Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.

Кафедра "Технология машиностроения"

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

"Основы технологии машиностроения"

Студент группа КТОП-41: Рудаков П.В.

Руководитель: Назарьева В.А.

Саратов 2014



Содержание

1. Характеристика объекта производства

1.1 Служебное назначение и общая характеристика объектов производства

1.2 Определение режима работы цеха и типа производства

1.3 Конструкторский контроль чертежа детали, корректировка чертежа детали в соответствии с требованиями ЕСКД

1.4 Анализ технических требований рабочего чертежа изделия

1.5 Анализ технологичности конструкции детали

2. Анализ технологического процесса механической обработки, принятого за аналог

2.1 Вид исходной заготовки, метод ее получения, размеры, масса и стоимость

2.2 Анализ маршрута технологического процесса механической обработки

2.3 Обоснование выбора технологических баз

2.4 Анализ содержания и последовательности выполнения переходов на основных технологических операциях

2.5 Анализ принятых средств технологического оснащения (оборудование, приспособления, инструмент)

2.6 Определение припусков на механическую обработку на одну из наиболее ответственных поверхностей заготовки

2.7 Расчет режимов резания на одну из операций по аналитическим зависимостям

2.8 Определение норм времени на одну из операций

2.9 Предложения по совершенствованию технологического процесса принятого за аналог



Введение

Производственный процесс изготовления машины не может быть осуществлен без затрат живого и овеществленного труда, который требует установления количественных норм затрат времени. Нормирование труда позволяет определить нагрузку рабочего за определенный период времени и назначить ему заработную плату, что способствует наиболее рациональному и экономически целесообразному планированию производства и т.д.

Затраты времени на выполнение технологической операции нормируются при разработке технологических процессов изготовления изделий. Нормы времени, устанавливаемые на отдельные технологические операции, являются основой планирования.

Техническое нормирование устанавливает технически обоснованную норму расхода производственных ресурсов - рабочего времени, сырья, материалов и т.д. (ГОСТ 3.1109-82).

Технически обоснованной нормой времени называют регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационно-технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства. Технически обоснованную норму времени устанавливают в соответствии с эксплуатационными возможностями оборудования, приспособлений, инструмента и других средств производства.

Настоящая лабораторная работа позволит приобрести практические навыки установления нормы штучно-калькуляционного времени механической операции расчетно-аналитическим, аналитически-исследовательским и нормативным методами, и может быть полезна при курсовом и дипломном проектировании.



1. Характеристика объекта производства

1.1 Служебное назначение и общая характеристика объектов производства

Деталь "Кольцо внутреннее" входит в состав сборочного узла "Подшипник шариковый радиальный однорядный с двухсторонним уплотнителем и отражательной шайбой (натяжной ролик)". Подшипник применяется в приводе вспомогательных агрегатов, служит для натяжения ремня генератора и кондиционера в автомобиле ВАЗ 2110-2115, Приора. Благодаря реборде снаружи подшипника, создаётся дополнительное сопротивление трения ремня.

Рисунок 1 - Обозначение изделий в приводе:1 и 2 - кронштейн ролика натяжителя; 3 - шайба; 4 - гайка шестигранная; 5 - Ролик натяжителя; 6 - шайба 10 волнистая; 7 и 11 - болт с шестигранной головкой; 8 - ремень привода вспомогательных агрегатов; 9 - кронштейн; 10 - шайба пружинная коническая;

Чтобы найти натяжной ролик ремня генератора на ВАЗ 2110-2115, нужно сначала открыть капот и найти резиновое замкнутое кольцо с зубцами, объединяющую шкивы. Это и есть ремень ГРМ (Ремень ГРМ -- резиновый замкнутый ремень, с насечками с внутренней стороны, предназначенный для синхронизации коленчатого и распределительного валов двигателя). А ролик - это круглая болванка, которая нужна для регулировки ремня и его натяжения. Учитывая универсальность самого ремня, так как он касается еще и нескольких деталей, износ наступает довольно быстро. Если же владелец автомобиля забыл вовремя поменять его, может произойти его обрыв.

1.2 Определение режима работы цеха и типа производства

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций

К_з.о.=

где Ф_д -- действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах; Q -- годовой объем выпуска деталей в штуках; Т_шт.к. - среднее штучно - калькуляционное время по основным операциям в мин.

Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования устанавливается с учетом минимально необходимых затрат времени на ремонт оборудования и определяется из Приложения1 табл.1 в соответствии с нормами технического проектирования предприятий машиностроения и металлообработки.

Годовой объем выпуска деталей -- 20000 шт.

Для определения среднего штучно -- калькуляционного времени рассчитаем штучно -- калькуляционное время на основных операциях:

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций:



К_з.о. = О/Р,

где О - число различных операций;

Р - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Так как на момент расчета типа производства О и Р могут быть неизвестны, то К_з.о. можно определить из выражения:

где Ф_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах, 6210;

Q - годовая программа выпуска деталей в штуках, 20000;

Т_шт.к. - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям в мин.

где n - количество основных операций, 16;

- сумма штучных времен по основным операциям;

Среднее штучно-калькуляционное время:



Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования устанавливается с учетом минимально необходимых затрат времени на ремонт оборудования и определяется как:

Ф_Д = Ф_Н (1 - К/100)= 6210(1-3/100)=6024ч.,

где Ф_Н - номинальный годовой фонд работы оборудования в часах;

К =3% - коэффициент, учитывающий потери номинального фонда времени на ремонт в процентах. Этот коэффициент принимается равным для металлорежущих станков до 30 категории сложности - 3,0%, свыше 30 категории - 6%.

Номинальный годовой фонд работы оборудования определяется из

Ф_Н = (Д_Г - Д_В) 8,2 m;

где Ф_Н = 6210 час при 3-х сменной работе;

Д_Г =365 - число дней в году;

Д_В =121 - число выходных и праздничных дней в году;

m =2 - число рабочих смен.

