Процесс изготовления машин или механизмов

1.6.6 Нормирование операций

Техническая норма времени  на обработку заготовки является одной из основных параметров для  расчета стоимости изготовляемой  детали, числа производственного  оборудования, заработной платы рабочих  и планирования производства.

Техническую норму времени  определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организации рабочего места.

Норма штучного времени операций, производимых на универсальных станках, определяется по следующей формуле:

 

ТШТ=, мин, где: (1.6.6.1.) ([12] стр. 9),

 

То - основное время;

ТВ=tуст+tпер+tизм мин - вспомогательное  время (1.6.6.2.) ([12] стр. 10),

tуст - время на установку  и снятие детали, мин;

tпер - время связанное  с переходом, мин;

tизм - время на контрольные  измерения, мин;

К - время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, 4,6% от оперативного времени  Топ;

 

Топ=ТО+ТВ - оперативное время (1.6.6.3.) ([12] стр. 10),

Норма штучного времени операций, производимых станках с ЧПУ, определяется по следующей формуле:

 

- штучное время;(1.6.6.4.) ([12] стр. 101),

- время автоматической  работы станка; (1.6.6.5.) ([12] стр. 101),

 

То.а - сумма времени обработки  отдельных технологических участков;

- время машинно-вспомогательной  работы;

 

, мин - время вспомогательной  ручной работы, не перекрываемое  временем автоматической работы (1.6.6.6.) ([12] стр. 101),

 

Тв.у - вспомогательное время  на установку и снятие детали;

Твсп - вспомогательное время, связанное с выполнением операции;

Тв.и, - вспомогательное неперекрываемое  время на измерения.

Кtв - поправочный коэффициент, определяется суммарной продолжительностью обработки партии деталей выраженной рабочими сменами ([16], стр. 50, карта 1);

К - время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, 10% от оперативного времени  Топ;

 

Топ = Та + Тв.н (1.6.6.7.) ([12] стр. 101)

 

Норма выработки за смену  определяется следующим образом:

 

НВ= , шт, где: (1.6.6.8.) ([12] стр. 8),

Тсм=480 мин - продолжительность  смены(восьмичасовой рабочий день)

ТПЗ - подготовительно-заключительное время, мин

Операция 015. Токарная.

 

Переход 01. То =0,0000224·(D2-d2)=0,0000224·(136,52 - 642)=0,32 мин;

Переход 02.То=0,000134·D?L =0,000134·66?38=0,34 мин;

 

где:

D - диаметр обрабатываемой  поверхности, мм;

d - диаметр обработанной  поверхности, мм;

L - длина обрабатываемой  поверхности, мм;

?То=0,66 мин;

tуст = 0,27 мин; ([16] стр. 131, карта  69)

tпер=0,4 мин; ([16] стр. 131, карта  70)

tизм=0,16 мин; ([16] стр. 131, карта  71)

ТВ=0,27+0,4+0,16=0,83;

Топ=0,66+0,83=1,49;

К=1,49?0,046 =0,07.

ТШТ==1,57 мин

Норма выработки:

ТПЗ=6,6 мин ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==315 шт.

Операция 020. Токарная с ЧПУ.

 

Тоа= Тм1+ Тм2+ Тм3+ Тм4+ Тм5+ Тм6+ Тм7 , мин

 

Тм1=0,0000224·(D2-d2)=0,0000224·(752 - 482)=0,07 мин;

Тм2=0,0000224·D·L=0,0000224·73·47=0,08 мин;

Тм3=0,0000224·D·L=0,0000224·74·10=0,02 мин;

Тм4=0,000175·D·L=0,000175·66·10=0,01 мин;

Тм5=0,000175·D·L=0,000175·72·43=0,54 мин;

Тм6=0,000134·D·L=0,000134·50·95=0,64 мин;

Тм7=0,000134·D·L=0,000134·46·2=0,01 мин;

Тоа=1,37 мин;

Тмв=0,07?3+0,012=0,22 мин

Та=1,37+0,22=1,59 мин.

Тв.у =0,04 ; ([16] стр. 131, карта 69)

Твсп =0,07; ([16] стр. 131, карта 70)

Тв.и =0,15; ([16] стр. 131, карта 71)

Твн=0,004+0,07+0,05=0,12 мин

Кtв =1,55;

Топ = 1,59+ 0,12=1,71;

К=1,71?0,1=0,171;

Тшт=(1,71+1,55?0,12) 1,002=2,0 мин

Норма выработки:

Тпз=6,6+1?3=9,3мин ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==235 шт .

