Исходными данными для разработки технологического процесса изготовления “Пробка” являются:

Ш чертеж детали;

Ш материал- сталь 45;

Ш чистота обработки Rz10;

Ш коэффициент закрепления операций=12.

Масса детали составляет 0,615 килограмма. Ширина детали- 48 мм, d=60 мм. В детали есть резьба М52*1,5 с двумя фасками 1,6*45° чистота обработки которой 10, что соответствует 6 классу шероховатости поверхности. Для поверхности диаметром 60 мм указана чистота обработки 1,6, что соответствует 6 классу шероховатости поверхности.

Чистоту обработки 10 можно получить чистовым точением, а 1,6- однократным точением.

Данную деталь предлагается изготовить из стали 45 ГОСТ 1050-74. Это среднеуглеродистая сталь (0,45% углерода). Она обладает высокой прочностью и пластичностью, малой чувствительностью к отпускной хрупкости, хорошей прокаливаемостью, применяется, как правило, после закалки с отпуском и реже в нормализованном состоянии.

Деталь технологична, т.к. обеспечивает простой доступ инструмента.

Так как коэффициент закрепления операций равен 12, то тип производства является среднесерийным. В связи с этим используют универсальные станки (токарный станок) или полуавтоматы (токарно-винторезный станок модели 1А64, 1601, 1А616,16К20, или 16К1).

Шестигранник делается на фрезерном станке (вертикальном или горизонтальном) в данном случае я выбрала горизонтально-фрезерный станок 6Р81Г, все остальное, в том числе и резьба, делается токарным станком.

2. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

Основными способами изготовления металлических заготовок и деталей являются литьё, обработка давлением и обработка резанием. Изделия сложной формы могут быть получены также сваркой, пайкой или клёпкой деталей, полученных предварительно литьём или обработкой давлением. Всё большее количество заготовок и деталей машин производят с использованием методов порошковой металлургии. Для деталей сложной формы наиболее целесообразными видами заготовок являются отливки и поковки, позволяющие намного сократить трудоемкость обработки резанием и расход металла, превращаемого в стружку. Технико-экономическая эффективность литейных процессов обоснована возможностью получения заготовок деталей сложной формы с достаточно высокой геометрической точностью и с наиболее рациональным использованием материала.

Точение тел вращения осуществляется на станках токарной группы. Распространенными в единичном и мелкосерийном производствах являются универсальные токарно-винторезные станки, на которых можно осуществлять все виды точения, а также нарезание различных резьб, сверление, зенкерование, развертывание, накатывание и алмазное выглаживание. В состав этих станков входят станина, передняя бабка, суппорт с резцедержателем, задняя бабка, ходовой винт, ходовой вал, фартук и коробка подач. Заготовка может устанавливаться в центрах, в трехкулачковом патроне или в другом приспособлении. Движение резания осуществляется вращением шпинделя станка с закрепленной на нем заготовкой. Движение подачи обеспечиваются относительным продольным и поперечным перемещением суппорта станка с резцедержателем (резцом).

Фрезерование осуществляется на фрезерных станках, которые могут быть универсальными (вертикально-, горизонтально-, продольно-фрезерные) и специализированные (шлице-шпоночные, карусельно-, копировально-, резьбофрезерные и др.). По конструктивным особенностям эти станки подразделяются на консольные, когда стол расположен на подъемном кронштейне-консоли; бесконсольные, у которых стол перемещается по неподвижной станине в продольном и поперечном направлениях; непрерывного действия (карусельные и барабанные). Примеры вертикально- и горизонтально-фрезерных станков: 6Р80Г,6Р10,6Р18Г,6Р11,6Р82Г,6Р12.В единичном, мелкосерийном и серийном производствах наиболее распространены консольные станки.

Современное технологическое оборудование представлено в виде надежных, высокопроизводительных, многофункциональных станков.

Технологическое оборудование подразделяется на четыре группы:

1. Станки широкого назначения (универсальные) с широким диапазоном параметров, размеров заготовок, обрабатываемых на них. Целесообразно применять в единичном и мелкосерийном производстве.