Примечание. Основным режимом работы оборудования является двухсменный. Трехсменный режим работы оборудования в настоящее время применяется для ликвидации узких мест машиностроительного производства.

Согласно ГОСТ 14.004 - 83 при:

К_з.о ? 1 - массовое производство;

1 < К_з.о ? 10 - крупносерийное производство;

10 < К_з.о ? 20 - серийное производство;

20 < К_з.о ? 40 - мелкосерийное производство;

К_з.о для единичного производства не регламентируется.

В данном случае 31,1 (мелкосерийное производство).

Для данного типа производства определяется величина партии деталей:

где Q - годовой объем выпуска деталей, шт.

f - периодичность запуска партии деталей в днях (3,6,12,24),

F - число рабочих дней в году (253).

Расчетное число смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах

476- действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин; 0,8 - нормативный коэффициент загрузки станка

Расчетное число смен округляется до принятого целого числа С_ПР. Затем определяется число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен



шт

Принимаем n = 657шт.

1.3 Конструкторский контроль чертежа детали, корректировка чертежа детали в соответствии с требованиями ЕСКД

Анализ рабочего чертежа детали производится с целью установления факта соответствия его действующим стандартом ЕСКД. Анализ чертежа детали "Кольцо внутреннее" показывает, что рабочий чертеж детали выполнен в масштабе 2,5:1 и содержит все необходимые сведения, дающие представление о детали, т.е. все проекции, разрезы, виды, необходимые для полного понимания конструктивных особенностей и конфигурации детали.

На чертеже указаны все размеры с предельными отклонениями, допустимые отклонения от правильной геометрической формы, взаимного расположения, и шероховатости поверхностей. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали, массе детали и т.д.

Чертеж содержит незначительные отклонения от действующих стандартов.

Вывод: Конструкторский чертеж детали выполнен не в соответствии с ЕСКД. Имеются несоответствия в обозначениях. Это связано с изменениями в государственном стандарте ГОСТ. Все несоответствия сведены в таблице 1.



Таблица 1.

1.4 Анализ технических требований рабочего чертежа изделия

Технические требования чертежа нужны для передачи дополнительной информации характерной изображаемому предмету на документе.

На чертеже помимо графического изображения предмета с наносимыми на нём размерами и требуемыми величинами допустимых отклонений, характерных для отображаемого объекта, записываются дополнительные компоненты сопровождения в виде текста.

Текстовая составляющая чертежа является не маловажным дополнением к общей характеристике того или иного изделия. Это могут быть: технические требования, надписи, таблицы содержащие данные о размерах или какими либо другими параметрами.

При нанесении указаний, приведённых в текстовой части чертежа, заголовок "Технические требования" не указывается. Надпись с общей информацией о предмете располагается в нижней части поля чертежа и только на первоначальном листе, независимо от того, на каких последующих документах находятся графическое изображение, в случае выполнения конструкторского графического документа на двух и более листах.

Технические требования выполняются в локальной структуре со сквозной нумерацией. Каждый последующий пункт технических требований прилагаемых к чертежу следует документировать с новой строки. Технические требования на чертеже формируют в соответствии с логической последовательностью, близкой по своему характеру предметному описанию дополнительных указаний:

1. В первом пункте указываются требования, предъявляемые к используемому материалу, заготовке, обработке термическим способом, а так же характеру материала изготавливаемого изделия, это могут быть диэлектрические свойства, электропроводность, влажность, гигроскопичность, твёрдость. При необходимости здесь можно указать материал-заменитель, из которого можно изготовить деталь.

2. Во втором пункте указываются, предельно допустимые отклонения размеров, информация о формах поверхностей и их расположения относительно самих себя, описание особенностей линейных размеров, массовых характеристиках и пр.

3. В этом пункте указываются требования к защитным покрытиям изделий, информация о качестве поверхности и её обработке.

4. Допустимые зазоры и месторасположение отдельных компонентов конструкции записываются в четвёртом пункте.

5. Пункт под номером пять, предусматривает запись о требованиях по регулированию и настройке изделия.

6. Дополнительные требования, относящиеся качественным показателям изделий, таких как - уровень шума, время торможения, устойчивость к вибрациям и пр. указываются в этом пункте.

7. При каких условиях и каким способом проводились испытания, указывается в этой части технических требований.

8. Способ маркировки.

9. Регламент хранения и транспортировки готового изделия записывается под девятым номером.

10. В десятом порядковом пункте предполагается записывать индивидуальные условия работы изделия.

11. Здесь расположены ссылки на прочие технические документы, которые содержат технические требования, распространяющиеся на это изделие, но не представленные на чертеже.

Анализируем технические требования к чертежу детали кольцо наружное 5-830900ЕК2.02:

1. Допускается применение стали ШХ15 ГОСТ 801-78.

Расшифровка марки ШХ15: с буквы Ш начинается маркировка подшипниковых сталей, Х означает легирование стали хромом, который присутствует в количестве 1,5%.

Марка: ШХ15 ( другое обозначение ШХ15-Ш ШХ15-В ). Заменитель: ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ. Классификация: сталь конструкционная подшипниковая. Дополнение: ШХ15 выплавлена в кислых мартеновских печах.

Сталь ШХ 15, как и все прочие углеродистые, имеет чувствительность к производственным технологическим аспектам, прежде всего к термической обработке и горячей деформации. Для сталей данной группы авторские методы обработки дают максимальный результат, что чаще всего улучшает стойкость конечных продуктов в несколько раз. Они способны демонстрировать очень высокую твердость в 61-63 HRC. При всем при этом обеспечивается

Высокая износостойкость, которая сильно зависит от твердости (для сталей данного класса), и стойкость к смятию, также на приемлемом уровне сохраняются пластичность и вязкость.

Прочность стали ШХ 15 при указанных значениях твердости и при ударной вязкости 0,2 - 0,3Мдж/м2 при изгибе обычно не более 2200 - 2400МПа. Пластичность незначительно лучше, чем у хромистых высоколегированных сталей, ударная вязкость сопоставима, прочность несколько ниже.

