27

Размещено на http://allbest.ru

27

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение как важнейшая отрасль промышленности сохраняет свою ведущую роль и на ближайшие годы будет определять темпы перевооружения новой техникой все отрасли народного хозяйства и промышленности. Ведущую роль в машиностроении играет станкостроительная промышленность, производящая средства производства для машиностроительных заводов.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машин в целом, эффективное использование современных автоматических линий и поточных форм организации и экономики производственных процессов -- все это направлено на решение главных задач, повышение эффективности производства и качества продукции.

Необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства выдвигает перед машиностроением новые ответственные задачи. Одна из главных задач заключается в повышении качества машин, надежности и долговечности. Ее решение обеспечит сокращение затрат на обслуживание, простои, ремонт машин, находящихся в эксплуатации.

Немаловажное значение в современных условиях имеет решение задачи по экономии сырья, энергетических ресурсов, материалов. Эти задачи решаются за счет применения прогрессивных методов получении заготовок с минимальными припусками, широкого освоения передовых технологических процессов, оснастки и оборудовании, средств механизации и автоматизации, запуска в производство изделий, отработанных на технологичность, внедрении Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). Необходимо на основе комплексной механизации и автоматизации коренным образом изменить характер труда. Известно, что один станок с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет высвободить 3-4 рабочих.

Использование достижений научно-технического прогресса позволяет повысить производительность труда, увеличить объем снимаемой продукции с единицы оборудования, снизить себестоимость продукции, расход материально-технических и людских ресурсов, энергетических ресурсов.

Задачей курсовой работы по разработке технологического процесса изготовления детали «Корпус» является проектирование технологического процесса на основе использования современного оборудования, высокопроизводительной оснастки с целью снижении себестоимости и улучшения организации труда.

1. АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ, УСЛОВИЯ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВИДОВ НАГРУЗКИ

Деталь «Корпус» входит в состав гидравлической системы, предназначенной для управления рабочим циклом станка. Корпус имеет три резьбовых отверстия М12х1-7Н для установки и закрепления штуцеров, через которые подводится рабочая жидкость и проходит через отверстия Ш4 мм. Крепление корпуса к стойке производится винтами через отверстия Ш4 мм. Для закрепления фланца на корпусе имеется три резьбовые отверстия М4х0,5-7Н.

В процессе работы на корпус действуют небольшие постоянные нагрузки, поэтому к материалу детали не предъявляют жестких требований по прочности и износостойкости. Деталь не содержит направляющих поверхностей, по которым перемещаются другие детали узла, поэтому нет смысла повышать износостойкость поверхностей корпуса.

Эскиз детали приведен на рисунках 1.1 и 1.2

Рисунок 1.1 - Эскиз детали «Корпус»



Рисунок 1.2 - Эскиз детали «Корпус»

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ

Корпус изготовлен из чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85.

Химический состав и механические свойства используемого материала представлены в таблицах 2.1 и 2.1.

Таблица 2.1 - Химический состав чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85, %

С	Si	Mn	S	P	Fe
			не более	не более
3,3-3,5	1,4-2,4	0,7-1,0	0,15	0,2	остальное

где Si - кремний;

Mn - марганец;

С - углерод;

S -сера;

P - фосфор

Fe - железо

Таблица 2.2 - Механические свойства чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85

в, МПа	Твердость, НВ	Линейная усадка, %	Удельная теплоемность , Дж/(кг.К)
200	170…240	1,2	480

где у_в - временное сопротивление при растяжении

НВ - твердость по Бринеллю

Технологичность конструкции направлена на повышение производительности труда, снижения затрат, сокращения времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества.

В целях определения наиболее эффективного способа изготовления детали машиностроения необходимо производить анализ технологичности конструкции детали, который позволит уточнить конструкторские решения с технологической точки зрения.

Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка

Материал данной детали чугун СЧ20 ГОСТ 1412-85. Данный материал хорошо подвергается механической обработке. Применение данного материала рационально с точки зрения его стоимости и физико-механических свойств. Используется для изготовления крышек, корпусов, пластин, фланцев.

Применение данного материала позволяет получить заготовку детали с помощью литья. При данном методе полученная заготовка подчеркивает контуры готовой детали, поэтому данный способ получения заготовки наиболее рациональный с точки зрения экономии металла и производительности.

Деталь представляет собой корпус, имеющий точное осевое отверстие Ш12Н7. Для закрепления фланцев, а также для фиксации корпуса на стойке деталь имеет ряд резьбовых отверстий. Для облегчения сборки деталь имеет фаски в отверстиях. Форма детали не является простой и имеет сложные поверхности. Нетехнологичным в конструкции детали является наличие резьбовых отверстий М4х0,5-7Н, при обработке которых может наблюдаться поломка метчиков, имеющих небольшое поперечное сечение. Также не технологичным в конструкции корпуса является наличие глухих отверстий, при обработке которых появляются трудности в извлечении стружки из просверленных отверстий.

При механической обработке детали сохраняется принцип постоянства и совмещения конструкторских, технологических и измерительных баз. Деталь имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и позволяет проводить обработку с помощью стандартных приспособлений и инструмента. Имеется возможность применения высокопроизводительных режимов обработки.

Конструкция детали допускает обработку плоскостей на проход. Все отверстия расположены перпендикулярно базовой плоскости. Деталь не содержит плоскостей под тупыми углами.

Маршрут обработки детали составлен таким образом, чтобы позволить обеспечить выполнение требований по точности и качеству поверхности, заданных чертежом детали.

Деталь в основном не требует точной обработки, максимальный квалитет обработки IT7, максимальный параметр шероховатости поверхности Rа= 5 мкм.

