Разработка прогрессивного технологического процесса изготовления корпусных деталей

Многие операции выполняются в ручную, на устаревшем универсальном оборудовании (1К62, Тиль №4, 2Н112П). Это оборудование, широко применявшееся еще в 70-х годах, в следствии износа, не может обеспечить жестких требований по точности размеров, получения заданных параметров по шероховатости поверхности. Для обслуживания этих станков содержится большое число вспомогательных рабочих, что ведет к повышению трудоемкости изготовления изделия, малому росту производительности труда.

Применение специальной оснастки в виде приспособлений, кондукторов, а также специального инструмента - повышает себестоимость изготовления, увеличивает подготовительно-заключительное время на установку, настройку и снятие. Кроме того, многократные перестановки деталей и приспособлений приводит к погрешности изготовления, увеличению вспомогательного времени на установку, зажим, снятие и контроль в процессе изготовления.

Также в действующем технологическом процессе имеющейся детали много операций слесарных, где в основном производится снятие заусенцев, появившихся после обработки на станках. Это очень повышает трудоемкость обработки детали, увеличивает время её изготовления.

На участке с устаревшим оборудованием низкая культура производства, большая запыленность и загрязненность рабочих мест, повышенная шумовая гамма. Особенно много ручного труда на контрольных, слесарных операциях. Причем такая работа контролеров однообразна и носит в ряде случаев субъективный характер в оценки качества выпускаемой продукции.

Корпус обрабатывается на многих видах металлорежущего оборудования, которое располагается на различных участках цеха, что значительно удлиняет технологический цикл из-за длинных транспортных потоков.

В большинстве случаев технология, составленная на обработку детали, в цехе постоянно не соблюдается, используется другое оборудование и инструмент. Из вышесказанного следует: существующий технологический процесс является малопроизводительным и трудоемким, требует больших материальных и физических затрат, не отвечает требованиям заказчика на сегодняшний день, так как данная технология не обладает гибкостью; разработана на устаревшие модели оборудования с использованием ручного труда.

При литье под давлением наблюдается снижение пластичности, плотности и герметичности отливок за счет воздуха находящегося в пресс-форме и газов образующихся в процессе сгорания смазки и находящихся металле в растворенном состоянии, что приводит к созданию газо-воздушной пористости отливки, усадочных рыхлот и поверхностных раковин;

В металле заготовки встречаются частицы песка, в результате чего режущий инструмент быстро изнашивается или ломается, что приводит к браку обрабатываемой поверхностей и самого инструмента. Наличие песка в заготовке не дает полностью использовать технические возможности станка (в частности повышение числа оборотов).

Чтобы повысить производительность, необходимо, в первую очередь, повысить качество получаемых заготовок заготовки; стремиться, как можно больше выполнять операций на многоцелевых станках, при этом высвобождается менее производительное универсальное оборудование; применять более прогрессивный режущий инструмент с более интенсивными режимами резания. Отпадает часть финишных операций. Все вышесказанные мероприятия приведут к значительному улучшению организации производства, его мобильности, увеличению производительности труда.

5.5.4 Разработка усовершенствованного технологического процесса

Разработанный нами технологический процесс предусматривает:

1. а) Перенос операций, выполняемых на токарном станке 1К62, токарном станке с ЧПУ 16К20, сверлильно-фрезерно-расточном обрабатывающем центре ИР 320 ПМФ4 и вертикально-сверлильном станке 2Н112П, на ОЦ Integrex e-410H. В результате вместо четырех типов станков и шести операций мы имеем один станок и одну операцию, с возможностью обработки детали с шести сторон.

б) Заменить семь операций нарезания резьбы на станках Тиль №4 на одну операцию на вертикально-сверлильном станке КGB 25

2. Уменьшение количества инструмента, а именно:

– применение резцов с механическим креплением режущих пластин из твердого сплава ВК6М вместо напаянных

– применение твердого сплава ВК4М для сверл, зенковок и метчиков, вместо быстрорежущих сталей

– замену резьбовых отверстий М2-6Н, М2,5-6Н на резьбовые отверстия М3-Н6 и вследствие замену сверл O1,6 и O2,05 на сверло O2,5

– фрезерование уступов 45,38; 52, 39; 50, 38 концевой фрезой O10, вместо концевой фрезы O20

– фрезерование отверстий 51, 44, 46 концевой фрезой O10, вместо растачивания резцом O13

– замену сверла O4,5 и зенковки O8 на ступенчатое сверло O4,5 и O8

– замену резца для снятия фасок у отверстий 52, 44, 46, 56 и 64 на зенковку коническую

– замену калибровки резьбы М14-6Н, М22-6Н, М52-6Н и М55-6Н метчиками на обработку на ТЕМ установи

3. Автоматизацию слесарных операций (снятие заусенцев) с помощью установки ТЕМ.

4. Автоматизацию промывки - использование ультразвуковой установки УЗУ.