Оптимальным режимов закалки для ШХ 15 является температура 810 - 820°С. При закалке в масле рекомендуется его подогревать до 40-60 °С, в водном растворе возможно появление трещин. Для оптимального отпуска используется температура 150-160 °С, в результате получается твердость в районе 61-64 HRC.

Таблица 2 - Химический состав в % материала ШХ15.

Металл	Полное имя	Массовая доля, %
C	Углерод	0,95 - 1,05
Si	Кремний	0,17 - 0,37
Mn	Марганец	0,2 - 0,4
Ni	Никель	до 0,3
S	Сера	до 0,02
P	Фосфор	до 0,027
Cr	Хром	1,3 - 1,65
Ti	Титан	до 0,1
Cu	Медь	до 0,25
O	Кислород	до 0,0015

Технологические свойства материала ШХ15:

Таблица - 3 Механические свойства при Т=20С материала ШХ15.

Сортамент	Размер	Напр.	в	T	д5	ш	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Сталь			590-730	370-410	20	45	440	Отжиг 800oC, печь, 15 oC/ч,
Твердость ШХ15 , ГОСТ 801-78	HB 10 -1 = 179 - 207 МПа

Таблица - 4 Физические свойства материала ШХ15.

T	E 10- 5	б 10 6	л	с	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.11			7812
100		11.9		7790		390
200		15.1	40	7750		470
300		15.5		7720		520
400		15.6	37	7680
500		15.7	32	7640
T	E 10- 5	б 10 6	л	с	C	R 10 9



Обозначения:

Механические свойства:

_в - Предел кратковременной прочности , [МПа]

_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

д₅ - Относительное удлинение при разрыве , [ % ]

ш - Относительное сужение , [ % ]

KCU- Ударная вязкость , [ кДж / м2]

HB- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :

T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

E - Модуль упругости первого рода , [МПа]

б - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 - T ) , [1/Град]

л - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

с - Плотность материала , [кг/м3]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

2. 61...64 HRC. - В соответствии с предполагаемыми условиями работы, подшипники обладают высокой твердостью ( HRC=61-64 ), износостойкостью и контактной выносливостью, а также высокой вязкостью и прочностью, определяющими способность детали противостоять значительным статическим и динамическим нагрузкам при правильном квалифицированном монтаже.

3. Непостоянство единичной ширины кольца н более 0,01 мм. - Разность между наибольшей и наименьшей единичными ширинами кольца ; .

(<>) 4. Отклонение от круглости дорожки качения не более 0,0016мм. Наличие регулярных отклонений от круглости реальной дорожки качения контролируемого кольца приводит к тому, что характер взаимодействия тел качения с кольцами непрерывно изменяется.

5. Волнистость дорожки качения не более 0,00016 мм. Наличие волнистости на дорожках и телах качения приводит к неравномерной нагрузке на тела качения. Те тела качения, которые находятся на вершинах неровностей, нагружены более значительно, чем те, которые находятся во впадинах. Поэтому, с одной стороны, с возрастанием волнистости уменьшается число тел качения, находящихся в полном контакте. С другой стороны, повышенная нагрузка на тела качения способствует увеличению размеров площадок контакта, что приводит к повышению трения между телами и дорожками качения. Влияние последнего из указанных факторов преобладает. Но особенно значительное влияние волнистость оказывает на колебание силы трения. В ходе экспериментов замечено, что при повышенной волнистости колебание момента сопротивлению вращения значительно возрастает. Это может привести к вибрации подшипника в процессе эксплуатации и преждевременному выходу его из строя.

6. Отклонение профиля дорожки качения в осевой плоскости не более 0,002 мм. - При превышении отклонения профиля дорожки качения возникает осевое биение дорожки качения. ГОСТ 520-2002

7. Допускается исполнение диаметров дорожки качения (?30,250,075) мм. - это значит, что можно делать дорожку качения менее точной, т.е. можно, например, не выполнять 2-3 шлифовки дорожки качения, а ограничиться одним шлифованием. Значит применение менее жесткого допуска не влияет на подшипник в целом. Дорожки качения, как правило, располагаются на специально изготовляемых наружном и внутреннем кольцах подшипника. Тела качения, как правило, разделены сепаратором, который обеспечивает равномерное распределение тел качения по окружности.

8. Острые кромки притупить 0,3 max. - После механической обработки, нужно дополнительное скругление, острые кромки убирают для избежания порезов ( техника безопасности ), это достигается например, с помощью слесарного инструмента.

9. *Размеры обеспеч. инстр. - Это означает ,что выполнение заданного чертежом размера с предельным отклонением должно гарантироваться размером инструмента или соответствующим технологическим процессом.

10. Общие допуски по ГОСТ 30893.1 - m. - Это ГОСТ предельных отклонений линейных и угловых размеров, буква обозначает класс точности: m - средний класс точности.

11. Остальные технические требования по ГОСТ 520. (<>) -6 важных характеристик. - Настоящий стандарт устанавливает допуски на основные размеры (за исключением размеров фасок), точность вращения подшипников и другие технические требования, приемку, методы контроля, маркировку, упаковку, транспортирование, хранение, указания по применению и эксплуатации, гарантии изготовителя. Настоящий стандарт не распространяется на некоторые подшипники определенных конструктивных исполнений (например, игольчатые подшипники со штампованным наружным кольцом) и на подшипники специальных видов применения.

- В первой части рамки указан вид отклонения от взаимного расположения поверхностей, в данном случае это отклонение от параллельности дорожки качения внутреннего кольца относительно базового торца (шариковый подшипник с желобом) S i ( S e ) Разность между наибольшим и наименьшим расстояниями в осевом направлении от точек реального профиля середины дорожки качения до плоскости, касательной к базовому торцу кольца

Во второй части рамки указывается числовое значение (или величина) отклонения, выраженная в мм. В данном случае отклонение от параллельности не должно превышать 0,007мм.

