Размещено на http://www.allbest.ru/

Отчет

Анализ технологической операции для изготовления выбранного изделия машиностроения

1. Анализ трудоемкости механической операции

Проанализируем структуру штучного времени операции механической обработки.

Операция выполняется на станке 2А 622Ф 1. Это станок горизонтально-расточной с цикловым программным управлением (рис.1).

Рисунок 1 - Общий вид станка 2А 622Ф 1

Для серийного типа производства нормой времени выступает штучно-калькуляционное время, которое определяем по формуле [3]:

ТШ-К = ТШ + ТП.З./n

где ТШ - штучное время, мин; ТП.З. - подготовительно-заключительное время, мин; n - количество деталей в партии, шт.

Поскольку на операции обработка осуществляется на станке с программным управлением ПУ, то норму штучного времени определяем по формуле [3,ч 1, с. 5]

ТШ = (ТЦА + ТВ) (1 + [аТЕХ + аОРГ + аОТЛ]/100),

где ТЦА- время цикла автоматической работы станка по программе, мин.

ТЦА = То + Тмв, [3,ч 1, с. 5]

где То - основное время, мин;

Производственная структура машиностроительного предприятия.

Под производственной структурой предприятия понимается состав образующих его участков, цехов и служб, формы их взаимосвязи в процессе производства продукции.

Главными элементами производственной структуры предприятия считаются рабочие места, участки, цеха.

Элементы производственной структуры.

Первичным звеном производственной организации производства служит рабочее место.

Рабочим местом называется неделимое в организационном отношении звено производственного процесса, обслуживаемое одним или несколькими рабочими, предназначенное для выполнения определенной производственной или обслуживающей операции и оснащенное соответствующим оборудованием.

Рабочее место может быть стационарным и подвижным. Стационарное рабочее место расположено на закрепленной производственной площади, оснащенной соответствующим оборудованием, а предметы туда подаются к рабочему месту.

Подвижное рабочее место передвигается с соответствующим оборудованием по мере обработки предметов труда. На уровне рабочего места используются основные факторы роста производительности. Именно на рабочих местах осуществляется непосредственное взаимодействие материальных, трудовых, технологических факторов производства.

В случае использования сложного оборудования в отраслях с использованием аппаратных процессов рабочее место становится комплексным, т. к. обслуживается группой людей с определенным разделением функций при выполнении процесса.

где Кv - произведение поправочных коэффициентов, учитывающих условия обработки: механический станок программа

Коэффициент Cv и показатели степени выбираем из табл. 81 [1, с. 407], а поправочные коэффициенты, учитывающие прочность и твердость обрабатываемого материала - , состояние поверхности заготовки , марку инструментального материала - , выбираем из таблиц 1-5 [1]:

Cv =332; q = 0,2; x =0,1; y =0,4; m=0,2; u = 0,2; p = 0.

==1•=0,68; =0,85; =1.0.

Тогда общий поправочный коэффициент Кv равен

Кv =0,68·0,85·1 =0,578.

=130 м/мин.

3. Определяем частоту вращения:

об/мин.

Принимаем n=250 об/мин, так как на станке осуществляется ступенчатое регулирование частот вращения.

Определяем фактическую скорость резания:

м/мин.

Минутная подача равна

= = 0,12·10·250 = 300 мм/мин.

4. Определение мощности резания

Мощность резания при фрезеровании рассчитывают по формуле:

, кВт,

где Pz - тангенциальная составляющая силы резания, рассчитываемая по формуле:

Значения коэффициента CP и показатели степени выбираем из табл. 83, [1, с. 412], поправочный коэффициент, учитывающий прочность и твердость обрабатываемого материала - выбираем из табл. 9 [1]:

CP = 825; x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2;

===0,88.

= 7752 Н.

=16 кВт.

кВт.

Условие не выполняется. Необходимо либо уменьшить глубину резания в два раза, то есть выполнять переход за два рабочих хода, либо уменьшить скорость.

В первом случае принимаем t=2,5 мм, при этом сила резания будет равна

=3837 Н.

