Проект участка механического цеха по изготовлению детали "Шатун Д24 100-1"

Качество поверхности:

- заготовка R_Z+h=360 мкм ([3], табл. 12, стр.186);

- зенкерование предварительное R_Z=50 мкм, h=50 мкм ([2], табл. П13)

- зенкерование окончательное R_Z=40 мкм, h=40 мкм;

- развёртывание R_Z=20 мкм, h=20 мкм;

- термическая обработка R_Z=20 мкм, h=20 мкм;

- растачивание отделочное R_Z=10 мкм, h=10 мкм;

- растачивание алмазное R_Z=5 мкм, h=5 мкм;

- хонингование R_Z=0,63 мкм, h=0 мкм;

Суммарное отклонение расположения поверхности ([2], табл. П14).

(1.7)

где - отклонение от соосности элементов, штампуемых в разных половинах штампа, мкм.

- ([3] т.1, табл. 18, стр.187).

- учитывает эксцентричность (несоосность) прошиваемого отверстия по отношению к наружному контуру заготовки, мкм.

- ([3] т.1, табл. 17, стр.186)

Остаточные отклонения расположения определяем по формуле:

 (1.8)

где k_y- коэффициент уточнения ([3] т.1, стр. 190)

После зенкерования предварительного:

После зенкерования окончательного:

После развёртывания:

После термообработки:

где - коробление детали из-за т. о., мкм ([3] т.1, табл. 17)

- остаточное пространственное отклонение на операции, предшествующей термообработке

После отделочного растачивания:

После алмазного растачивания:

После хонингования:

Погрешность установки при предварительном зенкеровании:

(1.9)

где _б -погрешность базирования, мкм;

_зк - погрешность закрепления, мкм;

_б=;

_зк= 110 мкм - при установке на опорную плоскость приспособления с пневматическим зажимом по начисто обработанным поверхностям ([2], табл. П30);

₂ = = 915 мкм

При зенкеровании окончательном:

При развёртывании:

- так как развёртка шарнирно закреплена на шпинделе и самоустанавливается по поверхности отверстия.

При отделочном растачивании:

_зк=0 - так как сила зажима приложена в направлении, перпендикулярном направлению выдерживаемого размера

При алмазном растачивании:

_зк=0 - так как сила зажима приложена в направлении, перпендикулярном направлению выдерживаемого размера

При хонинговании:

- так как хонинговальная головка шарнирно закреплена на шпинделе и самоустанавливается по поверхности отверстия.

Минимальный припуск определяем по формуле:

(1.10)

где R_Zi-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

_i-1 - суммарное отклонение расположения на предшествующем переходе, мкм;

_I - погрешность установки на выполняемом переходе, мкм.

Предварительное зенкерование:

Окончательное зенкерование:

Развёртывание:

Отделочное растачивание:

Алмазное растачивание:

Хонингование:

Графу «Расчетный размер D_р» заполняем, начиная с конечного чертежного размера, путём последовательного вычитания расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.

Хонингование:

Алмазное растачивание:



Отделочное растачивание:

Развёртывание:

Зенкерование окончательное:

Зенкерование предварительное:

Заготовка:

Допуски для технологических переходов назначаем по ([3] т.1, табл.32, стр.192) в зависимости от квалитета, а допуск заготовки по ГОСТ 26645-89.

₁=3000 мкм, ₂=1000 мкм, ₃=390 мкм, ₄=160 мкм; _ТО=250 мкм, ₅=62 мкм, ₆=39 мкм, ₇=48 мкм.

В графе «предельные размеры» D_max получаем, округляя D_р в большую сторону до знака после запятой, с каким дан допуск, а D_min - вычитая из D_max значения допуска соответствующего перехода.

Хонингование:

Алмазное растачивание:

Отделочное растачивание:

Развёртывание:

Зенкерование окончательное:

Зенкерование предварительное:

Заготовка:



Минимальные предельные значения припусков 2Z^пр_min равны разности наибольших предельных размеров, выполняемого и предшествующего переходов, а максимальное значение 2Z^пр_max - разности наименьших предельных размеров.

Зенкерование предварительное:

2Z^пр_min2 = D_max2 - D_max1 = 34 - 31 = 3 мм

2Z^пр_max2 = D_min2 - D_min1 = 33 - 28 = 5 мм

Зенкерование окончательное:

2Z^пр_min3 =D_max3 - D_max2 = 34,75 - 34 = 0,75 мм

2Z^пр_max3 =D_min3 - D_min2 = 34,36 - 33 = 1,36 мм

Развёртывание:

2Z^пр_min4 =D_max4 - D_max3 = 34,92 - 34,75 = 0,17 мм

2Z^пр_max4 =D_min4 - D_min3 = 34,76 - 34,36 = 0,4 мм

Отделочное растачивание:

2Z^пр_min5 =D_max5 - D_max4 = 35,558 - 34,92 = 0,638 мм

2Z^пр_max5 =D_min5 - D_min4= 35,496 - 34,76 = 0,736 мм

Алмазное растачивание:

2Z^пр_min6 =D_max6 - D_max5 = 35,778 - 35,558 = 0,22 мм

2Z^пр_max6 =D_min6 - D_min5 = 35,739 - 35,496 = 0,243 мм

Хонингование:

2Z^пр_min7 =D_max7 - D_max6 = 35,798 - 35,778 = 0,02 мм

2Z^пр_max7 =D_min7 - D_min6 = 35,75 - 35,739 = 0,011 мм

Общие припуски получаем, суммируя припуски каждого перехода:

2Z_o^пр_min=3000+750+170+638+220+20=4798 мкм

2Z_o^пр_max=5000+1360+400+736+243+11=7750 мкм

Номинальный припуск:

2Z_{о ном}=2Z_o^пр_min+Н_з-Н_д (1.11)

где Н_з, Н_д - верхние предельные отклонения заготовки и детали.