2. Станки высокой производительности - автоматы и полуавтоматы, имеющие большее ограничение по размерам заготовок, которые могут на них обрабатываться, а также ограничения по параметрам(1Б240П-4,1Б240-6,1Б240П-6 и т.д.)

3. Специализированные станки - агрегатные и переделанные из станков высокой производительности, приспособленные для обработки какой-либо определенной детали или группы деталей. Агрегатные станки компонуются из стандартных узлов, приспосабливаясь к изготовлению определенной детали. Специализированные станки применяются в крупносерийном и массовом производствах.

4. Специальные станки - станки, спроектированные и изготовленные для обработки заготовки в определенной технологической операции. Такие станки обладают высокой производительностью, потому что режимы обработки соответствуют расчетным режимам, но проектирование и изготовление их требует много времени и средств, так как производят их в единичном исполнении. Специальные станки рентабельны в массовом производстве при выпуске деталей в течении нескольких лет.

С развитием техники на смену обычным станкам пришли высокопроизводительные и быстропереналаживаемые станки с программным управлением и обрабатывающими центрами. На базе этих станков с использованием микропроцессорной техники и роботов создаются гибкие автоматизированные производства, что значительно повышает производительность и качество продукции. Следует отметить, что максимальный эффект можно получить, совмещая новые и старые “достижения”.

Прежде чем принять решение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей детали и составить технологический маршрут изготовления детали, необходимо произвести расчеты экономической эффективности различных вариантов и выбрать из них наиболее рациональный для данных условий производства. Критерием оптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции. В качестве себестоимости рассматривается технологическая себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат.

Сравним два метода изготовления детали:

а) Себестоимость заготовки изготовленной методом литья:

,

где С_i - базовая стоимость одной тонны заготовок, у.е.;

К_Т, К_С, К_В, К_М, К_П - коэффициенты, зависящие от класса точности,
группы сложности, массы, марки материала и
объёма производства;

Q - масса заготовки, кг;

q - масса готовой детали, кг;

S_отх - цена одной тонны отходов.

Согласно справочным данным примем С_i=136 у.е. (табл. 2.6 [1]), К_Т=1, [1], К_С=0,7,(табл. 2.8 [1]), К_В=1,07, [1], К_М=1,22, (табл. 2.8 [1]), К_П=0,5, (табл. 2.8 [1]).

у.е.

б) Себестоимость заготовки, получаемой из проката

Если использовать круглый сортовой профиль общего назначения, то стоимость заготовок будет равна

S_заг = М + УС_оз ,

где М - затраты на материал заготовки, у.е.;

С_оз - технологическая себестоимость операций, у.е..

,

где С_пз - приведенные затраты на рабочем месте, у.е./ч;

Т_шт - штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции, мин.

,

где S - цена одного килограмма заготовки, у.е..

Если заготовку из проката отрезать на абразивно-отрезных станках, то С_пз = 121 у.е./ч, Т_шт = 1,2 мин [1]. Тогда

Согласно справочным данным [1] S = 136 у.е. за одну тонну. Следовательно, учитывая (4),

S_заг = (1,2·136)/1000 - (1,2 - 0,615)·25/1000 + 0,0242 = 0,172 (у.е.)

Как видно, заготовка из проката оказалась намного дороже. Но т.к. у нас среднесерийное производство и для получения заготовки методом литья ещё необходима дорогая форма, то в итоге получении заготовки литьем будет стоить дороже, чем получение прокатом. Т.о. мы будем изготавливать заготовку прокатом.

Сравним два варианта технологического маршрута по минимуму приведенных затрат.

а) При использовании токарно-винторезного станка 1А616 часовые приведенные затраты равны

С_пз = С_з + С_чз + Е_н·(К_с + К_з),

где С_з - основная и дополнительная зарплата с начислениями, у.е./ч;

С_чз - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, у.е./ч;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

К_с и К_з - удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и в здание, у.е./ ч.

С_з = е·С_тф ·k·y,

где е - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату;

С_тф - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика, у.е./ч;

k - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика;

y - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.

