Проектирование технологического процесса механической обработки детали "Нож"

Тип производства - среднесерийное. Технологическими характеристиками данного типа являются:

Ш Периодическая повторяемость партий (серий).

Ш Технологическое оборудование универсальное, частично специализированное и специальное.

Ш Приспособления специальные, переналаживаемые.

Ш Режущий инструмент универсальный и специальный.

Ш Измерительный инструмент универсальный и специальный.

Ш Станки настроенные.

Ш Размещение технологического оборудования по ходу технологических процессов.

Ш Виды заготовок: прокат, отливки по металлическим моделям, штамповки.

Ш Применение разметки ограниченное, лишь для крупных и сложных деталей.

Ш Методы достижения точности: метод полной и неполной взаимозаменяемости.

Ш Более детальные технологические разработки (маршрутно-операционные и операционные техпроцессы).

Ш Виды нормирования работ: техническое нормирование серийного производства.

Ш Квалификация рабочих различная.

Ш Себестоимость продукции средняя.

Для курсового проекта выбираю групповую форму организации производственного процесса, которая характеризуется периодическим запуском деталей партиями, что является признаком серийного производства.

Количество деталей в партии (шт.) для одновременного запуска определяется по формуле [5, с. 36]:

n = N*a/254

где

а - периодичность запуска в днях, а = 6;

245 - количество рабочих дней в году.

n = 10000*6/245 = 236 шт.

2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Исходными данными, согласно заданию, является рабочий чертеж детали со всеми необходимыми техническими требованиями и годовая программа выпуска детали.

Проведем подробный анализ технических требований на изготовление детали по чертежу и сформулируем основные технологические задачи, которые требуется решить при обработке детали.

Требования по обеспечению:

1. точности размеров: четыре глухих резьбовых отверстия М12 - 6Н по IT7; остальные отверстия Н14 - по IT14; остальные размеры - по IT14/2.

2. точности взаимного расположения поверхностей: допуск взаимного расположения поверхностей в пределах 39°^± 0,5°.

3. качества поверхностного слоя обрабатываемых поверхностей: шероховатость поверхностей 1 и 2 R_a =1,6 мкм.; шероховатость поверхности 3 R_a = 0,8 мкм.; остальные R_a = 10 мкм.

Термообработка: закаливание до HRC 55…59. Требований точности формы нет. Центровые отверстия по ГОСТ 14034-84.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ

3.1 Выбор исходной заготовки

Выбор заготовки для дальнейшей механической обработки является одним из важнейших этапов проектирования технологического процесса изготовления детали. От правильности выбора заготовки, установления ее форм, размеров, припусков на обработку, точности размеров и твердости материала в значительной степени зависят характер и число операций или переходов, трудоемкость изготовления детали, величина расхода материала и инструмента и, в итоге, стоимость изготовления детали.

Для изготовления деталей методами резания может применяться прокат. Для изготовления данного ножа используют такой вид проката, как простые сортовые профили общего назначения (с квадратным сечением) ГОСТ 2590-71. Точность такого вида заготовки будет соответствовать 10-13 квалитету. Кузнечно-штамповочное производство уступает литейному в возможной сложности конфигурации получаемых деталей, но имеет преимущества в прочности и надежности выпускаемой продукции. Технологический процесс получения заготовок обработкой давлением отличается также и высокой производительностью. В условиях серийного и массового производства наиболее производительным видом заготовки можно считать штамповку на ГКМ (горизонтально-ковочных машинах).

3.2 Экономическое обоснование выбора заготовки

В курсовом проекте проводится упрощенное сравнение двух вариантов получения заготовки в два этапа.

1-ый этап: сравнение методов получения заготовки по коэффициенту использования материала

К_им =М_Д /М_м

где

М_д - масса детали по чертежу, 8,0 кг.

М_м - масса материала, используемого на изготовление детали (масса заготовки), кг.