С точки зрения качественного анализа, конструкция детали частично технологична.

Количественная оценка

Количественная оценка технологичности конструкции может быть осуществлена лишь при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. При оценке детали на технологичность обязательными являются следующие дополнительные показатели [2].

1) Коэффициент унификации конструктивных элементов детали:

К_у.э.= Q_у.э./Q_э;[2]

где Q_у.э. - число наименований унифицированных конструктивных элементов детали

Q_э - число конструктивных элементов детали.

Всего деталь содержит: фасок - 11, резьбовых отверстий - 6, отверстий - 8, зарезьбовая канавка - 1. Всего элементов 26 из них унифицированных 23.

К_у.э.= 4/26 = 0,15

2) Коэффициент стандартизации элементов детали:

К_с.э.= Q_с.э./Q_э;[2]

где Q_с.э. - число наименований стандартизованных конструктивных элементов детали

Q_э - число конструктивных элементов детали.

К_с.э.= 26/26 = 1

3) Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

К_п.ст = D_о.с / D_м.о; [2]

где D_о.с и D_м.о - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработки поверхностей.

К_п.ст = 33/33 = 1

4) Коэффициент обработки поверхностей:

К_о.п. = 1 - D_м.о. / D_э.; [2]

где D_м.о., D_э.- соответственно число обрабатываемых и число всех поверхностей детали.

К_о.п.= 1 - 33/42 = 0,22

5) Коэффициент повторяемости поверхностей:

К_п.п. = 1 - D_н. / D_п.; [2]

где D_н., D_п.- соответственно число наименований поверхностей и общее число всех поверхностей детали.

К_п.п.=1 - 6/30=0,8

6) Коэффициент использования материала:

К_им = q / Q, [2]

где q_., Q_.- соответственно масса детали и заготовки, кг.

Q = с · V,

где с - плотность материала (для СЧ20 с=7,1 г/ см³)

V - объем заготовки

Ориентировочно определяем объем заготовки, как объем пирамиды, описанной вокруг детали:

V = 6,4 · 4,5 · 5,8 = 167 см³

Q = 167 · 7,1 = 1187 г = 1,19 кг

К_им = 0,64 /1,19=0,54

7) Коэффициент обрабатываемости материала

К_о.м = Т_с / Т_о; [2]

где Т_с и Т_о - соответственно основное время обработки для базового материала и основное время обработки рассматриваемого материала.

К_о.м. = 1 / 1,2 = 0,83

8) Коэффициент точности обработки К_ТЧ, рассчитывается по формуле

,(2.1)

где IT_ср -- средняя точность всех размеров поверхностей, подлежащих обработке, которая рассчитывается по формуле

,(2.2)

где - квалитет точности обработки

- число размеров соответствующего квалитета

Максимальное значение квалитета обработки ITmax = 7

Минимальное значение квалитета обработки ITmin = 14

Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Ra = 1,6 мкм

Таблица 2.1 - Исходные данные для расчета К_т.ч.

Квалитет точности обработки	Число размеров соответствующего квалитета
14	23	322
11	1	11
10	4	40
8	1	8
7	2	14
У	31	395

;

С точки зрения механической обработки деталь считается технологичной, если К_т.ч = 0,6 - 0,95.

Т.к. , то деталь технологична.

9) Коэффициент шероховатости, , рассчитывается по формуле

,(2.3)

где - среднее числовое значение шероховатости.

,(2.4)

где Ra -- числовое значение среднеарифметического параметра шероховатости, мкм

n - число поверхностей с соответствующим числовым значением параметра шероховатости.

Таблица 2.2 - Исходные данные для расчета

Числовое значение параметра шероховатости ,	Число поверхностей
20	9	180
10	30	300
5	2	10
2,5	1	2,5
У	42	492,5

;

.

Деталь считается технологичной, если К_ш < 0,32.

Т.к. К_ш = 0,05, то деталь является технологичной.

Таблица 2.1 - бальная оценка показателей технологичности

Коэффициент	Значение коэффициента	Количество баллов	Характеристика
Куэ	0,15	2	Неудовлетворительно
Ксэ	1	5	Отлично
Кп.ст	1	5	Отлично
Коп	0,22	3	Удовлетворительно
Кпп	0,8	4	Хорошо
Ким	0,54	3	Удовлетворительно
Ком	0,83	4	Хорошо
Ктч	0,92	4	Хорошо
Кш	0,08	4	Хорошо
Средний балл (Кср)	4	Хорошо

В целом, конструкцию детали можно считать технологичной. Об этом свидетельствует высокие коэффициенты использования материала, применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей, достигнутый за счёт использования стандартного инструмента в большинстве операций. Максимальная точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей невысокая.

После проведения качественного и количественного анализа технологичности детали можно сделать вывод, что:

- конструкция детали технологична;

- допускает применение высокопроизводительных режимов обработки;

- имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА И ФОРМЫ ПРОИЗВОДСТВА

Определение приблизительной трудоемкости изготовления детали

Трудоемкость детали определяется по приближенным формулам, результаты сводятся в таблицу.