Примем е = 1,53; С_тф = 67 у.е./ч; k = 1; y = 1 [1]. Тогда

С_з = 1,53·67·1·1 =102,51 (у.е./ч)

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места:

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, у.е./ч;

К_м - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с рабо-той данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка.

Примем = 36,3 у.е./ч, для токарно-винторезного станка К_м = 0,9.

Удельные часовые капитальные вложения в станок:

К_с = (100·Ц)/(F_д·з_з) ,

где Ц - балансовая стоимость станка, у.е.;

F_д - действительный годовой фонд времени работы станка, ч;

_з - коэффициент загрузки станка.

По справочным данным [1] берем для токарно-винторезного станка Ц = 9390 у.е., F_д = 4029 ч, _з = 0,97. Тогда

К_с = (100·1750)/(4029·0,97) = 44,8 (у.е./ч)

Удельные часовые капитальные вложения в здание:

К_з = 7840·F/( F_д·з_з),

где F - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²:

F = f·kf ,

где f - площадь станка, м²;

kf - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проходов. Согласно [1] f = 1,9 м², kf = 4. Тогда удельные часовые капитальные вложения в здание с учетом (10) равны

К_з = 7840·1,9·4/(4029·0,97) = 15,2 (у.е./ч)

Принимаем Е_н = 0,15. Тогда

б) При использование токарно-копировального многорезцового полуавтомата 1Н713, приведенные затраты рассчитываются также:

С_з = 1,53·67·1·1 =102,51 (у.е./ч)

(у.е./ч)

 у.е./ч.

у.е./ч.

у.е./ч.

Пробка должна быть изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-74. Ее химический состав сведен в таблице 1, механические свойства - в таблице 2, физические свойства - в таблице 3.

Таблица 1. Химический состав стали 45 ГОСТ 1050-74, %

Таблица 2. Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050-74

Таблица 3. Физические свойства стали 45 ГОСТ 1050-74

Пробка, очевидно, должна будет обладать высокой износостойкостью, поэтому для изготовления этой детали наиболее целесообразно использовать именно такой материал. Заменителями стали 45 могут служить стали 40Х, -50, -50Г2. Но в нашем случае сталь 45 полностью удовлетворяет всем требованиям.

5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА

Выбор оборудования и инструмента является одним из основных этапов разработки технологического процесса. Выбор оборудования производится по главному параметру, в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности. При выборе оборудования учитывается минимальный объём приведенных затрат на выполнение технологического процесса при максимальном сокращении периода окупаемости затрат на механизацию и автоматизацию. Станки для проектируемого технологического процесса выбираются по результатам предварительного анализа возможных методов обработки поверхности, точности, шероховатости поверхности, припуска на обработку, режущего инструмента и типа производства.

Для изготовления детали “Пробка” использованы следующие станки: деталь будем изготавливать на токарно-винторезном станке 1А616. На мой взгляд, этот станок наиболее эффективен для изготовления этой детали с экономической точки зрения. Станок имеет небольшие габаритные размеры, сравнительно небольшой мощности и полностью подходит по параметрам для изготовления детали “Пробка”. Приведем некоторые технические характеристики этого станка:

Табл.4 - Техническая характеристика станка 1А616.

Для фрезерования используем вертикально-фрезерный станок 6Р81Г с торцевой фрезой. Станок предназначен для фрезерования различных деталей из стали, чугуна и цветных металлов цилиндрическими, дисковыми, фасонными, концевыми, радиусными и другими фрезами. На станке можно обрабатывать вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости, пазы быстрорежущим и твердосплавным инструментом.

Табл.5 - Техническая характеристика станка 6Р81Г.

Для получения фасок будем использовать токарный проходной прямой резец с пластинами из твёрдого сплава по ГОСТ 18878-73.

Для получения канавки будем использовать канавочный резец по ГОСТ 18873-73. Для получения поверхности d=60 используем резец проходной упорный резец по ГОСТ 18878-73.

Для получения угла в будем использовать проходной упорный резец по ГОСТ 18878-73.

6. ВЫБОР БАЗ И РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ

Базирование - это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Базами могут служить плоскости, отверстия, наружные и внутренние диаметры, центральные фаски и даже профильные поверхности, если по отношению к ним следует выдерживать размер, ограниченный допуском.