Для проката: К_им = 8,0 / 9,9 = 0,8

Для штамповки: К_им = 8,0 / 8,2 = 0,98

С учетом того, что в серийном производстве рекомендуется принимать К_им 0,5 - 0,6, можно сделать вывод, что оба вида заготовки удовлетворяют нашему типу производства.

2-й этап: сравнение методов получения заготовки на основании расчета стоимости заготовки (в рублях) с учетом стоимости ее черновой обработки по формуле [5, c.62]:

С_з = М*Ц_м - М_о*Ц_о + С_з.ч.*Т_шт*(1 + С_ц / 100)

Где

М - масса исходного материала на одну заготовку, кг;

Ц_м - оптовая цена на материал в зависимости от метода получения заготовки (из проката, свободной ковкой, штамповкой, литьем), выбирается из таблиц [5, c.63-65];

М_о - масса отходов материала, кг;

Ц_о - цена 1 кг отходов, р;

С_з.ч. - средняя часовая заработная плата основных рабочих по тарифу, р./чел.-ч;

Т_шт(ш-к) - штучное или штучно-калькуляционное время черновой обработки заготовки, ч;

С_ц - цеховые накладные расходы (для механического цеха могут быть приняты в пределах 80-100%).

По таблицам для определения массы деталей Поливанова определяем массу заготовки прокат как цилиндрического прутка D = 38 мм, l = 184 мм (с учетом припусков): 1,638кг.

Для расчета себестоимости одной заготовки определяем параметры:

Прокат:

Ц_м = 130 р./т

М_о = 9,9 - 8,0 = 1,9 кг.

Ц_о = 29,8 р./т

Штамповка:

Ц_м = 375р./т

М_о = 8,2 - 8,0 = 0,2 кг.

Ц_о = 29,8 р./т

Рассчитаем штучно-калькуляционное время на черновую операцию (фрезерование торцев), используя таблицу [1, c.146]:

Для фрезерования торцев:

Т_о = 6l = 6*790/1000 = 4,74 мин.

Для фрезерования и отрезания торцев:

Т_о = 6l+7l = (6*790+7*700)/1000 = 9,64 мин.

Штучное время находим как сумму операционного времени с учетом коэффициента _к, который на фрезерных станках для серийного производства будет равен 1,51 [5, c.165]:

1. Т_ш-к = 1,51*4,74 = 7,1 мин.

2. Т_ш-к = 1,51*9,64 = 14,5 мин.

Себестоимость проката:

С_з = 9,9*130 - 1,9*29,8 + 0,578*14,5*(1 + 100/100) = 1247 р.

Себестоимость штамповки:

С_з = 8,2*375 - 0,2*29,8 + 0,578*7,1*(1 + 100/100) = 3077 р.

Из расчета себестоимости заготовок видно, что прокат в данном случае получается более выгодным типом. Однако следует отметить, что с учетом типа производства, большого годового объема выпуска деталей и др. факторов, для изготовления детали «Нож» с заданными условиями предпочтительным следует считать выбор заготовки штамповка, что и было сделано. Данные экономической оценки стоимости заготовки занесены в таблицу.

Таблица 3.1 Данные для расчета стоимости заготовки по вариантам

3.2 Выбор технологических баз

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность размеров, получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений и производительность обработки.

Выбор технологических баз для первой операции.

На 1-й операции в качестве технологических баз применяются обычно черные необработанные поверхности - «черновые базы». К черновой базе предъявляются следующие требования:

- черновая база должна занимать возможно более определенное положение относительно других поверхностей;

- черновая база должна иметь достаточные размеры, возможно более высокую степень точности и наименьшую шероховатость поверхности;

- черновая база должна обеспечивать устойчивое положение детали;

- черновая база должна использоваться только один раз.

Исходя из этих требований было выбрано закрепление с помощью неподвижных баз спереди и сзади.

Выбор баз на промежуточных операциях.