Таблица 3.1 - определение штучного времени

№ опер.	Наименование операции и вид механической обработки	Расчетная формула	То, мин	ц	Тшт, мин
1	2	3	4	5	6
005	Фрезерная с ЧПУ 1. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 46-0,25 2. Сверлить отверстие, выдерживая размер Ш11,2+0,18 3. Зенкеровать отверстие, выдерживая размер Ш14+0,27 4. Развернуть отверстие, выдерживая размер Ш12+0,018 5. Сверлить 3 отверстия, выдерживая размеры Ш3,3+0,18 и 8+0,5 6. Нарезать резьбу в трех отверстиях, выдерживая размеры М4х0,5-7Н и 6+0,5 7. Сверлить три отверстия на проход, выдерживая размер Ш8	6l 0,52dl 0,2dl 0,8dl 0,52dl 0,32dl 0,52dl	2,1	0,8	2,6
010	Фрезерная с ЧПУ 1. Фрезеровать торцы с переустановкой, выдерживая размер 58±0,2 2. Сверлить три отверстия с переустановкой, выдерживая размеры Ш10,2+0,18 и 15+0,2 3. Нарезать резьбу в трех отверстиях, выдерживая размеры М12х1-7Н и 12+0,5	6l 0,52dl 0,32dl	1,7	0,8	2,15
015	Токарная с ЧПУ 1. Точить поверхности, выдерживая размеры Ш45-0,46, Ш46-0,1, 4+0,2, 10±0,2, 3+0,2 2. Точить резьбу М46х1,5-8g	0,17dl 0,3dl	0,45	0,7	0,65
020	Радиально-сверлильная Сверлить три отверстия, выдерживая размеры Ш4+0,18, Ш24±0,2, 39+0,5	0,52dl	0,92	0,7	1,32

Определение типа производства

В соответствии с методическими указаниями ГОСТ 3.1119-83, коэффициент закрепления операций для всех разновидностей (подтипов) серийного производства, характеризующий тип производства определяется по формуле

где -- суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера;

-- явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в две смены.

Коэффициент загрузки станка , одной заданной для проектирования операцией:

,

где - штучной время проектируемой операции;

- месячная программа выпуска заданной детали при работе в две смены;

- месяцный фонд времени, ч

- коэффициент выполнения норм,.

где - годовая программа выпуска.

;

;

;

;

Число операций , выполняемых на каждом рабочем месте, при нормативном коэффициенте загрузки станка:

,

где -- планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями, = 0,8;

- коэффициент загрузки станка одной заданной для проектирования операцией.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Явочное число рабочих на участке по операциям на одну смену:

,

где Ф - фонд времени, ч.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Т.к. >40, то тип производства - единичное.

Определение формы производства

Заданный суточный выпуск изделий:

,

где N - заданный годовой выпуск данной детали;

253 - количество рабочих дней в году.

Расчетная суточная производительность поточной линии при двухсменном режиме работы:

,

где F_c - суточный фонд времени работы оборудования, мин (при двухсменном режиме работы F_c= 952 мин);

Т_ср - средняя трудоемкость основных операций, мин.

,

где - штучное время i-ой основной операции, мин;

n - количество основных операций.

Т.к. N_c<Q_c (4<184,3), то принимаем групповую форму производства.

Количество деталей в партии для одновременного запуска в производство. При укрупненном расчете n определяется по формуле:

,

где б - периодичность запуска в днях.

Расчетное число смена обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

,

где 476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;

0,8 - нормативный коэффициент загрузки станков в СП.

; С_пр=1 смена

Количество деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течении целого числа смен:

,



Расчетное количество станков данного типа:

,

где N_i - число деталей i-го типоразмера обрабатываемых на данном станке в течении года;

- штучно-калькуляционное время обработки на данном станке одной детали i-го типоразмера;

F_д - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч;

К_в - коэффициент выполнения норм времени, К_в=1,3.

= 0,000007; ;

4. ВЫБОР СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ С ЭКОНОМИЧЕСКИМ ОБОСНОВАНИЕМ

Заготовка для детали “Корпус” изготавливается из чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85 литьём в сухие песчано-глинистые формы с уровнем уплотнения смеси 75…85 единиц на немецкой автоматической формовочной линии “ГИЗАГ”. В соответствии с ГОСТ 26645 - 85 точность отливок 9-0-0-9 (9 - класс размерной точности, 9 - степень точности поверхностей, по классу точности массы и степени коробления отливки не нормируется). Для данного способа получения заготовки это достаточно высокая точность, что свидетельствует об эффективности линии “ГИЗАГ” с точки зрения получения высокой точности. Кроме того, автоматизация процесса изготовления полуформ и стержней обеспечивает значительно большую производительность по сравнению с ручной формовкой. [2]

Процесс изготовления состоит из следующих этапов:

— изготовление стержней;

— изготовление формы;

— заливка формы;

— выбивка отливки и её очистка.

Изготовление стержней производят на автомате модели 4509С, затем их обрабатывают и контролируют.

Приготовление формовочной смеси осуществляется на смесителе типа АМК - 2000Л. Изготавливают полуформы низа и верха на формовочных автоматах низа и верха. Затем осуществляется сборка формы на автоматической формовочной линии “ГИЗАГ”. Плавка стали осуществляется в индукционной печи ПИКС. Заливка стали производится заливочной машиной Н.71.007. Выдержка литья 27 минут. Затем осуществляется выбивка отливок на “ ГИЗАГ ” и её очистка в дробемётном очистном барабане модели 317. В качестве альтернативного способа получения заготовки можно предложить литьё в облицованный кокиль [2]. При такой замене масса заготовки несколько уменьшится вследствие более высокой степени точности, получаемой литьем в кокиль по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы. Но экономия металла будет играть небольшую роль, масса заготовки уменьшится незначительно, себестоимость литья в облицованный кокиль получится значительно выше по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы и её весьма сложно будет перекрыть за счет механообработки или даже невозможно.

Определим стоимость отливки. Расчёт ведём в ценах 2015 года.

Стоимость заготовки, получаемой этими методами можно с достоверной точностью определить по формуле [2]:

,

где S_i - базовая стоимость одной тонны заготовок;

Q - масса заготовки;

q - масса готовой детали;

S_отх - стоимость 1 тонны отходов;

К_т - коэффициент, зависящий от класса точности;

К_с -коэффициент, зависящий от класса сложности;

К_в -коэффициент, зависящий от марки материала;

К_м -коэффициент, зависящий от массы заготовки;

К_п -коэффициент, зависящий от объёмов производства.