В третьей части рамки указано обозначение базовой поверхности. В данном случае - поверхность Б.

- Допуск радиального биения вала относительно поверхности В равен 0,008. Биение происходит в направлении перпендикулярном оси вращения вала.

1.5 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции - совокупность свойств конструкции изделия, обеспечивающих возможность оптимальных разовых затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, условий изготовления и эксплуатации.

Основная задача обеспечения технологичности конструкции - это достижение оптимальных материальных, трудовых и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслуживание, ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.

Рисунок 2 - Обозначение обрабатываемых поверхностей.



Рисунок 3 - Обозначение обрабатываемых поверхностей.

Производим анализ технологичности конструкции детали "Кольцо внутреннее".

1. Определяем коэффициент унификации конструктивных элементов

,

где Q_УЭ - число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов - резьбы, отверстия, галтели, фаски и т.п.;

Q_Э - число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

Таблица 5 - Оценка качественных и количественных показателей технологичности.

№№ п/п	№№ поверхностей	Идентичные поверхности	Квалитет точности	Параметр шероховатости Ra	Коэффициент приведения	Примеча ния
1	1	-	11	1,6	6	-
2	2	-	8	0,32	9	-
3	3	-	11	1,6	6	-
4	4, 5	2	12	3,2	5	2 фаски
5	6, 7	2	12	3,2	5	2 фаски
6	8	-	6	0,08	11	-
7	9	-	12	3,2	5	-
8	10	-	12	6,3	4	-
9	11, 12	2	12	6,3	4	2 отверстия
10	13	-	11	3,2	5	-
11	14	-	12	3,2	5
12	15	-	12	3,2	5	-
13	16	-	12	3,2	5	-
14	17	-	11	0,08	11	-
15	18	-	12	3,2	5	-
16	19	-	12	3,2	5	-
17	20	-	12	3,2	5	-
18	21	-	12	3,2	5	-
19	22	-	12	3,2	5	-
20	23	-	12	3,2	5	-
21	24	-	-	-	-	-
22	25	-	-	-	-	-
Итого:	25	6	-	-	-	-

По рекомендации ЕСТПП К_УЭ = 0,65 и выше.

2. Определяем коэффициент точности обработки:

,

,

где A_СР - средний квалитет точности обработки;

A - квалитет точности обработки;

n_i - число размеров соответствующего квалитета.



0,91>0,8.

Изделие относится к средней точности.

3. Определяем коэффициент шероховатости

,

где Б_СР - средняя величина коэффициента приведения;

Б - величина коэффициента приведения;

n_i - число поверхностей соответствующего параметра шероховатости.

0,17>0,16.

Изделие относится к средней сложности.

4. Определяем коэффициент использования заготовки



где М_З - масса заготовки, кг;

М_Д - масса детали, кг.

Рекомендуемое значение К_З = 0,7 и выше.

Полученные расчеты сводятся в таблицы 5 и 6.

5. Определяем коэффициент применения станков с ЧПУ

где Q_ПУ - количество оборудования с ЧПУ, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;

Q_ОБ - общее количество оборудования, применяемого в технологическом процессе.

Рекомендуемое значение К_ПУ ? 0,28.

6. Определяем коэффициент применения агрегатного оборудования

где Q_АГ.ОБ - количество агрегатного оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;



Рекомендуемое значение К_ПУ ? 0,38.

7. Определяем коэффициент применения автоматического и полуавтоматического оборудования

где Q_АВ.ОБ - количество автоматического и полуавтоматического оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;

Рекомендуемое значение К_АВ.ОБ ? 0,62.

Таблица 6 - Показатели точности

№ п/п	Наименование коэффициента	Формула расчета	Показатели
			расчетные	нормальные
1	Коэффициент унификации элементов		0,24	0,65
2	Коэффициент точности обработки		0,91	0,5
3	Коэффициент шероховатости		0,91	0,16
4	Коэффициент использования заготовки		0,64	0,7
5	коэффициент применения станков с ЧПУ		0,1	0,28
6	коэффициент применения агрегатного оборудования		0	0,38
7	коэффициент применения автоматического и полуавтоматического оборудования		0,6	0,62



Таблица 7 - Оценка качества показателей технологичности конструкции

№ п/п	Наименование показателя	Степень соответствия данному показателю
1	Методы получения заготовок, обеспечивающие получение поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками	Используется
2	Использование основных конструкторских баз как измерительных и технологических	Да
3	Позволяет ли простановка размеров на чертеже детали производить обработку по принципу автоматического получения размера.	Нет
4	Позволяет ли конструкция детали применение наиболее совершенных и производительных методов обработки	Да
5	Обеспечена ли обработка на проход, условия для врезания и выхода режущего инструмента	Да

Вывод: 1. Изделие относится к средней сложности.

2. По количественным и качественным показателям оценки технологичности изделия - является технологичным.



2. Анализ технологического процесса механической обработки, принятого за аналог

2.1 Вид исходной заготовки, метод ее получения, размеры, масса и стоимость

Рассмотрение альтернативных вариантов получения заготовки.

Для улучшения технологичности и минимизации себестоимости рассчитаем оптимальный способ получения заготовки.

Максимально приблизить геометрическую форму и размеры заготовки к размерам и форме детали - одна из главных задач в заготовительном производстве. Оптимизирую выбор метода и способа получения заготовки, можно не только снизить затраты на ее изготовление, но и значительно сократить трудоемкость механической обработки.

В качестве заготовки используется пруток из стали, ШХ 15.В заводском технологическом процессе применяется прокат.

Себестоимость заготовок из проката:

Рисунок 4 - Масса заготовки

При расчетах экономичности изготовления оптовые цены стали и стружки берем из табл. 2.6 [1] (данные 1981 г.)



где -технологическая себестоимость операций правки.