2Z_{о ном}=4798+1000-48=5750 мкм

Номинальный диаметр заготовки:

D_{з ном}=d_{y ном}+2Z_{о ном}

D_{з ном}=35,75-5,75=30 мм

Проверяем правильность произведённых расчётов по уравнениям:

(1.12)

1-й переход: 5000-3000 =3000-1000 мм, т. е. 2000=2000

2-й переход: 1360-750=1000-390, т. е. 610=610

3-й переход: 390-160=400-170, т. е. 230=230

4-й переход: 160-62=736-638, т. е. 98=98

5-й переход: 62-39=243-220, т. е. 23=23

6-й переход: 39-48=11-20, т. е. -9=-9

Общий припуск:

7750-4798=3000-48, т. е. 2952=2952

Проверка дала верные результаты, значит расчёты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчёты параметров припусков сводим в таблицу.

Таблица 1.7 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности .

№ п/п	Маршрут обработ- ки	Элементы припуска, мкм	Расч. прип. 2Zmin мкм	Расч. разм. Dр, мм	Допу ск мкм	Предельные размеры, мм	Пред. при- пуски, мкм
		Rz	h						Dmin	Dmax	2Zmin	2Zmax
1	Заго- товка	360	894	-	-	31,128	3000	28	31	-	-
2	Зенкер. предв.	50	50	54	915	2.1640	34,408	1000	33	34	3000	5000
3	Зенкер. оконч.	40	40	3	46	2.170	34,748	390	34,36	34,75	750	1360
4	Развёртывание	20	20	0	0	2.85	34,918	160	34,76	34,92	170	400
5	ТО	20	20	25	-	-	-	-	-	-	-	-
6	Отдело-чное растач.	10	10	1	280	2.320	35,558	62	35,496	35,558	638	736
7	Алмазное растач.	5	5	0	90	2.110	35,778	39	35,739	35,778	220	243
8	Хонингование	0,63	0	0	0	2.10	35,798	48	35,75	35,798	20	11
Общий припуск 2Zo	4798	7750

Рисунок 1.5 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности .

Расчет припусков на обработку торца картера с выдерживанием размера до оси отверстия 16h11(_-0,11).

Технологический маршрут обработки данной поверхности состоит из следующих переходов:

Заготовка - 15 квалитет; =0,6 мм;

1. Шлифование черновое - 12 квалитет, ₁ =0,18 мм;

2. Термическая обработка - 13 квалитет ₂=0,27;

3. Шлифование чистовое - 11 квалитет, ₂ =0,11 мм;

Качество поверхности:

- заготовка R_Z+h=360 мкм ([3] т.1, табл. 12, стр.186);

- шлифование черновое R_Z=15 мкм, h=15 мкм ([3] т.1, табл. 26);

- термическая обработка R_Z=15 мкм, h=15 мкм

- шлифование чистовое R_Z=5 мкм, h=5 мкм;

Суммарное отклонение расположения поверхности ([2], табл. П14).

где - отклонение от сносности элементов, штампуемых в разных половинах штампа, мкм;

- ([3] т.1, табл. 18, стр.187).

- учитывает эксцентричность (несоосность) прошиваемого отверстия по отношению к наружному контуру заготовки, мкм.

- ([3] т.1, табл. 17, стр.186)

Определяем остаточные отклонения расположения:

После шлифования чернового:

После термической обработки:

где - коробление детали из-за т. о., мкм ([3] т.1, табл. 17)

- остаточное пространственное отклонение на операции, предшествующей термообработке.

После шлифования чистового:

Погрешность установки при черновом и чистовом шлифованиях:

де _б - погрешность базирования, мкм;

_зк - погрешность закрепления, мкм;

_б=0 - так как измерительная и технологическая базы совпадают;

_зк - так как установка на магнитной плите; ₂=0 мкм;

При чистовом шлифовании:

Минимальный припуск определяем по формуле:

(1.13)

где R_Zi-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм;

_i-1 - суммарное отклонение расположения на предшествующем переходе, мкм;

_I - погрешность установки на выполняемом переходе, мкм.

Шлифование черновое:

Шлифование чистовое:

Графу «Расчетный размер L_р» заполняем, начиная с конечного чертежного размера, путём последовательного сложения расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.

Шлифование чистовое:

Шлифование черновое:

Заготовка:

Допуски для технологических переходов назначаем по ([3] т.1, табл.32) в зависимости от квалитета, а допуск заготовки по ГОСТ 26645-89.

₁=600 мкм, ₂=180 мкм, _ТО=270 мкм, ₃=110 мкм.

В графе «предельные размеры» L_max получаем, округляя L_р в большую сторону до знака после запятой, с каким дан допуск, а L_min - вычитая из L_max значения допуска соответствующего перехода.

Шлифование чистовое:

Шлифование черновое:

Заготовка:

Минимальные предельные значения припусков Z^пр_min равны разности наибольших предельных размеров, выполняемого и предшествующего переходов, а максимальное значение Z^пр_max - разности наименьших предельных размеров.

Шлифование черновое:

Z^пр_min2 = L_min1 - L_min2 = 17,4 - 16,12 = 1,28 мм

Z^пр_max2 = L_max1 - L_max2 = 18 - 16,3 = 1,7 мм

Шлифование чистовое:

Z^пр_min3 = L_min2 - L_min3 = 16,12 - 15,89 = 0,23 мм

Z^пр_max3 = L_max2 - L_max3 = 16,3 - 16 = 0,3 мм

Общие припуски получаем, суммируя припуски каждого перехода:

Z_o^пр_min=1280+230=1510 мкм

Z_o^пр_max=1700+300=2000 мкм

Номинальный припуск:

Z_{о ном}=Z_o^пр_min+H_з-H_д (1.14)

где Н_з, Н_д- верхние предельные отклонения заготовки и детали.

Z_{о ном}=1510+300-110=1700 мкм

Номинальный размер заготовки:

Н_{з ном}=Н_{y ном}+Z_{о ном}

Н_{з ном}=16+1,7=17,7 мм

Проверяем правильность произведённых расчётов по уравнениям:

(1.15)

1-й переход: 1700-1280 = 600-180 мм, т. е. 420=420

2-й переход: 300-230=180-110, т. е. 70=70

Общий припуск:

2000-1510=600-110, т. е. 490=490

Проверка дала верные результаты, значит расчёты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчёты параметров припусков сводим в таблицу.