Таблица 4.1 - Данные для расчетов стоимости заготовки по вариантам

Стоимость заготовки, получаемой литьем в песчано-глинистые формы:

Стоимость заготовки, получаемой литьем в кокиль:

Из расчета видно что заготовка, полученная предлагаемым методом, дороже.

Экономический эффект от использования базового метода:

Э_з = (S_пр - S_б)·N,

где S_б, S_пр - стоимость заготовки соответственно по базовому и принятому варианту получения, руб;

N - годовая программа выпуска, шт,

Э_з = (7095-5954)·7000 = 7,987 млн. руб.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Проведем сравнительный анализ двух маршрутов обработки цилиндрической поверхности M46x1,5-8g, L=17

Рис.1

Материал заготовки - чугун СЧ20; твердость 153..229НВ, заготовка- отливка.

Определяем варианты маршрута обработки поверхности, результаты сводим в таблицу:

Таблица 5.1 - Варианты маршрутов обработки поверхности M46x1,5-8g

Вариант 1	Вариант 2
Наименование технологического перехода	Коэффициент трудоемкости	Наименование технологического перехода	Коэффициент трудоемкости
Точение черновое	1	Точение черновое	1
Точение чистовое	1,2	Точение чистовое	1,2
Точение резьбы чистовое	1,2	Фрезерование резьбы чистовое	1,5
У	3,4	У	3,7

Учитывая то, что при первом варианте маршрута обработки коэффициент трудоемкости меньший, то для технологического процесса принимаем окончательно вариант обработки № 1.

Проверяем, выполнение технических требований, которые обеспечивает данный маршрут:

Шероховатость окончательно обработанной поверхности Ra = 5 мкм; степень точности резьбы - 8. Требования выполняются.

Таблица 5.2 - Эскизы принятого маршрута обработки поверхности М46х1,5-8g

№ перехода или операции	Эскиз обработки
Точение черновое
Точение чистовое
Точение резьбы чистовое

Проведем сравнительный анализ двух маршрутов обработки плоской поверхности - торца R18/Ш14^+0,07

Рис. 5.2 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Материал заготовки - чугун СЧ20; твердость 153..229НВ, заготовка- отливка.

Определяем варианты маршрута обработки поверхности, результаты сводим в таблицу:

Таблица 5.3 - Варианты маршрутов обработки плоской поверхности - торца торца R18/Ш14^+0,07

Вариант 1	Вариант 2
Наименование технологического перехода	Коэффициент трудоемкости	Наименование технологического перехода	Коэффициент трудоемкости
Фрезерование черновое	1	Точение	1,2
Фрезерование чистовое	1,2	Шлифование	1,2
У	2,2	У	2,4

Учитывая то, что при первом варианте маршрута обработки коэффициент трудоемкости меньший, то для технологического процесса принимаем окончательно вариант обработки № 1.

Проверяем, выполнение технических требований, которые обеспечивает данный маршрут:

Шероховатость окончательно обработанной поверхности Ra = 2,5 мкм; Требование выполняется.

Таблица 5.4 - Эскизы принятого маршрута обработки плоской поверхности - торца R18/Ш14х1,5-8g

№ перехода или операции	Эскиз обработки
Фрезерование черновое
Фрезерование чистовое

Для обработки данной детали выбираем следующие виды оборудования, приспособлений и инструмента:

Таблица 5.5 - Технологические возможности применяемого оборудования

№ п.п.	Модель станка	Предельные размеры обрабатываемой заготовки	Квалитет обработки	Параметр шероховатости поверхности Rа, мкм
		Диаметр (ширина), d(b), мм.	Длина, l,мм.	Высота, h, мм.
005	FSS-400CNC	600	600	350	12…7	20…1,25
010	FSS-400CNC	600	600	350	12…7	20…1,25
015	2М55	350	350	400	12…8	20…3,2

Таблица 5.6 - Характеристика срока службы, стоимости, сложности, производительности и степени использования применяемого оборудования

№ п.п.	Модель станка	Цена станка, мил. руб.	Категория ремонтной сложности	Количество станков на операции
005	FSS-400CNC	204,87	19	1
010	FSS-400CNC	204,87	19	1
015	2М55	108,7	7	1

Устанавливаемые установочно-зажимные приспособления сводим в таблицу 5.4.

Таблица 5.7 - Характеристика установочно-зажимных приспособлений

№ п.п.	Наименование приспособления	Вид приспособления	Привод приспособления	Количество приспособлений на станке	Время на установку и снятие заготовки, мин.
005	Приспособление фрезерное	СНП	Пневм.	1	0,15
010	Приспособление фрезерное	СНП	Ручной	1	0,15
015	Приспособление сверлильное	СНП	Ручной	1	0,15

Таблица 5.8 - Режущие инструменты

№ п.п.	Наименование инструмента	Вид инструмента	Материал режущей части	Стойкость, мин.	СОЖ
005	Фреза торцевая Сверло Ш11,2 Зенкер Ш14 Развертка Ш12 Сверло Ш3,3 Зенковка Ш6 Метчик М4х0,5-7Н Сверло Ш4	Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст.	ВК6 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5	100 80 80 80 80 80 120 80	ЭМ
010	Фреза торцевая Сверло Ш10,2 Зенкер Ш16 Метчик М12х1-7Н	Ст. Ст. Ст. Ст.	ВК6 Р6М5 Р6М5 Р6М5	100 80 80 120	ЭМ
015	Резец подрезной	Ст.	ВК6	40	ЭМ
020	Сверло Ш4	Ст.	Р6М5	60	ЭМ

