Оборудование

005 Фрезерно-центровальная

Фрезерно-центровальный
2Г942А

015 Токарная с ЧПУ

Токарный с ЧПУ 16А20Ф3С32

020 Вертикально -фрезерная

Вертикально- фрезерный 6Р13

025 Зубофрезерная

Зубофрезерный 5А352

030 Круглошлифовальная

Круглошлифовальный 3М151

035 Зубошлифовальная

Зубошлифовальный 5Д833

040 Контрольная

Полный маршрут обработки, технологические операционные припуски, режущий и мерительный инструмент см. технологическую документацию (МК, ОК).

3.4 Расчет припусков на механическую обработку

Правильное определение величины припусков (zi) очень важно, так как от этого зависят многие технико-экономические показатели технологического процесса (расход металла, точность и качество обработанных поверхностей, время обработки, расходы на режущий инструмент, электроэнергию, амортизацию станка и др.).

В современной технологии машиностроения, особенно при значительном объеме выпуска деталей, необходимо, чтобы припуск на каждых технологический переход был минимальным, но достаточным для осуществления предполагаемой обработки.

В практике технологов-машиностроителей используют два метода выполнения работы по установлению величины операционных припусков: табличный и расчетно-аналитический, причем каждый из них находит применение в определенных производственных условиях. В данной работе использован табличный метод определения припусков на обработку.

Таблица 8 - Припуски на чистовое обтачивание валов после чернового обтачивания.

 

Диаметр вала d,

мм

Длина обрабатываемой детали L (или ступени), мм

Допуск в мм  на предварительную обработку по

12 квалитету

до 100

св. 100

до 250

св. 250

до 500

св. 500

до 800

св. 800

до 1200

св. 1200

до 2000

Припуск  на диаметр, мм

св. 50 до 80

1,00

1,00

1,10

1,30

1,50

1,70

0,34

Примечание. Для условий мелкосерийного или индивидуального производства припуск определяется умножением табличной величины на коэффициент К = 1,3 с округлением до десятых в сторону увеличения, например 1,1 · 1,3 = 1,43, - принимаем 1,5, при этом допуск на предварительную обработку устанавливается по 14 квалитету.

Таблица 9 - Припуски на чистовое подрезание торцов

 

Диаметр обрабатываемой детали d, мм

Общая длина обрабатываемой детали L, мм

до 18

св. 18

до 50

св. 50

до 120

св. 120

до 260

св. 260

до 500

св. 500

Припуск, мм

Св. 50 до 80

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

1,2

Допуск на длину, мм

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

Таблица 10 - Припуски на круглое шлифование деталей в центрах (на диаметр).

Диаметр детали

Длина детали (ступени).

Размеры, мм

До 100

Св. 100

до 300

Св. 300

до 500

Св. 500

до

700

50 - 80

0,4

0,45

0,5

0,55

Назначенные межоперационные припуски см. – КЭ, ОК и карту наладок.

3.5 Расчёт режимов резания

Расчет режимов резания можно проводить двумя методами аналитическим и табличным.

Расчёт произведём аналитическим методом.

Фрезерование торцев.

Назначаем подачу:

        При глубине резания до 4 мм:

        Szтаб = 0,08 – 0,1 мм/зуб - подача на зуб фрезы.

        Принимаем Sz =0,1 мм/зуб.

Назначаем скорость резания.

Vтаб =67 м/мин при НВ=220, глубине резания до 4 мм,


Vрас = Vтаб Kиv (31)

       Киv – поправочный коэффициент в зависимости от марки твердого сплава фрезы;

       Киv = 1,3  для Т5К10.

Vрас = 67 · 1,3 = 87,1 (м/мин).

Определяем число оборотов фрезы.

 Nрас = (1000 Vрас)/ (π D) (32)

Nрас = 87,1· 1000/(3,14 · 125) =222 (об/мин)

Округляем до ближайшего станочного значения оборотов шпинделя:                  200; 250 об/мин.

Принимаем Nф= 250 об/мин.

 Vф = π D Nф/1000  (33)

Vф = 3,14 ·250 · 125 /1000 = 98 м/мин.

Сила резания при фрезеровании определяется по формуле

 , (34)

Ср=68, Хр=0,86; yр=0,74; zр=1,00; qp=-0,86; D=160 мм; B=90 мм.

440 Н.

Эффективная мощность при фрезеровании рассчитывается по формуле

, (35)

7,1 кВт.

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

        Сверление центровочное

Назначаем подачу при диаметре сверла 4 мм:

S =0,02 мм/ об.

Назначаем скорость резания. Рекомендуемая скорость резания 15-25 (м/мин).

Назначаем Vтаб = 15 м/мин.

V рас= Vтаб Kм.

Км – коэффициент обрабатываемости,

         Км = 0,56 при НВ = 220.

V рас = 15 · 0,56 = 8,4 м/мин.

Определяем число оборотов сверла

Nрас = 1000 Vрас/ (π D) = 1000·8,4 /3,14·4=668 об/мин.

Ближайшее станочное значение оборотов шпинделя 630 , 800

  Принимаем  Nф = 630 об/мин.

 Vф =   π D Nф/1000 = 3,14·4·630/1000 = 7,9 м/мин.

Крутящий момент при сверлении рассчитывается по формуле

,  (36)

СM=39, D=6,3мм, s=0.02 мм/об, y=0,8; kM==1,22.

=1300 Н·мм.

Эффективная мощность при сверлении определяется по формуле

, (37)

кВт.

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на токарную операцию, а именно – точение поверхности диаметром 84мм.

В качестве инструмента выбираем токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6, габаритными размерами 16x10x100 мм по ГОСТ 18879 – 73.

Определим глубину резания по формуле

 t = (D-d)/2  (38)

где D = 90 мм – диаметр заготовки,

d = 84 мм – диаметр обработанной поверхности.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

t = (90 – 84) /2 = 3 (мм).

Так как высоких требований к обрабатываемой поверхности  не предъявляется и глубина резания невелика, то принимаем подачу S=0,7 мм/об.

Скорость  резания  определяется по формуле

 V = C / (Tm  tx  Sy)  K , (39)

где Т - среднее значение стойкости, мин;

        (при одноинструментной обработке Т=60 мин);

t = 3 мм - глубина резания;

S=0,7 ммоб – подача;

Значение коэффициентов C и показателей степеней выбираем из таблицы справочника.

Получаем C = 340, x = 0,15, y = 0,45, m = 0,2.

Коэффициент K определяется по формуле

 K = Km  Kп  Ku, (40)

где Km - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

       Kп  - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

       Ku  - коэффициент учитывающий материал инструмента.

Определим коэффициент Kmv по формуле

 Km= Kr  (750/в)nv, (41)

где Kr = 1,0 – коэффициент зависящий от группы стали;

в = 980 МПа – предел прочности для стали 40Х.

Приняв Kп = 0.8, Ku = 1, Кnv = 1.75, подставляя известные величины в формулу, получим:

Km = 1,0 (750/980)1.75 = 1,44.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kv = 1,44 0,8 1,0 = 1,15.

Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу, получим:

V = 340 / (500.2  30.15  0.70.45) 1.15 = 112 ммин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле

 n = 1000v/(D), (42)

где  D = 90 мм – обрабатываемый диаметр.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

n = 1000112/(90) = 402 мин-1.

Уточнив по паспорту станка, принимаем n=400 мин-1.

Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле

 V = Dn/1000, (43)

Подставляя известные величины в формулу, получим:

V = 90400/1000 = 111 м/мин.

Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x, y, z и называются соответственно Px, Py, Pz. Наибольшей из них является сила Pz, поэтому  дальнейший расчет ведем по ней.

 Pz = 10Cp  tx  Sy  n  Kp , (44)

где Cp = 200 – коэффициент;

     x, y, n - показатели степени. x = 1.0; y = 0.75;n = 0

     Kp - поправочный коэффициент определяем по формуле

 Kp = Kmp  Kp  Kp  Kp  Kp (45)

где   Kp  - коэффициент зависящий от главного угла в плане;

       Kp  - коэффициент зависящий от переднего угла;

       Kp  - коэффициент зависящий от заднего угла;

       Kp  - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.

 Kmp - коэффициент зависящий от материала заготовки, определяется как

 Kmp = (в/750)n, (46)

где n =1 – показатель степени.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kmp = (980/750)1 = 0,81.

По таблицам справочника выбираем Кp = 0,98 ;Kp  = 1,15 ; Kp = 1,0 ; Kp  = 0,87.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kp = 1 0,98 1,15 1 0,87 = 0,81.

Подставив все вычисленные значения в формулу, получаем

Pz = 10 200 31  0,70.75  2000  0,81 = 1695 H.

Определим мощность, необходимую для осуществления процесса резания по формуле

 Nрез = Pz  Vд / (601020), (47)

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Nрез = 1695111/(601020) = 3,4 кВт.

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Фрезерование шпоночного паза

Назначаем подачу.

Материал фрезы  - твердый сплав  Т15К6.

Фреза D=20 мм, Sz = 0,05 мм/зуб.

Подача при врезании  Sвр = 0,01мм/об.

Назначаем скорость резания фрезы.

При глубине резания до 20 мм, подаче  Sz=0,05 мм/зуб:

 Vтаб = 36 м/мин; Vрас =Vтаб Кv

  Kv = Км Кт Кm, (48)

где Км – коэффициент обрабатываемости,

При НВ 220 - Км = 0,56.

Кт – коэффициент, зависящий от стойкости фрезы.

Кт = 1  - при стойкости 40-60 мин.

Km – коэффициент, учитывающий вид обработки.

При обработке паза - Km =0,8.

Kv=0.56 · 0,8 = 0,45.

Vрас= 36 · 0,45 = 16,2 м/мин.

Определяем число оборотов фрезы.

Nрас = 1000 Vрас / (π D) = 16.2 · 1000 / (3.14 · 20)=257 об/мин.

Округляем до ближайшего станочного значения оборотов шпинделя,

ближайшие значения N=315, 250 об/мин.

Принимаем Nфак = 250 об/мин.

Vфак= π D Nфак/1000=15,7 м/мин.

Назначаем режимы резания при сверлении.

По таблицам справочника при 20 определяем s=0,2 мм/об, V=12,5 м/мин, n=200 об/мин.

Сила резания при фрезеровании определяется по формуле

 , (49)

Ср=68, Хр=0,86; yр=0,74; zр=1,00; qp=-0,86; D=20мм; B=20мм.

160 (Н).

Эффективная мощность при фрезеровании рассчитывается по формуле

, (50)

0,32 кВт.

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Зубофрезерование.

