Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Научно-технический прогресс в машиностроении неразрывно связан с созданием новых конструкционных и экономичных изделий машиностроения при снижении материалоёмкости, разрабатываются высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло-и хладо стойкости сплавов.

Развитию и формированию «технологии машиностроения», как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности нашей страны. Непрерывное совершенствование машин характеризуется возрастанием их мощности, снижением массы, а так же повышением точности и надежности.

Современное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление изделий. Автоматизация проектирования технологий и управления производственными процессами - один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов высока там, где велика серийность выпускаемых изделий, высока надёжность автоматизированных процессов, минимальная частота и длительность переналадок.

Целью курсового проекта является закрепление и углубление знаний, полученных при изучении теоретических курсов специальности, научить студента правильно их применять при решении конкретных практических задач, развить умение работать со справочной и другой специальной литературой, а также подготовить его к выполнению технологической части дипломного проекта.

В процессе выполнения курсового проекта студенты решают вопросы связанные с проектированием технологического процесса изготовления деталей сборочной единицы с использованием высокопроизводительного технологического оборудования и оснастки. Также внимание уделяется выбору метода получения заготовки, базированию заготовок, оптимальному назначению режимов резания с целью обеспечения необходимого качества обрабатываемой поверхности и ее эксплуатационных характеристик, а также технико-экономическому обоснованию разрабатываемого технологического процесса.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и конструкция обрабатываемой детали

Деталь «Рычаг КЗК-10-0115301» является составной частью механизма подъёма подбарабанья, входит в конструкцию комбайна КЗК-100.

Наиболее ответственным является отверстие предназначенное для крепления рычага к валу подбарабаньюя.

Рычаг КЗК-10-0115301 изготавливается из стали 35Л ГОСТ 977-88, химический состав которой представлен в таблице 1.1 и механические свойства - таблице 1.2.

Таблица 1.1 Химический состав стали 35Л ГОСТ 977-88

Углерод	Марганец	Кремний	Хром	Никель	Медь	Сера	Фосфор
			Не более
0,32-0,40	0,4-0,9	0,20-0,52	0,3	0,3	0,3	0,045	0,04

Таблица 1.2 Механические свойства стали 35Л ГОСТ 977-88

Предел текучести Н/ мм2, т	Предел прочности Н/ мм2, в	Относительное удлинение ,%	Относительное сужение ?,%	Твердость НВ
280	500	15	25	137…229

1.2 Определение типа производства и его характеристика

Производим расчет типа производства на основании следующих исходных данных:

- деталь - рычаг КЗК-10-0115301

- объем выпуска N, шт/год - 3000;

- режим работы производства - односменный;

- действительный фонд времени работы оборудования Ф_д, ч - 2016;

- трудоемкость изготовления детали - Т_шт-к, мин. (принимается по данным базового технологического процесса механической обработки) - см. таблицу 1.3.

Месячная программа выпуска при работе в одну смену N_м, шт.

N_м = N / 12 = 3000 / 12 =250 шт.

Месячный фонд времени работы оборудования в одну смену Ф_м, ч.

Ф_м = Ф_д / 12 = 2016 / 12 = 168 ч.

Расчетное число единиц технологического оборудования С_р1, шт., необходимого для выполнения первой операции

Полученное значение расчетного числа станков С_р1 округляем до большего ближайшего целого числа в сторону увеличения, получая при этом расчетное принятое число станков С_пр1 = 1 для первой операции.

Фактический расчетный коэффициент загрузки для первой операции К_з.ф1:

Число операций, О₁, шт., закрепленных за первым рабочим местом, выполняемых на станке в течение одного месяца при работе в одну смену, значения О_i округляются до целого числа в меньшую сторону:

Аналогично определяем число операций закрепленных за рабочими местами по всем операциям базового технологического процесса. Данные по расчетам приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Определение типа производства по базовому варианту технологического процесса механической обработки детали

Номер и наименование операции	Тшт-кi, мин.	Срi, шт.	Спрi, шт.	Кзфi	Oi, шт.
010 Вертикально-сверлильная	8,42	0,173	1	0,173	4
030 Фрезерная с ЧПУ	62,72	1,289	2	0,645	1
050 Вертикально-сверлильная	2,78	0,057	1	0,057	13
070 Горизонтально-протяжная	1,05	0,021	1	0,021	35
Итого	74,97	1,54	5	0,896	53

Коэффициент закрепления операций К_з.о.:

что согласно ГОСТ 3.1121-84 соответствует среднесерийному типу производства, так как 10 < К_з.о. ? 20.