Операция 025. Токарная.

 

Переход 01. То = 0,00018·D?L =0,00018·67?38=0,46 мин;

Переход 02.То=0,00018?D?L=0,00018·67?4=0,05 мин;

Переход 03.То=0,00018?D?L=0,00018·50?2=0,02 мин;

 

где:

D - диаметр обрабатываемой  поверхности, мм;

L - длина обрабатываемой  поверхности, мм;

?То=0,53 мин;

tуст = 0, 27 мин; [2, стр. 130, табл. 69]

tпер=0,32 мин; ([16] стр. 131, карта  70)

tизм=0,16 мин; ([16] стр. 131, карта  71)

ТВ=0,27+0,32+0,42=0,75 мин;

Топ=0,53+0,75=1,28;

К=1,28?0,046 =0,06 .

ТШТ==1,35 мин;

Норма выработки:

ТПЗ=6,6 мин; ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==350 шт .

Операция 030. Сверлильная  с ЧПУ.

 

Тоа=4·0,00056·D·L=4×0,00056?14?72=2,26 мин;

 

Тмв=0,43+0,012=0,55 мин;

Та=2,26+0,55=2,81 мин.

Тв.у =0,05 ; ([16] стр. 131, карта 69)

Твсп =0,07; ([16] стр. 131, карта 70)

Тв.и =0,15; ([16] стр. 131, карта 71)

Твн=0,07+0,15+0,05=0,25 мин;

Кtв =1,55;

Топ = 2,81+ 0,25=3,06;

К=3,06?0,1=0,36;

Тшт=(2,81+0,25?1,55) 1,003=3,67 мин.

Норма выработки:

Тпз=7+0,25=7,25 мин ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==128 шт.

Операция 040. Сверлильная  с ЧПУ.

 

- время автоматической  работы станка [2 стр. 295 табл. 3.154]

 

Время вспомогательной ручной работы, не перекрываемое временем автоматической работы:

 

Тоа= Тм1+ Тм2+ Тм3+ Тм4+ Тм5+ Тм6 , мин;

Тм1=0,00021·D·L=0,00021·16·38=0,13 мин;

Тм2=0,00021·D·L=0,00021·20·8=0,03 мин;

Тм3=0,000423·D·L=0,0000224·72·10=0,02 мин;

Тм4=2·0,00056·D·L=2·0,00056·2,5·7=0,02 мин;

Тм5=2·0,000319·D·L=2·0,002·3·6=0,08 мин;

Тм6=2·0,000319·D·L=2·0,002·3·6=0,08 мин;

 

Тоа=0,36 мин;

Тмв=0,03?6+0,03?3+0,1?6=0,87 мин;

Та=0,87+0,36=1,23 мин.

Тв.у =0,05 ; ([16] стр. 131, карта 69)

Твсп =0,07; ([16] стр. 131, карта 70)

Тв.и =0,15; ([16] стр. 131, карта 71)

Твн=0,07+0,15+0,05=0,25 мин;

Кtв =1,55;

Топ = 1,23+ 0,25=1,48;

К=1,48?0,1=0,148;

Тшт=(1,23+0,25?1,55) 1,002=1,62мин.

Норма выработки:

Тпз=7+0,25?6=8,5 мин; ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==291 шт.

Операция 050. Фрезерная.

 

Переход 01. Тм = ==4,8 мин;

уст = 0, 57 мин; ([16] стр. 131, карта 69)

tпер=0,2 мин; ([16] стр. 131, карта  70)

tизм=0,16 мин; [9 , стр. 132, табл. 71]

ТВ=0,27+0,32+0,42=0,93 мин;

Топ=4,8+0,93=5,73 мин;

К=5,73?0,041 =0,23;

ТШТ==5,74 мин.

Норма выработки:

ТПЗ=8,3 мин ([16] стр. 134, карта 72)

НВ==82 шт.

Результаты расчётов приведены  в таблице 1.6.6. Нормирование операций.

 

Таблица 1.6.6. Нормирование операций.

ОперацияTo, мин.Tв, мин.Тшт, мин.Тпз, мин.Нв, шт.015 Токарная0,660,831,576,6315020 Токарная с ЧПУ1,590,122,09,3235025 Токарная0,530,751,356,6350030 Сверлильная с ЧПУ2,810,253,677,25128040 Сверлильная  с ЧПУ1,230,251,628,5291050 Фрезерная4,80,935,748,3821.7 Расчёт управляющей программы для  станка с ЧПУ на одну операцию

 

Для создания управляющей  программы обработки детали на операции 030 Сверлильная с ЧПУ была использована система проектирования ADEM V8.0, в  которую был импортирована 3D модель детали из системы Компас-3D V9. После  внесения данных об обработке, параметров режущего инструмента, режимов резания  в модуль CAM программа автоматически  рассчитала траекторию движения инструмента  и записала следующую управляющую  программу.