Скорость вращения детали – n1=50 об/мин, s=3 мм/об заготовки, скорость вращения фрезы – n2=125 об/мин.

Общая скорость резания – 10,5 м/мин.

Эффективная мощность определяется по формуле

,  (51)

Ср=24, x=0.75; y=1,0; s=3 мм/об заготовки, m=3.

0,3 кВт.

Шлифование шеек.

По таблицам справочника при 60 определяем: s=0,15 мм/об,

V=178 м/мин, n=250 об/мин.

Зубошлифование.

По таблицам справочника при 84 определяем:

SP=0,15 – подача радиальная на один оборот заготовки, мм/об;

V=165 – скорость зубошлифования, м/мин;

n=250 – число оборотов заготовки в минуту, об/мин.

Полученные результаты запишем в таблицу.

Таблица 11 – Режимы резания

Операция

Число оборотов, об/мин

Подача, мм/об, (мм/мин)

Скорость резания, м/мин

Мощность, кВт

Фрезерно-центровальная

- фрезерование

- сверление

250

630

1,6

0,02

98

7,9

0,44

0,84

Токарная с ЧПУ

- черновой

- чистовой

400

630

0,7

0,05

111

128

3,4

1,2

Вертикально-фрезерная

250

0,2

16,2

0,32

Зубофрезерная

50 (деталь)

125 (фреза)

3

10,5

0,3

Круглошлифовальная

250 (деталь)

1250 (круг)

0,15

178

0,6

Зубошлифовальная

250

0,15

165

0,24

3.6 Выбор оборудования

По опыту многих отечественных машиностроительных заводов и зарубежных фирм в современных условиях мелкосерийного производства с большой номенклатурой выпускаемой продукции наиболее выгодно использование универсального оборудования с ЧПУ, предназначенное для автоматизации данного типа производства и имеющего возможность быстрой переналадки.

Фрезерование торцов и центровку производим на фрезерно-центровальном  полуавтомате 2Г942.

Таблица 12

Основные характеристики

Величина

Диаметр обрабатываемой детали, мм:

минимальный

максимальный

28

80

Обороты фрезерной головки, об/мин:

минимальный

максимальный

270

1254

Подачи фрезерной головки, мм/мин:

минимальный

максимальный

20

400

Обороты сверлильной головки, об/мин:

минимальный

максимальный

238

1125

Подачи сверлильной головки, мм/мин:

минимальный

максимальный

20

500

Рисунок 4 – Общий вид станка 2Г942

Точение вала производим на токарно-винторезном станке 16А20Ф3С32.

Станок предназначен для токарной обработки поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности.

По заказу станок может оснащаться системой ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства (NC-210), так и производства зарубежных фирм Siemens, Fagor, Heidenhain.

Станок может выпускаться в специальном и специализированном исполнениях, в соответствии с наладками, согласованными с Заказчиком.

Область применения станка: мелкосерийное и серийное производство.

Таблица 13 - Технические характеристики

Класс точности станка по ГОСТ 8-82

П

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной

500 мм

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия

 

 над станиной

320 мм

 над суппортом

200 мм

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, в зависимости от применяемой инструментальной головки

 

 при 6-позиционной головке

900 мм

 при 8-позиционной головке

750 мм

 при 12-позиционной головке

850 мм

Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах

1000 мм

Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе

55 мм

Наибольший ход суппорта

 

 поперечный

210 мм

 продольный

905 мм

Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи

 

 продольной

2000 мм

 поперечной

1000 мм

Количество управляемых координат

2

Количество одновременно управляемых координат

2

Точность позиционирования

0,01 мм

Повторяемость

0,003 мм

Диапазон частот вращения шпинделя

20...2500 мин-1

Максимальная скорость быстрых перемещений

 

 продольных

15 м/мин

 поперечных

7,5 м/мин

Количество позиций инструментальной головки

8

Мощность привода главного движения

11 кВт

Суммарная потребляемая мощность

21,4 кВт

Габаритные размеры станка

 

 длина

3700 мм

 длина (с транспортером стружкоудаления)

5160 мм

 ширина

2260 мм

 высота

1650 мм

Род тока питающей сети

Переменный трехфазный

Напряжение

380 В

Частота тока

50 Гц

Выбранный станок полностью удовлетворяет всем требованиям на токарную операцию.

Рисунок 5 – Общий вид станка 16К20Ф3

Фрезерование шпоночного паза производим на вертикально-фрезерном станке 6Р13.

Станок предназначен для фрезерной обработки мерными и немерными фрезами, шириной от 4 до 25мм и глубиной до 26мм. Точность обрабатываемого паза по N9, шероховатость обработанных поверхностей паза: стенки Rz20, дна - Rz40.

Наличие на станке автоматических циклов обработки пазов, оснащение самоцентрирующимися тисками и механизмом зажима инструмента, позволяет существенно расширить его технологические возможности.

Таблица 14 - Технические характеристики станка 6Р13

Наименование параметров

6Р13

Размер рабочей поверхности стола, мм
Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм
Ширина обрабатываемого паза, мм
Максимальная глубина паза, мм
Продольное перемещение фрезерной головки, мм
Наибольшее перемещение гильзы шпинделя, мм

250х1000
75
4-25
26
5-400
100

Установочное перемещение стола, мм

продольное

вертикальное

650
350

Величина разбивки обрабатываемого паза при калибровке, мм

0,01-1,0

Пределы рабочих подач фрезерной головки, мм/мин          продольной

вертикальной:

при однопроходном цикле
при маятниковом цикле

20-1400
16-140
0,05-0,5

Пределы частот вращения шпинделя, мин-1

400-4000

Мощность электродвигателей приводов установленных на станке, кВт

шпинделя

гидропривода


2,2
1,1

Габаритные размеры станка, мм
Масса станка, кг

1510х1900х2210
2250

Рисунок 6 – Общий вид станка 6Р13

Шлифование наружных поверхностей производится на круглошлифовальном станке модели 3М151. Его технические характеристики указаны в таблице.

Таблица 15 – Технические характеристики станка 3М151

Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм

200

Наибольшая длина устанавливаемой заготовки, мм

700

Высота центров над столом, мм

125

Наибольшее продольное перемещение стола, мм

705

Угол поворота стола, град.

по часовой стрелке

3

против часовой стрелки

10

Скорость автоматического перемещения стола, м/мин

0,05–5

Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин

50–500

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин

1590

Наибольшие размеры шлифовального круга, мм

наружный диаметр

600

высота

100

Перемещение шлифовальной бабки, мм

наибольшее

185

на одно деление лимба

0,005

за один оборот рукоятки

0,001

Мощность двигателя привода главного движения, кВт

10

Габаритные размеры

(с приставным оборудованием), мм

длина

4605

ширина

2450

высота

2170

Масса (с приставным оборудованием), кг

5600

Рисунок 7 – Общий вид станка 3М151

Зубофрезерование производим на шлицефрезерном станке модели 5Б352П

Полуавтомат шлицефрезерный повышенной точности с горизонтальной осью изделия предназначен для нарезания шлицевых валов, прямозубых и косозубых цилиндрических колес, а также звездочек червячными фрезами методом обката.

Перед обработкой заготовка зажимается в приспособлении, которое крепится к торцу левой шпиндельной бабки и при необходимости поджимается центром правой бабки.

Червячная фреза устанавливается на оправке в суппорте, который соединен со стойкой, перемещающейся по плоским направляющим салазок в радиальном направлении.

Осевая подача фрезы осуществляется за счет перемещения салазок по плоским горизонтальным направляющим станины.

С целью повышения стойкости червячной фрезы за счет использования режущих кромок по всей длине она периодически перемещается в осевом направлении (шифтинг).


Таблица 16
Технические характеристики

Высота центров над станиной, мм

250

Наибольшая длина заготовки, мм

1000

Диаметры обрабатываемых зубчатых колес, мм

20...200(400*)

Наибольшая длина нарезаемых шлицев, мм

820

Модуль, мм

1...8

Наибольший угол наклона зубьев, град

+/- 45

Наибольшая длина червячных фрез, мм

200

Наибольший диаметр червячных фрез, мм

160

Наибольшее перемещение червячной фрезы (шифтинг), мм

100

Диапазон частоты вращения шпинделя червячной фрезы, мин-1

25...400

Диапазон рабочих осевых подач, мм/мин (мм/об)

2,0...100
бесступенчато

Скорость быстрых перемещений фрезы, мм/мин

600

Мощность привода главного движения, кВТ (трехскоростной электродвигатель)

5/6, 3/10

Суммарная мощность двигателей, кВт

19,8

Точность обработки зубчатых колес по DIN3962

7 квалитет

Габаритные размеры, мм

 

длина

4100

ширина

2600

высота

2140

Масса полуавтомата (вместе с отдельно расположенными агрегатами и гидрооборудованием), кг

8000

Рисунок 8 – Общий вид станка 5Б352П

Зубошлифование производим на зубошлифовальном станке модели 5Д833

Зубошлифовальный станок предназначен для шлифования цилиндрических прямозубых и косозубых колес в серийном и крупносерийном производстве. По сравнению с другими способами шлифования (профильным кругом с единичным делением, дисковыми и тарельчатыми кругами методом обкатки с единичным делением и т.д.) метод непрерывной обкатки позволяет в 4-5 раз повысить производительность труда. На станке производится правка одно- и двухзаходных червячных кругов одно - и многониточными накатниками и алмазными резцами.

Таблица 17 – Технические характеристики

Параметр

Значение

Диаметр установленной заготовки, мм

40-320

Модуль обрабатываемой заготовки, мм:

наименьший

0,5

наибольший при 2-заходном круге

3

наибольший при 1-заходном круге

6

Максимальная ширина прямозубого венца обрабатываемой заготовки, мм

170

Максимальный угол наклона зубьев обрабатываемой заготовки, град.

+/-45

Максимальный диаметр шлифовального круга, мм

400

Число зубьев обрабатываемого изделия

12-200

Максимальный ход суппорта, мм

180

Расстояние между центрами суппорта, мм

263-363

Максимальное перемещение шлифовальной бабки, мм

225

Вертикальная подача суппорта, мм/мин:

при рабочем ходе

3-165

при ускоренном ходе

400

Автоматическая радиальная подача шлифовальной бабки за один ход суппорта, мм

0,02-0,08

Частота вращения шлифовального круга, об/мин:

при шлифовании (частоте тока 50 Гц)

1100-1650

при правке

27

Максимальное ручное перемещение стойки вдоль оси шлифовального круга, мм

100

Диаметр отверстия цанги, мм

30

Габаритные размеры станка без приставного оборудования, мм:

длина

2665

ширина

2600

высота

2070

Масса станка без отдельно расположенных агрегатов, кг

7100

Дополнительная комплектация

1 2 3 4

Рисунок 9 – Общий вид станка 5Д833

3.7 Выбор средств технологического оснащения (станочных приспособлений, измерительного и режущего инструмента)

Выбор измерительного инструмента.