Средний коэффициент загрузки оборудования К_з.ср

Количество деталей разного типоразмера (число наименований деталей) m, шт., которые можно обрабатывать на данном оборудовании (нормативный коэффициент загрузки для среднесерийного производства принимаем К_зн=0,75)

Количество деталей в партии для одновременного запуска n_о.з, шт., определяется упрощенным способом по формуле

где a - периодичность запуска, дни; а = 2,5;5;11;22 и 66 дней; принимаем, а = 5 дней;

D_р - число рабочих дней в году, D_p = 253 дня.

Размер партии должен быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства.

Корректировка размера партии состоит в определении расчетного числа смен С, смен., на обработку всей партии детали на рабочих местах

где Т_{шт-к ср} - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям механической обработки, мин.



Ф_д.с - действительный фонд времени работы оборудования в одну смену, мин.

Ф_д.с = 60 Ф_с = 60 7,67 = 460,2 мин.,

Ф_с - продолжительность смены, Ф_д.с = 7,67 ч.

Расчетное число смен округляется до целого числа, и принимаем С_пр=3 смена, затем определяется число деталей в партии n, шт.

Для удобства планирования производства принимаем количество деталей в партии n = 80 шт.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобствами в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной.

Улучшением технологичности конструкции можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства. Опыт машиностроения показывает, что путем повышения технологичности конструкции машины можно получить дополнительно сокращение ее трудоемкости на 15…25% и более, а себестоимость их изготовления на 5…10% [6]. По отдельным деталям эти показатели можно повысить еще больше. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к необходимости корректировки, рабочих чертежей после их составления, удлинению сроков подготовки производства и дополнительным издержкам производства.

Вопрос создания технологичных конструкций машин и их деталей необходимо рассматривать как комплексный. Технологичная машина не представляет собой арифметическую сумму деталей технологичной конструкции. При технологической отработке конструктивных форм отдельных деталей необходимо их рассматривать во взаимосвязи с другими и решать задачу комплексно.

По ГОСТ 14.201-83 [6] обеспечение технологичности конструкции изделия является функцией подготовки производства, предусматривающей взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Отработку конструкции на технологичность рекомендуется проводить в следующем порядке: подобрать и проанализировать исходные материалы, требующиеся для оценки технологичности конструкции; уточнить объем выпуска; проанализировать показатели технологичности базовой конструкции; определить показатели технологичности обрабатываемой детали; провести сравнительную оценку и расчет уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия; разработать мероприятия по улучшению показателей технологичности.

Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается числовым показателем и рациональна в том случае, если эти показатели существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

1.3.1 Качественный анализ технологичности конструкции детали

Деталь «Рычаг КЗК-10-0115301» изготавливается из стали 35Л ГОСТ 977-88. В качестве исходной заготовки используется отливка, полученная в песчано-глинистой форме. Этот метод является наиболее эффективным и позволяет уменьшить припуски на механическую обработку и сократить объем материала.

С точки зрения механической обработки особых трудностей деталь не представляет. Деталь технологична, проста по конструкции, допускает применение высокопроизводительного технологического оборудования и высокотехнических режимов обработки с применением стандартного и унифицированного инструмента.

Конструктивная форма детали, и простановка размеров дают возможность совмещения конструкторских, технологических и измерительных баз при выполнении механических и контрольных операций. Требования к точности и шероховатости соответствуют служебному назначению детали и не представляют технологических трудностей.

Технологичность заготовки характеризуется возможностью ее получения наиболее рациональным для производственных условий способом.

Окончательное решение о рациональности способа получения заготовки можно принять лишь после расчета себестоимости детали по сравниваемым вариантам.

1.3.2 Количественный анализ технологичности конструкции

Количественная оценка технологичности конструкции детали характеризуется коэффициентами точности обработки и шероховатости. Для их определения необходимо рассчитать среднюю точность обработки и среднюю шероховатость обработанных поверхностей. Данные для расчета сводим в таблицы 1.4 и 1.5 для определения коэффициентов точности и шероховатости. В первой графе таблиц указываются квалитеты обработанных поверхностей T_i и шероховатости обработанных поверхностей Ш_i; во второй - количество поверхностей или размеров n_i с данной точностью или шероховатостью; в третьей - произведение двух граф.

Таблица 1.4 - Определение коэффициента точности

Квалитет точности Ti	Число поверхностей ni	Ti ni
10	1	10
11	4	44
14	6	84
16	1	16
Итого	12	154

Среднее значение квалитета точности определяется по формуле

Коэффициент точности определяется по формуле

Деталь рычаг КЗК-10-0115301 технологична по точности, так как К_тч>0,8.



Таблица 1.5 - Определение коэффициента шероховатости

Шi	ni	Шi ni
3,2	2	6,4
5	2	10
20	10	200
Итого	14	216,4

Среднее значение шероховатости определяется по формуле

Коэффициент шероховатости определяется по формуле

Деталь рычаг КЗК-10-0115301 технологична по шероховатости, так как К_ш<0,32.