=7,9 кВт.

кВт.

Условие выполняется.

Уменьшать скорость в два раза не рекомендуется, так как при низких скоростях возможно образование нароста и ухудшение условий резания. Поэтому принимаем обработку за два прохода.

Переход 2. Растачивание отверстия Ш99.

Инструмент - резец расточной, материал - быстрорежущая сталь Р 6М 5.

1. Значение подачи при черновом растачивании выбирается по таблице 12 [1, с.365]:

sо=0,5-0,8 мм/об.

Принимаем sо=0,5 мм/об.

Принимаем стойкость Т=60 мин [1, с. 363].

2. Скорость резания при растачивании рассчитывается по формуле [1, с. 368]:

, м/мин,

где Кv - произведение поправочных коэффициентов, учитывающих условия обработки:

Коэффициент Cv и показатели степени выбираем из табл. 17 [1, с. 367], а поправочные коэффициенты, учитывающие прочность и твердость обрабатываемого материала - , состояние поверхности заготовки , марку инструментального материала - главный угол в плане , радиус при вершине , выбираем из таблиц 1-8, 18 [1]:

Cv =290; x = 0,15; y =0,35; m=0,20;

==1•=2,0; =0,8; =1.0; =0,7; =1,0.

Тогда общий поправочный коэффициент Кv равен

Кv =2,0·0,8·1·0,7·1 = 1,12.

=132 м/мин.

3. Определяем частоту вращения:

об/мин.

Принимаем n=400 об/мин, так как на станке осуществляется ступенчатое регулирование частот вращения.

Определяем фактическую скорость резания:

 м/мин.

Минутная подача равна

=0,5·400 = 200 мм/мин.

4. Определение мощности резания

Мощность резания при точении рассчитывают по формуле:

, кВт,

где Pz - тангенциальная составляющая силы резания, рассчитываемая по формуле:

Значения коэффициента CPz и показатели степени выбираем из табл. 22, [1, с.372], поправочные коэффициенты, учитывающие прочность и твердость обрабатываемого материала - , главный угол в плане , передний угол - и угол наклона режущей кромки - , и радиус при вершине выбираем из табл. 9, 10 и 23 [1]:

CPz = 200; x =1,0; y =0,75; n =0;

===0,86;

=1,0; =1,0; =1,0; =0,93.

Тогда КPz = 0,86·1,0·1,0·1,0·0,93 = 0,8

= 1902 Н.

=3,85 кВт.

кВт.

Условие выполняется.

Аналогично рассчитываем режимы резания для растачивания выточки Ш108:

sо = 0,5 мм/об;

n = 316 об/мин;

V=107 м/мин;

=0,5·316 = 158 мм/мин.

Н.

N = 7,48 кВт.

Расчет машинного времени на обработку

Основное время определим по формуле:

tо = Lрх/ Sмин,

где Lрх - длина рабочего хода, мм;

Sмин - минутная подача, мм/мин.

Длина рабочего хода для перехода фрезерования определяется

Lрх = lподв+ lвр + lрез + lпер

где lрез = 279 мм - длина резания при фрезеровании плоскости (определяется по чертежу);

lвр = = =42 мм [2, с. 303];

lподв - длина участка подвода фрезы на рабочей подаче Sмин., которую принимают в пределах 2…5 мм, принимаем lподв = 3 мм;

lвых 1 - длина участка выхода инструмента на рабочей подаче Sмин., которую принимают в пределах 2…5 мм, принимаем lвых 1 = 3 мм.

Lрх = 33 + 42 + 279 + 3 = 357 мм.

Основное время выполнения перехода фрезерования То с учетом двух проходов определим по формуле:

То 1 =2 · 357/ 300 = 2,38 мин.

Основное время при растачивании отверстия:

,

где L - длина обработки;

- угол в плане;

lдоп = 102 мм - дополнительная длина (расстояние между стенками, за вычетом перебега.

Sдоп = 1000 мм/мин - подача на участке дополнительной длины.

t - глубина резания.

Основное время при растачивании двух отверстий на проход в двух стенках:

То 2 = 2·= 1,074 мин.