Таблица 1.8 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам торцев нижней головки шатуна.

№ п/п	Маршрут обработ- ки	Элементы припуска, мкм	Расч. прип. Zmin мкм	Расч. разм. Lр, мм	Допу ск мкм	Предельные размеры, мм	Пред. при- пуски, мкм
		Rz	h						Lmin	Lmax	Zmin	Zmax
1	Заго- товка	360	894	-	-	15,89	600	17,4	18	-	-
2	Шлиф. черн.	15	15	27	0	1255	16,12	180	16,12	16,3	1280	1700
3	ТО	15	15	30	-	-	-	-	-	-	-	-
4	Шлиф. Чист.	5	5	1	0	230	17,375	110	15,89	16	230	300
Общий припуск 2Zo	1510	2000

Рисунок 1.6 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку торцев нижней головки шатуна.

1.12 Расчёт режимов резания

Произведем расчет режимов резания на два перехода по эмпирическим формулам. Принцип расчета и выбор коэффициентов производим по [3, т.2].

Определим режимы для сверления отверстия мм на агрегатно-сверлильном станке АМ12315:

Принимаем глубину резания: t= D/2= 19/2=9,5 мм;

Подачу выбираем по [3, т.2 табл. 25] S=0,33 мм/об;

Глубина сверления - l = 25 мм;

Стойкость инструмента - Т=45 мин;

Скорость резания при сверлении рассчитываем по следующей формуле:

(1.16)

где Cv- коэффициент скорости резания;

m, y, q - показатели степени;

Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

где K_МV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого

материала ;

K_ИV - коэффициент, учитывающий материал инструмента, для Р6М5

K_ИV = 1,0;

K_lV - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

так как l/D=25/19=1,3, принимаем при l<3D K_lV =1,0;

Значения коэффициентов и показателей степени по [3, т.2 таблица 28]:

С_V = 3,5; q = 0,50; y = 0,45; m = 0,12; T = 35 мин;

Таким образом, окружная скорость вращения сверла:

м/мин;

Частота вращения инструмента:

Принимаем: n_Ф = 250 мин^-1.

Минутная подача:

Фактическая окружная скорость вращения инструмента:

Крутящий момент M_кр определяем по формуле:

(1.17)

Коэффициенты и показатели степеней определяем по [3, т.2 табл. 32]:

С_М = 0,041; у = 0,7; q = 2,0;

Коэффициент, учитывающий условия обработки К_Р = К_МР =1,18;

Подставив значения, получим:

Найдём значение осевой силы:

(1.18)

Коэффициенты и показатели степеней определяем по [3, т.2 таблица 32]:

С_Р = 143; у = 0,7; q = 1,0;

Подставив значения, получим:

Мощность резания:

Определим режимы для фрезерования пазов нижней головке шатуна на горизонтально фрезерном станке 6Р82.

Обрабатываемый материал - сталь 12ХН3А ГОСТ 4543-71.

Инструмент: фреза торцовая.

Глубина фрезерования - t = 1,2 мм.

Ширина фрезерования - В = 8 мм.

Подача на зуб - SZ = 0,22 мм/об.

Число зубьев фрезы - z = 10.

Диаметр фрезы - D = 80 мм.

Скорость резания при фрезеровании - окружная скорость вращения фрезы:

(1.19)

где Т - стойкость инструмента, мин;

Kv - общий поправочный коэффициент на скорость резания;

Cv - коэффициент скорости резания;

m, x, y, u, p, q - показатели степени.

Значения коэффициентов и показателей степени по [3, т.2 таблица 39]:

Сv = 44; q = 0,29; x = 0,3; y = 0,34; u = 0,1; p = 0,1; m = 0,24; Т = 60 мин.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

;

- коэффициент, учитывающий материал инструмента;

- коэффициент, отражающий состояние поверхности слоя заготовки.

Таким образом, окружная скорость вращения фрезы:

м/мин

Частота вращения инструмента:

мин-1

Принимаем n = 160 мин-1.

Фактическая окружная скорость вращения инструмента:

м/мин

Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила:

(1.20)

Значения коэффициентов и показателей степени определяем по [3]:

СР = 68,2; q = 0,86; x =0,86 ; y = 0,72; u = 1,0; w = 0.

Коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала:



Тогда окружная сила резания равна:

Н

Находим крутящий момент на шпинделе:

Нм

Находим мощность резания (эффективная):

кВт

Найдем основное время:

мин

где LPX - величина рабочего хода, мм;

SМ - минутная подача, мм/мин.

Режимы резания для остальных переходов и операций сводим в таблицу.

Таблица 1.9 - Сводная таблица режимов резания.

№ оп.	Наименование операции или перехода	D или В	i	t, мм	Lpx, мм	SО, мм/ об	n, мин-1	v м/ мин	Sмин, мм/ мин	Т0, мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
005	Плоскошлифовальная Шлифовать торец Шлифовать торец	16,2 16,2	1 1	0,35 0,25	1000 800	Sверт 0,02 0,02	1460 1460	34,3 34,3	Sпоп 30 30	6,813 6,03
010	Агрегатная Зенкерование отв. Сверление отв. Зенкерование отв. Зенкерование отв. Развёртывание отв.	33 19 34,6 20 34,8	1 1 1 1 1	2,5 9,5 0,8 0,5 0,25	40 40 40 40 40	0,33 0,33 0,33 0,24 1,1	155 250 155 210 45	16 15 16,8 13,2 5	51,2 82,5 51,2 50,4 49,5	0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
015	Горизонтально-фрезерная Фрезерование паза Фрезерование паза	20 20	1 1	9 9	30 30	0,52 0,52	125 125	31,4 31,4	65 65	0,46 0,46
020	Горизонтально-фрезерная Фрезерование канавки Фрезерование канавки	1,2 1,2	1 1	1,2 1,2	70 70	2,2 2,2	160 160	40,2 40,2	630 630	0,2 0,2
055	Плоскошлифовальная Шлифование торца Шлифование торца	16 16	1 1	0,25 0,25	900 900	Sверт 0,016 0,016	1460 1460	34,4 34,4	Sпоп 28 28	4,47 4,47
70	Горизонтально-фрезерная Фрезерование лыски	15	1	2	145	0,5	280	24,6	140	1,04
75	Отделочно-расточная Расточить отв. Расточить отв.	35,5 21	2 2	0,075 0,25	35 53	0,05 0,03	1500 2500	167 165	75 75	0,46 0,76
85	Прессовая Прошивание отв.	17,25	1	-	25	-	-	3,6	3,6	0,03
90	Вертикально-сверлильная Зенковать торец Зенковать торец	25 25	1 1	1,5 1,5	3,5 3,5	0,16 0,16	350 350	23,1 23,1	56 56	0,36 0,36
95	Горизонтально-фрезерная Фрезерование паза	2	1	16	374	0,8	80	20	65	2,9
100	Алмазно-расточная Расточить отв. Расточить отв.	35,739 18	2 2	0,087 0,187	16 26	0,07 0,06	800 4000	90 225	56 240	0,63 0,63
105	Хонинговальная Хонингование отв.	35,75	90	Vв.п. 7	25	Sмм/дв. 0,025	400	44,9	-	0,3