Коэффициент использования материала для изготовления детали определяется по формуле

где q - масса детали, q=2,89 кг;

Q - масса заготовки, Q=3,9 кг.

Тогда коэффициент использования материала будет равен

Для заготовок, получаемых из литья в песчано-глинистые формы, нормативный коэффициент составляет 0,45, поэтому деталь рычаг КЗК-10-0115301 является технологичной, так как К_им >0,65.

Количественный анализ технологичности показывает, что рычаг КЗК-10-0115301 технологична.

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

В базовом технологическом процессе механической обработки детали рычаг КЗК-10-0115301 в качестве заготовки применяется литьё в песчано-глинистой форме. Данный метод является наиболее распространенным.

Стоимость заготовки, получаемой таким методом как литье в песчано-глинистые формы, можно определить по формуле

где S - цена 1 кг материала заготовки, для стали 35Л принимаем S=11 342 руб.

k_т - коэффициент, зависящий от класса точности;

k_с - коэффициент, зависящий от группы сложности;

k_в - коэффициент, зависящий от массы;

k_м - коэффициент, зависящий от марки материала;

k_п - коэффициент, зависящий от объема производства

где Q - масса заготовки, Q=3,9 кг;

S - цена 1 кг материала заготовки, для стали 35Л принимаем S=11 342 руб.

q - масса готовой детали, q=2,88 кг;

Sотх - цена 1 т отходов, для отходов стали 35Л принимаем Sотх=10% * 11 342 = 1134,2 руб.

В качестве второго (предлагаемого) варианта получения заготовки принимаем литьё в оболочковой форме

Расчет себестоимости заготовок, получаемых литьем в песчано-глинистые формы и литьем в оболочковой форме, позволяет сделать вывод, что для дальнейшей разработки целесообразно принять литье, получаемое в песчано-глинистой форме, так как ее себестоимость ниже.

1.5 Анализ базового и технико-экономическое обоснование предлагаемого вариантов технологического процесса обработки детали

Базовый технологический процесс механической обработки детали состоит из 4 операций механической обработки и представлен в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Базовый технологический процесс механической обработки детали рычаг КЗК-10-0115301

Номер и наименование операции	Норма времени, мин.	Модель оборудования
010 Вертикально-сверлильная	8,42	2Н135
030 Фрезерная с ЧПУ	62,72	ГДВ400
050 Вертикально-сверлильная	2,78	2Н135
070 Горизонтально-протяжная	1,05	7534

На операции 030 фрезерная с ЧПУ модель оборудования ГДВ 400 можно заменить на более дешевую модель оборудования 400V-E. Проектируемый вариант механической обработки детали рычаг КЗК-10-0115301представлен в таблице 1.7.



Таблица 1.7 - Предлагаемый вариант механической обработки детали КЗК-10-0115301

Номер и наименование операции	Норма времени, мин.	Модель оборудования
010 Вертикально-сверлильная	8,42	2Н135
030 Фрезерная с ЧПУ	62,72	400V-E
050 Вертикально-сверлильная	2,78	2Н135
070 Горизонтально-протяжная	1,05	7534

Прежде чем принять решение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей детали и составить технологический маршрут изготовления всей детали, необходимо произвести расчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать из них наиболее рациональный для данных условий производства. Критерием оптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции.

При выборе варианта технологического маршрута приведенные затраты могут быть определены в виде удельных величин на 1 ч работы оборудования. В качестве себестоимости рассматривается технологическая себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат. Часовые приведенные затраты можно определить по формуле

где С_з - основная и дополнительная зарплата с начислениями, руб./час;

С_ч.з - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, руб./час;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, в машиностроении Е_н=0,20;

К_с, К_з - удельные часовые капитальные вложения в станок и здание соответственно, руб./час.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания рассчитывается по формуле

где - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, начисления на социальное страхование и налоги и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм, тогда

С_тф - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, для IV разряда С_IV=13345 руб./час; для V разряда С_V=14705 руб./час;

k - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика, для серийного производства k=1,0;

у - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании, при обслуживании одного станка y=1,0.

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, =51000 руб./час;

k_м - коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка.

Капитальные вложения в станок



где Ц - балансовая стоимость станка, определяемая как сумма оптовой цены станка и затрат на транспортирование и его монтаж, составляющих 10…15% оптовой цены станка, руб.;

F_д - действительный годовой фонд времени работы станка, F_д=2028 час.;

з_з - коэффициент загрузки станка, для среднесерийного производства принимаем з_з=0,8.

Капитальные вложения в здание

где F - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²;

Ц_зд - стоимость 1 м² производственной площади, Ц_зд=5300000 руб.