Базы для промежуточных операций (между первой и последней операциями) выбирают с учетом следующих соображений:

- необходимо использовать те поверхности, которые связаны с обрабатываемой кратчайшей размерной цепью;

- не следует менять базы без достаточных на то оснований;

- при смене базы следует переходить к более точной.

Исходя из этих принципов, для всех промежуточных, а также конечных операций было выбрано закрепление в тисках.

3.3 Выбор методов обработки поверхностей заготовок

Выбор методов обработки поверхностей (МОП) зависит от конфигурации детали, ее габаритов, точности и качества обрабатываемых поверхностей, вида принятой заготовки. В зависимости от технических требований, предъявляемых к детали, и типа производства выбирают один или несколько возможных методов обработки резанием и вид соответствующего оборудования. Удобнее всего выбор МОП оформить в виде таблицы.

3.4 Составление технологического маршрута обработки детали «Ось блока»

Таблица 3.4 Методы обработки поверхностей

Составим общий план обработки детали и определим содержание каждой операции.

Операция 00: заготовительная

Штамповка

Операция 05: продольно-фрезерная

1. Фрезеровать поверхности 5 и 6 в размер;

2. Фрезеровать поверхности 1 и 2 в размер.

Операция 10: I вариант: горизонтально-фрезерная

1. Фрезеровать пазы 7 в размер.

Операция 10: II вариант: поперечно-строгальная

1. Строгать пазы 7 в размер.

Операция 15: радиально-сверлильная

1. Сверлить 4 отверстия 9 ( 15Н14);

2. Сверлить 4 отверстия 8 ( 10Н14);

3. Снять 8 фасок 245^о;

4. Нарезать резьбу М12-6Н в 4 отверстиях 8.

Операция 20: термообработка

1. Закалить до HRC 55…59.

Операция 25: плоскошлифовальная

1. Шлифовать поверхность 1;

2. Шлифовать поверхность 2;

3. Шлифовать поверхность 4.

Операция 30: контрольная

1. Контролировать все технологические требования, предъявляемые к детали.

3.5 Экономическое обоснование выбора варианта технологического маршрута обработки детали

Прежде чем принять окончательное решение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей детали, необходимо произвести расчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать из них наиболее рациональный для данных условий производства.

Технологическая себестоимость механической обработки вычисляется как [5, c.74]:

С_о = С_п.з.*Т_шт(ш-к) / 60*К_в

Где

С_п.з. - часовые приведенные затраты, коп./ч;

К_в - коэффициент выполнения норм, обычно равный 1,3.

Часовые приведенные затраты определяются [1, c.39]:

С_п.з. = С_з + С_ч.з + Е_н(К_с + К_з)

Где С_з = С_тф k y, причем

- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату. Состав: 9% - основа; 7,6% - социальное страхование; 30% - приработок в результате выполнения норм, = 1,09*1,076*1,3 = 1,53

С_тф - часовая тарифная ставка; С_тф = 0,578 р./ч

K - коэффициент, учитывающий заработную плату наладчика. В серийном производстве наладка выполняется, как правило, самим рабочим, поэтому k = 1.

y - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании, в данном случае y = 1.

С_з = 1,53*0,578*1*1 = 0,88

С_ч.з = С_ч.з^б.п.*к_м

С_ч.з^б.п. - практические часовые затраты на базовом рабочем месте. В условиях двухсменной работы для серийного производства можно принять 0,38 р./ч

к_м - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка. Для горизонтально-фрезерной операции и для поперечно-строгальной он будет равен 1,1, (определено по таблицам) [1, прил. 2].

Е_н - норматив коэффициента экономической эффективности капитальных вложений, в машиностроении равен 0,15.

К_с - капитальные вложения в станок,

К_с = Ц*100 / F_д*₃

Ц - балансовая себестоимость станка

F_д - действительный годовой фонд времени работы станка, 3987ч.

₃ - коэффициент загрузки станка (в серийном производстве рекомендуется принимать равным 0,8).