,

где - приведенные затраты на рабочем месте, коп/ч. =на отрезных станках, работающих дисковыми фрезами. [1, стр. 30]

- штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции, т.е. резки. Из карты техпроцесса =0,21 мин.

руб.

Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружке. При этом необходимо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате некратности длины заготовок этой стандартной длине:

,

где Q =0,172 кг масса заготовки;

S =36,4 руб. цена 1 кг материала заготовки;

q = 0,111 кг- масса готовой детали;

= 2810руб. - цена 1 т отходов.



Себестоимость заготовки, получаемой прокатом:

Рассчитаем стоимость заготовки, получаемой альтернативным методом штамповкой на горизонтально-ковочной машине:

Рисунок 5 - Масса заготовки

где k_т, k_с, k_в, k_м, k_п - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок соответственно;

С_i - базовая стоимость 1 тонны заготовок - 36400 руб.

Q - масса заготовки - 0,153 кг.

q - масса готовой детали - 0,111 кг.

S_отх - цена 1 тонны отходов - 2810 руб.

для стали ШХ15;

k_т=1 коэффициент, зависящий от класса точности; [1, табл.2.12].

k_с = 0,89 коэффициент, зависящий от группы сложности; [1, табл.2.12].

k_в = 1,82 коэффициент, зависящий от массы; [1, табл.2.12].

k_м =1,77 коэффициент, зависящий от марки материала; [1, табл.2.12].

k_п = 0,8 коэффициент, зависящий от объема производства; [1, табл.2.12].

Стоимость заготовки, получаемой штамповкой на ГКМ:

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица 8 - Сравнение вариантов получения заготовок

№	Наименование показателей	Первый вариант	Второй вариант
1	Вид заготовки	Заготовка, получаемая из проката	Штамповка на ГКМ
2	Годовой объем выпуска	20000 шт.	20000 шт.
3	Масса заготовки	0,172 кг	0,153 кг
4	Коэффициент использования металла	0,58	0,58
5	Себестоимость заготовки	6,19 руб.	12,65 руб.

После сравнения двух способов получения заготовки по коэффициенту использования металла и себестоимости заготовки, можно сделать вывод, наиболее выгодным вариантом получения заготовки является метод, применяемый на предприятии - из горячекатаного проката.

2.2 Анализ маршрута технологического процесса механической обработки

Главная задача данного этапа - анализ составления общего плана обработки детали, формулировки содержания операций технологического процесса и выбора типа оборудования. Результаты оформлены в виде маршрутной карты. Правила оформления по ГОСТ 3.1105-84.

Маршрутный технологический процесс Детали кольцо внутреннее:

15 Автоматно-токарная

55 Плоско-шлифовальная

65 Бесцентрово-шлифовальная

75 Сверлильная

85 Сверлильная

95 Сверлильная

102 Сверлильная

10 Торцешлифовальная двусторонняя

20 Бесцентрово-шлифовальная

25 Бесцентрово-шлифовальная

35 Круглошлифовальная

40 Круглошлифовальная

70 Суперфинишная

При установлении общей последовательности обработки учитывались следующие положения:

- каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности: например на поверхности Ш32,8_-0,039 (наружная цилиндрическая поверхность) последовательность идёт так:

Операция 15 автоматная токарная, обтачивание и полирование прутка Ш, токачная обработка Ш33,1^+0,15 (11 квалитет).

Операция 65 бесцентрово-шлифовальная, шлифование до термообработки Ш33^+0,1 (9 квалитет).

Операция 20 бесцентрово-шлифовальная, Шлифование предварительное Ш32,86^+0,04 (8 квалитет).

Операция 25 бесцентрово-шлифовальная, шлифование окончательное Ш32,8_-0,039 (6 квалитет).

- в первую очередь обрабатывается поверхность, которая будет служить технологической базой для последующих операций - операция 15 автоматная токарная, на которой обрабатываются технологические базы - торцы и наружная поверхность.

- обработка остальных поверхностей ведётся в последовательности, обратной степени их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается, в нашем случае поверхность 17 дорожка качения, обрабатывается в последнюю очередь, размер этой поверхности R3.36^+0.06 получается на последних операциях. Операции 35 шлифовать дорожку качения предварительно и 40 шлифовать дорожку качения окончательно - круглошлифовальные и операция 70 суперфинишная).

- Отверстия нужно сверлить в конце технологического процесса, за исключением тех случаев, когда они служат базами для установки: операции 75, 85, 95, 102 сверлильные.

- Если деталь подвергается термической обработке по ходу технологического процесса, механическая обработка расчленяется на две части: до термической обработки и после нее. После термической обработки осуществляется контроль размеров детали.

- технический контроль намечают после тех этапов обработки, где вероятно повышенное количество брака. в приведенном технологическом процессе в маршрутных картах нет сведений о проведении контрольных операций. Однако можно сделать предположение, что контрольные операции необходимо провести после автоматно-токарной операции, т.к. данная операция наиболее ответственная в технологическом процессе, на которой получают основные базовые поверхности для проведения отделочной обработки. Так же необходимо производить контроль размеров после операций шлифования выборочно из партии непосредственно на рабочем месте, мастер должен контролировать 10% так же выборочно. После проведения всех шлифовальных операций необходимо произвести общий контроль всех получаемых размеров, шероховатости, отклонений формы и др. на контрольном столе, согласно контрольной карте, которой в данном технологическом процессе нет.

Оформление маршрутных и операционных карт, карт эскизов на предприятии ЕПК Саратов выполнено в соответствии с внутренними стандартами предприятия, которые не соответствуют ГОСТу. При маршрутном и маршрутно--операционном описании технологического процесса МК является одним из основных документов, на котором описывается весь процесс в технологической последовательности выполнения операций.