В условиях единичного производства целесообразно использование универсальный контрольный инструмент и измерительные приборы. В соответствии правил порядка выбора измерительных средств, в зависимости от измеряемого размера и величины допуска на изготовление и допускаемой погрешности измерения, выбираем следующие измерительные средства.

Таблица 18

Операция

Средство контроля

Отрезная

Линейка 500 ГОСТ 427-75

Фрезерно-центровальная

Штангенциркуль ШЦ-III-250-630-0,05 ГОСТ 166-89

Токарная с ЧПУ

Штангенциркули: ШЦ-II-250-0,05, ШЦ- II -250-630-0,1-1 по ГОСТ 166-89

Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90.

меры концевые 1-1Н ГОСТ 9038-83

угломер тип 2-2 ГОСТ 5378-66

Линейка 300Д ГОСТ 427-75

Фрезерно-шпоночная

Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80

Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 по ГОСТ 166-89

Шлифовальная

Микрометр МК 50-1 по ГОСТ 6507-90

(Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)

индикатор ИЧ 02кл0. ГОСТ 577-80

Линейка 300Д ГОСТ 427-75

Зубофрезерная

Штангензубомер ШЗ ГОСТ 168-73

нормалемер БВ-5070

Зубошлифовальная

Биениемер Б-10М;

ндикатор ИЧ 02 кл0. ГОСТ 577-80,

нормалемер БВ-5070

040 Контрольная

Штангенциркули: ШЦ-II-250-0,05, ШЦ- II -250-630-0,1-1 по ГОСТ 166-89

Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90. (Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)

Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80, Биениемер Б-10М; Нормалемер НЦ-1

Выбор режущего инструмента.

Выбор режущего инструмента является очень важным шагом в технологическом проектировании. Ведь в большей степени экономическая эффективность производства зависит от качества и правильного выбора режущего инструмента. В данном проекте предлагаю использовать для токарной (и фрезерной) операции резцы (фрезы), оснащённые сменными многогранными неперетачиваемыми пластинами (СМП) из твёрдого сплава вместо напайных.

 

Операция 010 – фрезерно-центровальная.

Фрезерование торцов:

Выбираем фрезу 2214-0159 ВК8 ГОСТ 9473-80.

Рисунок 10 – Фреза торцевая

Сверление центровых отверстий:

Выбираем стандартную центровку 2317-0119 по ГОСТ 14952-75.

Рисунок 11 – Сверло центровочное

Таблица 19

Обозначение РИ

Исп.

d

D

D1

l

L

Стойкость,мин

FI

2317-0119

1

4

14

8,5

6,2

70

30

60

Операция 015 – токарная с ЧПУ.

Выбираем резцы токарные проходные и расточные прямые с быстросменными пластинами из твёрдого сплава.

Рисунок 12 – Резец токарный проходной

Операция 025 – шпоночно-фрезерная.

В качестве режущего инструмента выбираем фрезу шпоночную по
ГОСТ 9140-78.

Рисунок 13 – Фреза концевая

Таблица 20

Обозначение РИ

Вид

Диаметр

L

Ширина

Кон.Морзе

R

Число зубьев

Стойкость,мин

2235-0037

ПРАВ.

20

83

13

1

0,3

2

30

Операция 035 – круглошлифовальная.

Выбираем круг шлифовальный по ГОСТ 2424-80.

Таблица 21

Обозначение РИ

Диаметр

Ширина

Профиль

1 Круг шлифовальный ПП500х305х15 24А 40 С1 6  К 50м/с ГОСТ 2424-80.

500

15

Прямой профиль

Выбор станочного приспособления.

Таблица 22

Операция

Станочное приспособление

Фрезерно-центровальная

Приспособление станочное зажимное

Токарная с ЧПУ

Патрон 3-кулачковый самоцентрирующийся с пневмоприводом;

Центр вращающийся А-1-5-Н ГОСТ 8742-75

Фрезерно-шпоночная

Приспособление УСП

Зубофрезерная

Оправка сборная

Шлифовальная

Патрон поводковый, хомутик 7107-0066 по ГОСТ 16488-70;

Зубошлифовальная

Оправка сборная


3.8 Определение основного технологического времени

Фрезерно-центровальная операция.

Фрезерование торцов.

Основное технологическое время определяется по формуле

То=Li/sn, (52)

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

s – подача, мм/об;

n – число оборотов инструмента, об/мин;

i – число проходов.

То=Li/sn=90·1/0,1·250=3,6мин=0,06 (н/ч).

Центрование отверстий:

То=Li/sn=(2+20)·1/0,02·630=1,74 мин=0,03 (н/ч).

где 2 мм – перебег инструмента при сверлении.

Общее время фрезерно-центровальной операции 0,09 (н/ч).

Токарная операция.

Определим основное технологическое время по формуле

 To = Lр.х./(Sgng)i (мин), (53)

где Lр.х. – длина рабочего хода, определяется как

Lр.х. = l+y+ (мм),    

где  l  мм – длина резания;

y = 2 (мм) – величина врезания;

  = 0 (мм) –длина перебега.

Определим основное время на каждом переходе.

- Точить торец как чисто.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 45+2=47 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 47 / (4000.7) = 0.16 (мин)=0,003 (н/ч).

- Точить 59,75(техн.) предварительно в размер 44.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 44+2=46 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 46 7/ (6000.7) = 0,76 (мин)=0,02 (н/ч)

-Точить 64,75(техн.) предварительно в размер 96.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 52+2=54 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 54 6/ (6000.7) = 0,77 (мин)=0,02 (н/ч)

-Точить 84 до кулачков.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 88+2=90 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 90 3/ (4000.7) = 0,76 (мин)=0,02 (н/ч).

-Точить 2 канавки в размеры 57, 2.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 1,5+2=3,5 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 3,5 2/ (3150.05) = 0,44 (мин)=0,01 (н/ч).

-Точить 2 фаски 2х45˚.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 2+2=4 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 4 2/ (3150.17) = 0,15 (мин)=0,002 (н/ч).

-Точить 59,75(техн.) предварительно в размер 34.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 34+2=36 (мм).

Подставляя эти величины в формулу, получим:

To = 36 7/ (6000.7) = 0,6 (мин)=0,01 (н/ч).

-Точить 2 фаски 2х45.˚

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 2+2=4 (мм)

Подставляя эти величины в формулу , получим:

To = 4 2/ (3150.17) = 0,15 (мин)=0,002 (н/ч).

-Точить канавку в размеры 57; 2.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Lр.х. = 1,5+2=3,5 (мм).

Подставляя эти величины в формул, получим:

To = 3,5/ (3150.05) = 0,22 (мин)=0,004 (н/ч).

Общее основное время токарной операции составит 8 мин = 0,13 (н/ч).

Фрезерная операция.

 To = Lр.х./(Sм)i мин=Lр.х./(Szn)i , (мин) (54)

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

s – подача, мм/об;

n – число оборотов инструмента, об/мин;

i – число проходов.

To = Lр.х./(Sм)i мин=Lр.х./(Szn)i=50·4/0,4·16·250=0,25 (мин).

Круглошлифовальная операция.

Определение основного (технологического) времени по формуле

,  (55)

где L – длина обработки, мм;

h – припуск на диаметр, мм;

nд – частота вращения обрабатываемой детали, об/мин;

sB – подача на ширину шлифования, мм/об;

st – подача на глубину шлифования, мм/ход;

K – коэффициент учитывающий время на создание начального натяга в системе, K=1,4:

а). Шлифовать пов. 60к6 , выдерживая размер 44.

L=44 мм; h=0,25 мм; nд=125 об/мин; sв=4 мм/об; st=0,25 мм/ход.

(мин).

б). Шлифовать пов. 60к6, выдерживая размер 34.

L=34 мм; h=0,5 мм; nд=125 об/мин; sв=4 мм/об; st=0,01 мм/ход.

(мин).

в). Шлифовать пов. 65h8, выдерживая размер 52.

L=52 мм; h=0,5 мм; nд=125 об/мин; sв=4 мм/об; st=0,01 мм/ход.

(мин).

to=3,85+2,9+4,55=11,3 (мин).

Зубофрезерная операция.

, (мин); (56)

где m – модуль нарезаемого колеса;

z – число зубьев,

sP – радиальная подача на один оборот заготовки, мм;

nФ – число оборотов фрезы в минуту;

q – число заходов фрезы.

(мин).

Зубошлифовальная операция.

, (мин) (57)

где tH =2,88 мин

Т1 – время на шлифование одного зуба, мин;

z=26 – число зубьев.

мин.

3.9 Техническое нормирование

Техническая норма времени – это определенные расчетным путем затраты рабочего времени, необходимые в конкретных организационно-технических условиях на выполнение заданной работы, исходя из полного и рационального использования всех имеющихся производственных возможностей рабочего места. А также с  учетом первого опыта и последних достижений техники, технологии, организации труда и производства.

Норма времени на выполнение операции при работе на одном станке (Нвр) состоит из нормы подготовительно-заключительного времени (Тпз) и нормы штучного времени (Тш):

, (58)

 

где N – количество изделий в партии, N=200.

, (59)

 

где Тца – время цикла автоматической работы станка, мин;

Тв – вспомогательное время, мин;

ktB – поправочный коэффициент на время выполнения ручной и вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей;

т, орг, п – коэффициенты, учитывающие дополнительные затраты времени в %.

 , (60)

где То – основное (технологическое) время, на обработку одной детали, мин;

Тмв – машинно-вспомогательное время (на подвод детали или инструмента от исходных точек в зоны обработки и отвод; установку инструмента на размер, смену инструмента, изменение величины и направления подачи, время технологических пауз (остановка и т.п.), мин.

(61)

где Тву – время на установку и снятие детали вручную или подъемником, мин;

Твоп – вспомогательное время, связанное с операцией (не вошедшее в Тмв), мин;

Тв.изм – вспомогательное время на измерения, мин.

 ,  (62)

где  to – время на обработку одной ступени, мин.

Норма времени на наладку станка представляется как время на приемы подготовительно-заключительной работы на обработку партии одинаковых деталей независимо от партии и определяется по формуле

(63)

где Тпз1 норма времени на организационную подготовку, мин;

Тпз2 – норма времени на наладку станка, приспособления, инструмента, программных устройств, мин.

Операция 005 фрезерно-центровальная.