Для продольно-фрезерного станка

К_с = 3500*100 / 3987*0,8 = 109 коп/ч = 1,09 р/ч

Для поперечно-строгального станка

К_с = 3500*100 / 3987*0,8 = 109 коп/ч = 1,09 р/ч

К_з = F*78,4*100 / F_д*₃

F - производственная площадь, занимаемая станком, минимум 6 м².

К_з = 6*78,4*100 / 3987*0,8 = 14,7коп/ч = 0,15 р/ч

Для продольно-фрезерной операции

С_п.з. = 0,88 + 0,41 + 0,15(1,09 + 0,15) = 1,47 р/ч

Для поперечно-строгальной операции

С_п.з. = 0,88 + 0,41 + 0,15(1,09 + 0,15) = 1,47 р/ч

Для продольно-фрезерной операции

С_о = 1,47*0,27 / 60*1,3 = 0,005

Для токарной многорезцовой операции

С_о = 1,47*0,09 / 60*1,3 = 0,001

Определим экономический эффект на программу:

Э_г = (0,005 - 0,001) *10000 / 100 = 40 коп. = 0,4 р.

Все полученные данные оформим в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 Сравнение вариантов техпроцесса

3.6 Выбор средств технологического оснащения

К средствам технологического оснащения относятся: технологическое оборудование, технологическая оснастка, средства автоматизации и механизации технологических процессов.

Выбор технологического оборудования - станков, зависит: от метода обработки; возможности обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовляемой детали; габаритных размеров заготовок и размеров обработки; мощности, необходимой для резания; производительности и т.д. Для выбранных методов обработки, заданных точностей размеров и формы, качества обрабатываемых поверхностей, габаритов заготовки, производительности и себестоимости выбраны следующие виды станков: продольно-фрезерный станок А662; горизонтально-фрезерный станок 6П80Г; радиально-сверлильный станок 2В256; плоско-шлифовальный станок 3724.

Режущий инструмент: для фрезерования поверхностей - торцевая фреза. Для фрезерования пазов - дисковая фреза. Для снятия фасок - зенковка. Для нарезания резьбы - метчик.

Средства технического контроля: измерительный инструмент - штангенциркуль, контрольные приборы.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Расчет припусков

При разработки технологических процессов механической обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей и экономию материальных ресурсов.

Известны два основных метода определения припусков: расчетно-аналитический и опытно-статистический.

Воспользуемся опытно-статистическим методом, полученные данные занесем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности

4.2 Расчет режимов резания

Режимы резания определяются глубиной резания t, мм; подачей S_k , мм/об; частотой вращения n, об/мин; скоростью резания V, м/мин и минутной подачей S_м , мм/мин.

Все режимы резания расписаны в таблице 4.2.

Расчеты для таблицы.

Приведены расчеты по операции 15: радиально-сверлильная.

1. Сверлить отверстие ? 15. Инструмент: сверло ? 15 Р6М5.

Глубина резания.

t = D/2 = 15/2 = 7,5 мм.

Подача

S_о = 0,36-0,43 мм/об. Принимаем S = 0,4 мм/об [12, с.277].

Стойкость сверла

Т=45 мин. [12, с.279].

Скорость V рассчитываем по формуле:

V = (C_v *D^q/ T^m*s^y) K_v [12, с.276].

Где

Т - период стойкости инструмента, 30-60 мин.

K_v - коэффициент,

K_v = К_mv * K_nv * K_uv,

К_mv = K_r (750 / _в)^nv = 1 - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,

K_nv = 1 - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,

K_uv = 1 - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Коэффициенты и показатели приняты из справочника [12, с.260-269].

V = 9,8*15^0,4 / 45^0,2 * 0,4^0,5 = 21,3 м/мин

Число оборотов шпинделя станка n рассчитывается по формуле:

n = 1000*V / D

Где

D - диаметр детали, мм.

n = 1000 * 21,3 / 3,14 * 15 = 452 об/мин

Мощность резания

N = (М*n)/9750 [12, с.281].