где f - площадь станка в плане, м²;

k_f - коэффициент, учитывающий проходы, проезды и др.

Технологическая себестоимость операции механической обработки

где Т_шт-к - штучно-калькуляционное время на операцию, мин.;

k_в - коэффициент выполнения норм, принимаем k_в=1,3.

Определим приведенные часовые затраты на отличающихся операциях механической обработки и технологическую себестоимость выполняемых операций.

Базовый вариант технологического процесса

Расчет для операции 030 Фрезерная с ЧПУ ГДВ 400.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания равна

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места составляют

Капитальные вложения в станок

Капитальные вложения в здание

Часовые приведенные затраты определяются

Следовательно, технологическая себестоимость операции механической обработки составляет

Проектируемый вариант технологического процесса

В проектируемом варианте операции 030 Фрезерная с ЧПУ.

Расчет для операции 030 Фрезерная с ЧПУ 400V-E

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания равна

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места составляют

Капитальные вложения в станок

Капитальные вложения в здание

Часовые приведенные затраты определяются

Следовательно, технологическая себестоимость операции механической обработки составляет

Определяется годовой экономический эффект на программу выпуска по формуле:

где -технологическая себестоимость сравниваемых операций по базовому и проектируемому вариантам, руб.

Данный расчет показывает, что проектируемый вариант технологического процесса экономически выгоден.

1.6 Расчет припусков на обработку

Для правильного выбора размеров заготовки необходимо произвести расчет припусков на механическую обработку. Производим расчет припусков при помощи расчетно-аналитического метода для наиболее точной поверхности детали рычаг 20H11^(+0,13).

Масса заготовки, получаемой литьем в песчано-глинистые формы - 3,9 кг. Технологический маршрут обработки отверстия 20H11^(+0,13) состоит из рассверливания и зенкерования.

Технологический маршрут обработки отверстия 20H11^(+0,13) записываем в расчетную таблицу 1.8. Качество поверхности заготовки (литая заготовка массой 3,9 кг) Rz + Т=600 мкм, после рассверливания - Rz=40 мкм, после зенкерования - Rz=30 мкм.

Таблица 1.8 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам

Технологические переходы обработки отверстия 20H9(+0,13)	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск2Zmin,мкм	Расчетный размер dp, мм	Допуск д,мкм	Предельные значения размеров, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	T	с	е				dmin	dmax
Заготовка	600	27	--	--	18,696	800	17,9	18,7	--	--
Рассверливание	40	--	--	50	2627	19,95	330	19,62	19,95	1250	1720
Зенкерование	30	--	--	3	290	20,13	130	20,0	20,13	180	380
Итого	--	--	--	--	--	--	--	--	--	1430	2100

Суммарное значение пространственных отклонений можно определить по формуле

где - удельны1 увод оси отверстий при сверлении, мкм/мм;

С₀ - смещение оси отверстий при сверлении, мкм;

l - глубина сверления, мм.

Погрешность установки

где е_з - погрешность закрепления заготовки равна;

е_б - погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия.

Погрешность установки литой заготовки:

- при установке по черновой поверхности - 50 мкм;

- при обработке по обработанной поверхности - 3 мкм;

На основании записанных в таблице 1.8 данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков. При обработке внутренних поверхностей вращения и отсутствии погрешности установки формула имеет вид

.

Минимальный припуск под:

- рассверливание

- зенкерование

Графа «Расчетный размер» d_р заполняется начиная с конечного (чертежного) размера последовательным прибавлением расчетного минимального припуска каждого технологического перехода. Тогда получим следующие расчетные размеры:

- для зенкерования d_р2= 20,13 мм;

- для рассверливания d_р1=20,13 - 0,18 =19,95 мм;

- для заготовки d_рз=19,95 - 1,254=18,696 мм.

Для зенкерования значение допуска составляет ₂=130 мкм, для рассверливания ₁=330 мкм, для заготовки _з=800 мкм.

В графе «Предельный размер» наименьшее значение d_max получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры d_min определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходов.

Таким образом, получаем следующие предельные размеры:

- для зенкерования d_max=20,13 мм; d_min=20,0 мм;

- для рассверливания d_max=19,95 мм; d_min=19,62 мм;

- для заготовки d_max=18,7 мм; d_min=17,9 мм.

Максимальные значения припусков равны разности наименьших предельных размеров, а минимальные предельные значения припусков - разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов.

Тогда для зенкерования :

Для рассверливания:

Все результаты проведенных расчетов заносим в таблицу 1.8.

Общие припуски Z_{o max} и Z_{o min} определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф

Общий номинальный припуск определяется по формуле

где В_з - нижнее отклонение заготовки, Н_з=400 мкм;

В_д - нижнее отклонение детали, Н_д=0 мкм.