В расчете режимов резания были найдены значения to  для каждой операции.

1). Время работы по циклу.

а). Фрезерование торцов с двух сторон одновременно:

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв1=0,03 мин.

б). Сверление центровых отверстий с двух сторон одновременно:

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин.

То=3,6+1,74=5,34 мин.

Тмв=0,03+0,03=0,06 мин.

Тца=5,34+0,06=5,4 мин.

2). Вспомогательное время.

Время на установку и снятие детали 1,5 мин, Тву=1,5 мин.

Время на подвод инструмента 0,16 мин на смену частоты вращения шпинделя 0,08 мин, Твоп=0,24 мин.

Время на измерение штангенциркулем 0,20 мин, Тв.изм=0,2 мин.

Тв=1,5+0,24+0,2=1,94 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного, ktB=1.

По формуле  получаем: Тш=(5,4+1,94) (1+(10)/ 100) = 8,07 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=15 мин, n=200, тогда по формуле  получаем:

Нвр= 8,07+15/200=8,37 мин.

Операция 015 токарная с ЧПУ.

1). Время работы по циклу.

В расчете режимов резания были найдены значения to  для каждой операции.

 (64)

То=8,0мин.

Тмв=0,0242+0,0515+0,0369+0,0268+(0,0035·7)+0,0247=0,1886 мин.

Тца=8,0+0,1886=8,1886 мин.

2). Вспомогательное время.

Время на установку и снятие детали 0,86 мин, Тву=0,86мин.

Время на поворот резцовой головки на одну позицию 0,02 мин, установочное время 0,1 мин. Твоп=0,24 мин.

Время на измерение штангенциркулем 0,20 мин, на контроль калибр-скобой 0,10 мин, Тв.изм=0,58 мин.

Тв=0,86+0,24+0,58=1,68 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного, ktB=1,23.

По формуле  получаем:

Тш=(8,1886+1,681,23) (1+(10)/ 100) = 11,3 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=27 мин, n=200, тогда по формуле  получаем:

Нвр= 11,3+27/200=11,84 мин.

Операция 025 вертикально-фрезерная.

1). Время работы по циклу.

При продольном фрезеровании:

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин.

То=0,96 (мин).

Тмв=0,03+0,03=0,06 мин.

Тца=0,96+0,06=5,38 мин.

2). Вспомогательное время.

Время на установку и снятие детали 0,15 мин, Тву=0,15мин.

Время на подвод инструмента 0,06 мин, на смену частоты вращения шпинделя 0,08 мин, Твоп=0,14 мин.

Время на измерение штангенциркулем 0,20 мин, на измерение калибром-призмой 0,10 мин Тв.изм=0,3 мин.,

Тв=0,15+0,14+0,3=0,59 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного ktB=1.

Получаем:

Тш=(1,02+0,59) (1+(10)/ 100) = 1,77 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=15 мин, n=200:

Нвр= 1,77+15/200=2,07 мин.

Операция 025 зубофрезерная.

1). Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин

to=23,4 (мин).

2). Вспомогательное время на установку заготовки 1,2 мин, вспомогательные перемещения 0,30 мин, измерения 0,20 мин.

Тца=23,4+0,06=23,46 мин.

Тв=1,7 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного, ktB=1.

По формуле  получаем:

Тш=(23,46+1,7) (1+(10)/ 100) =27,6 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=12 мин, n=200:

Нвр= 27,6+12/200=27,8 мин.

Операция 030 круглошлифовальная.

1). Время работы по циклу.

Шлифовать пов. 60к6 , выдерживая размер 44.

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин,

Шлифовать пов. 60к6, выдерживая размер 34.

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин,

Шлифовать пов. 65к6, выдерживая размер 52.

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин,

to=3,85+2,9+4,55=11,3 мин.

2). Вспомогательное время на установку заготовки 1,2 мин, вспомогательные перемещения 0,30 мин, измерения 0,20 мин.

Тца=11,3+0,09=11,39 мин.

Тв=1,8 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного, ktB=1.

По формуле  получаем:

Тш=(11,39+1,8) (1+(10)/ 100) = 14,5 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=12 мин, n=200:

Нвр= 14,5+12/200=14,74 мин.

Операция 035 зубошлифовальная.

1)Шлифовать зубья m=3, z=26, выдерживая размер 88.

мин.

Время на вспомогательные перемещения tмв2=0,03 мин

2). Вспомогательное время на установку заготовки 1,2 мин, вспомогательные перемещения 0,30 мин, измерения 0,20 мин.

Тца=5,13+0,06=5,19 мин.

Тв=1,8 мин.

3). Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного, ktB=1.

По формуле  получаем:

Тш=(5,19+1,8) (1+(10)/ 100) = 7,7 мин.

Подготовительно-заключительное время на установку и снятие приспособления, на получение и установку инструмента и наладку станка Тпз=12 мин, n=200:

Нвр= 7,7+12/200=7,9 мин.


4.
Конструкторская часть (проектирование приспособления)

4.1 Описание конструкции, назначение, принцип действия.

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.

Рисунок 14 – Общий вид приспособления

Данное приспособление представляет собой плиту поз.1, на которой установлены призмы поз. 10. На призмы устанавливается деталь. Базовой поверхностью детали являются подшипниковые шейки. Деталь прижимается к призмам посредством прихватов поз.9, болтов поз.5 и гайки поз. 8.

Приспособление является УСП, что целесообразно при единичном и среднесерийном производстве.

4.2 Расчёт приспособления на точность.

Выбор расчетных параметров

Приспособление для обработки заготовок является звеном системы СПИД. От точности его изготовления и установки на станке, износостойкости установочных элементов и жесткости зависит точность обработки заготовок.

Требуемую точность приспособления можно определить решением размерной цепи системы: заготовка – приспособление – станок – инструмент. При этом выявляется роль приспособления в достижении заданной точности выполняемого на заготовке размера, то есть замыкающего звена размерной цепи. Для этого производят деление допуска, ограничивающего отклонения от выполняемого размера, на части, одна из которых выделяется для приспособления. Однако специальные приспособления проектируются чаще всего до запуска новых изделий в производстве, когда нет возможности уточнения целого ряда вопросов: обрабатываемости примененных в изделии материалов, вида используемого оборудования и т.д. Поэтому параметры точности приспособлений чаще всего определяются по справочникам.

Цель расчета на точность заключается в определении требуемой точности изготовления приспособления по выбранному параметру и заданий допусков размеров деталей и элементов приспособления.

Расчеты включают следующие этапы:

  •  выбор одного или нескольких параметров приспособления, которые оказывают влияние на положение и точность обработки заготовки;
  •  принятие порядка расчета и выбор расчетных факторов;
  •  определение требуемой точности изготовления приспособления по выбранным параметрам;
  •  распределение допусков изготовления приспособления на допуски размеров деталей, являющихся звеньями размерных цепей;
  •  внесение в ТУ сборочного чертежа приспособления пункта об обеспечении точности приспособления.

Выбор расчетных параметров осуществляется в результате анализа принятых схем базирования и закрепления заготовки и приспособления, а также точности обеспечиваемых обработкой размеров.

Приспособление рассчитывается на точность по одному параметру в случае, если при обработке заготовки размеры выполняются в одном направлении; по нескольким параметрам, если на заготовке выполняются размеры в нескольких направлениях.

Направление расчетного параметра приспособления должно совпадать с направлением выполняемого размера при обработке заготовки. При получении на обрабатываемой заготовке размеров в нескольких направлениях приспособление можно рассчитывать только по одному параметру в направлении наиболее точного по допуску и наиболее ответственного по чертежу.

В зависимости от конкретных условий в качестве расчетных параметров могут выступать:

  •  допуск параллельности и перпендикулярности рабочей поверхности установочных элементов к поверхности корпуса приспособления, контактирующей со станком;
  •  допуск угловых и линейных размеров;
  •  допуск соосности (эксцентриситет);
  •  допуск перпендикулярности осей цилиндрических поверхностей и т.д.

В данном случае необходимо обеспечить:

- параллельность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 0,01 мм;

- симметричность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 0,04 мм.

При анализе выполняемых размеров, схем базирования и установки, можно установить, что допуск параллельности обрабатываемой поверхности относительно оси детали  может быть в пределах допуска. Положение заготовки будет определяться положением рабочих поверхностей установочных элементов относительно поверхностей, контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих положение приспособления на станке.

В качестве расчетных здесь следует брать параметр:

  •  допуск параллельности плоскости установочных элементов относительно плоскости корпуса приспособления;

Симметричность оси шпоночного паза определяется предварительной настройкой инструмента на станке.

Составим размерную цепь.

Рисунок 15 – Размерная цепь

α1 – ось детали;

α2 – ось шпоночного паза;

α3 – ось призм;

α4 – ось шпинделя;

α5 – ось инструмента.

АD – получаемое при обработке отклонение от параллельности оси шпоночного паза относительно посадочных шеек вала, Т(А1)=0,01;

А1 – отклонение от параллельности оси посадочных шеек и оси призм. Определяется погрешностью базирования в призмах. Т(А2)=0,015;

А2 – отклонение от перпендикулярности посадочной поверхности оси призм и их установочной поверхности, Т(А3)=0,04;

А3 – отклонение от параллельности установочных поверхностей плиты. Назначаем Т(А4)=0,005;

А4 – отклонение от перпендикулярности стола станка и оси шпинделя, по ГОСТ на точность фрезерных станков определяем Т(А5)=0,004;

А5 – отклонение от соосности оси шпинделя и оси инструмента. Назначаем Т(А4)=0,005. Посадка по конусу Морзе.

Расчёт ведём теоретико-вероятностный методом.     

                           Т  t     (65)

Примем процент брака равным р = 1%.

Для р = 1%    t=2,57.  

Tt=2,57х(мм)

Отклонение полученного допуска замыкающего звена от необходимого чрезвычайно мало, потому можно считать, что допуски назначены верно.

4.3 Расчёт приспособления на усилие зажима

Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:

  1.  Определение сил и моментов резания.
  2.  Выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.
  3.  Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз .
  4.  Расчет коэффициента надежности закрепления К.
  5.  Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри .
  6.  Расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.

Определение сил и моментов резания

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

Действующие на заготовку силы и моменты резания определяются по формулам:

Величина силы резания при фрезеровании определяется по формуле

, (Н) (66)

Ср=68, Хр=0,86; yр=0,74; zр=1,00; qp=-0,86; D=20мм; B=20 мм.

160 (Н).