Спроектированный технологический процесс механической обработки детали «Корпус» принимает следующий вид

№ и наименование операции	Содержание операции	Оборудование
005 Фрезерная с ЧПУ	1. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 46-0,25 2. Сверлить отверстие, выдерживая размер Ш11,2+0,18 3. Зенкеровать отверстие, выдерживая размер Ш14+0,27 4. Развернуть отверстие, выдерживая размер Ш12+0,018 5. Сверлить 3 отверстия, выдерживая размеры Ш3,3+0,18 и 8+0,5 6. Зенковать фаску, выдерживая размер 0,5х450 7. Нарезать резьбу в трех отверстиях, выдерживая размеры М4х0,5-7Н и 6+0,5 Сверлить три отверстия на проход, выдерживая размер Ш8+0,18	FSS-400CNC
010 Фрезерная с ЧПУ	1. Фрезеровать торцы с переустановкой, выдерживая размер 58±0,2 2. Сверлить три отверстия с переустановкой, выдерживая размеры Ш10,2+0,18 и 15+0,2 3. Зенкеровать фаски в отверстиях с переустановкой, выдерживая размер 1х450 Нарезать резьбу в трех отверстиях, выдерживая размеры М12х1-7Н и 12+0,5	FSS-400CNC
015 Токарная с ЧПУ	1. Точить поверхности, выдерживая размеры Ш45-0,46, Ш46-0,1, 4+0,2; 10±0,2; 3+0,2 Нарезать резьбу М46х1,5-8g	1П426ДФ3
020 Радиально-сверлильная	Сверлить три отверстия, выдерживая размеры Ш4+0,048; Ш24±0,2; 39+0,5	2М55

005 Фрезерная с ЧПУ, станок модели FSS-400CNC

8. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 46_-0,25

9. Сверлить отверстие, выдерживая размер Ш11,2^+0,18

10. Зенкеровать отверстие, выдерживая размер Ш14^+0,27

11. Развернуть отверстие, выдерживая размер Ш12^+0,018

12. Сверлить 3 отверстия, выдерживая размеры Ш3,3^+0,18 и 8^+0,5

13. Зенковать фаску, выдерживая размер 0,5х45⁰

14. Нарезать резьбу в трех отверстиях, выдерживая размеры М4-7Н и 6^+0,5

15. Сверлить три отверстия на проход, выдерживая размер Ш4^+0,18

010 Фрезерная с ЧПУ, станок модели FSS-400CNC

015 Токарная с ЧПУ, станок модели 1П426ДФ3

2. Точить поверхности, выдерживая размеры Ш45_-0,46, Ш46_-0,1, 4^+0,2, 10±0,2, 3^+0,2

020 Радиально-сверлильная, станок модели 2М55

1. Сверлить три отверстия, выдерживая размеры Ш4^+0,18, Ш24±0,2, 39^+0,5

Характеристики установленного оборудования представлены в таблицах 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 - Технологические возможности применяемого оборудования

№ п.п.	Модель станка	Предельные размеры обрабатываемой заготовки	Квалитет обработки	Параметр шероховатости поверхности Rа, мкм
		Диаметр (ширина), d(b), мм.	Длина, l,мм.	Высота, h, мм.
005	FSS-400CNC	600	600	350	12…7	20…1,25
010	FSS-400CNC	600	600	350	12…7	20…1,25
015	2М55	350	350	400	12…8	20…3,2

Таблица 5.2 - Характеристика срока службы, стоимости, сложности, производительности и степени использования применяемого оборудования

№ п.п.	Модель станка	Год изготовления	Цена станка, мил. руб.	Категория ремонтной сложности	Количество станков на операции
005	FSS-400CNC	2002	204,87	19	1
010	FSS-400CNC	2002	204,87	19	1
015	2М55	1994	108,7	7	1

Устанавливаемые установочно-зажимные приспособления сводим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Характеристика установочно-зажимных приспособлений

№ п.п.	Наименование приспособления	Вид приспособления	Привод приспособления	Количество приспособлений на станке	Время на установку и снятие заготовки, мин.
005	Приспособление фрезерное	СНП	Пневм.	1	0,15
010	Приспособление фрезерное	СНП	Ручной	1	0,15
015	Приспособление сверлильное	СНП	Ручной	1	0,15

Таблица 5.4 - Режущие инструменты

№ п.п.	Наименование инструмента	Вид инструмента	Материал режущей части	Стойкость, мин.	СОЖ
005	Фреза торцевая Сверло Ш11,2 Зенкер Ш14 Развертка Ш12 Сверло Ш3,3 Зенковка Ш6 Метчик М4-7Н Сверло Ш4	Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст. Ст.	Т15К6 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5	100 80 80 80 80 80 120 80	ЭМ
010	Фреза торцевая Сверло Ш10,2 Зенкер Ш16 Метчик М12-7Н	Ст. Ст. Ст. Ст.	Т15К6 Р6М5 Р6М5 Р6М5	100 80 80 120	ЭМ
015	Резец подрезной	Ст.	Т15К6	40	ЭМ
020	Сверло Ш4	Ст.	Р6М5	60	ЭМ

Рассчитаем экономический эффект применения радиально-сверлильного станка модели 2М55 вместо вертикально-сверлильного станка модели 2Н135, который позволит снизить себестоимость обработки.

1) Определим часовые приведенные затраты

Sп.з.=Ен(Кс+Кз)

где Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений = 0,15;

2) Кс, Кз - удельные часовые капитальные вложения в станок и здание

Кс=Ц/(ФэКз), Кз=ЦплА/(ФэКз)

где Цпл - стоимость 1 м² площади механического цеха, 3600000 руб.