Номинальный диаметр заготовки



Производим проверку правильности выполненных расчетов, используя формулы

Так как проверка выполняется, следовательно, расчет выполнен верно.

1.7 Расчет режимов резания

Производим расчет режимов резания для операции 050 Вертикально-сверлильная, выполняемой на станке 2Н135. На данной операции сверлится 2 отверстия

1. Расчет длины рабочего хода выполняется по формуле

L_р.х. = L_рез + у,

где L_рез - длина резания, мм; L_рез= 12 мм

у - длина подвода, врезания и перебега инструмента, мм

у_сверл = 8 мм , L_{р.х сверл}= 12 + 8=20 мм

2. Назначение подачи на оборот шпинделя, S_о, мм/об:

S_{о рек}= 0,20 мм/об ; S_{о уточн} = 0,20 мм/об

3. Определение стойкости инструмента по нормативам. Стойкость в минутах резания определяется по формуле



Т_р = Т_м,

где - коэффициент времени резания;

Т_м - стойкость в минутах машинной работы станка, мин.

= L_рез/L_р.х.

= 12/20=0,6; Т_м= 40 мин;

Т_р=0,6*40=24 мин

4. Расчет скорости резания V в м/мин и частоты вращения шпинделя станка n:

- определение скорости резания по нормативам

V = V_т K₁ K₂ K₃,

где V_т - табличное значение скорости резания, м/мин.

K₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K₁=0,9;

K₂ - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, K₂=1,25;

K_{2 сверл}=1,25

K₃ - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру, K₃=1,0.

V_т=29 м/мин ; V = 29 0,9 1,25 1,0= 32,6 м/мин

- расчет частоты вращения шпинделя станка n_о по формуле

где d - диаметр инструмента, мм.

- уточнение частоты вращения шпинделя с ближайшей имеющейся на станке ступенью n, мин^-1. Вертикально-сверлильный станок модели 2Н135 имеет следующие значения ступеней вращения шпинделя станка n: 2000; 1400; 1000; 700; 500; 360; 250; 180; 125; 90; 63; 45;

мин^-1 ; n=500 мин^-1

- уточнение скорости резания V_пр по принятой частоте вращения шпинделя станка n с использованием зависимости

м/мин

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_о, мин., выполняется по зависимости

мин

6. Проверочные расчеты:

- определение осевой силы резания Р_о, Н, по нормативам

Р_о = Р_т K_р,

где Р_т - табличное значение силы резания, Н

K_р - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_р=1,0.

Сверление: Р_т =5800 Н; Р_о=5800*1,0=5800Н

- определение мощности резания N_рез, кВт, по нормативам:

где N_т - табличное значение мощности резания, кВт/мин^-1 , N_т=3,8 кВт/ мин^-1

K_N - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N=1,0.

- проверка осевой силы резания Р_о по допустимому усилию подачи станка Р_д=9000 Н и мощности резания N_рез по мощности двигателя N_дв=2,2 кВт, с коэффициентом полезного действия =0,9. Для осуществления процесса обработки необходимо, чтобы выполнялись условия

Если проверка по одному из условий не выполняется, то необходимо произвести перерасчет.

5800Н<9000H; 1,9 кВт < 2,376 кВт - условия выполняются

Производим расчет режимов резания с использованием расчетно-аналитического метода для зенкерования отверстия на операции 50 Вертикально-сверлильная. На данной операции зенкеруется два отверстия

Рекомендуемая подача при D=20 мм S=0,7 мм /об

При сверлении глубина резания равна:

Скорость резания при зенкеровании определяется по формуле:

где С_v - коэффициент, С_v=16.3;

q, x, y, m - показатели степени, q=0,3; х= 0,2; y=0,5; m=0,3;

Т - среднее значение периода стойкости, Т=30 мин.

K_v - коэффициент, является произведением коэффициентов

где K_мv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_uv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала K_uv=1,0;

K_lv - коэффициент, учитывающий глубину сверления K_lv=1,0.

Коэффициент на обрабатываемый материал при обработке стали 35Л

где n_v - показатель степени, при обработке чугуна, n_v=-0,9.

Тогда скорость резания будет равна

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле

По паспорту станка принимаем n_д=250 мин^-1.

Тогда действительная скорость резания будет равна

Крутящий момент определяется по формуле:

где q, y - поправочные коэффициенты и показатели степени, , q=1,0, х=0,9, y=0,8;

К_p - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, К_р=0,75.