Момент резания при фрезеровании определяется по формуле:

Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения ( зависит от многих факторов. При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей, различающихся по форме, состоянию поверхности, твердости и т.д. Значения коэффициента трения для некоторых сочетаний контактных поверхностей приведены в таблице 23.


Таблица 23 - Значение коэффициента трения
f

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз.

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов

, (67)

где сила резания при фрезеровании Pz=160 (Н).

Введем коэффициент надежности закрепления К:

Тогда сила зажима при данной схеме закрепления определяется по формуле

. (68)

Заготовка может переместиться лишь под действием силы Р.

Рисунок 16 – Схема действия сил

Расчет коэффициента надежности закрепления К.

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора

, (69)

где К0 =1,5 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления;

К1 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;

К1 = 1,2 – для черновой обработки;

К1 = 1,0 – для чистовой обработки;

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента. Выбирается по таблице 24;

К3 =1,2– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании;

К4 – учитывает непостоянство зажимного усилия;

К4 = 1,3 – для ручных зажимов;

К4 = 1,0 – для пневматических и гидравлических зажимов.

Таблица 24 - Значение коэффициента К2

К5 – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

К5 = 1,2 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 900;

К5 = 1,0 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;

К6 – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);

К6 = 1,0 – для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;

К6 = 1,5 – для опорного элемента с большой площадью контакта.

Величина К может колебаться в пределах 1,5…8,0. Если К меньше 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

Таким образом К=1·1,15·1,2·1,3·1·1,5=2,7.

Окончательно принимаем К=2,7.

Тогда:

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри

Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил).

. (70)

Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.

Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма – винтового, эксцентрикового, клинового, рычажного.

Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового, рычажного и эксцентрикового, рычажного и клинового и т.д.

Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.

Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.

Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Ри , которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Ри может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Винтовой механизм определяется формулой

, (71)

где d=0,016 м;

l=0.12 м;

Рз=2500 Н.

, что допустимо при применении ручных операций зажима заготовок.

4.4 Расчёт приспособления на прочность по слабому звену.

Прочность — одно из основных требований, предъявляемых к деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может рассматриваться по коэффициентам запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. Расчеты по номинальным допускаемым напряжениям менее точны и прогрессивны, но значительно проще.

С помощью расчета деталей (элементов) приспособлений на прочность можно решать две задачи:

а) проверку на прочность уже существующих деталей с определенными размерами сечений путем сравнения фактических напряжений) (моментов, сил) с допускаемыми — проверочный расчет;

б) определение размеров сечений деталей — предварительный проектный расчет.

Расчет на прочность (задача а) детали в виде стержня круглого сечения, нагруженного осевой силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляется по формуле

, (72)

где — фактическое напряжение растяжения (сжатия), МПа; Р — расчетная сила, Н; а x b — площадь опасного сечения, мм; [] — допускаемое напряжение растяжения (сжатия), МПа.

Наиболее нагруженной деталью является упор.

.

Максимальное напряжение меньше допускаемого, следовательно, величина сечения нагруженной детали выбрана правильно.


5. Специальная часть

Составление управляющей программы для обработки на станке ЧПУ

Для обработки детали на станке с ЧПУ необходимо задать траекторию перемещения инструмента и другие условия обработки. Данную программу называют программой обработки детали или управляющей программой (УП). Программирование обработки детали означает указание траектории движения инструмента и вспомогательных действий станка устройству ЧПУ в соответствии с правилами (языком программирования) ЧПУ. Программы делятся на программы и подпрограммы. При отработке программы УЧПУ будут работать по командам программы, однако, если в программе встретится команда обращения к подпрограмме, то дальнейшее поведение УЧПУ определяется командами подпрограммы. Далее, если во время выполнения подпрограммы встретится команда возвращения в программу, то дальнейшее поведение УЧПУ определяется командами программы.

Структурную единицу программы (или подпрограммы) составляет кадр. Кадр представляет собой записанную по правилам программирования последовательность символов языка программирования. Последующий кадр от предыдущего отделяется кодами <ВК><ПС> (неотображаемые коды “Возврат каретки”, “Перевод строки”). Эти коды обычно вставляются автоматически при нажатии клавиши Enter в любом текстовом редакторе.

Элементом кадра является слово. Слово состоит из адреса и последующего числового значения нескольких разрядов (перед числовым значением могут быть записаны знаки "+","-"). При этом знак "+" можно опускать. Х - 1000

Адрес. Числовое значение. Адрес представляет собой одну из алфавитных букв (A - Z) и определяет смысл последующего числового значения. Ниже, в таблице, перечислены адреса, которые используются для данного УЧПУ, и их смысл. С использованием этих слов можно составить один кадр, причем порядок слов в кадре может быть произвольным.

При одинаковых числовых значениях приведут к одинаковым результатам. Рекомендуется порядок записи по ГОСТ 20999-86.

Таблица 25

Схема технологической наладки токарного станка с ЧПУ для чистовой токарной операции приведена на карте наладки.

Программа для токарного станка с ЧПУ.

Установ 1

 %

 N001 G27 S028 M104 T101

 N002 G58 Z+000000 F70000

 N003 G58 X+000000 F70000

 N004 G26

 N005 G01 F10200 L131

 N006 X-15100 Z-02000 F10600

 N007 X-05400 F10056

 N008 X+20500 Z+02000 F70000

 N009 G40 F10200 L31

 N012 G01 F10200 L32

 N013 X-15100 Z-02900 F10600

 N014 X-01400 F10050

 N015 Z-03500 F10024

 N016 X+07400 F10600

 N017 Z-03400

 N018 X-03900

 N019 Z-03100 F10024

 N020 X+13000 Z+14000 F70000

 N021 G40 F10200 L31

 N022 T102

 N023 G26

 N023 G01 F10200 L33

 N024 X-16140 Z-07420 F10600

 N025 X-00780 Z-00390 F10024

 N026 X+00780 Z+00390 F10120

 N027 X+16140 Z+07420 F70000

 N028 G40 F10200 L31

 N029 G25 X+99999 F70000

 N030 M105

 N031 G25 Z+99999

 N032 M002

Установ 2

 N001 G27 S028 M104 T101

 N002 G58 Z+000000 F70000

 N003 G58 X+000000 F70000

 N004 G26

 N005 G01 F10200 L131

 N006 T101

 N007 G26

 N008 G01 F10200 L32

 N009 X-16500 Z-07500 F10600

 N010 X+07000 F10120

 N011 X+02000 F10600

 N012 X-07300 Z-05700

 N013 X-00600 F10200

 N014 G03 X+00600 Z-00300 I+00600 F10120

 N015 X+08100 F10120

 N016 X+00600 Z-00300

 N017 X+04000 Z+14300 F70000

 N018 G40 F10200 L31

 N019 T102

 N020 G26

 N021 G01 F10200 L32

 N022 X-15100 Z-02000 F10600

 N023 X-00400 F10200

 N024 Z-01000 F10120

 N025 X+06400 Z-04600 F10600

 N026 X-00400 F10200

 N027 G40 F10200 L35

 N028 G25 X+99999 F70000

 N029 M105

 N030 G25 Z+99999

 N031 M002


6. Планировка участка

Технологическая планировка является одним из завершающих этапов проектирования механосборочных и вспомогательных цехов машиностроительных предприятий, при разработке которой решают комплекс взаимосвязанных технических и организационных задач:

- установление состава производственных участков и отделений,

вспомогательных служб, санитарно-бытовых и административно-конторских помещений;

- расчет площадей цеха;

- выбор типа, объемно-планировочных и конструктивных решений основного производственного и вспомогательного зданий;

- компоновка цеха, организация грузопотоков;

- выбор и расчет количества внутрицехового и межцехового транспорта;

- планировка производственных участков, поточных механизированных и автоматических (в том числе гибких) линий изготовления деталей, сборки узлов и изделий в целом;

- разработка общей технологической планировки цеха и ситуационного плана производственного корпуса.

Технологическая планировка – это графическое изображение на плане и разрезах оборудования, поточных и автоматических линий, рабочих мест, стендов, подъемно-транспортных средств и инженерных сетей, предназначенных для обслуживания технологических процессов. Планировка является одним из последних этапов разработки рабочего проекта цеха, а ее разработка представляет собой многовариантную задачу, требующую технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов.

Рациональная планировка и организация рабочих мест имеют большое значение для достижения наибольшей производительности и наименьшей себестоимости выпускаемой продукции. В рабочем проекте технологическую планировку оборудования участка, цеха, малого предприятия (МП) выполняют в масштабе 1:100; для цехов и МП, насчитывающих свыше 200 единиц оборудования, – в масштабе 1:200; для цехов и МП, насчитывающих менее 70 единиц оборудования, а также производственных участков – М1:50.

При размещении оборудования на технологических планировках следует обеспечить свободный доступ к рабочим местам, удобство работы рабочих и транспортирования заготовок к месту работы, близость комнат курения и туалетов, раздевалок, медпунктов, душей, комнат приема пищи и столовых, хорошее освещение помещений и постоянный воздухообмен, удобное расположение фонтанчиков для питья и пожарных гидрантов.

Организация рабочего места должна обеспечить непрерывность работы при соблюдении максимально возможной производительности, минимальной себестоимости выпускаемой продукции при обеспечении заданного качества.

Расположение оборудования и рабочих мест координируется относительно колонн. При расстановке станков руководствуются нормальными размерами промежутков между станками в продольном и поперечном направлениях, расстояниями от стен и колонн, которые устанавливают по нормам технологического проектирования [9]. При этом все расстояния указывают от крайних положений движущихся частей станка и от постоянных ограждений (приспособления включают в габарит станка). При обслуживании технологического оборудования мостовым краном расстояние станков от стен и колонн устанавливают с учетом нормального положения крюка крана над станком.

Размер рабочей зоны по нормам технологического проектирования составляет не менее 800 мм. Транспортируемые изделия не должны выходить за пределы транспортных средств (на площадь прохода). Место расположения рабочего, обслуживающего оборудование обозначается кружком диаметром 5 мм с заштрихованной тыльной половиной.

Рисунок 17- Схемы взаимного расположения универсальных станков друг
относительно друга, относительно стен, колонн здания и проезда между участками.

Таблица 26 - Нормы расстояний универсальных станков от проезда, относительно друг друга, от стен и колонн зданий.

Техническая планировка оборудования должна обладать гибкостью. В связи с этим широкое применение находит установка оборудования на виброопорах на общем бетонном полу (плите) производственного корпуса. В этом случае у каждой колонны (а при большой ширине проектов и шаге колонн и между колоннами) располагают краны для подвода сжатого воздуха и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и воронки в полу для слива в централизованные или групповые системы сбора, очистки, регенерации и утилизации СОЖ, подводы электрокабеля к оборудованию и др.