Фэ - эффективный годовой фонд времени работы станка 3950 ч.

А - площадь занимаемая станком (6,1), м².

Кз1=(36000004,6/(39500,2)= 20962 руб/ч

Кз2=(36000003,8/(39500,4)= 8658 руб/ч

Sп.з1=0,15(350000+20962)= 55644 руб/ч

Sп.з2=0,15(285000+8658)=44048 руб/ч

Со.зп1=556441,53/(601,3)=1091 руб.

Со.зп2=440483,16/(601,3)=1785 руб.

Таблица 5.5 - Расчет экономического эффекта при замене станка модели 2М55 на станок модели 2Н135

Показатель	Для сверлильных станков
	2М55	2Н135
Кс, тыс.руб	350	285
Кз, тыс.руб	20,962	8,658
Sп, руб/ч	55644	44048
Со, руб/ч	1091	1785

3) Приведенная годовая экономия определяется по формуле:

Эг=((Со.зп2- Со.зп1)N

Эг(1785-1091)7000=4,858 млн. руб.

Из приведенных расчётов видно, что применение проектного варианта замены станка модели 2М55 на станок модели 2Н135 на сверлильной операции даст годовой эффект 4,858 млн. руб.

6. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Производим расчёт режимов резания на операцию 020 Радиально-сверлильная [4, с. 73-103].

1. Сверлить отверстие 4^+0,18.

Исходные данные:

1. Длина резания L _рез = 39 мм, обрабатываемый материал - чугун СЧ20,

156…229 НВ;

2. Инструмент - сверло 4 мм, Р6М5.

Глубина резания t=D / 2=4 / 2 = 2 мм

Расчет длины рабочего хода L _р.х., мм.

L _р.х. = L _рез + Y _подв(6.1)

где L _рез - длина рабочего хода

Y _подв - длинна подвода

L _рез = 39 мм; Y _подв = 11 мм.

L _р.х. = 39 +11 = 50 мм.

Назначение подачи на оборот шпинделя станка S_о , ^мм /_об.

Определение подачи по нормативам.

S_о = 0,1 ^мм /_об

Определяем стойкость инструмента по нормативам Т_Р в минутах резания

Т_Р = K_Ф Т_М (6.2)

где K_Ф - коэффициент учитывающий количество инструментов в наладке

Т_М - стойкость инструмента в минутах

- коэффициент времени резания.

K_Ф = 1; Т_М = 60 мин;

Т_Р = 1 60 0,88 = 52,8 мин.

Расчет скорости в ^м /_мин и частоты вращения n мин ^-1.

Определяем рекомендуемую нормативами скорость резания.

 = _табл К₁ К₂ К₃ ; (6.3)

где _табл = 24 ^м /_мин

К₁ - коэффициент, зависящий от размеров обработки, К₁ = 0,6

К₂ - коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности и ее твердости, К₂ = 1,15

К₃ - коэффициент зависящий от стойкости материала инструмента, К₃ = 1,0.

= 24 0,6 1,15 1 = 28,4 ^м /_мин

Расчет частоты вращения шпинделя n в мин ^-1.

где - скорость резания,

D - диаметр сверла, D = 4 мм.

Принимаем n=2000 мин^-1

Мощность резания

N_таб = 2 кВт; K_N=0,9.

Проверка по мощности станка

N_рез < N_дв·з (6.4)

N_дв = 7,5 кВт; з = 0,8

0,45 кВт < 7,5 · 0,8 = 6 кВт - условие выполняется.

Минутная подача

Расчет основного машинного времени обработки Т₀ мин.

где L _р.х. - длина рабочего хода, L _р.х. = 50 мм

n - число оборотов шпинделя, n = 2000 мин ^-1

S_о - подача на оборот шпинделя станка, S_о = 0,1 ^мм /_об.

Расчет режимов резания на операцию 005 Фрезерная с ЧПУ.

Переход 1: Фрезеровать торец

вид обработки - фрезерование плоскости;

тип фрезы - концевая;

ширина обрабатываемой поверхности - 38 мм;

длина обработки - 38 мм;

марка обрабатываемого материала - чугун СЧ20;

Твердость НВ=156…229.

1. Принимаем концевую фрезу 50 мм с материалом режущей части - Т15К6; число зубьев фрезы z=4.

2. Определение глубины резания t = 2 мм.

3. Определение длины рабочего хода L_р.х., мм по формуле:

L_р.х.= L_р + Д,

где L_р - длина резания, мм; L_р=38;

Д - величина врезания и перебега, мм; Д=18 мм [2, с. 418]

L_р.х.=38+18=56 мм

4. Определение стойкости инструмента Т, мин:

Т = 80 мин [1, с. 290, табл.40];

5. Определение подачи на зуб S_z = 0,2 мм / зуб;

6. Определение скорости резания х_р, м/мин по формуле:

х_р = (Сх·D^q·Kх)/(T^m·t^x·Sz^y·B^u·Z^p),

где В - ширина фрезерования, мм; В=38 мм;

Z - число зубьев фрезы; Z=4;

Сх, x, y, m, q, u, p - вспомогательные коэффициенты; [1, с. 286, табл.39];

Сх = 234; x = 0,85; y = 0,26; m = 0,37; q = 0,44; u = 0,1; p = 0,13.

Kх - общий коэффициент, учитывающий условия обработки; [1, c.268].

Kх = Kmх · Knх · Kuх,

где Kmх - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки:

Kmх = Kг·(750/ у_в)^nх,

где Kг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; Kг=1 [1, c.262, табл.2];

nх - вспомогательный коэффициент; nх=1[1, c.262, табл.2];

у_в - предел выносливости материала, МПа; у_в = 200 МПа.