Осевая сила при сверлении определяется по формуле:

Мощность резания рассчитывают по формуле

Расчет длины рабочего хода

где L_рез - длина резания, L_рез=12 мм;

у - подвод, врезание и перебег инструмента, мм;

L_доп=0

Расчет основного машинного времени обработки



Аналогично производится расчет режимов резания по остальным переходам проектируемого технологического процесса механической обработки детали рычаг КЗК - 10-0115301и полученные значения заносятся в сводную таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Сводная таблица по режимам резания

Наименование перехода	Размеры обработки	Подача Sо	Скорость резания V, м/мин	Частота вращения n, мин-1	Основное время То, мин
	D, мм	t, мм	Lр.х, мм	i
010 Вертикально-сверлильная
Рассверлить отверстие	38	2	60	1	0,28	21,5	180	1,2
Зенкеровать отверстие	39,5	0,75	60	1	0,28	22,4	180	1,2
Развернуть отверстие	40	0,25	72	1	0,4	8,0	63	2,86
030 Фрезерная с ЧПУ
Фрезеровать плоскость	50	4	130	1	0,09	125,6	800	0,16
Фрезеровать две плоскости	50	4	90	1	0,09	125,6	800	0,22
Фрезеровать плоскость	50	4	130	1	0,09	125,6	800	0,16
Фрезеровать две плоскости	60	4	90	1	0,10	113,0	600	0,22
Фрезеровать две плоскости	32	4	140	1	0,08	125,6	1000	0,36
050 Вертикально-сверлильная
Сверлить два отверстия	18	2	20	1	0,2	28,3	500	0,4
Зенкеровать два отверстия	20	1	16	1	0,7	15,7	250	0,18
070 Горизонтально-протяжная
Протянуть паз	40	0,25	100	1	-	5	-	0,49



1.8 Техническое нормирование

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени по формуле

где Т_п-з - подготовительно-заключительное время, мин.;

n - количество деталей в настроечной партии, n=135 шт.;

Т_шт - штучное время, мин.

Штучное время на операцию определяется по формуле

где Т_о - основное время на операции, мин.;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_об - время на обслуживание рабочего места, мин.;

Т_от - время перерывов на отдых и личные надобности, мин.

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы и определяется по формуле

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

Т_зо - время на закрепление и открепление детали, мин.;

Т_уп - время на приемы управления станком, мин;

Т_из - время на измерение детали, мин.

В серийном производстве время на обслуживание рабочего места и отдых по отдельности не определяются, дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени

где Т_оп - оперативное время, мин.;

П_об.от - затраты времени на отдых и обслуживание рабочего места, %.

Производим расчет технической нормы времени для выполнения операции 010 Вертикально-сверлильной, выполняемой на станке модели 2Н135. Основное время на операцию определяется при расчете режимов резания Т_о=5,26 мин.

Подготовительно-заключительное время принимаем Т_п-з=15 мин. Время на установку и снятие, и время на закрепление и открепление детали в нормативах приводится в сумме: Т_ус+Т_зо=0,017 мин. Время на приемы управления станком Т_уп=0,35. Время на измерение детали штангенциркулем, при контроле 20% изготовленных деталей Т_из= 0,04 мин.

Тогда вспомогательное время будет равно

Оперативное время на операцию определяется по формуле

Тогда время на обслуживание и отдых будет равно

Норма штучного времени на операцию составит

Норма штучно-калькуляционного времени на операцию составит

Аналогично производим расчет нормы штучно-калькуляционного времени для остальных операций технологического процесса и полученные значения заносим в сводную таблицу 1.12.

Таблица 1.12 - Сводная таблица технических норм времени

В минутах

Номер и наименование операции	То	Тв	Тоб.от	Тшт	Тп-з	Тшт-к
010 Вертикально-сверлильная	5,26	0,407	0,34	6,01	15	6,2
030 Фрезерная с ЧПУ	1,12	0,481	0,22	1,83	25	2,14
050 Вертикально-сверлильная	0,58	0,231	0,049	0,86	15	1,05
070 Горизонтально-протяжная	0,49	0,52	0,06	1,07	20	1,32

1.9 Выбор оборудования и расчет его количества

Правильный выбор оборудования определяет его рациональное использование. При выборе станков для разработанного технологического процесса этот фактор должен учитываться таким образом, чтобы исключить их простои, т.е. нужно выбирать станки по производительности. С этой целью определяют наряду с другими технико-экономическими показателями критерии, показывающие степень использования каждого станка в отдельности и всех вместе по разработанному технологическому процессу. Для механической обработки детали корпус подшипника принимаем следующие модель станка:

010 Вертикально-сверлильная	2Н135
030 Фрезерная с ЧПУ	400V-E
050 Вертикально-сверлильная	2Н135
080 Горизонтально-протяжная	7534

Для каждого станка в технологическом процессе должны быть подсчитаны коэффициент загрузки и коэффициент использования станка по основному времени.