Технологическую планировку разрабатывают в следующей последовательности:

- наносят продольные и поперечные разбивочные оси унифицированных типовых секций (УТС) производственного и вспомогательного здания; если обслуживаемые помещения располагают на нескольких этажах, то на планировке цеха изображают с некоторым интервалом разбивочные оси каждого этажа;

- вычерчивают капитальные стены и колонны производственного и вспомогательного зданий, лестничные клетки;

- производят разбивку оконных и дверных проемов в наружных стенах, показывают направление открывания дверей;

- на основе компоновки уточняют месторасположение магистральных проездов и проходов, производственных механических и сборочных участков, технологического оборудования, вспомогательных служб, трасс подъемно-транспортных средств, средств уборки стружки и наносят их на план производственного здания;

- выбирают типовое планировочное решение санитарно-бытовых и административно-хозяйственных помещений и наносят на план соответствующего этажа вспомогательного здания внутренние стенки, перегородки, дверные проемы;

- на основе компоновки уточняют месторасположение магистральных проездов и проходов, производственных механических и сборочных участков, технологического оборудования, вспомогательных служб, трасс подъемно-транспортных средств, средств уборки стружки и наносят их на план производственного здания;

- выбирают типовое планировочное решение санитарно-бытовых и административно-хозяйственных помещений и наносят на план соответствующего этажа вспомогательного здания внутренние стенки, перегородки, дверные проемы;

- выбирают необходимые продольные и поперечные разрезы основного и вспомогательного зданий;

- наносят в верхнем правом углу листа ситуационный план корпуса;

- составляют сводную ведомость площадей цеха и размещают ее на поле чертежа;

- изображают в виде таблицы условные обозначения, принятые в планировке;

- на плане и разрезах проставляют все размеры, выполняют надписи (наименование участков, отделений, помещений и размеры их площадей, порядковые номера оборудования);

- составляют спецификацию оборудования.


7.
Экономическая часть

Определение разницы удельной себестоимости детали по двум вариантам техпроцесса.

Расчет удельных капитальных затрат по вариантам сводится к определению затрат на технологическое оборудование, производственную площадь и дорогостоящую оснастку, остальными капитальными вложениями можно пренебречь, т.к. они существенно не изменяются.

В дипломном проекте необходимо сравнить приведенные затраты по разным вариантам используемых станков и обрабатываемых заготовок. Сравним модели токарных, сверлильных станков и способы обработки разных заготовок.

Таблица 27 – Альтернативы использования станков

Вариант базовый

Вариант проектный

Заготовительная - прокат

Заготовительная - поковка

Отрезная операция.

Станок 872М

Фрезерно-центровальная операция.

Станок 2Г945

Токарно-винторезная операция.

Станок 16К20

Токарная с ЧПУ операция.

Станок 16К20Ф3С32

Вертикально-сверлильная операция.

Станок 2Н135

-

В соответствии с методами, принципами и условиями, установленными методикой, лучший из сравниваемых вариантов техпроцессов определяется по наименьшим приведенным затратам, которые выражаются формулой

(73)

где ПЗ – приведенные затраты на единицу продукции, руб.;

С – себестоимость единицы продукции, руб.;

К – удельные капитальные вложения в производственные фонды, руб.;

Ен= 0,15 – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений, Ен;

С помощью этого показателя выбирается вариант, который обеспечивает оптимальное соотношение между себестоимостью и капитальными вложениями.


Расчет технологической себестоимости по прямым затратам.

Расчет заработной платы рабочих-станочников.

Расчёт заработной платы рабочих станочников с учётом вычетов на социальные программы рассчитывается по формуле

; (74)

где ЧС – часовая тарифная ставка, руб/ч;

ТШТ - штучно время на операцию;

К1 =1,12 – коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату;

К2 =1,5 – коэффициент, учитывающий премиальные доплаты;

К3 =1,2 – коэффициент, учитывающий поясные доплаты;

К4 =1,27 – коэффициент, учитывающий отчисления на социальные программы;

К5 =1 – коэффициент, учитывающий доплаты за многостаночность работы.

Расчет ведется по операциям.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин.; Чс=29,5 руб/ч; К5=1.

=10,0 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин.; Чс= 25,41 руб/ч; К5=1.

=23,8 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин.; Чс=30,7 руб/ч; К5=1.

=2,8 руб.

ЗПС=10+23,8+2,8=36,6 руб..

Вариант 2.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г945.04, ТШТ=8,4 мин.; Чс= 25,41 руб/ч; К5=1.

=9,1 руб..

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, ТШТ=12,0 мин., Чс=29,5 руб/ч; К5=1.

=15,1 руб.

ЗПС=9,1+15,1=24,2 руб.

Расчет заработной платы рабочих-наладчиков.

Расчет ведем по формуле:

 ; (75)

где ЧН – часовая тарифная ставка наладчика, руб/ч;

НОБ – норма обслуживания станков наладчиками;

К1 =1,12 – коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату;

К2 =1,5 – коэффициент, учитывающий премиальные доплаты;

К3 =1,2 – коэффициент, учитывающий поясные доплаты;

К4 =1,27 – коэффициент, учитывающий отчисления на социальные программы.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин.; ЧН =29,55 руб./ч.

=2,0 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин.; ЧН =29,55 руб./ч.

=5,6 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин; ЧН =29,55 руб./ч.

=0,5 руб.

ЗПН=2,0+5,6+0,5=8,1 (руб.).

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г945.04, ТШТ=8,4 мин.; ЧН =29,55 руб/ч.

=2,1 (руб.).

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, ТШТ=12,0 мин.; ЧН =29,55 руб/ч.

=3,1 (руб.).

ЗПН=2,1+3,1=5,2 (руб.).

Расчет затрат на электроэнергию.

Затраты на силовую электроэнергию определяются по формуле:

 (76)

где ЦЭ – цена 1- ого кВт×ч, руб/(кВт∙ч);

W – мощность электродвигателя привода главного движения, кВт;

Квр – коэффициент загрузки электродвигателя по времени;

Кw – коэффициент загрузки электродвигателя по мощности;

Кпот – коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети;

Код – коэффициент, учитывающий одновременность работы электродвигателей.

По данным завода ЦЭ=2 руб/(кВт∙ч), Кпот=1,04.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин., W=1,5 кВт, Квр=0,16, Кw=0,1, Код=1.

=0,006 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин.; W=11 кВт, Квр=0,29, Кw=0,36, Код=1.

=0,8 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин.; W=5 кВт, Квр=0,16, Кw=0,1, Код=1.

=0,006 руб.

ЗЭ=0,006+0,8+0,006=0,82 руб.

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г945.04, ТШТ=8,4 мин, W=6 кВт, Квр=0,16, Кw=0,1, Код=1.

=0,03 руб.

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, ТШТ=12,0 мин.; W=11 кВт, Квр=0,29, Кw=0,36, Код=1.

=0,47 руб.

ЗЭ=0,03+0,47=0,50 руб.

Расчёт затрат на технологическое обслуживание и ремонт технологического оборудования, эксплуатацию станочных приспособлений, режущий инструмент не сильно отражается на определении технологической себестоимости изготовления детали, поэтому данными видами расчетов можно пренебречь.

Определение разницы удельных капитальных вложений в производство детали по двум вариантам техпроцесса.

Расчет удельных капитальных вложений, приходящихся на одну деталеоперацию.

Расчет удельных капитальных вложений в технологическое оборудование.

Действительный коэффициент загрузки оборудования определяется по формуле:

Кз.о.Q/ΣР. (77)

Для вычисления составим таблицу:

Таблица 28

Операция

Тшт, мин

mp

Р

Кз.о

Фрезерно-центровальная

8,4

0,01

1

0,01

Токарная с ЧПУ

12,0

0,02

1

0,02

где Тшт – штучное время на выполнение указанной операции (берётся при рассмотрении базового варианта ТП или при предварительном расчёте норм времени),

mp – фактически необходимое оборудование,

Р – округлённое количество оборудования,

Ŋз.ф. – коэффициент фактической загрузки оборудования,

Ŋз.н. - коэффициент нормальной загрузки оборудования,
Ŋ
з.н=0.75..0.80.

 mp=(NТшт)/(60FдŊз.н.), (78)

где N – количество деталей в партии,

Fд=3850 - количество рабочих часов в году, час.

  1.  Фрезерно-центровальная.

mp=(NТшт)/(60FдŊз.н.)=(200·8,4)/(60·3850·0,75)=0,01.

  1.  Токарная с ЧПУ.

mp=(NТшт)/(60FдŊз.н.)=(200·12)/(60·3850·0,75)=0,02.

Коэффициент выполнения норм составляет КВН=1,05.

Действительный годовой фонд времени работы станков: F.=3850 часов при двухсменной работе.

При определении приведенных затрат рассчитываются капитальные вложения не как таковые, а удельные капитальные вложения, т.е. вложения, приходящиеся на одну деталеоперацию, что очень важно, так как капитальные вложения могут участвовать в производстве нескольких видов изделий, что характерно для всех типов производства, кроме массового.

Величина капитальных вложений в оборудование определяется по формуле

(79)

где   Ц – балансовая стоимость единицы оборудования, руб.;

Тшт-к – штучно калькуляционное время на выполнение операции, мин;

F – действительный годовой фонд времени работы станков, ч;

КВН. плановый коэффициент выполнения норм времени рабочим;

КЗО – фактический коэффициент загрузки оборудования.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин, Ц=800 000 руб.

=155 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин, Ц=400 000 руб.

=1841 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин, Ц=1 800 000 руб.

=163 руб.

ΣКОБ=155+1841+163= 2160 (руб.).

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г945.04, ТШТ=8,4 мин, Ц=600 000 руб.

=2077 (руб.).

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, Ц=1 500 000 руб., ТШТ=12,0 мин.

=3710 (руб.).

ΣКОБ=2077+3710=5787 (руб.).

Расчет удельных капитальных вложений в производственные площади.

В условиях серийного и единичного производства капитальные вложения в производственную площадь, приходящиеся на одну деталеоперацию, определяется по формуле

 (80)

где ЦПЛ – цена одного квадратного метра производственной площади, руб/м2;

SОБ – производственная площадь, занимаемая оборудованием, м2.

SОБ= SПЛ  КД (81)

где SПЛ – площадь оборудования, м2;

КД – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь на проезды и проходы.

ЦПЛ=3000 руб./м2.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин., SПЛ=2,30 м2; КД=5.

SОБ= 6,30 5=31,5 (м2).