Основное время при растачивании двух выточек в двух отверстиях:

То 3 =2· = 0,032 мин.

То 4 = То 1 (время на переход фрезерования со второго установа)

То= То 1 + То 2 + То 3 + То 4 = 2,38 + 1,074 + 0,032 + 2,38 = 5,866 мин.

Время холостых ходов.

Тхх=,

где Lхх - длина холостого хода, мм;

Sхх =5000 мм/мин - подача холостого хода (по паспорту станка).

Длина холостого хода Lхх - это длина подвода инструмента к обрабатываемой поверхности и отвода в исходную точку, а также расстояние между двумя отверстиями (и выточками). Lхх зависит от расстояния исходной точки инструмента до обрабатываемой поверхности. Положение исходной точки выбирается с учетом удобства установки и снятия детали, проведения контроля, а также смены инструмента. Примем расстояние в среднем 400 мм, тогда Lхх= 2·4·400+2·142 = 3484 мм.

Тхх = =0,7 мин.

ТЦА = То + Тмв = 5,866+ 0,7 = 6,566 мин 6,6 мин.

Вспомогательное время определим по формуле [3,ч 1, с. 5]

Тв = Тву + Твоп + Твси,

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

Твоп - вспомогательное время, связанное с операцией, мин;

Твси - вспомогательное время на смену инструмента, мин;

Вспомогательное время на установку и снятие детали на столе подъемником с выверкой по боковой плоскости или лини разметки при массе детали

m=25 кг - ТвуА = ТвуБ = 10мин [3,ч 1. с.74, карта 12].

Вспомогательное время, связанное с операцией Твоп включает в себя время на включение и выключение станка [3,ч 1, с.79, карта 14].

Твоп = 0,04 мин.

Вспомогательное время на смену трех инструментов Твси =3•1 = 3 мин.

Суммарное вспомогательное время составляет

Тв = 2·10+0,04+3 = 23,04 (мин).

Время на техническое и организационное обслуживание рабочего места и личные надобности - аТЕХ, аОРГ, аОТЛ - в % от оперативного времени [3, с.90, карта 16]

аТЕХ + аОРГ + аОТЛ = 9 %

Окончательно норма штучного времени равна

ТШ = (6,6+23,04) (1 + 0,09) = 29,9 мин.

Анализ штучного времени показывает, что машинное время составляет 22%, основное время - 19,6%, машинно-вспомогательное - 2,3%, вспомогательное время - 77%, при этом время на установку детали - 66,9%.

Как видно из анализа, в структуре штучного времени преобладает вспомогательное время. Это объясняется тем, что установка детали производится непосредственно на столе станка без применения специального приспособления по разметке с выверкой. Для сокращения вспомогательного времени можно предложить установку детали в специальное приспособление, но так как в условиях единичного и мелкосерийного производства специальные приспособления применять нецелесообразно, можно предложить применить приспособление из УСП с базированием детали по трем плоскостям.

В этом случае время установки будет равно ТвуА = ТвуБ = 1,4 мин [3,ч 1. с.74, карта 12].

А норма штучного времени:

ТШ = (6,6+6,2) (1 + 0,09) = 13,95 мин.

Производительность при этом увеличится более чем в два раза.

Также для сокращения времени на установку можно предложить использовать поворотное приспособление (планшайбу) для замены переустановки поворотом планшайбы на 180о.

Интенсифицировать режимы обработки с целью сокращения основного времени не представляется возможным, так как в этом случае не обеспечится условие проверки по мощности станка.

2. Анализ производительности одной наиболее трудоемкой операции механической обработки

Необходимо определить величину снимаемого металла на одной операции механической обработки в абсолютных (кг стружки) и относительных (%) величинах; построить гистограммы распределения и сделать выводы.

Определить производительность обрабатывающих операций путем деления массы полученной на операции стружки на трудоемкость операции, построить график и сделать выводы.

а) Расчет массы стружки снимаемой на каждой операции.