FANK0010.ANK

%*G17*M03*G01Y+005374F4712*G01Z-004800F0712*G01Z-003900F0585*G01Z+003900F4712*G01Z-003700F0712*

N008G01Z-003900F0585*G01Z+007600F4712*G01X-005374Y-005374F0712*

N011G01Z-003900F0585*G01Z+003900F4712*G01Z-003700F0712*

N014G01Z-003900F0585*G01Z+007600F4712*G01X+005374Y-005374F0712*G01Z-003900F0585*G01Z+003900F4712*G01Z-003700F0712*G01Z-003900F0585*G01Z+007600F4712*G01X+005374Y+005374F0712*G01Z-003900F0585*G01Z+003900F4712*G01Z-003700F0712*

N026G01Z-003900F0585*G01Z+007600F4712*

*

Значение адресов, функций  и кодов:- порядковый номер кадра;

X - координаты перемещения  инструмента по оси Х, мм;

Y- координаты перемещения  инструмента по оси Y, мм;

Z - координаты перемещения  инструмента по оси Z, мм;

F - рабочая подача, мм/об;

G01 - линейная интерполяция (подача на врезание);

G17 - работа в полярной  системе координат в плоскости  XY;

M03 - вращение шпинделя  по часовой стрелке.

Время обработки - 4,3 мин;

длина управляющей программы - 1,6 м.

Рисунок 1.7.1. Обработка отверстий. Операция 030 Сверлильная с ЧПУ.

 

Рисунок 1.7.2. Управляющая  программа.

 

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

 

2.1 Проектирование и расчет  специального приспособления.

 

Специальное приспособление проектируется для сверления  сквозных отверстий Ø14мм на операции 030 Сверлильная с ЧПУ.

Для этого сначала производится уточнение схемы установки. Зная принятое базирование, точность и шероховатость  базовых поверхностей, определяется тип и размер установочных элементов, их количество и взаимное положение. Далее, определив крутящий момент при  сверлении, рассчитывается величина зажимных сил и устанавливается место  их приложения. Затем выбирается тип  зажимного устройства , определяются его основные размеры, а также  необходимые вспомогательные устройства. Завершающим этапом проектирования является разработка общего вида специального приспособления.

Обработка поверхности выполняется  на вертикально-сверлильном станке модели 2Р135Ф2-1 спиральным сверлом из быстрорежущей стали.

Исходя из этого, была принята  следующая схема базирования  заготовки:

 

Рисунок 2.1.1. Схема базирования

 

Базирование детали будет  производиться по наружному диаметру 72 мм цилиндрической бобышки, обработанному  по девятому квалитету точности с  шероховатостью Ra 1,6, чистому торцу  цилиндрической бобышки и боковой  поверхности фасонной бобышки в  упор от проворота.

Число и расположение установочных элементов должно обеспечивать необходимую  ориентацию заготовки согласно принятой в технологическом процессе схеме  базирования.

При этом наиболее рациональным будет использование схемы зажима в призмах:

 

Рисунок 2.1.2. Схема зажима

W - сила зажима в призмах,  кгс;

рассчитывается по формуле:

 

, кгс; (2.1.1.) ([2] стр. 131)

 

где:

К =1,5 - коэффициент запаса;

D=72 мм - зажимаемый диаметр  детали;

Мк - крутящий момент при сверлении, кгс?мм;

f =0,25 - коэффициент трения  на рабочих поверхностях зажимов;

?=90? - угол призмы.

Крутящий момент при сверлении  определяется исходя из схемы действия моментов сил:

 

Рисунок 2.1.3. Схема действия моментов сил

 

, кгс?мм; (2.1.2.) ([2] стр. 133)

 

где:

R=60 мм - плечо силы Q;

- сила, вращающая заготовку  вокруг центральной оси, Н ; (2.1.3.) ([2] стр. 156)

=7 мм - радиус сверления;

 

- крутящий момент на  сверле, Н?м: (2.1.4.)

=14 мм - диаметр сверла;

S=0,24 мм/об - подача;

См=0,0345;

Kp=0,69;

q=2;

y=0,8;

Н?м;

кгс;

кгс?мм;

Н.