Крутящий момент М рассчитывается по формуле

М = 10С _м*D^q * S^y * K_р [12, с.281].

М = 10*0,0345*225*0,48*1 = 37,8 Нм

В результате получаем

N = (37,8*452)*9750 = 1,75 кВт

Минутная подача S_м рассчитывается по формуле:

S_m = S_o * n

S_m = 0,4 * 452 = 180,8 мм/мин

Аналогично получаем все расчеты для перехода 2.

2. Сверлить отверстие ? 10. Инструмент: сверло ? 10 Р6М5.

t = 5мм

S = 0,35 мм/об

V = 19,4 м/мин

n = 617 об/мин

N = 0,94 кВт

S_m = 216 мм/мин

Аналогично получаем все расчеты для перехода 3

3. Нарезать резьбу М12-6Н. Инструмент: метчик Р6М5.

t = 0,5мм

S = 0,6 мм/об

V = 23,2 м/мин

n = 739 об/мин

N = 2,9 кВт

S_m = 443,4 мм/мин

Режимы резания определены табличным методом [12].

Таблица 4.2 Параметры режимов резания

Режимы резания определены табличным методом из справочников [10] и [12]

4.3 Расчет технических норм времени

Расчеты приведены для обработки поверхности 1.

Технические нормы времени в условиях серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом, определяется норма штучно-калькуляционного времени:

Т_ш-к = Т_п-з / n + Т_шт

Где n - количество деталей в настроечной партии, шт.

Т_п-з - подготовительно-заключительное время, мин.

Т_о = 4,2 мин.

Вспомогательное время определяется как

Т_в = (Т_уст + Т_з.о + Т_уп + Т_из )

Где

Т_уст - время на установку и снятие детали, 0,13 мин.

Т_пер - время, связанное с переходом, 0 мин.

Т_изм - время на контрольные измерения, 0,13 мин.

Т_в = 0,13 + 0 + 0,13 = 0,26

Время на организационное обслуживание составляет 4% от операционного

Т_об = (0,26 +4,2) * 4 / 100 = 0,18 мин.

Время перерывов на отдых составляет 4% от операционного Т_от = (0,26 +4,2) * 4 / 100 = 0,18 мин.

Т_шт = 4,2+ 0,21 + 0,18 + 0,18 = 4,8 мин.

Т_п-з = 20 +7 =27 мин.

Т_ш-к = 27 / 236 + 4,8 = 4,9 мин.

Остальные нормы времени занесены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Сводная таблица технических норм времени по операциям

* - [1, прил. 1].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

обработка режим резание деталь нож

В ходе курсовой работы был проанализирован чертеж детали. Определен тип производства - среднесерийное. Выбран наиболее оптимальный и экономичный способ получения заготовки и ее вид. В результате экономического обоснования пришли к выводу, что получение заготовки штамповкой наиболее целесообразно и экономически выгоднее по сравнению с другими способами. Произвели выбор технологических баз, наиболее оптимальных для нашей детали и требований, предъявляемых к ней.

Произвели расчет режимов резания, соответствующих выбранным методам обработки. Произвели расчеты припусков на каждый обрабатываемый размер.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Выш. школа, 1983. - 256 с., ил.

2. Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. - К.: Вища шк. 1985. - 255 с.

3. А.М. Кучер, М.М. Киватицкий, А.А. Покровский. Металлорежущие станки. М.: изд. «Мащиностроение», 1965, 284с.

4. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». М.: Машиностроение, 1985. 184с.

5. Козлова Т.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб пособие. - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2001. - 169 с.

6. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Технология машиностроения». - Екатеринбург, 2005. - 32 с.

7. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение. 1980. - 493 с.

8. Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

9. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках: В 2ч. М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.

10. Режимы резания металлов: Справ./Под ред. Ю.В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972. - 39 с.

11. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. /Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972. Т. 1. - 656 с.

12. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. /Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972. Т. 2. - 496 с.

Размещено на Allbest