Массу стружки при фрезеровании найдем из соотношения:

Мстр= t ·(L·B-2·)·, мм

где L,B,t - длина, ширина и глубина фрезерования;

r - радиус отверстия на обрабатываемой плоскости

= 7830 кг/м 3 - плотность материала.

Мстр 1= 0,005·(0,279·0,140-2·3,14·0,04852)•7830 = 0,95 кг.

Массу стружки при растачивании найдем из соотношения:

Мстр= L··, мм

где R и r - радиусы после и до обработки;

L - длина резания.

Масса стружки при растачивании четырех отверстий в двух стенках равна:

Мстр 2= ·7830 = 0,385 кг.

Масса стружки при растачивании двух выточек равна:

Мстр 3= ·7830 = 0,06 кг.

Масса стружки при фрезеровании на втором установе

Мстр 4= 0,005·(0,279·0,140-2·3,14·0,04952)•7830 = 0,926 кг.

Всего масса снимаемой стружки

Мстр 4 = Мстр 1 + Мстр 2 + Мстр 3 + Мстр 4 = 0,95 + 0,385 + 0,06 + 0,926 = 2,321 кг

б) Расчет производительности обрабатывающих операций.

П = Мстр/Тшт =2,321/29,9 = 0,078

Таблица 2 - Показатели трудоемкости и материалоемкости обработки

№ оп.	Название операции	Тшт., мин	m стр., кг	m отн.стр., %	m стр./Тшт., кг/ч
085	Комбинированная	29,9	0,262	-	0,078

Анализируя таблицу, можно отметить малую эффективность операции, что объясняется, как уже указывалось большим вспомогательным временем на установку и переустановку детали, ввиду отсутствия специального приспособления и наличия выверки.

3. Анализ эффективности применяемого технологического оборудования

Проведем анализ применяемого в базовом техпроцессе оборудования по следующим критериям использования: мощности станка

(Км = Nрез/Nэф.ст),

быстроходности станка

(Кб = nобр/nmax.ст),

рабочего пространства станка

(Кпр = Vзаг/Vст);

сделаем выводы о правильности применения данного оборудования.

а) Анализ оборудования по мощности

Выбираем наиболее тяжело нагруженный технологический переход.

Наиболее нагруженным технологическим переходом является фрезерование - Nрез = 7,9 кВт.

Таблица 3 - Показатели мощности оборудования по операциям

№ оп.	Название операции	Оборудование	Мощность, кВт	Кпд, %	Эффективная мощность, кВт
085	Комбинированная	2А 622Ф 1	11	0,9	9,9

Таблица 4 - Таблица режимов резания для наиболее нагруженных переходов

Операция	Переход	Размер / длина обр-ки, мм	t, мм	s, мм/об (мм/зуб)	n, об/ мин	V, м/мин	N, кВт	Nэф, кВт	Эффективность,%
Комбинированная	Фрезеровать плоскость со стороны наплавки с припуском 0,5 мм	140/279	2,5	- / 0,12	250	126	7,9	9,9	80
	Расточить 2 отв. Ш99	99/83	2	0,5/-	400	124	3,85	9,9	39
	Расточить выточки Ш108	108/2,6	4,5	0,5/-	316	107	7,48	9,9	76
	Фрезеровать боковую плоскость с другой стороны в р-р 183	140/279	2,5	- / 0,12	250	126	7,9	9,9	80

Для анализируемой операции на различных переходах строим гистограмму Nрез/Nэфст.

Рисунок 2 - Эффективность использования оборудования по мощности по переходам.

Как видно из гистограммы по мощности станок используется эффективно.

б) Анализ оборудования по быстроходности

В данном пункте необходимо выбрать наиболее быстроходные переходы. Установить для них частоту вращения шпинделя и определить nобр/nmax.