Коэффициент загрузки определяется как отношение расчетного количества станков, занятых на данной операции к принятому

Расчетное количество станков определяется по формуле

Коэффициент использования оборудования по основному времени свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка и определяется как отношение основного времени на операции к штучному

Аналогично производим расчет коэффициентов использования оборудования по остальным операциям технологического процесса и полученные значения заносим в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Определение коэффициентов использования оборудования

Номер операции	То, мин.	Тшт-к, мин.	Тшт, мин.	з	о
010	5,26	6,2	6,01	0,153	0,88
030	1,12	2,14	1,83	0,053	0,61
050	0,58	1,05	0,86	0,026	0,67
070	0,49	1,32	1,07	0,033	0,46

Определяем средние значения коэффициентов использования оборудования

Графики служат наиболее наглядным средством оценки технико-экономической эффективности разработанного технологического процесса. Для технологического процесса механической обработки детали рычаг КЗК 10-0115301 строим на рисунках 1.2-1.3 следующие графики: 1) загрузки оборудования; 2) использования оборудования по основному времени.



Рисунок 1.2 - График загрузки оборудования

Рисунок 1.3 - График использования оборудования по основному времени



ГЛАВА 2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Станочное приспособление

2.1.1 Назначение и описание конструкции приспособления

Приспособление Кондуктор 1-353-7325-7024 предназначено для сверления отверстий в двух взаимно перпендикулярных плоскостях детали Рычаг КЗК-10-0115301.

Конструкция приспособления включает в себя основание 1, две опоры - 13, две кондукторные плиты-16 и 21, установочный палец 4 и ориентирующий ловитель 2.

Деталь устанавливается центральным отверстием на палец 4, опирается на две опоры - 16 и 21, ориентируется призматическим ловителем - 2, затем зажимается прижимом 14.

Графическая часть курсового проекта содержит сборочный чертеж приспособления для сверления отверстий.

2.1.2 Расчет приспособления на точность

С использованием приспособления производится сверление отверстий с размерами Ш20^+0,13 и Ш40^+0,16, наиболее точный допуск составляет 0,13 мм, поэтому по нему необходимо произвести расчет. Для расчета приспособления на точность можно использовать формулу

где - допуск на выдерживаемый размер, = 0,13 мм;

К_Т - коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих, принимаем К_Т=1,0;

К₁ - коэффициент, принимаемый во внимание в случаях, когда погрешность базирования не равна нулю, принимаем К_Т1=0,8;

_б - погрешность базирования, _б = 0,02 мм;

_з - погрешность закрепления, принимаем _з = 0,05 мм;

_у - погрешность установки приспособления, _у=0;

_и - погрешность от изнашивания установочных элементов, _и = 0,001 мм;

_п - погрешность от перекоса инструмента, принимаем _п =0,01мм;

К_Т2 - коэффициент, уточняющий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, Кт₂=0,6…0,8, принимаем Кт₂=0,6;

- средняя экономическая точность обработки, мм, =0,08 мм;

Погрешность приспособления при растачивании отверстия в детали рычаг КЗК-10-0115301 не должна превышать 0,005 мм.

2.1.3 Расчет необходимого усилия зажима

Расчет приспособления на усилие зажима включает определение необходимых сил закреплении заготовки, основных характеристик и конструктивных параметров силовых механизмов, параметров привода.

В расчетную силовую систему входят: режущий инструмент, заготовки, приспособления, источник энергии.

1) Расчет осевой силы:

Осевая сила резания определяется по формуле:

,

где Ср - коэффициент, Ср=67;

q ,y - показатели степени, y=0,8, q=1;

Kр - поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия обработки, Кр=0,75

S - подача.

2) Определяем силу закрепления Р_з :

Р_з= ,

3) Определение усилия Q на входе элементарного зажимного механизма по формуле:

,

где q - сила сопротивления пружины;

- коэффициент трения на рабочих поверхностях зажима, ;

- сила закрепления Г-образным прихватом.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема Г-образного прихвата

4) Определяем параметры силового фактора источника энергии

Рассчитываем геометрические параметры привода диаметр цилиндра

деталь рычаг заготовка обработка

где Q - усилие на входе ЭЗМ, Q=1300 Н;

- давление, принимаем р=0,4 МПа;

- КПД привода, принимаем =0,85.

По ГОСТ 15608-70 выбираем: Д = 80 мм; d = 25 мм.

2.1.4 Расчет элементов приспособления на прочность

Наиболее нагруженным элементом приспособления является штифт 62. Произведем расчет диаметра штифта из условия прочности.

Условие прочности на срез выражается следующей зависимостью

где _ср - расчетное напряжение среза, МПа;

F_ср - площадь среза, мм²;

n - количество штифтов, n=1;

[_ср] - допускаемые напряжения на срез, [_ср]=125 МПа.