=19 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин., SПЛ=2,30 м2; КД=5.

SОБ= 2,30 5=11,5 (м2).

=164 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин., SПЛ=1,6 м2; КД=5.

SОБ= 1,6 5=8,0 (м2).

=22 руб.

ΣКПЛ=19+164+22=205 (руб.).

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г942.04, ТШТ=8,4 мин., SПЛ=2,30 м2; КД=5.

SОБ= 2,30 5=11,5 (м2).

=125 руб.

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, ТШТ=12,0 мин., SПЛ=2,30 м2; КД=5.

SОБ= 2,30 5=11,5 (м2).

=89 руб.

ΣКПЛ=125+89=214 руб.

Расчет удельных капитальных вложений в технологическую оснастку.

Расчет ведем по формуле

(82)

где ЦПРИ – цена приспособления, руб.;

 Кз.о. – коэффициент загрузки оборудования.

Расчет производим для оснастки служащей больше года.

Базовый вариант.

Операция отрезная. Станок отрезной 872М, ТШТ=8,0 мин., оснастка – зажим станочный, ЦПРИ=3 000 руб.

=0,6 руб.

Операция токарная. Станок токарный 16К20, ТШТ=22 мин., оснастка – патрон 3-х кулачковый, ЦПРИ=3 000 руб.

=14 руб.

Операция вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный 2Н135, ТШТ=2,2 мин. Оснастка – тисы станочные, УСП, ЦПРИ=3000 руб.

=2 руб.

ΣКПРИ=0,6+14+2= 16,6 руб.

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная. Станок фрезерно-центровальный 2Г942.04, ТШТ=8,4 мин., оснастка – зажим станочный, ЦПРИ=3000 руб.

=11 руб.

Операция токарная с ЧПУ. Станок токарный 16К20Ф3, ТШТ=12 мин., оснастка – 3-кулачковый патрон с пневмоприводом, ЦПРИ=6 000 руб.

=15 руб.

ΣКПРИ=11+15=26 руб.

Полученные значения капитальных вложений сводим в таблицу.

Таблица 29 – Капитальные вложения

Вид капитальных вложений

1 вариант

2 вариант

Капитальные вложения в оборудование, руб.

2160

5787

Капитальные вложения в произв. площади, руб.

205

214

Капитальные вложения в приспособления, руб.

16,6

26

Суммарные капитальные вложения, руб.

≈2380

≈6030

Сравнительный анализ технико-экономических показателей.

Расчет амортизации основных фондов.

Амортизационные отчисления по оборудованию.

Амортизация на полное восстановление капитальных вложений в оборудование

 (83)

где НР – норма амортизации оборудования на полное восстановление;

КОБ – удельные капитальные вложения в технологическое оборудование.

По заводским данным НР=15.

Базовый вариант.

Операция отрезная, КОБ=155 руб.

=23 (руб.).

Операция токарная, КОБ=1841 руб.

=276 (руб.).

Операция сверлильная, КОБ=163 руб.

=24 (руб.).

ΣЗАО=23+276+24=323 руб.

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная, КОБ=2077 (руб.).

=311 (руб.).

Операция токарная с ЧПУ, КОБ=3710 руб.

=556 (руб.).

ΣЗАО=311+556=867 (руб.).

Амортизационные отчисления по производственной площади.

 (84)

где НПЛ – норма амортизационных отчислений на реновацию по производственным площадям;

КПЛ – удельные капитальные вложения в производственные площади.

По заводским данным НПЛ=5

Базовый вариант.

Операция отрезная, Кпл=19 руб.

=0,9 (руб.).

Операция токарная, Кпл=164 (руб.).

=8,2 (руб.).

Операция сверлильная, Кпл=22 руб.

=1,1 (руб.).

ΣЗАПЛ=0,9+8,2+1,1=10,2 (руб.).

Проектный вариант.

Операция фрезерно-центровальная, Кпл=125 руб.

=6,3 руб.

Операция токарная с ЧПУ, Кпл=89руб.

=4,5 руб.

ΣЗАПЛ=6,3+4,5=10,8 руб.

Результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 30 – Технологическая себестоимость изготовления детали

Виды вложений

Варианты, руб.

1

2

Затраты на основные материалы

1548

1342

Зарплата станочников

36,6

24,2

Зарплата наладчиков

8,1

5,2

Затраты на электроэнергию

0,8

0,5

Амортизация

333,2

877,8

Удельная технологическая себестоимость

≈1925

≈2250

Расчет приведенных затрат и выбор варианта.

Расчет удельных приведенных затрат по сравниваемым вариантам выполняется по формуле (51). После чего делается выбор варианта, у которого получились наименьшие приведенные затраты.

ПЗ1=1925+0,15∙2380≈3150 руб.

ПЗ2=2250+0,15∙6030≈2980 руб.

Так как ПЗ2<ПЗ1 то проектный вариант выгоднее. Экономический эффект от внедрения проектируемого варианта определяем по формуле:

Э=(ПЗ1-ПЗ2)∙N, (85)

где N =200 – годовой объем выпуска, шт./год.

Э=(3150 – 2980)∙200=34 000 руб.

Технико-экономические показатели проекта.

Завершающим этапом проекта является определение технико-экономических показателей, позволяющих видеть преимущества выбранного технологического процесса обработки детали. Технико-экономические показатели сводятся в таблицу 31.

Таблица 31 – Технико-экономические показатели проекта

Показатели

1 вариант

2 вариант

Годовой выпуск, шт.

200

200

Норма времени, мин.

≈93

≈72

Удельная технологическая себестоимость, руб.

1925

2250

Удельные капитальные вложения, руб.

2380

6030

Удельные приведенные затраты, руб.

3150

2980

Экономический эффект, руб.

+34 000


Заключение

В ходе дипломной работы был проанализирован вариант производства детали вал, выбран метод получение заготовки – штамповка в открытых штампах; рассчитаны припуски на механическую обработку по
ГОСТ 7505-88; выбран маршрут механической обработки с применением станков с ЧПУ – уменьшилось время на холостые перемещения, чем при использовании универсального оборудования; выбрано технологическое оснащение – режущий, мерительный, вспомогательный инструменты и приспособления; рассчитаны режимы резания при механической обработке; вычислено технологическое время; выполнен экономический расчёт, в ходе которого определена технологическая себестоимость изготовления детали и проведено сравнение с базовой технологической себестоимостью детали и определен экономический эффект внедрения проектного технологического процесса механической обработки детали.

За счёт объединения токарно-винторезных операций (базовый вариант), применения станка с ЧПУ, увеличенных режимов резания за счёт применения прогрессивных инструментов трудоёмкость изготовления детали уменьшилась почти в 1,3 раза.


8 безопасность и экологичность прое
кта

8.1 Описание рабочего места, оборудования и

      выполняемых технологических операций

Обработка детали ''вал-шестерня'' производится на производственном участке по изготовлению валов.

Таблица 8.1

Описание технологического процесса, оборудование, инструмент для производственного участка

№ оп.

Наименование операции

Станок

Приспособление

Режущий инструмент

Мерительный инструмент

005

Центро-вочно-подрезная

Фрезерно-центровальный

МР-71М

УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом  ГОСТ 12195-66

Пластина для подрезки ГОСТ 19052-80 Т5К10

Сверло центровочное 3,15 тип А ГОСТ 14952-75 Р6М5

Калибр-пробка

ГОСТ14827-69

Шаблон

ГОСТ 2534-79

010

Токарная черновая

Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3

Патрон поводковый с центром

Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75

Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина 3х гранная, Т5К10

φ=92˚,φ1 =8˚, λ=0  α=11˚

h=25  b=25  L=125

Калибр-скоба

ГОСТ18355-73

Шаблон

ГОСТ 2534-79

015

020

Токарная чистовая

Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3

Патрон поводковый с центром

Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75

Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина Т15К6

φ=93˚,φ1 =27˚,

λ= -2˚  α=11˚  

h=25  b=25  L=125

Резец токарный канавочный сборный  с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина Т15К6 В=1,4 мм

Калибр-скоба

ГОСТ18355-73

Шаблон

ГОСТ 2534-79

025

030

Торцекруглошлифовальная черновая

Торцекруглошлифовальный  3Б153Т

Патрон поводковый с центром

Центр упорный ГОСТ 18259-72

Шлифовальный круг 3П 600х50х305 24А16СМ28К

Калибр-скоба ГОСТ 18355-73

Шаблон

ГОСТ 2534-79

035

Шпоночно-фрезерная

Вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1

УНП с  призмами и пневмоприводом  ГОСТ 12195-66

Фреза шпоночная Ø 8 ГОСТ 15162-82 Р6М5

Шаблон

ГОСТ 2534-79

040

Зубофрезерная

Зубофрезерный станок 53А10

Патрон специальный с центром

Центр упорный ГОСТ 18259-72

Фреза червячная модульная  ГОСТ 12157-82 Р6М5

Шаблон ГОСТ 2534-73

045

Слесарная

Электрохимический станок для снятия заусенцев 4407

050

080

Моечная

Камерная моечная машина

065

Центрошлифовальная

Центрошлифовальный  3925

УНП с  призмами и пневмоприводом  ГОСТ 12195-66

Коническая шлифовальная головка EW 16х50 91А25НС17К11 ГОСТ 2447-82

Шаблон

ГОСТ 2534-79

070

075

Торцекруглошлифовальная чистовая

Торцекруглошлифовальный  п/а 3Б153Т

Патрон поводковый с центром

Центр упорный ГОСТ 18259-72

шлифовальный круг 3П 600х30х305 91А25НС17К11

Калибр-скоба ГОСТ 18355-73

Шаблон

ГОСТ 2534-79

Приспособление мерительное с индикатором


Все оборудование подсоединено к электрической сети 380 В и имеют подвод сжатого воздуха. К токарным и шлифовальным станкам осуществл
яется подвод эмульсии для охлаждения и смазки.

Транспортировка заготовок и готовых деталей осуществляется электрокаром в кассетах. Загрузка заготовок на станки осуществляется вручную. Передача заготовок между станками в кассетах.

Расположение станков на участке осуществляется согласно технологическому процессу. Расположение станков, расстояние между станками соответствуют санитарным нормам, а в некоторых места доже превышают их.  Для подъезда электрокара имеется проезд шириной 3.0 м. Предусмотрены места для складирования заготовок и готовых деталей.

В технологическом процессе изготовления вал-шестерни используется СОЖ: 35 % укринол и индустриальное масло с серосодержащей присадкой (ИС-12-80% и ПЗ-26-СО-20%).