В данной маршрутной карте отсутствует титульный лист. Также неправильно указана нумерация операций, идет последовательно числами натурального ряда: (15,18,25,35,38,45,55,58,65,68,75,78,85,88,95,98,102,103,105,115; 10,20,25,35,40,50,60,70,80,90,95,105,125 ), а следует нумеровать операции числами арифметической прогрессии (5,10,15 т. д.). Допускается к числам добавлять слева нули (005,010,015 т. д.).

В данной маршрутной карте отсутствует название материала, твердость и масса заготовки и готовой детали.

При описании оборудования в данном маршрутном описании не указан инвентарный номер оборудования. Так же не указано подготовительно-заключительное время и штучное время. Кроме этого следует указывать и коэффициент использования материала, код заготовки (прокат), а также профиль и размер заготовки.

В данном технологическом процессе отсутствуют операционные карты. В них должны быть указаны все переходы операции, режущий, измерительный инструмент, применяемая оснастка, вспомогательные инструменты и приспособления. Так же необходимо указывать режимы обработки для каждого перехода.

На картах эскизов должны быть указаны размеры, шероховатость, номер операции, название детали, а в приведенном технологическом процессе показана только схема обработки и базовые поверхности.



2.3 Обоснование выбора технологических баз

Выбор технологических баз основан на выявлении и анализе функционального назначения поверхностей детали и установлении соответствующих размерных связей, определяющих точность положения одних поверхностей детали относительно других.

При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов:

1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наименьшую погрешность установки.

2. Соблюдать принцип совмещения баз - совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы.

3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз - на различных операциях механообработки использовать одни и те же базы (поверхности) обрабатываемой детали.

Кроме этого необходимо помнить, что нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз "черные" (необработанные) поверхности заготовки. При этом в случае использования в качестве баз "черных" поверхностей, приоритет отдается тем поверхностям, которые после изготовления детали остаются не обработанными. Поэтому на первой операции всегда идет подготовка технологических баз под последующую обработку.

Для получения наружного диаметра Ш32,8_-0,039 на автоматно - токарной операции используются в качестве технологической базы ось заготовки. На шлифовальных операциях в качестве технологических баз используются наружная и торцевые поверхности заготовки. Наружная и торцевые поверхности заготовки являются конструкторскими и измерительными базами. Для получения размера 20_-0,12 токарной операции технологической базой принята ось заготовки. На шлифовальной операции 55 технологической базой принят торец, который так же является конструкторской и измерительной базой для данного размера.

На шлифовальной операции 10 в качестве технологических баз приняты торцы и наружная цилиндрическая поверхность, которые так же являются конструкторскими и измерительными базами для данного размера. На шлифовальных операциях 20; 25; технологической базой принята наружная цилиндрическая поверхность, на шлифовальных операциях 35; 40; в качестве технологической базы принята наружная цилиндрическая поверхность, на шлифовальной операции 70 технологическими базами являются наружная поверхность и торец. Базы приняты правильно, т.к. соблюдается принцип постоянства и единства баз. Аналогично приняты базы для сверлильной операции.

2.4 Анализ содержания и последовательности выполнения переходов на основных технологических операциях

Деталь кольцо наружное обрабатывается на десяти станках. На примере атоматно-токарной операции рассмотрим разработку операционного технологического процесса.

Токарный шестишпиндельный станок КА-106 автомат. Деталь 5-830900ЕК2.02 относится к малогабаритным и точным, Выбор этой модели станка будет оптимальным в отношении точности обработки детали, габаритах детали, стоимости станка.

Последовательность технологических переходов на данной операции следующая:

1. Установить и закрепить 6 прутков.

2. Пруток подаётся до упора.

3. Проточить наружную цилиндрическую поверхность, подрезать торец предварительно.

4. Подрезать торец под дисковый резец.

5. Выточить наружный профиль, притупить острые кромки одновременно.

6. Подрезать торец окончательно.

7. Подрезать торец под отрезной резец до1/2 высоты кольца.

8. Отрезать кольцо.

Токарный горизонтальный автомат модели КА-106 предназначен для изготовления деталей из прутковых заготовок в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. Так как в нашем случае используется мелкосерийное производство, использование этого станка не целесообразно из-за экономической невыгодности, сложной переналадки на другой размер, большого потребления энергии и больших габаритов.

Переходы в приведённом технологическом процессе совмещены правильно т.к. переходы выполняются в последовательности соответствующей типовому технологическому процессу изготовления колец подшипников или втулок. [6]

Установочно-зажимное приспособление специальный цанговый патрон. Из-за отсутствия сведений по какому стандарту он выполнен, невозможно проанализировать правильность его применения например с точки зрения устанавливаемого диаметра. Но цанговый патрон является наиболее подходящим на этом т.к. подача ведётся в зону обработку прутковой заготовки.

2.5 Анализ принятых средств технологического оснащения (оборудование, приспособления, инструмент)

Условия производства определяют выбор оборудования и технологические возможности станков.

Применение токарного шестишпиндельного станка КА-106 автомата позволяет исключить большое число операций и исключает время на транспортировку изделий от станка к станку. Опишем характеристики этого станка.

Назначение и область применения: горизонтальный, шестишпиндельный токарный автомат КА-106 предназначен для массового крупносерийного и серийного производства.

Автомат предназначен для обработки, сверления, развертывания, нарезания резьбы, отрезки и т.п. операций.

Технические характеристики:

1.Наибольший диаметр прутка- 50мм

2.Наибольшая длинна прутка - 6 метров

3.Наибольшая длинна обработки- 165 мм

4.Пределы оборотов шпинделей от 141 до 1580 об/минуту

5.Наибольшая длинна подачи прутка - 200мм

Вес без оснастки 9 тонн.

Станок - плоскошлифовальный полуавтомат МСЗ 3772-Б. Деталь базируется на необрабатываемый торец, лишается 3 степеней свободы (установочная и двойная опорная). Шлифовать торцы предварительно.

Назначение и область применения:

Полуавтомат плоскошлифовальный непрерывного действия 2-х шпиндельный повышенной точности. ТУ 2-024-339-66 Министерства станкостроительной и инструментальной промышленности от 10 сентября 1966 г.