Kmх=1·(750/ 200)¹=3,75.

Knх - коэффициент, учитывающий состояние поверхности; Knх = 0,8;

Kuх - коэффициент, учитывающий материал инструмента; Kuх=1

[1, c.262, табл.6].

Kх=3,75·0,8·1= 3

х_р = (234·50^0,44·3)/(80^0,37·2^0,24·0,8^0,26·38^0,1·4^0,13)=80 м/мин.

7. Определение частоты вращения n_р, мин^-1:

n_р=(1000· х_р) / (р·D),

где D - диаметр фрезы, мм; D = 50 мм.

n_р=(1000· 80)/(3,14·50)=424 мин^-1;

Уточняем частоту вращения по паспорту станка: n_ст = 450 мин^-1

8. Определение минутной подачи Sм, мм/мин по формуле:

Sм = Sz · z · n_п = 0,2·4·450 = 280 мм/мин

Уточняем минутную подачу по паспорту станка Sм = 240 мм/мин

Уточняем подачу на зуб по принятой минутной подаче по формуле:

Sz = Sм / (z· n_п)=240/(4·450)=0,14 мм/зуб

9. Определение действительной скорости резания х_д, м/мин:

х_д=(р·D· n_п)/1000=(3,14·50·450)/1000=70 м/мин

10. Определение главной составляющей силы резания Pz по формуле:

Pz = (10·Ср·t^x·Sz^y·B^u·z·Kмр)/(D^q·n^w),

где Ср, x, y, u, q,w - вспомогательные коэффициенты для конкретных условий обработки [1, c.291, табл.41];

Ср = 12,5; x = 0,85; y = 0,75; u = 1; q = 0,73; w = - 0,13 [1, c.291, табл.41]

Kмр - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала [1, c.264, табл.9]:

Kmр=(ув/750)ⁿ,

где n - вспомогательный коэффициент, n=0,3 [1, c.264, табл.9].

Kmр = (200/750)^0,3 = 0,05

Pz = (10·12,5·2^0,85·0,14^0,75·38¹·4·0,05)/(50^0,73·450^-0,13) = 567 Н

11. Мощность резания Nр, кВт рассчитывается по формуле:

Nр = (Pz· х_д)/(1020·70)=(567·125,6)/(1020·60) = 1,2 кВт

12. Проверка условия достаточной мощности станка:

Nпр<Nдв,

где Nдв - мощность двигателя, кВт; Nдв=7кВт;

Nпр - мощность привода станка, кВт.

Nпр=Nр/з,

з - КПД коробки скоростей станка; з=0,8.

Nпр = 1,2/0,8=1,5 кВт; Nпр=1,5 < 7кВт

13. Определение основного времени То, мин по формуле:

То= L_р.х./Sм=56/240=0,18 мин.

Таблица 6.1 -Режимы резания

Номер, наименование операции, содержание переходов обработки	Dmax, мм	t, мм	Lр.х, мм	i	Подача мм/об	Скорость, м/мин	частота, мин-1	Nр, кВт	То, мин
					Sp	Sст	Vp	Vд	np	nст
005 Фрезерная с ЧПУ FSS-400CNC
1. Фрезеровать торец	60	2	60	1	0,8	0,8	80	80	424	424	1,6	0,18
2. Сверлить ф11,2	11,2	5,6	60	1	0,2	0,2	25	25	710	710	0,9	0,42
3. Зенкеровать ф14	14	1,4	15	1	0,2	0,2	40	40	910	910	1,1	0,08
4. Развернуть ф12	12	0,4	60	1	1	1	5	5	132	132	0,9	0,45
5. Сверлить ф3,3	3,3	1,65	15	3	0,1	0,1	25	25	2412	2412	0,7	0,19
6. Зенковать фаски	6	0,5	5	3	0,1	0,1	25	25	1327	1327	0,3	0,11
7. Нарезать резьбу М4	4	0,35	15	3	0,4	0,4	5	5	398	398	0,4	0,28
8. Сверлить ф4	4	2	25	3	0,1	0,1	25	25	1990	1990	0,7	0,38
												2,09
010 Фрезерная с ЧПУ FSS-400CNC
1. Фрезеровать торцы	60	2	30	3	0,8	0,8	80	80	424	424	1,6	0,27
2.Сверлить ф10,2	10,2	5,1	25	3	0,2	0,2	25	25	780	780	0,9	0,48
3.Зенковать фаски	16	1	10	3	0,1	0,1	40	40	796	796	0,7	0,38
4.Нарезать резьбу М12-7Н	12	0,9	30	3	1,75	1,75	5	5	132	132	0,6	0,39
												1,52
015 Токарная с ЧПУ 1П426ДФ3	46	2	25	1	0,2	0,2	120	120	830	830	0,7	0,15
020 Радиально-сверлильная 2М55
1. Сверлить отверстия	4	2	50	3	0,1	0,1	28,4	25,1	2261	2000	0,45	0,75

7. РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМ ВРЕМЕНИ

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производств устанавливаются расчетно-аналитическим методом [2].

Рассчитаем норму штучного времени на операцию 005 Фрезерная с ЧПУ.

Исходные данные:

оборудование: фрезерный с ЧПУ станок мод. FSS-400CNC;

машинное время: Т_о = 2,09 мин;

производство: мелкосерийное;

масса детали: m=0,64 кг.

Определяем норму штучно-калькуляционного времени, мин:

Т_шт.к. = Т_п.з./ n + Т_о + Т_в к + Т_об.от.,; (7.1)

где Т_п.з. - подготовительно-заключительное время, мин.;

n - настроечная партия деталей, шт.;

Т_о - основное время, мин.;

Т_в - вспомогательное время, мин.;

Т_об.от. - время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин.