В состав смазочно-охлаждающей жидкости ИС-12-П3-26-СО входит 80% индустриального масла и 20%, растворенной в нем присадки, содержащей 3,55% серы и 0,71,5% хлора. Для мойки деталей применяется раствор тринатрия фосфата и нитрат натрия, нагретый до температуры 6070С.


8.2 Идентификация опасных и вредных производственных

факторов разрабатываемого производственного объекта

Таблица 8.2

Основные ОВПФ, присутствующие на производственном участке

№ п/п

Наименование опасного и вредного производственного фактора

Виды работ, оборудование, технологические операции при которых встречается данный производственый фактор

1

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

д) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

е) электрические части на оборудовании

Оп- Токарная

Вид работ- точение черновое, чистовое,

Оборудование- Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3

Приспособление- Патрон поводковый с центром. Центр вращающийся

2

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

д) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

е) электрические части на оборудовании

Оп- Шпоночно-фрезерная

Вид работ- фрезерование чистовое

Оборудование- Вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1

Приспособление -УНП с  призмами и пневмоприводом  

3

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

д) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

е) электрические части на оборудовании

Оп- Зубофрезерная

Вид работ- фрезерование зубьев

Оборудование- Зубофрезерный п/а 53А1

Приспособление - патрон специальный с центром

Центр упорный ГОСТ 18259-72

4

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

д) выделяющаяся при обработке металлическая пыль, стружка

е) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

ж) электрические части на оборудовании

Оп- Шлифовальная

Вид работ- шлифование наружной поверхности черновое, чистовое

Оборудование- Торцекруглошлифовальный  3Б153Т

Приспособление- Патрон поводковый с центром

Центр упорный

 

5

а) горячий воздух для обдувки (90С) и горячий раствор для промывки,

б) электрические части на оборудовании

Оп- Моечная

Вид работ- промывка, сушка

Оборудование – Камерная моечная машина


8.3 Воздействие производственного фактора на организм

работающих

Таблица 8.3

Основные ОВПФ   и действие их на человека

№ п/п

Наименование опасного и вредного производственного фактора

Действие на человека

1

2

3

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

д) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

е) электрические части на оборудовании

а) заболевания органов слуха, виброболезнь

б) возможность травматизма

в) при непредвиденном исчезновении воздуха в магистрали может произойти раскрепление детали в процессе обработки, что может привести к травматизму

г) при ее нагревании в процессе обработки выделяющиеся пары раздражают сетчатку глаз, носоглотку;  болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

д) термические поражения, поражения дыхательных путей  продуктами горения

е) поражение электрическим током

4

а) шум от станков, вибрация

б) движущиеся части станков;

в) зажимные приспособления, работающие на сжатом воздухе,

г) смазочно-охлаждающая жидкость,

 

д) выделяющаяся при обработке металлическая пыль, стружка

е) пожары, которые могут возникнуть в местах скопления ветоши, легковоспламеняющихся материалов

ж) электрические части на оборудовании

а) заболевания органов слуха, виброболезнь

б) возможность травматизма

в) при непредвиденном исчезновении воздуха в магистрали может произойти раскрепление детали в процессе обработки, что может привести к травматизму

г) при ее нагревании в процессе обработки выделяющиеся пары раздражают сетчатку глаз, носоглотку;  болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

д) оседая в легких человека, вызывает раздражение дыхательных путей;

е) термические поражения, поражения дыхательных путей  продуктами горения

ж) поражение электрическим током

5

а) горячий воздух для обдувки (90С) и горячий раствор для промывки,

б) электрические части на оборудовании

а) можно получить ожоги;

б) поражение электрическим током


8.4  Мероприятия по разработке безопасных условий тр
уда

на производственном участке

На станках должен быть установлен защитный экран, предотвращающий попадание посторонних предметов в рабочую зону станка во время обработки, кроме того, предотвращающий попадание паров СОЖ в воздух. Кроме того, станки, имеющие приспособления для охлаждения режущего инструмента свободно падающей струей или распыленной жидкостью, выделяющие в процессе резания вредные аэрозоли, должны быть оборудованы газоприемниками, присоединенными к индивидуальной или групповой вентиляционной установке для удаления этих аэрозолей непосредственно с места их образования. Для уменьшения нагрева смазочно-охлаждающей жидкости в зоне резания (а значит и уменьшения испарений) проводится охлаждение ее во время очистки.

Уменьшение воздействия шума и вибрации на рабочего можно вести в следующих направлениях:

1) Конструктивные и технологические мероприятия;

2) Снижение шума средствами звукоизоляции;

3) Средствами индивидуальной защиты.

К первым относят: использование материалов способных поглощать колебания, увеличение жесткости оборудования для уменьшения резонансных колебаний, установка станка на индивидуальном фундаменте (а не на общей плите).

Важную роль играют правильный режим работы и эксплуатации, хороший уход и своевременные ремонт оборудования.

Правильно спроектированная и выполненная система освещения  обеспечивает сохранность зрения человека, безопасность выполнения работы, повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции.

При освещении производственных площадей используют естественное, искусственное и совмещенное освещение (в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным).

Для обеспечения нормальной производственной деятельности на участке применяется искусственное общее равномерное освещение.

Осветительная система должна отвечать следующим требованиям :

1) Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы;

2) Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности ;

3) Величина освещенности должна быть постоянной во времени;

4) Направленность светового потока должна быть оптимальной;

5) Все элементы осветительных приборов должны быть электробезопасными;

6) Осветительные приборы должны быть удобными и простыми в эксплуатации.

Тщательный и регулярный уход за осветительными установками имеет важное значение для создания рациональных условий освещения.

В установках с люминесцентными лампами необходимо следить за исправностью схем включения (не должно быть видимых глазом миганий лампы), а также пускорегулирующих аппаратов, о неисправности которых можно судить по значительному шуму дросселей.

Своевременно нужно заменять перегоревшие лампы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анухин В. И. Допуски и посадки. Выбор и расчёт, указание: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. 219 с.

2. Баранчиков В.И., Тарапанов А.С., Харламов Г.А.  Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. Библиотека технолога. – М.: Машиностроение, 2002. 264 с.: ил.

3. Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. – 3-е изд., переработ. доп. – М.: высш. школа, 1980. – 240 с., ил.

4. Брагинский В. А. Точное литье изделий из пластмасс., “Химия”, 1977.

5. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: - 4е изд., перераб. и доп.-Мн.: Высш. школа, 1983.

6. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.– 8-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательский центр «Академия», 2003.– 496 с.

7. Литье под давлением. Под. ред. А. К. Белопухова.  М.: Машиностроение, 1975.

8. Курсовое проектирование деталей машин/В.Н Кудрявцев и др.; под общей ред. В.Н. Кудрявцева: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. – Л.: машиностроение, 1984. 400 с., ил

9. Лукомский С.С., Ромашов В.К.   Методические указания к выполнению технологических документов в составе контрольной работы, курсового проекта и дипломной работы по дисциплине «Технология машиностроения».– Глазов: РИО ГФ ИжГТУ, 2003.

10. Пантелеев А. П. и др. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс/ А. П. Пантелеев, Ю. М. Шевцов, И. А. Горячев. –  М.: Машиностроение, 1986.– 400 с. ил.

11. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты»/ В. И. Аверченков, О. А. Горленко, В. Б. Ильицкий и др.; Под общ. ред. О. А. Горленко.– М.: Машиностроение 1988.– 192 с.; ил.

12. Справочник нормировщика/ Стружестрах.

13. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1985.–656 с и 496 с.

14. Технология машиностроения. В 2 т. Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд., стерео-тип. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

15. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов/А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов и др.– М.: Машиностроение, 1986.– 480 с.

16. Технологичность конструкции деталей, изготовляемых механической обработкой: Метод. указания. Сост. А.Б. Трухачёв/ Ижевск.

17. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53003. ФИЗКУЛЬТУРА В МИРЕ НАТУРАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ 286.5 KB
  Играть можно как внутри класса разбивая его на команды так и между классами. В игре участвуют две команды. Выполнив правильно задание команды набирают баллы которые фиксируются на магнитной доске табло. После завершения игры подводятся итоги и команды награждаются.
53004. Фізкультхвилинки і рухливі ігри на уроках та в позаурочній діяльності молодших школярів 41 KB
  Я називаю предмет який є в нашому класі а ви показуєте на нього рукою коли я скажу розплющити очі ви побачите чи правильно показали Гра Гойдалки Стати прямо ноги нарізно руки в поясі. Гра Косар Встати зза парт випростатися ноги нарізно руки перед собою. Виконувати у середньому темпі 56 разів Гра Потягти канат Стати прямо руки нарізно підняти руки вгору вдихнути повітря робити такі рухи ніби тримаєшся за канат і тягнеш його трохи згинаючи коліна видихати повітря до рахунку 78. А як спить...
53006. Фізкультурні паузи як психофізіологічні аспекти уроку іноземної мови 29 KB
  Комплексність уроку іноземної мови, а також характер функцій видів мовленнєвої діяльності - бути метою або засобом навчання - створюють сприятливі умови для врахування зазначених вище даних у межах кожної навчальної задачі, що планується.
53007. ФИЗКУЛЬТМИНУТКИ НА УРОКАХ 113 KB
  Упражнения способствующие развитию мышц пальцев руки предплечья. Действия на счет 1 Действия на счет 2 Действия на счет 3 Действия на счет 4 Основная стойка руки вниз Руки к плечам Руки вверх Руки к плечам И. Руки в стороны Руки вверх Руки в стороны И. Руки в стороны Руки к плечам Руки в стороны И.
53008. ВИНИКНЕННЯ ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ В СТАРОДАВНЬОМУ СВІТІ 63 KB
  Австралійцям широко були відомі різноманітні ігри та розваги. У первісних народів Америки індіанців ескімосів та ін були відомі ігри з киданням мяча в ціль. Первісні племена Африки широко застосовували у вихованні дітей підлітків та юнаків фехтування на палицях боротьбу ігри з бігом і стрибками стрільбу з лука вправи з розгойдуванням на ліанах з подальшими стрибками. Самою ранньою формою фізичного виховання були колективні ігри.
53010. Акробатика. Игры - эстафеты 48.5 KB
  Строевые упражнения Повороты Налево Направо Кругом Расчет на 13 Ходьба на носках руки на поясе; на пятках руки за головой; на внешней стороне стопы руки на поясе на внутренней стороне стопы руки на поясе в полном присесте руки на коленях Бег в среднем темпе; приставными шагами правым ⁄ левым боком бег со сменой направления Ходьба с восстановлением дыхания. Руки на поясе. руки к плечам. – стойка ноги врозь руки на поясе 1.