Таким образом, предложенный нами усовершенствованный технологический процесс (табл. 5. 5. 4. 1) имеет меньшее количество выполняемых операции (было 25 операции - стало 11) и используемых инструментов (было 34 - стало 20). Время затраченное на обработку детали при действующем технологическом процессе составляет 2 часа 18 минут, а при усовершенствованном процессе 1 час 23 минут.

Таблица 5. 5. 4. 1

5.6 Расчет режимов резания

5.6.1 Выбор режимов резания

Выбор режимов резания является одной из важнейших частей проектирования технологического процесса, так как от правильного выбора режимов резания в значительной степени зависит производительность и стоимость обработки заготовок.

При выборе режимов резания необходимо учитывать материал, форму заготовки и состояние ее поверхности, вид режущего инструмента, его материал и заточку, а также параметры станка, на котором производится обработка, его жесткость и мощность:

Процесс обработки характеризуется следующими показателями:

Глубина резания t: при черновой обработке назначают возможно максимальную t, равную всему припуску на обработку или большей части его, при чистовой обработке - в зависимости от требования точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача S: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИ3, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки инструмента и других ограничивающих факторов, при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Скорость резания V рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки, которые имеют общий вид:

Значения коэффициента Cv и показателей степени, содержащихся в этих формулах, так же как и периода стойкости Т инструмента, применяемого для данного вида обработки, приведены для каждого вида обработки. Вычисленная с использованием табличных данных скорость резания VTaб. Учитывает конкретные значения глубины резания t, подачи S и стойкости Т и действительна при определенных табличных значениях ряда других факторов. Поэтому для получения действительного значения скорости резания V с учетом конкретных значений упомянутых факторов вводится поправочный коэффициент Кv. тогда действительная скорость резания будет:

V = VTaб.?Kv,

Где К v - произведение ряда коэффициентов. Важнейшими из них, общими для различных видов обработки, являются:

Kмv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Knv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

Киv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Скорость резания V.

Для каждого вида операции скорость резания имеет свое значение:

При наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:

При отрезании, прорезании, и фасонном точении - по формуле:

Среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке -30-60 мин. Значение коэффициента Cv, показателей степени х, у, m ( приведены в Справочнике технолога-машиностроителя т.2). Kv - коэффициент, являющейся произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmv, состояние поверхности Knv, материала инструмента Киv. При многоинстркментальной обработке и многостаночном обслуживании период стойкости увеличивают, вводя соответственно коэффициенты КТи и КТс, углов в плане резцов К? и радиуса при вершине резца Кr.

Скорость резания при фрезерование - это окружная скорость фрезы, м/мин:

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

где Kmv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Кnv - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки;

Киv - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Скорость резания при сверлении V m/мин:

Скорость резания при рассверливании, зенкеровании, развертывании:

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

Kv = Kmv Kiv Knv ,

где Kmv - коэффициент на обрабатываемый материал; Киv - коэффициент на инструментальный материал; Klv - коэффициент, учитывающий глубину сверления. При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительный поправочный коэффициент Knv. По известной скорости резания рассчитываются обороты шпинделя ,n об/мин:

5.6.2 Расчет режимов резания

Расчет производится по методике, представленной в справочнике “Прогрессивные режущие инструменты” /7/ с. 235-324.

Растачивание отверстия 4 O50. Резец расточной для сквозных отверстий.

Подача при растачивании

So=Soт?Kso;

где, Soт - табличное значение подачи.

Kso=Ksп?Ksи?Ksф?Ksз?Ksж?Ksм;

где, Ksп - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности;

Ksи - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Ksф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности;

Ksз - коэффициент, учитывающий влияние закалки;

Ksж - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы;

Ksм - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали.

Скорость резания

V=Vт?Kv

где, Vт - табличное значение скорости резания;

Kv=Kvм?Kvи?Kv??Kvm?Kvж?Kvп?Kvо

где, Kvм - коэффициент обрабатываемости материала;

Kvи - коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента;

Kv? - коэффициент, учитывающий влияние угла в плане;

Kvm - коэффициент, учитывающий вид обработки;

Kvж - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы;

Kvп - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности;

Kvо - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности.

Soт = 0,3;

Ksп = 1;

Ksи = 1;

Ksф= 0,7;

Ksз = 0,8;

Ksж = 0,62;

Ksм=1,25;

So=0,3?1?1?0,7?0,8?0,62?1,25 = 0,13 мм/об.

Vт = 760 м/мин;

Kvм= 1;

Kvи= 1,1;

Kv? = 0,83;

Kvm = 0,6;

Kvп = 1;

Kvо = 1,2;

V = 760?0,8?1,1?0,83?0,6?1?1,2=400 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n 1000V/?d = 1000?400/(3.14?50)=2547 мин -1

Фрезерование поверхности 45 , 38 . Фреза концевая O10

Режимы резания при фрезеровании - это наивыгоднейшее сочетание скорости резания, поддачи и глубины резания. Sz=Szт?Ksz

где Sz - табличное значение подачи на зуб, мм;

Ksz = Kszc?Kzsи?KszR?Kszф

где Kszc - коэффициент, учитывающий шифр схемы фрезерования;

Kszи - коэффициент, учитывающий материал фрезы;

KszR - коэффициент, учитывающий шероховатость обрабатываемой поверхности;

Кszф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности.