Тв= (Тус + Тзо + Туп + Тиз) к ; (7.2)

где Тус--время на установку и снятие детали, мин ;

Тзо--время на закрепление и открепление детали , мин;

Туп--время на приемы управления станком, мин;

Тиз--время на измерение детали, мин ;

к - коэффициент, учитывающий увеличение норм времени, к = 1,85 [2, с.101];

Тус+ Тзо = 0,18 мин; [2, с.197] - установка и снятие детали в приспособлении;

Туп = 0,05 мин; [2, с.202,205] - включить, выключить станок; переместить стол в горизонтальном направлении.

Тиз = 0,53 мин; [2, с.206] - время на измерение размеров,

Тв = (0,18 + 0,05 +0,53)•1,85 = 0,76 мин

Топ = То + Тв; (7.3)

Топ - оперативное время, мин;

Топ = 2,09 + 0,76 = 2,85 мин.;

В серийном производстве Т_об и Т_от по отдельности не определяются. В нормативах дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени.

В состав подготовительно-заключительного времени входит:

- время на наладку станка и установки приспособлений - 5 мин., [2, стр.216];

- время на дополнительные приемы - 3 мин., [2, с.217].

Т_п.з. = 5 + 3 = 8 мин.

Т_шт.к. = 8/160 + 2,85 +0,14+0,14 = 3,18 мин.

Рассчитаем норму штучного времени на операцию 015 Токарная с ЧПУ.

Исходные данные:

оборудование: токарный с ЧПУ станок мод. 1П426ДФ3;

машинное время: Т_о = 0,15 мин;

производство: крупносерийное;

масса детали: m=0,64 кг.

Определяем норму штучно-калькуляционного времени, мин:

Т_шт.к. = Т_п.з./n + Т_о + Т_вк + Т_об.от.; (7.1)

где Т_п.з. - подготовительно-заключительное время, мин.;

n - настроечная партия деталей, шт.;

Т_о - основное время, мин.;

Т_в - вспомогательное время, мин.;

Т_об.от. - время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин.

Тв= (Тус + Тзо + Туп + Тиз) к ; (7.2)

где Тус--время на установку и снятие детали, мин ;

Тзо--время на закрепление и открепление детали , мин;

Туп--время на приемы управления станком, мин;

Тиз--время на измерение детали, мин ;

к - коэффициент, учитывающий увеличение норм времени, к = 1,85 [2, с.101];

Тус+ Тзо = 0,18 мин; [2, с.197] - установка и снятие детали в приспособлении;

Туп = 0,05 мин; [2, с.202,205] - включить, выключить станок; переместить стол в горизонтальном направлении.

Тиз = 0,3 мин; [2, с.206] - время на измерение размеров согласно эскизу,

Тв = (0,18 + 0,05 +0,3)•1,85 = 0,53 мин

Топ = То + Тв; (7.3)

Топ - оперативное время, мин;

Топ = 0,15 + 0,53 = 0,68 мин.;

В серийном производстве Т_об и Т_от по отдельности не определяются. В нормативах дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени.

В состав подготовительно-заключительного времени входит:

- время на наладку станка и установки приспособлений - 5 мин., [2, стр.216];

- время на дополнительные приемы - 3 мин., [2, с.217].

Т_п.з. = 5 + 3 = 8 мин.

Т_шт.к. = 8/160 + 0,68 +0,03+0,03 = 0,79 мин.

Остальные нормы времени записываем в виде таблицы 7.1.

Таблица 7.1 - Нормы времени

Операция	То	Тв	Топ	Тобот	Тот	Тшт	n	Тп.з.	Тш.к.
		Тус+ Тзо	Тупр	Тизм		Ттех	Торг
005 Фрезерная с ЧПУ	2,09	0,18	0,05	0,53	2,85	0,14	3,13	160	8	3,18
010 Фрезерная с ЧПУ	1,52	0,18	0,05	0,5	2,25	0,11	2,47	160	8	2,52
015 Токарная с ЧПУ	0,15	0,18	0,05	0,3	0,68	0,03	0,74	160	8	0,79
020 Радиально-сверлильная	0,75	0,18	0,05	0,36	1,34	0,07	1,48	160	8	1,53

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

деталь технологичность резание

В данном курсовом проекте был спроектирован технологический процесс механической обработки детали «Корпус».

В ходе выполнения курсовой работы был произведен анализ конструкции детали на технологичность, согласно которому деталь технологична. В качестве способа получения заготовки предложено использовать литье в песчано-глинистые формы, стоимость заготовки составила 5954 руб.

В результате спроектированный технологический процесс механической обработки детали является современным, применяемое оборудование соответствует данному типу производства.

При назначении режимов резания были использованы современные методики, что позволило сократить время на обработку детали в целом. Общее время на обработку детали составило 8,02 мин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Режимы резания металлов: справочник / под ред. Ю.В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972.

2. Справочник инструментальщика / под ред. А.А. Ординарцева. Лд.: Машиностроение, 1990.

3. Справочник технолога машиностроителя. Т. 1 / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985.

4. Справочник технолога машиностроителя. Т. 2. / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985.

7. А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - 4-е изд., перераб. и доп. - Мн.: «Вышэйшая школа», 1983. - 256 с., ил.

8. Обработка металлов резанием: Справочник технолога /А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. - М.: «Машиностроение». 1988. - 736 с.: ил.

5. 9. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для ВУЗов/И. П. Филонов, Г. Я. Беляев, Л. М. Кожуро и др.; Под общ. ред. И. П. Филонова. - УП «Технопринт», 2003. - 910 с.

Размещено на Allbest.ru