Таблица 5 - Быстроходность по операциям

№ оп.	Название операции	Рассматриваемый переход	n, об/мин	n max, мин	Эффективность, %
085	Комбинированная	Фрезеровать плоскость со стороны наплавки с припуском 0,5 мм	250	1250	20
		Расточить 2 отв. Ш99	400		32
		Расточить выточки Ш108	316		25
		Фрезеровать боковую плоскость с другой стороны в р-р 183	250		20

Рисунок 3 - График эффективности применения оборудования по скорости по переходам

Вывод: По мощности оборудование используется эффективно. По быстроходности оборудование используется не эффективно. Однако увеличение скорости приведет к увеличению мощности резания, которая может превысить мощность станка. Для увеличения скорости резания на данной операции необходимо применение оборудования с большей мощностью, особенно при выполнении перехода фрезерования.

в) Анализ оборудования по объёму рабочей зоны

Сравним объем рабочей зоны станка с размерами обрабатываемой детали.

Объем заготовки, требуемый для её расположения на рабочем столе, рассчитаем по наибольшим габаритным размерам, образующим параллелепипед, в который она вписывается.

Габариты заготовки по длине Ч ширине Ч высоте: 287Ч282Ч182 мм.

Объем заготовки по габаритным размерам 14730 см 3.

Таблица 6 - Размеры рабочей зоны оборудования

№ оп.	Наименование оборудования	Модель	ШиринаЧДлинаЧВысота, см	Объём рабочей зоны, см 3	Эффективность, %
085	Горизонтально-расточной	2А 622Ф 1	1120Ч1250Ч1000	1400000	10,5

Вывод: Эффективность применения станков по размерам рабочей зоны низкая, что вполне закономерно при использовании универсального оборудования имеющего широкий диапазон применения.

Проведем определение эффективности применяемого оборудования по допустимой массе обрабатываемых заготовок и проектируемой детали.

Таблица 7 - Допустимая масса обрабатываемой детали на оборудовании

№ оп.	Наим. операции	Оборудование	mmax, кг	mдет, кг	Эффективность, %
085	Комбинированная	2А 622Ф 1	5000	25,78	0,5

Вывод: Как видно, данные возможности оборудования крайне низко задействованы, что может говорить о неправильности выбранного типоразмера оборудования или отсутствия на производстве более подходящего технологического оборудования.

Результаты расчетов заносятся в сводную таблицу, в которой отмечаются наиболее проблемные операции.

Таблица 8 - Проблемные показатели

№ операции	Тшт	mстр/Тшт	Nрез/Nст	nрез/nст
085	29,9!	0,078!	80	32	2

Вывод: Базовый ТП недостаточно эффективен, требуется доработка, главным образом, снизить трудоёмкости и повысить производительности операций, максимизировать использование оборудования по быстроходности.

4. Общие выводы по анализу действующего ТП и определение путей его совершенствования

В результате проведенного анализа сформулируем возможные направления совершенствования операций базового технологического процесса.

Проектирование нового технологического процесса следует вести с учетом полученных в данной главе результатов.

Общий вывод

Для снижения трудоёмкости необходимо выполнить следующее:

- заменить установку заготовки на станке по разметке на установку в УСП для сокращения вспомогательного времени на установку; подготовка наладок УСП должна проводиться во время обработки деталей других наименований, чтобы сократить подготовительно-заключительное время;

- предусмотреть использование поворотной планшайбы с целью сокращения времени на переустановку. В этом случае вместо нового установа будет новая позиция за счет поворота планшайбы на 180о.

- выбрать оборудование с более высоким уровнем автоматизации, с магазином инструментов, чтобы уменьшить долю вспомогательного времени на смену инструмента, тем самым, уменьшить трудоёмкость;

- с целью изменения режимов резания на более производительные назначить оборудование с большей мощностью привода главного движения;

- при применении современного высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, с поворотным столом и магазином инструментов следует также назначить инструменты прогрессивных конструкций со сменными многогранными пластинами (СМП) современных производителей Sandvik или Walter или других подобных фирм.

Список литературы

Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещенякова. - М.: Машиностроение, 2003 - 944 с.

Режимы резания металлов: Справочник/ Под ред. Ю.В. Барановского.-- М.: Машиностроение, 1995.

Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. В 2-х частях. ЧI - М.: Экономика, 1990

Размещено на Allbest.ru