Скорость резания:

V = Vт?Kv;

где Kv- табличное значение скорости резания, м/мин;

Kv=Kvм?Kvи?Kvп?Kvc?Kvф?Kvo?Kvв?Kv?

где, Kvм - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала;

Kvи - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Kvп - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности;

Kvс - коэффициент, учитывающий шифр типовой схемы фрезерования;

Kvф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности;

Kvo - коэффициент, учитывающий условия обработки;

KvВ - коэффициент, учитывающий отношение фактической ширины фрезерования к нормативной;

Kv? - коэффициент, учитывающий главный угол в плане.

Szt = 0,3 мм/зуб;

Kszc = 0,7;

K.szи = 0,85;

KszR = 0,5;

Кsz? = 1;

Sz = 0,3?0,7?0,85?0,5?1=0.09 мм/зуб

Vt = 200 м /мин;

Кvм = 0,8;

Kvи = 2;

Kvп = 1;

Kvc = 0,7

Кvф = 1;

Kvo=1,2;

Kvв=1,14;

V = 200?0,8?2?1?0,7?1?1,2?1,14 = 306 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n = 1000V / ?dфреза = 1000?306/(3,14?10) = 9745 мин -1.

Сверлить отверстие 60 O6. Сверло спиральное

Подача при сверлении:

So=Soт?Ks

где Sот - табличное значение подачи;

Ks=Ksl?Ksж?Ksи?Ksd?Ksм

где, Кsl - коэффициент учитывающий глубину сверления;

Ksж - коэффициент учитывающий жесткость технологической системы;

Ksи - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Ksd - коэффициент учитывающий тип обрабатываемого отверстия;

Ksм - коэффициент учитывающий марку обрабатываемого материала.

Скорость резания:

V=Vт?Kv

где Vт - табличное значение скорости;

Kv=Kvм?Kvи?Kvd?Kvo?Kvт?Ksд

Kvм - коэффициент учитывающий марку обрабатываемого материала;

Kvи - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Kvd - коэффициент учитывающий тип отверстия;

Kvo - коэффициент учитывающий условия обработки ;

Kvт - коэффициент учитывающий стойкость инструмента;

Ksl - коэффициент учитывающий длину отверстия.

Soт = 0,16 мм;

Ksl = 1;

Кsж = 1;

Ksи = 0,6;

Ksd = 1;

Ksм = 1,36;

So = 0,16?1?1?0,6?1?1,36=1,36 мм.

Vт = 50 м/мин;

Kvм = 0,8;

Kvи = 1;

Kvd = 0,9;

Kvo = 1,2;

Kvl = 1;

V = 50?0,8?1?0,9?1,2?1=43,2 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n = 1000?V/(??D) = 1000?49,2 / (3,14?6) = 2293 мин -1.

5.7 Нормирование технологических операций и трудоемкость изготовления детали

Техническое нормирование труда имеет своей целью установление норм затрат рабочего времени на производство единицы продукции или норм производства изделий в единицу рабочего времени в условиях наиболее полного использования имеющейся техники и оборудования, применения прогрессивных технологических режимов и эффективной организации труда.

Все затраты времени на протяжении рабочего дня (смены) разделяют на время работы и время перерывов.

Время работы подразделяется на подготовительно-заключительное время, основное (технологическое) время, вспомогательное время, время обслуживания рабочего места.

Величина и состав подготовительно-заключительного времени (tп-з) зависит от типа производства, особенностей производства и труда, от характера самой работы. Подготовительно-заготовительное время затрачивается на получение задания, ознакомление с работой, изучение технологической документации, сдачу работы и т.д.

Основное (технологическое) время (tосн) - время, в течении которого непосредственно осуществляется технологический процесс (изменение формы, поверхности размеров обрабатываемой детали и т.д.).

Вспомогательное время (tвсп) - время, затрачиваемое на действие, непосредственно обеспечивающее выполнение основной работы. Основное и вспомогательное время может быть машинным, ручным и машинно-ручным.

Время обслуживания рабочего места (to6c) - время, затрачиваемое на уход за рабочим местом (механизмом, инструментом) на протяжении данной конкретной работы и рабочей смены. Время обслуживания рабочего места подразделяется на время технического (tтех) и организационного (tорг) обслуживания рабочего места.

Нормирование работ на металлорежущих станках

В машиностроении технически обоснованная норма времени и норма выработки устанавливаются на технологическую операцию. Нормирование станочной операции почти во всех случаях начинается с определения оптимального режима резания и расчета основного (машинного) времени.

Технически обоснованная норма времени - это минимально необходимое время для выполнения работы (технологической операции) в определенных организационно-технических условиях производства, при наиболее рациональном использовании оборудования и применения прогрессивных методов работы.

Норму времени на операцию на металлорежущих станках определяют по формулам:

для массового производства, где она всегда устанавливается по нормативам и подготовительно-заключительное время равно нулю.

tм = to+tв+tо6c?tотл