1.13 Расчёт технических норм времени на операции

При массовом производстве норма штучного времени определяется по формуле:

(1.21)

где Т_о - основное (машинное) время обработки детали, мин;

Т_в - вспомогательное время на операцию (время на установку и снятие детали, подвод и отвод инструмента, время на управление станком и т.д.), мин;

Т_обс - время на техническое и организационное обслуживание рабочего места (время на замену затупившегося инструмента, время на уборку рабочего места в конце работы), мин;

Т_отд - время на отдых и личные надобности, мин.

(1.22)

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

Т_зо - время на закрепление и открепление детали, мин;

Т_уп - время на приемы управления, мин;

Т_из - время на измерение детали, мин.

(1.23)

где Т_тех - время на техническое обслуживание рабочего места, мин;

Т_орг - время на организационное обслуживание рабочего места, мин.

Оперативное время Т_оп

(1.24)

В массовом производстве Т_тех определяется по следующим формулам

- для токарных, сверлильных и фрезерных операций:

(1.25)

где t_см - время на смену инструментов и подналадку станка, мин;

- для остальных операций:

(1.26)

где П_ТЕХ - затраты на техническое обслуживание рабочего места в процентах от основного времени;

Т - период стойкости при работе одним инструментом или расчетный период стойкости лимитирующего инструмента при многоинструментальной обработке, мин.

Время на организационное обслуживание Т_орг определяется в процентах от оперативного времени.

Время на отдых:

 (1.27)

где П - затраты времени на отдых в процентном отношении к оперативному.

Рассчитаем норму штучного времени для агрегатной операции 010.

Расчет ведем по методике, изложенной в [8].

Производство массовое, масса детали 0,402 кг.

Операционное время Т₀ = 0,8 мин

Время на установку и снятие детали открепление и закрепление ([8], табл. 5.6) - в расчёте не учитываем:

Т_ус+Т_зо=0,029 мин

Время на приёмы управления ([8], табл. 5.8):

Т_уп=0,02 мин

Время на измерение штангенциркулем, калибрами, приспособлением специальным ([8], табл. 5.10-5.16). При расчёте Т_в не учитывается, так как измерение производится одновременно с обработкой других деталей:

Т_из=0,26 мин

Вспомогательное время

Т_в=0,02=0,02 мин

Оперативное время

Т_оп=0,8+0,02=0,82 мин

Время на смену инструмента t_см=1,8 мин ([8], табл. 5.17), тогда время на техническое обслуживание:

мин

Затраты времени на организационное обслуживание рабочего места в процентном отношении к оперативному равно 2,4% ([8], табл. 5.21), тогда:

мин

Время на обслуживание рабочего места:

Т_обс=0,024+0,02=0,044мин;

Определяем затраты времени на отдых П_от=7% ([8], табл. 5.22).

Время на отдых

мин

Таким образом, норма штучного времени

Т_шт=0,8+0,02+0,044+0,06=0,924 мин

Рассчитаем норму штучного времени для горизонтально-фрезерной операции 025.

Производство массовое, масса детали 0,402 кг.

Операционное время Т₀ =0,4 мин

Время на установку и снятие детали открепление и закрепление ([8], табл. 5.4):

Т_ус+Т_зо=0,07 мин

Время на приёмы управления ([8], табл. 5.8):

Т_уп=0,04 мин

Время на измерение калибром-пробкой ([8], табл. 5.13):

Т_из=0,07 мин

Вспомогательное время:

Т_в=0,07+0,04+0,07=0,18 мин

Оперативное время

Т_оп=0,4+0,18=0,58 мин

Время на техническое обслуживание

мин

Затраты времени на организационное обслуживание в процентном отношении к оперативному равно 1,2% ([8], табл. 5.21)

мин

Время на обслуживание рабочего места

Т_обс=0,02+0,007=0,027 мин

Определяем затраты времени на отдых Т_от=7% ([8], табл. 5.22).

Время на отдых:

мин

Таким образом, норма штучного времени при сверлении будет равна

Т_шт=0,4+0,18+0,027+0,04=0,647 мин

Остальные нормы времени определяем таким же образом, сводим в табл.

Таблица 1.10 - Сводная таблица технических норм времени по операциям, мин.

№ оп.	Наименование операции	То	Твсп	Топ	Тобсл	Тотд	Тшт
			Тус+Тзо	Туп	Тизм		Ттех	Торг
005	Плоскошлиф.	12,843	0,027	0,04	0,03	12,94	0,3	0,23	-	0,9
010	Агрегатная	0,8**	0,029*	0,02	0,26*	0,82	0,024	0,02	0,06	0,924
015	Горизонт.-фрез.	0,92	0,032	0,04	0,222	1,214	0,046	0,015	0,085	1,14
020	Горизонт.-фрез.	0,4	0,032	0,04	0,07	0,362	0,04	0,007	0,04	0,3
055	Плоскошлиф.	8,94	0,027	0,04	0,03	9,037	0,21	0,16	-	0,6
070	Горизонт.-фрез.	1,04	0,032	0,04	0,03	1,142	0,052	0,014	0,08	0,5
075	Отделоч.-расточ.	1,22	0,032	0,025	0,3	1,577	0,02	0,022	0,11	2,95
085	Прессовая	0,03	0,027	0,02	0	0,077	0,002	0,001	0,006	0,12
090	Вертик.-сверл.	0,072	0,027	0,01	0,07	0,827	0,01	0,007	0,06	0,256
095	Горизонт.-фрез.	2,9	0,032	0,04	0,096	3,068	0,15	0,04	-	0,5
100	Аллмазно-расточ.	1,26	0,032	0,025	0,3	1,617	0,021	0,023	0,11	1,5
105	Хонинговальная	0,3	0,032	0,02	0,15	0,502	0,015	0,01	0,035	0,43

* - значение в расчете не учитывается, так как установка и снятие детали, а также измерение, происходит параллельно с обработкой на других переходах.

** - расчет ведем по наиболее продолжительному переходу.

1.14 Определение необходимого количества оборудования и коэффициентов его загрузки

Для поточного производства количество станков S определяется по формуле:

(1.28)

где S_i - количество единиц оборудования для выполнения одной операции в поточной линии;

Т_шт - штучное время обработки изделия, мин;

N_i - количество изделий, подлежащих обработке в год;

F - действительный годовой фонд времени работы оборудования,

F=4015 час.

Коэффициент загрузки оборудования:

(1.29)

где S_пр - принятое количество станков.

Операция 005

; S_пр=1,0; ;

Операция 010

; S_пр=1,0; ;

Операция 015

; S_пр=1,0; ;

Операция 020

; S_пр=1,0; ;

Операция 055

; S_пр=1,0; ;

Операция 070

; S_пр=1,0; ;

Операция 075

; S_пр=2,0; ;

Операция 085

; S_пр=1,0; ;

Операция 090

; S_пр=1,0; ;

Операция 095

; S_пр=1,0; ;

Операция 100

; S_пр=1,0; ;

Операция 105

; S_пр=1,0; ;

На основании рассчитанных коэффициентов строим график загрузки оборудования.

Рисунок 1.7 - График загрузки оборудования.

Учитывая коэффициенты загрузки оборудования и универсальность некоторых станков, можно станок 3Б722 убрать а операции выполнявшиеся на нём выполнить на станке 3Л22В. Также можно убрать станки 6Р82 и 6Р81, а операции выполнять на станках 6Р81Г и 6Р80Г соответственно.

Таким образом, график загрузки оборудования примет вид:

Рисунок 1.8 - График загрузки оборудования.

Недогруженные универсальные станки, можно использовать для обработки других деталей. Таким образом, коэффициент загрузки оборудования считаем удовлетворительным.

1.15 Уточнённый расчёт типа производства

Уточненный расчет типа производства основывается на определении коэффициента закрепления операций К_зо.

(1.30)

где: О - количество всех различных технологических операций, выполненных в течении месяца;

Р - число рабочих мест, необходимых для выполнения месячной программы.

Согласно ГОСТ для массового типа производства К_зо=1,0.

Число рабочих мест для выполнения определенной i-ой операции определяем по формуле.

(1.31)

где N_м - месячный объем выпуска детали:

N_м =N_год /12=100000/12=8333 шт;

Т_шт - штучное время на выполнение определенной операции, мин;

F_м - месячный фонд времени работы оборудования (388 час);

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

Рассчитанное число рабочих мест округляем до ближайшего большего целого числа Р_i.

Таким образом, число рабочих мест на каждой операции:

; Принимаем Р₀₀₅ =1,0;

; Принимаем Р₀₁₀ =1,0;

; Принимаем Р₀₁₅ =1,0;

; Принимаем Р₀₂₀ =1,0;

; Принимаем Р₀₅₅ =1,0;

; Принимаем Р₀₇₀ =1,0;

; Принимаем Р₀₇₅ =1,0;

; Принимаем Р₀₈₅ =1,0;

; Принимаем Р₀₉₀ =1,0;

; Принимаем Р₀₉₅ =1,0;

; Принимаем Р₁₀₀ =1,0;

; Принимаем Р₁₀₅ =1,0;

Коэффициент загрузки данных рабочих мест выполняемой операцией рассчитываем по формуле.

(1.32)

; ;

; ;

; ;

; ;

;

;

Количество операций, выполняемых на этом рабочем месте, при его нормативной загрузке определяем по формуле:

(1.33)

где _н=0,65…0,75 - нормативный коэффициент загрузки для массового производства.

; ;

; ;

; ;

; ;

;

;

Общее количество операций, выполняемых на всех рабочих местах проектируемого техпроцесса и общее количество рабочих мест, определяется как сумма всех операций и сумма всех рабочих мест соответственно.

Определяем коэффициент закрепления операций:

По полученному значению принимаем крупносерийный тип производства.

Оборудование применяемое для производства нашей детали полностью соответствует данному типу производства.

Определим такт выпуска продукции :

мин

где F - действительный годовой фонд времени работы оборудования при двухсменной работе, F=4015 час;

N_год - годовая программа выпуска, N_год=100000 шт.

2. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ

2.1 Расчёт и проектирование приспособления для растачивания отверстий

Служебное назначение и описание приспособления

Рисунок 2.1 - Приспособление для фрезерования паза нижней головки шатуна.

Приспособление состоит из плиты, на которой установлены две стойки, на одной из которых закреплены узлы пневмопривода. К этой же стойке также крепится плита с установочным пальцем, на второй сойке так же имеется установочный палец с помощью которых реализуется схема базирования.

Зажим и разжим заготовки осуществляется при помощи клинового механизма. Клин, закреплённый на штоке пневмоцилиндра, перемещаясь в осевом направлении и опираясь на ролик, перемещает ползун, который в свою очередь перемещает коромысло с закреплённым на нём рычагом. На рычаге с помощью тяги и двух шпилек закреплены три прихвата. В результате при перемещении ползуна вниз, происходит зажим заготовки. Разжим заготовки осуществляется с помощью пружин.

Применение данного приспособления уменьшает вспомогательное время, облегчает труд рабочего благодаря механизации и обеспечивает равномерность силы зажима заготовки.

Расчет сил зажима заготовки

Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики на равновесие твердого тела под действием внешних сил. Величина сил зажима определяется из условия равновесия всех сил, при полном сохранении контакта технологических баз обрабатываемой заготовки с установочными элементами приспособления и невозможности ее сдвига или поворота в процессе обработки.

Рассчитаем усилие на штоке пневмоциллиндра Q, необходимое для зажима заготовки и диаметр поршня пневмоциллиндра Dц.

Исходные данные для расчёта:

- глубина резания t=1,2 мм;

- частота вращения n=160 мин^-1;

- скорость резания v=40,2 м/мин;

- сила резания

Принимаем диаметр пневмоцилиндра:

;

Сила развеваемая пневмоцилиндром:

Сила развиваемая клиновым механизмом:

Так как деталь зажимается 3 прихватами то сила развиваемая на боковом прихвате будет равна

Сила развиваемая на боковом прихвате:

Результирующая сила действующая на одну деталь:

Составим уравнение равновесия системы при попутном фрезеровании и определим является ли достаточной сила Q для закрепления заготовки:

Рисунок 2.2 - Схема для расчёта усилия необходимого для зажима заготовки.

Уравнение равновесия при попутном фрезеровании имеет вид:

где Q - сила зажима заготовки;

P_h - горизонтальная составляющая силы резания; P_h=0,8P_z;

P_v - вертикальная составляющая силы резания; P_v=0,7P_z;

f₁ и f₂ - коэффициенты трения f₁=f₂ =0,8;

К - коэффициент запаса.

где К_о = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₁ = 1,2 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки ([12] стр.199);

К₂ = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента ([12], стр. 206, табл. 95);

К_з = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании ([12], стр.199);

К₄ = 1,0 - коэффициент непостоянства зажимного усилия ([12], стр.199);

К₅ = 1,0 - степень удобства расположения рукояток ([12], стр.206);

К₆ = 1,5 - коэффициент, учитывающий влияние крутящих моментов ([12],стр. 207)

По ГОСТ 12.2.029-77 минимальный запас надежности закрепления равен 2,5, а рассчитанный коэффициент превышает это значение.

Тогда расчётная формула имеет вид:

Так как , то можно сделать вывод, что сила Q достаточна для закрепления заготовки.

Расчет приспособления на точность

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

Рассчитаем погрешность приспособления, которая обеспечит точность линейного размера глубины канавки на торце нижней головки шатуна.

(2.3)

где _пр - погрешность приспособления, мм;

Т - допуск выполняемого размера, мм;

К_т - коэффициент, учитывающий отклонения рассеивания значений

составляющих величин от закона нормального распределения, К_т = 1,1;

k_т1 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках, k_т1 = 0,85;

k_т2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, независящими от приспособления, k_т2 = 0,7;

_б - погрешность базирования, мм;

_з - погрешность закрепления, мм;

_у - погрешность установки приспособления на станке, мм;

_и - погрешность положения рабочих поверхностей рабочих элементов в результате их изнашивания в процессе эксплуатации приспособления, мм;

_пи - погрешность от перекоса инструмента из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления, мм;

- экономическая точность обработки ( = 0,09 мм).

_б = TD=110 мкм.

_з = 100 мкм.

_у = 0, так как установка производится по развитой поверхности и неопределённости не возникает.

Погрешность от износа установочных элементов определяем по формуле

где n - количество смен опор в течение года, принимаем n=2;

u - величина износа.

Так как установка происходит на опору с большой площадью контакта:

(2.4)

где - постоянная, зависящая от вида установочного элемента и условия контакта (₁ = 0,002 мкм);

N - количество контактов заготовки с опорой (установок в приспособление, снятий с него), в год. В нашем случае равна годовой программе выпуска:

N_г=100000 шт.

=0 , т.к. в приспособлении отсутствуют направляющие элементы.

Подставим значения, получим:

Назначаем допуск параллельности плоскости А к базирующей плоскости приспособления - 0,08 мм.

Расчет приспособления на прочность.

Рассчитаем на прочность самое опасное звено приспособления. Рассматривая данное приспособление можно прийти к выводу, что наиболее нагруженным звеном является штифт, соединяющий ползун с коромыслом. Штифт работает на срез. Он изготовлен из стали 20.

Расчет на прочность проводим по следующей формуле:

(2.5)

где Q - расчетная осевая сила, Q = 10656 Н;

d - диаметр оси, мм;

n - число осей в соединении;

i - число плоскостей среза;

- допускаемое нагружение среза; для сталь 20 .

Необходимый размер опасного сечения:

Поскольку используемый размер d=10 мм больше рассчитанного минимально допустимого, то оставляем его тем же.

2.2 Расчёт и проектирование контрольного приспособления для контроля перпендикулярности

Служебное назначение и описание приспособления.

Прибор предназначен для проверки межосевого расстояния отверстий верхней и нижней головок шатуна.

Прибор состоит из следующих основных узлов: плиты, корпуса, пальцев, пружин, втулок, индикатора ИЧ 10 кл.1 ГОСТ 577-68.

Рисунок 2.3 - Приспособление для контроля межосевого расстояния.

Работа на приборе.

Деталь устанавливается на два пальца, один из которых закреплён на подвижном корпусе, к которому подведён индикатор часового типа. Настройка приспособления осуществляется с помощью эталонной детали. Эталонную деталь устанавливают на приспособление и выставляют на ноль индикатор часового типа.

Расчет приспособления на точность.

Для того, чтобы контрольное приспособление обеспечивало правильность контроля, требуется, чтобы его погрешность составляла 1/3…1/4 допуска на контролируемый параметр: измеряемый параметр - межосевое расстояние между осями отверстий верхней и нижней головок шатуна.

Таким образом, расчет приспособления на точность проведем следующим образом:

где [_изм] - допустимая погрешность измерения, мм;

Т - допуск контролируемого размера с учётом изменений, вносимых конструкцией приспособления, мм; Т=0,2 мм

Погрешность измерения приспособления изм рассчитывается по формуле:

(2.6)

где - суммарное значение погрешностей в процессе измерения;

(2.7)

где - погрешность базирования, имеет место вследствие наличия зазоров между оправкой и деталью и оправкой и приспособлением и перекосом приспособления;

- погрешность закрепления;

- погрешность, возникающая в результате износа установочных элементов;

- погрешность средств измерения (индикатора), принимают равной цене деления прибора;

- погрешность передаточных механизмов;

где Smax - максимальный зазор между пальцем и втулкой;

, так как деталь не закрепляется силой зажима в каком либо приспособлении;

Погрешность от износа установочных элементов определяем по формуле

где n - количество смен опор в течение года, принимаем n=2;

u - величина износа.

Так как установка происходит на опору с большой площадью контакта:

(2.8)

где - постоянная, зависящая от вида установочного элемента и условия контакта (₁ = 0,002 мкм);

N - количество контактов заготовки с опорой (установок в приспособление, снятий с него), в год. В нашем случае равна годовой программе выпуска:

N_г=100000 шт.

=0,01 мм, так как в качестве средства измерения используется индикатор часового типа (ИЧ), у которого цена деления равна 0,01 мм;

, поскольку рычаг устанавливается на коническую ось и зазора не возникает.

Таким образом:

Т.к. [_изм]=0,07 мм > _изм=0,05 мм, то можно сказать, что данное приспособление обеспечит необходимую точность измерения.

2.3 Расчёт и проектирование специального инструмента

2.3.1 Расчёт и проектирование зенкера

На операции 010 при обработке отверстия используют специальный режущий инструмент - зенкер.

Исходные данные:

- обрабатываемый материал: сталь 12ХН3А ГОСТ 4543-71, НВ=197…255

- диаметр обрабатываемого отверстия: Ш34,6^+0,15_-0,24

Выберем материалы хвостовика и режущей части.

Материал хвостовика - сталь 9ХС ГОСТ 9373-63.

Материал режущей части - Р18 или Р6М5 ГОСТ 25400-90.

Число зубьев - 4.

При обработке отверстия зенкером используются следующие углы:

- задний угол ;

- угол наклона винтовой канавки ;

- главный передний угол ;

- угол наклона главной режущей кромки ;

- угол при вершине ;

- ширина ленточки 0,4…0,6 мм.

Основные параметры зенкера:

- диаметр - мм, выполнен по 8-му квалитету и отклонение берётся в минус, так как отверстие обрабатывается предварительно;

- длина режущей части: ;

- обратная конусность составляет 0,05…0,08 мм на 100 мм длины;

- шероховатость ленточек - Ra 0,32 мкм;

- радиальное биение ленточек - не более 0,02 мм;

- шероховатость задних поверхностей пластин - Ra 1,25 мкм;

- ширина паза под пластину - 3 мм;

- конус хвостовика - Морзе 3 ГОСТ 25557-82;

- шероховатость хвостовика - Ra 6,3 мкм;

- центровые отверстия - А1,6 ГОСТ14034-74.

2.3.1 Расчёт и проектирование хона

На операции 010 при обработке отверстия используют специальный режущий инструмент - зенкер. Исходные данные:

- обрабатываемый материал: сталь 12ХН3А ГОСТ 4543-71, НВ=197…255

- диаметр обрабатываемого отверстия: Ш34,75^+0,048;

2.4 Расчет и проектирование подвесного цепного конвейера

Подвесной цепной конвейер предназначен для межоперационной транспортировки деталей «Шатун» на линии механической обработки детали.

Конвейер состоит из ходовой части - разборной цепи с рабочими каретками, движущимися на роликах по направляющим, которые образуют замкнутый путь. На рабочие каретки навешиваются подвески для установки на них деталей. Конвейер приводится в движение приводом (асинхронный электродвигатель, редуктор), работающим с постоянной скоростью. Поворот трассы осуществляется с помощью поворотного устройства. В его качестве используются две звездочки. Звездочки закрепляются под направляющими на планках болтами. Привод с тяговой звездочкой устанавливается над направляющими на специальном кронштейне, подвижном относительно направляющих. Натяжение цепи осуществляется перемещением кронштейна с приводом и звездочкой по направляющим.

Для исправной работы конвейера необходима правильная его эксплуатация и систематический уход. В процессе эксплуатации конвейера необходимо регулярно смазывать трущиеся части.

Проведем расчет конвейера. Исходя из расположения оборудования и удобства транспортирования принимаем шаг подвесок а_n =1,5 м.

Скорость конвейера принимаем равной 2 м/мин.

Погонные нагрузки:

- на холостой ветви:

(2.9)

где G_n , G_k - собственный вес подвески и каретки соответственно,

G_n = 25 дан,

G_k = 5 дан;

a_n , a_k - шаг подвесок и кареток, a_n = a_k = 1,5 м;

q_ц - вес одного погонного метра тягового элемента, q_ц = 5,7 дан/м;

- на груженой ветви:

(2.10)

где G - вес полезного груза на подвеске, G = 80 дан.

Предварительное определение наибольшего натяжения цепи:

(2.11)

где S_o - наименьшее натяжение цепи, S_o = 70 дан;

K_m - суммарный коэффициент местных сопротивлений, K_m = 1,08;

щ - коэффициент сопротивления на прямолинейном участке,

(щ = 0,02);

q_гр - погонная нагрузка на груженой ветви, дан/м;

L_г - горизонтальная проекция длины загруженной ветви, L_г = 88 м;

Б - коэффициент, зависящий от количества поворотов и перегибов и их расположения на трассе, Б = 0,5.



Выбираем в качестве ходовой части конвейера тяговую разборную цепь типа Р2-50,8-25 ГОСТ 589-64 с шагом 44,45 мм, с цилиндрическими валиками диаметром Ш12 мм. Для прохождения грузов на поворотах выбираем звездочку с делительным диаметром Ш831,7 мм.

Произведем уточненный тяговый расчет.

Рисунок 2.4 - Расчетная схема определения натяжения цепи конвейера.