Учитывая величину и место  приложения зажимающих сил, в качестве зажимного устройства выбираются тиски  с двумя подвижными губками. Данное устройство обеспечит точное базирование  заготовки благодаря самоцентрирующим подвижным призмам. Погрешность  базирования возникать не будет.

Рисунок 2.1.4. Зажимное устройство

- Призма подвижная;

- Опора;

- Винт ГОСТ 1491-80;

- Пружина ГОСТ 13766-66;

- Рычаг угловой ГОСТ 12474-67.

 

Угловое положение заготовки  фиксируется штифтом Ø10 мм, вмонтированного в неподвижный элемент конструкции приспособления при помощи резьбы М10 по переходной посадке 7H/8g.

Для перемещения подвижных  губок при зажиме и разжиме  заготовки в приспособлении в  качестве силового привода будет  применяться пневматический диафрагменный  привод.

Рисунок 2.1.5. Пневматический диафрагменный привод

 

Чтобы выбрать геометрические параметры певмокамеры, рассчитывается усилие Q, необходимое для получения  силы зажима P (W).

 

, Н ; (2.1.5.) ([6] стр.252)

; (2.1.6.) ([6] стр. 256)

2 - коэффициентов трения  на направляющей поверхности  ползунов;

? - коэффициент, учитывающий  потери от трения в переднем  кулачке;

q - сопротивление пружины

l=15,5 мм;

lо= 57 мм;

l1= 33 мм;

H=80,5 мм;

P=W=7500 H - сила зажима;

;

Н.

Диаметр пневмокамеры определяется по формуле:

 

, мм; (2.1.7.) ([2]стр.96)

=Q =1840 Н;

 

р=0,4 мПа;

мм.

Выбирается ближайшее  большее значение диаметра пневмокамеры и опорной шайбы:

D=200 мм, ([6], стр.98, табл.3.11);

d=140 мм.

Сверление глубоких отверстий  будет производиться длинным  спиральным сверлом через кондукторные втулки. Для этих целей используется накладной кондуктор, в который  запрессовываются постоянные втулки с  буртиком по ГОСТ 18430-73

Допуск межосевого расстояния обрабатываемых отверстий (5 мкм) и допуск на их расположение относительно оси  центрально отверстия детали (10 мкм) обеспечивается точным положением втулок в кондукторной плите.

Точное центрирование  и зажим накладного кондуктора осуществляется пластинчатой пружиной. В соответствии со стандартом выбирается узкая пружина  Ø67мм. Количество пружин, обеспечивающих зажим, определяется следующим образом:

 

, (2.1.8.)где: ([2] стр. 260)

- количество пружин

Мрез=12858 кгс?мм - крутящий момент при сверлении

Мк=3000 кгс?мм - наибольший крутящий момент, передаваемый одной пружиной

К`=1,5 - коэффициент запаса.

, принимается 7 штук.

Базирование кондуктора на детали осуществляется при помощи запрессованных постоянных цилиндрических пальцев, которые  определяют угловое положение обрабатываемых отверстий. Межосевое расстояние пальцев F зависит от расстояния между точками  касания поверхности пальцев  и детали H и диаметра пальцев, вычисляется  геометрическим путём.

 

Рисунок 2.1.6. Определение  межосевого расстояния.

 

, мм (2.1.9.);

 

где:

d=10 мм - диаметр постоянного  пальца

 

, мм (2.1.10.);

 

где:

М=38мм;

- по теореме Пифагора (2.1.11.);

, мм;

 

где:

R=46мм;

r=14,5мм;

Р=38мм.

 

, мм (2.1.12.);

.

=39,077?2=78,15±0,5 мм.

Расстояние H принимается  с учётом допуска на заготовку  по максимальному размеру.

Н=78,65+0,1мм;

.

Допуск межосевого расстояния втулок принимается по справочнику (Станочные приспособления, Вардашкин  Б.Н., 1984, с 566).

Рисунок 2.1.7. Кондуктор накладной.

2.2 Проектирование и расчет  специального режущего инструмента

 

Для операции 040 сверлильная  с ЧПУ, выполняемой на станке модели 2Р135Ф2-1, сконструирован специальный  режущий инструмент - сверло-зенковка для сверления отверстия диаметром Ø 2,5Н14мм на длину 7мм с образованием фаски Ø5мм на 1х45º в заготовке из стали 20ХМЛ.

Сверло-зенковка - сборный  режущий инструмент, состоящий из: спирального сверла, зенковки, конусного  хвостовика и штифта.