Площадь среза можно определить по формуле

где d -диаметр штифта, мм.

Из условия прочности на срез получим

Условие прочности на смятие выражается следующей зависимостью

где _см - напряжения на смятие, МПа;

F_cм - площадь смятия, мм²;

[_см] - допускаемые напряжения на смятие, [_см]=250 МПа.

Согласно проведенным расчетам принимаем штифт диаметром d=6 мм.

2.2 Контрольное приспособление

2.2.1 Назначение и описание работы приспособления

Приспособление калибр-пробка предназначено для контроля размеров отверстий детали рычаг КЗК-10-0115301. Калибр-пробка проходной должен свободно проходить через отверстие под действием веса или определенной силы. Калибр-пробка непроходной, как правило, не должен входить в отверстие под действием собственного веса или определенной силы. В данном случае для контроля отверстия ^(+0,16) проходная сторона имеет размер 40,022±0,0055 мм, проходная сторона изношенная - 40 мм, и непроходная сторона - 40,16±0,0055 мм.

2.2.2 Расчет приспособления на точность

Погрешность измерения контрольного приспособления определяется по формуле

Д =

где ₁-погрешность, свойственная данной системе измерения, ₁=0,0045 мм;

₂ - погрешность установки, мм;

₃ - погрешность настройки приспособления по эталону, мм;

- допуск на измеряемый параметр; =210 мкм.

Погрешность установки определяется по формуле

Д₂ =

где е_б - погрешность базирования, _б=0;

е_з - погрешность закрепления, е_з=0,006 мм;

е_и - погрешность износа (изготовления) измерительного устройства приспособления, е_и=0.

Д₂ =

Погрешность настройки приспособления по эталону ₃=0, так как производится установка стрелки индикатора на «0» при контроле каждой новой детали.

Погрешность измерения контрольного приспособления

Д =

Так как условие выполняется, то сконструированное приспособление обеспечивает требуемую точность измерения при контроле размеров отверстия детали рычаг КЗК-10-0115301.

2.3 Режущий инструмент

Зенкер цельный 2320-2581 ГОСТ 12489-71 - это режущий инструмент для обработки отверстий. Он предназначены для окончательной обработки отверстий или предварительной обработки отверстий под последующее развертывание. Зенкеры цельные с наружным диаметром изготавливаются до 32 мм и внешне напоминают спиральные сверла, и имеют три винтовые канавки и, следовательно, три режущие кромки, что увеличивает их производительность. Режущая, или заборная, часть (смотри рисунок) выполняет основную работу резания.

Рис.2.2 - Зенкер цельный 2320-2581 ГОСТ 12489-71

Калибрующая часть предназначена для калибрования отверстий и придания правильного направления зенкеру. Хвостовик служит для закрепления зенкера в станке.

Предназначенные для обработки отверстий в деталях из чугуна и стали.



ВЫВОДЫ

В данной курсовой работе был проанализирован технологический процесс изготовления детали, с последующей его доработкой и усовершенствованием. В ходе выполнения курсовой работы был выполнен следующий объем работ. Был произведен анализ изготовляемой детали, способ ее изготовления, определен тип производства - среднесерийный. Для вышеупомянутого типа производства было произведено экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки. В качестве изготовления заготовки было принято литье в песчано-глинистые формы. Во время выполнения работы было предложено и обосновано применение новых станков и оснастки, а именно введение новых станков с ЧПУ, что позволит значительно сократить потери времени, снизить себестоимость обработки, облегчить труд рабочих и повысить культуру труда на предприятии. На сегодняшний день современное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление изделий. Автоматизация проектирования технологий и управления производственными процессами - один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.



Список использованных источников

1. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1975. - 656 с.

2. Антонюк В. Е. Конструктору станочных приспособлений: Справ. Пособие. - Мн.: Беларусь, 1991. - 400 с.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. Т.1- 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 920 с.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. Т.2 - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 912 с.

5. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. Т.3 - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 864 с.

6. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для вузов. 5-е издание, - М.: ООО ИД «Альянс», 2007.- 256 с.

7. Горохов В. А. Проектирование и расчет приспособлений: Учеб. пособие для студентов вузов машиностроит. спец. - Мн.: Выш. шк.,1986. - 238 с.

8. Технология машиностроения. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие / М.Ф. Пашкевич [и др.]; под ред. М.Ф. Пашкевича. - Минск: Изд-во Гревцова, 2010. - 400 с.

9. Кирсанов Г. Н. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов.- М.: Машиностроение, 1986. - 288 с.

10. Колев К. С., Горчаков Л. М. Точность обработки и режимы резания. - М.: Машиностроение, 1976. - 130 с.

Размещено на Allbest.ru