Предназначен для шлифования плоских поверхностей различных изделий закрепленных на электромагнитном столе. Выполняется с круглым столом и вертикальным шпинделем.

Технические характеристики: Наибольшие размеры шлифуемых изделий в мм: диамeтp 170 мм., высота 200 мм;

Наружный диаметр стола 1000 мм;

Пределы чисел оборотов стола в минуту 0,36-1,82;

диамeтp шлифовального круга 500 мм;

Количество оборотов шлифовального круга 975 об/мин;

Мощность двигателя главного движения 30 КВт;

Габаритные размеры 3000х4495х2270;

Вес в кг. 11300;

Станок с улучшенными эксплуатационными показателями по долговечности и надежности, с ужесточением основных и сдаточных норм точности против ГОСТ. Введено дополнительное старение базовых деталей, произведена замена комплектующих изделий на более надежные и высокого класса точности, усовершенствована защита от попадания эмульсии и абразива. Срок до первого капитального ремонта 9,5 месяцев.

Станок бесцентрово-шлифовальный полуавтомат Sasl 200х500. Деталь базируется на опорный нож и ведущий круг, лишается при этом 4 степеней свободы (базы две двойные опорные). Шлифуется наружная цилиндрическая поверхность.

Назначение и область применения:

Область применения: для деталей диаметром от 10 до 200мм.,

При шлифовании врезанием наибольшая длина обработки 490мм.

Черновое шлифование и окончательная шлифовка. Достигается точностьпо системе ИСAIТ 2..4.

Пригодность: Особенно для высокопроизводительного резания шлифованием врезанием и на проход, а также для точных работ, особенно для колец подшипников качения. Для фасонных деталей, обработка которых ведется составными кругами. Поворот салазок дает возможность обработки конических деталей с конусностью до 1 :30 цилиндрическим ведущим кругом.

Возможность работы: Станок работает в зависимости от выполнения полуавтоматом или автоматом.. Достигаемая точность зависит от измерительного устройства, от геометрической формы и от веса деталей.

Материалы: Сталь не закаленная и закаленная, алюминий, чугун, стекло, латунь, фарфор, бронза, пластмассы.

Скорость подачи на врезание обдирка 0,3-10мм/мин

Обработка начисто 0,06-0,6мм/мин

Весьма чистая обработка 0,02-0,2мм/мин

Подвод до появления искры 2-10 мм/мин

Суммарные мощности станка - раб. Напряжение 380В

Управляющее напряжение 220/60В

Частота 50Гц

Потребляемая мощность 8-22КВт

Кол-во масла в гидросистеме 63л

Потребность в охлаждающей жидкости 20-80л/мин

Особенности: Возможности работы станка можно расширить дополнительными устройствами.

Технические данные:

При шлифовании на проход:

Наибольший диаметр обработки 200мм

Наименьший диаметр обработки 10мм

Наибольшая длина обработки без применения спец. устройства 400мм

При шлифовании методом врезания:

Наибольший диаметр обработки 200мм

Наименьший диаметр обработки 10мм

Наибольшая длина обработки 430мм

Наибольший шлифуемый конус при шлифовании ведущим цилиндрическим кругом 1 :30

Наибольший угол копирования при правке круга:

поднимающей 45⁰

убывающей 60⁰

Наибольший диаметр шлиф-го круга 500мм

Наименьший диаметр шлиф-го круга 370мм

Наибольшая ширина шлиф-го круга 500мм

Диаметр отверстия шлиф-го круга 305мм

Наибольшая окружная скорость шлиф-го круга 35м/сек

число оборотов шлиф-го круга в зависимости от износа 1885 или 1830 об/мин

Число оборотов ведущего круга:

А) Рабочее оборотов бесступенчато 8,3-135 об/мин

Б) Число оборотов при правке 7000б/мин

Вставка алмаза для шлифовального круга В 1/lх300/50, DINI 1820 ведущего круга ? 2карат.

Подачи:

При шлифовании на проход 0… 10м/мин

При шлифовании методом врезания 0,2..8м/мин

для правки круга 25..100 мм/мин

Путь быстрого хода при врезании 1..20мм

Путь отделочной подачи при врезании 0,1..1 мм

Величина точной подачи 0,001мм

Быстрое перемещение салазок 1 мм/сек

Высота центра шпинделя над нижним выступом кронштейна 240мм

Высота центра шпинделя 1100мм

Мощность главного двигателя 40КВт

Наибольшая потребляемая энергия 55КВт

Род тока трехфазный

Рабочее напряжение 380 В

габариты станка 5840х2600х2000

Вес станка 9500 кг

Сверлильные станки 2А126, С1184.00.00.00Р, НС-16М:

Обозначение 2А126 показывает, что данная модель станка относится к числу вертикально-сверлильных, позволяет вести сверление отверстий диаметром до 25 мм и представляет модернизацию модели 2125.

Настольно-сверлильный станок серии НС-16М

Назначение и область применения:

Предназначен для обработки отверстий в мелких деталях и позволяет выполнять следующие операции: сверление, рассверливание, зенкерование. Простота конструкции обеспечивает лёгкость управления, надёжность и долговечность станка. Верхний предел оборотов шпинделя обеспечивает обработку отверстий малого диаметра. Отсчёт глубины обработки производится по круговому лимбу штурвала. Станки могут быть применены в промышленном производстве и в мастерских различного типа.

Технические характеристики:

Диаметр сверления, мм - 16;

Вылет шпинделя от колонны, мм - 200;

Наиб. расст. от торца шпинделя до плиты, мм - 400;

Наим. расст. от торца шпинделя до плиты, мм - 100;

Наибольший ход шпиндельной головки, мм - 250;

Размер конуса шпинделя - МОРЗЕ2;

Количество скоростей шпинделя - 5;

Частота вращения, мин - 1420;

Напряжение, В - 380;

Мощность электродвигателя, кВт - 1,1;

Габариты, м - 0,8х0,5х0,8;

Масса, кг - 200.