По назначению базы подразделяются на конструкторские (основные и вспомогательные), технологические и вспомогательные. Конструкторские базы используются для определения положения детали в изделии. Технологические базы используют в процессе изготовления или ремонта для определения положения заготовки или детали при обработке относительно инструмента. Технологическими базами заготовка устанавливается в приспособление станка. Измерительные базы используют при проведении измерений.

Технологические базы подразделяются на черновые и чистовые. Черновые базы (необработанные поверхности) заготовки соприкасаются с установочными элементами приспособления, чистовые базы (обработанные поверхности) служат для установки в приспособление.

При базировании заготовок и деталей необходимо соблюдать основные правила: 1) постоянство баз; 2) единство (совмещение) конструкторских, технологических и измерительных баз.

В качестве черновых баз выбираются поверхности:

§ обеспечивающие устойчивое положение заготовки в приспособлении;

§ необрабатывающиеся и обрабатывающиеся поверхности с наименьшим припуском, от которых задаются размеры или положение других обрабатываемых поверхностей;

§ наиболее чистые и точные;

§ используемые только один раз, т.к. после первой операции появляются более чистые и точные поверхности.

В первой технологической операции необходимо обрабатывать поверхности, которые будут основными чистовыми базами. Это позволяет обеспечить принцип единства баз. Для чистовых баз выбирают поверхности, руководствуясь следующими правилами:

§ выбранная поверхность должна использоваться на всех технологических операциях, кроме первой;

§ при отделочных операциях установка должна производиться на основные базы, чтобы при обработке деталь занимала то же положение, что и при работе в изделии;

§ базой должна быть поверхность, от которой размер задаётся с наименьшим допуском.

От способа базирования будут зависеть смещения и погрешности при обработке, а, следовательно, и качество готовой детали.

При консольном закреплении в самоцентрирующих патронах пространственное отклонение заготовки длиной l равно

р_к = Д_к•l,

где Д_к - удельная кривизна заготовок на 1 мм длины, мкм.

По справочным данным [1] для данного случая Д_к = 0,1 мкм/мм. Поэтому р_к = 33·0,0001 = 0,033(мм)

Тогда остаточное пространственное отклонение при соответствующих коэффициентах уточнения формы 0,06 для чернового и 0,04 для чистового точения [1] равно:

после предварительного обтачивания ~ р₁ = 0,06•33 = 1,98 (мкм);

после окончательного обтачивания ~ р₂ = 0,04•33= 1,32 (мкм).

Погрешность установки равна

,

где е_б - погрешность базирования, мм;

е_з - погрешность закрепления, мм;

е_пр - погрешность приспособления, мм.

Поскольку конструкторская и технологическая базы не совпадают, то

е_б = 0,37 (допуск на размер 60±0,37). Используя справочные данные [1], примем е_з = 0,11 мм, е_пр = 0,05 мм. Тогда

7. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ И ВЫБОР ЗАГОТОВКИ

Припуском называют слой материала, который снимают с заготовки для получения готовой детали.

Завышенный припуск при обработке резанием приводит к росту числа проходов и толщины снимаемой стружки, что соответственно вызывает увеличение усилий резания, увеличивает возможность возникновения значительных деформаций деталей в процессе обработки и уменьшает точность их изготовления, повышает износ инструмента и перерасход электроэнергии.

Заниженный припуск не позволяет удалять дефектный слой материала и получать требуемую точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей. Важно не только правильно выбрать припуск, но и добиться постоянства его размеров.

При определении припуска необходимо учитывать конфигурацию и размеры заготовки, назначенные методы обработки, характеристику выбранного оборудования и его фактическое состояние.

Допускаемые отклонения величины припуска на обработку партии деталей определяются допуском на припуск, который представляет собой разность между наибольшим и наименьшим припуском.

Допуск на общий припуск является одновременно и допуском на заготовку.

Произведём расчёт для поверхности 60±0,37. Все результаты будем заносить в следующую таблицу:

Таблица 6 - Расчёт припусков поверхности 60±0,37.