Принимаем S_o = 70 дан. Тогда натяжение цепи в точках 1, 2, 3.

S₁ = S_o+ щ·q_г·L_г (2.12)

S₂ = S₁·о (2.13)

S₃ = S₂+ щ·q_г·L_г (2.14)

S₁ = 70+ 0,02·79·44=139,5 дан;

S₂ = 139,5·1,04=145,1 дан;

S₃ = 145,1+ 0,02·79·44=214,6 дан.

Наибольшее натяжение получилось в точке 3: S₃ = 214,6 дан. Оно отличается от приближенно подсчитанного S_max = 227 дан.

Тяговое усилие на приводной звездочке:

(2.15)

где S_нб, S_сб - сила набегания и сбегания цепи, дан.

Потребная мощность электродвигателя:

(2.16)

где - коэффициент полезного действия электродвигателя, = 0,8.

Величина натяжного усилия:

Вес натяжного груза определяем по уравнению:

3. ТЕХНИКО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

3.1 Снабжение участка режущими, измерительными, вспомогательными инструментами

В условиях массового и крупносерийного производства структура цеха практически всегда определяется составом сборочных единиц и деталей изделия. В проектируемом технологическом процессе деталь обрабатывается на агрегатном, расточных, шлифовальных, фрезерных и хонинговальном станках.

Система инструментообеспечения предназначена для обслуживания всего технологического оборудования цеха заранее подготовленными инструментами, а также контроля за его правильной эксплуатацией.

Исходя из назначения системы инструментообеспечения, можно сформулировать функции, которые она должна выполнять:

-организация транспортирования инструментов внутри системы инструментообеспечения;

-хранение инструментов и их составных элементов на складе;

-настройка инструментов;

-восстановление инструментов;

-замена твердосплавных пластинок;

-очистка инструментов;

-сборка и демонтаж инструментов;

-контроль перемещений и положения инструментов;

-контроль состояния режущих кромок инструментов.

Все стандартные инструменты обычно изготовляют специализированные инструментальные заводы, что резко снижает их стоимость и повышает качество. Специальные инструменты и приспособления изготовляют в инструментальном цехе на самом заводе.

Система инструментообеспечения цеха является составным элементом в инструментальном хозяйстве завода. В инструментальное хозяйство завода помимо нее входят: инструментальный цех; общезаводской центральный инструментальный склад (ЦИС) и центральный абразивный склад (ЦАС); общезаводские планирующие органы по обеспечению нормальной производственной деятельности завода всеми видами оснастки. Общее руководство всем инструментальным хозяйством завода осуществляет инструментальный отдел.

Системой обслуживания оборудования инструментом занимается ИРК. ИРК предназначена для своевременного обеспечения участков цеха настроенным инструментом. Сюда входит секция хранения и комплектации инструмента, секция доставки инструмента к рабочим местам. В секции хранения и комплектации инструмента производятся следующие работы: получение инструмента и технической документации из центрального инструментального склада и раскладка их по стеллажам, а также поддержание оборотного фонда и подачи инструмента, карт наладки в секцию сборки и настройки инструмента. Получив из зоны сборки и настройки инструмент, комплектующий отправляет его в зону доставки к рабочим местам. Доставка может осуществляться поштучно, блоками и комплектами, целыми инструментальными магазинами. Доставляется и возвращается инструмент к оборудованию:

- транспортными рабочими;

- внутрицеховым транспортом;

- транспортной системой участка;

- специальной транспортной системой, связанной с инструментальными магазинами станков.

3.2 Организация заточки и смены инструмента

При проектировании системы инструментообеспечения следует учитывать существующие способы организации замены инструментов.

Существуют три способа замены режущего инструмента:

1. Замена инструмента по отказам, то есть каждый отказавший инструмент заменяют по мере выхода его из строя через случайный период времени безотказной работы;

2. Смешанная замена заключается в том, что каждый инструмент заменяется принудительно через определенный промежуток времени Т, инструмент, вышедший из строя раньше этого периода, заменяют по отказу. При смешанной замене часть инструментов будет заменена до использования ими полного ресурса работоспособности;

3. Смешанно-групповая замена, то есть инструменты, имеющие одинаковую среднюю стойкость и закон ее распределения, заменяют одновременно по мере достижения ими определенного периода времени Т, независимо от времени работы каждого инструмента.

На проектируемом участке будем использовать смешанно-групповую замену режущего инструмента.

Система инструментообеспечения цеха обычно состоит из участка инструментальной подготовки, включающей в себя секцию обслуживания инструментом оборудования (инструментально-раздаточную кладовую - ИРК) и секцию сборки и настройки инструмента, контрольно-проверочный пункт (КПП), отделение ремонта оснастки и централизованного восстановления инструмента. Секцию сборки и настройки режущего инструмента оснащают приборами для настройки, стеллажами для хранения инструмента, технической документации, контрольными плитами, верстаками, тележками и дисплеями. Настроенные инструментальные комплекты и измерительный инструмент размещают в унифицированной таре, в которой предусмотрены ложементы, позиции которых соответствуют позициям револьверных головок и резцедержателей оборудования.

При смешанном и смешанно-групповом способах замены режущих инструментов в производстве применяют принудительную замену инструментов. Если в цехе количество станков менее 150, то восстановление режущего инструмента производят в инструментальном цехе. При большем количестве станков организуются отделения по восстановлению режущих инструментов, которые по возможности располагают рядом с участком инструментальной подготовки.

В составе механических цехов предусматривают кладовые специальных приспособлений, участок сборки и хранения приспособлений и переналаживаемой оснастки, кладовые вспомогательных (обтирочных и хозяйственных) материалов.

3.3 Организация сборки и удаления стружки

Техническое решение по организации сбора и транспортирования стружки зависит от годового количества стружки, образованного на 1 м2 цеха. При выборе способов удаления и переработки стружки определяют ее количество:

(3.1)

где Qз - масса заготовки, кг;

Qд - масса детали, кг.

Определим количество стружки приходящееся на 1 м2 площади участка:

(3.2)

где Sуч=576 м2 - площадь проектируемого участка механической обработки маховика.