Сверлильные станки подходят по точности, потребляют мало энергии и имеют не большие габариты.

Станок круглошлифовальный суперфинишный двухпозиционный ЛЗ-261 подходит для обработки детали 5-830900ЕК2.02 - кольцо внутреннее.

Станки лз-261 применяются для суперфиниша дорожек колец шариковых, роликовых, двухрядных, упорных, сферических подшипников диаметром от 5 до 220 мм.

Начало производства: 1987

Точность: В

Потребляемая мощность, кВт: 3,7

Размеры (Д Ш В), мм: 1880 2020 2425

Вес станка с выносным оборудованием, кг: 3520

Шлифовальные станки также подходят для соответствующих операций по всем параметрам.

В качестве приспособлений в данном ТП применяются на токарных операциях цанговый патрон, во всех остальных операциях применяется УСП с соответствующим кодом этого приспособления.

В качестве инструментов: Для токарной операции используют резцы: проходной прямой, отрезной, подрезной. Для сверлильных операций используют спиральные свёрла по метлу с цилиндрическим хвостовиком из быстрорежущей стали. Для шлифовальных операций используются шлифовальные круги - прямого профиля и круглого профиля.

2.6 Определение припусков на механическую обработку на одну из наиболее ответственных поверхностей заготовки

Припуском на заготовку называется разница между размерами готовой детали и размерами заготовки, удаляемая при механической обработке.

Размеры припуска должны обеспечивать проведение необходимой для данной детали механической обработки, но не должны быть завышенными, так как последнее обстоятельство вызывает лишний расход материала и может вызвать излишнюю механическую обработку.

Расчёт припусков на обработку Ш (см. чертеж детали).

Исходные данные:

1) чертёж детали;

2) технологический процесс;

3) поверхность Ш подвергается следующей обработке:

Выявлено несоответствие, при обработке обтачивание и полирование прутка и последующей операции токарная обработка, квалитет точности обработки не повышается, а остаётся неизменной.

- Обтачивание и полирование прутка (11 квалитет);

- Токарная обработка (11 квалитет);

- Шлифование до термообработки (9 квалитет);

- Шлифование предварительное (8 квалитет).

- Шлифование окончательное (6 квалитет).

Расчет припуска на поверхность Ш выполняется расчетно-аналитическим методом проф. В.А. Кована [8]. Т.к. удаление припуска осуществляется за несколько операций, то расчет припуска начинается с заключительной операции, т.е. шлифования окончательного.

Шлифование окончательное:

1) Определяется минимальный припуск для конечной операции

,

где R_Zi-1 - высота микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки;

T_i-1 - толщина дефектного слоя, оставшегося от предшествующей обработки;

с_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки.

R_Zi-1 = 0,0063 мм; [8], (таблица 10, с.15)

T_i-1 = 0 (т.к. после термообработки)

с_i-1 = 0 мм; [8], (для бесцентрового шлифования)

2) Определяем наименьший размер заготовки под операцию



,

где д_i - точность обработки, полученная на данной операции, д_i = 0,039 мм;

D^/_min - наименьший предельный размер по чертежу детали,

D^/_min = 31,761мм.

3) Определяем наибольший размер заготовки под конечную операцию

,

где д_i-1 - точность обработки, полученная на операции, предшествующей данной,

д_i-1 = 0,04 мм;

4) Определяется максимальный припуск для конечной операции

5) Определяется операционный размер

Шлифование предварительное:



Определяется минимальный припуск операции

,

где R_Zi-1 - высота микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки;

T_i-1 - толщина дефектного слоя, оставшегося от предшествующей обработки;

с_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки.

R_Zi-1 =0,01 мм; [8], (таблица 10, с.15)

T_i-1 = 0 (т.к. после термообработки)

Суммарное пространственное отклонение после чистового точения:

где: К_У - коэффициент уточнения, К_У=0,[8], (таблица 13, с.16)

- удельная кривизна проката, = 1,3 мкм/мм. [8], (таблица 12, с.16)

2) Определяем наименьший размер заготовки под операцию

,



где д_i - точность обработки, полученная на данной операции, д_i = 0,04 мм;

D^/_min - наименьший предельный размер детали (из предыдущего перехода), D^/_min = 31,81 мм.

3) Определяем наибольший размер заготовки под конечную операцию

,

где д_i-1 - точность обработки, полученная на операции, предшествующей данной,

д_i-1 = 0,1 мм;

4) Определяется максимальный припуск для конечной операции

5) Определяется операционный размер

Шлифование до термообработки:

Определяется минимальный припуск операции



,

где R_Zi-1 - высота микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки;

T_i-1 - толщина дефектного слоя, оставшегося от предшествующей обработки;

с_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки.

R_Zi-1 = 0,032 мм; [8], (таблица 10, с.15)

T_i-1 = 0,03 (т.к. до термообработки) [8], (таблица 10, с.15)

Суммарное пространственное отклонение после чистового точения:

где: К_У - коэффициент уточнения, К_У=0,02 [8], (таблица 13, с.16)

- удельная кривизна проката, = 0,75мкм/мм. [8], (таблица 12, с.16)

2) Определяем наименьший размер заготовки под операцию

,

где д_i - точность обработки, полученная на данной операции, д_i = 0,1 мм; D^/_min - наименьший предельный размер детали (из предыдущего перехода), D^/_min = 32,02 мм.



3) Определяем наибольший размер заготовки под конечную операцию

,

где д_i-1 - точность обработки, полученная на операции, предшествующей данной,

д_i-1 = 0,15 мм;

4) Определяется максимальный припуск для конечной операции

5) Определяется операционный размер

Токарная обработка:

1) Определяется минимальный припуск для операции

,

где R_Zi-1 - высота микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки;

T_i-1 - толщина дефектного слоя, оставшегося от предшествующей обработки;

с_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки;