Технология машиностроения

 

Результаты расчетов технической  нормы времени сводим в табл. 9.1.

Таблица 9.1-Сводная таблица технических норм времени по операциям,мин

№ оп	Наименование операции	То	Тв			Топ	Тоб.от	Тшт	Тп-з	n	Тш-к
			Ту.с	Туп	Тиз
005	Токарная с ЧПУ	3,41	0,23	0,075	0,66*	7,83	0,63	8,46	12	375	8,47
010	Протяжная	0,15	0,05	0,17	0,006	0,56	0,045	0,60	11		0,62
015	Токарная с ЧПУ	4,74	0,23	0,075	0,6*	9,16	0,73	9,89	12		9,9
035	Зубофрезерная	7,5	0,11	0,18	0,1*	8,04	0,64	8,56	25,5		8,6

*Перекрываемое время

 

8.2 Построение  графиков загрузки

Потребное количество единиц оборудования для данной операции определяется по формуле:

m_p = Т_ш-к × N_г /(60×F_г),

Расчетное количество единиц оборудования m_p округляется в большую сторону до величины m_п.

Коэффициент загрузки станка определяется:

h_з =m_р / m_п

Коэффициент использования оборудования по основному (технологическому) времени  определяется для серийного производства как отношение основного времени  к штучно-калькуляционному времени:

h_о = Т_о / Т_ш-к.

Этот коэффициент характеризует  уровень механизации технологической  операции.

Коэффициент использования станков  по мощности привода представляет собой отношение необходимой мощности привода станка к фактической мощности установленного на станке привода главного движения:

h_м = N_пр / N_ст

Результаты расчетов сводим в таблицу 10.1.

Таблица 10.1-Расчет коэффициентов использования  оборудования

№ оп.	То, мин	Тш-к, мин	mP	mпр	hЗ	hо	Nпр, кВт	Nст, кВт	hМ
005	3,41	6,36	0,32	1	0,32	0,54	4,2	10	0,42
010	0,15	0,64	0,03	1	0,03	0,23	1,3	11	0,12
015	4,74	7,74	0,39	1	0,39	0,61	1,0	10	0,1
035	7,5	8,6	0,44	1	0,44	0,87	2,5	7,5	0,33
Итого				4	1,43	3,11			1,47

 

hз ср =åhзi / åm_прi;      ho ср =åhoi / åm_прi ;    hм ср =åhмi / åm_прi;

hз ср = 1,43/4 = 0,29;      ho ср = 3,11/4 = 0,62;     hм ср 1,47/4 = 0,29

 

 

 

 

 

 

Для наглядности построим диаграммы:

Рисунок 10.1 - Диаграмма загрузки  оборудования

Рисунок 10.2 -Диаграмма использования оборудования по основному времени

Рисунок 10.3- Диаграмма использования оборудования по мощности.

Рисунок 10.4- Диаграмма стойкости инструментов.

9 Расчет и проектирование червячной модульной фрезы

Расчет червячной  фрезы произведем по методике, изложенной в [9]

Исходные параметры нарезаемого  колеса:

Угол профиля a=20⁰.

Модуль m=6,5.

Коэффициент высоты головки зуба h_a=1.

Степень точности -8.

Фреза - чистовая сборная.

В зависимости  от назначения и размеров червячные  фрезы изготавливаются классов  точности ААА,АА,А,В,С и D и рекомендуются соответственно для нарезания зубчатых колес 5,6,7,8,9,10 и 11 степеней точности.

Принимаем для проектирования червячную  фрезу класса точности АА.

Определение конструктивных элементов  и геометрических параметров фрезы:

1. Материал для изготовления  фрезы

Cборные червячные фрезы выполняется из быстрорежущей стали Р9К10 для режущей части и 40Х для корпуса

2. Наружный диаметр фрезы.

  d_a = 118мм.                              

3. Число зубьев фрезы:

z₀ = 1.3(360˚ / φ);

где cos φ = (d_a - 2h₀) / d_a ,

h₀ - высота зуба фрезы.

h₀ = 2.5*m ,

h₀ = 2.5*6.5= 16,25 мм,

cos φ = (118 - 2*16,25) / 118 = 0,72

φ = arccos 0,72 = 48˚

z₀ =1.3 (360˚ / 48˚) = 9.7

Принимаем z₀ = 9

4. Величина затылования на вершине зуба определяется по формуле:

К = π d_a  tg α_a /z₀

К = 3,14*118*tg 10˚ / 9 = 6,5мм.

К1=(1,3…1,7)К=10,4=10 мм

5. Глубина канавки

H=ho+(K+K1)/2+r3

r3=2мм

H=16,25+(6,5+10)/2+2=26,5мм

 

6.Толщина зуба у основания

С>=(0.8-1.0)*H

C=H=27мм

7. Передний угол на вершинной  режущей кромке γ_а для чистовых и прецизионных фрез равен нулю, т.е. γ_а= 0.

8. Длина L1 рабочей части фрезы рассчитывается по формуле:

L₁ = 2h₀ctg α_n0 + πxm_n0,

где h₀ - высота зуба фрезы.

х = 2                                                              

L₁ = 2*16,25*ctg 20˚ + 3,14*3*6.5 = 160 мм.

9. Полная длина фрезы:

L = L₁ +2 l_б,

где l_б = 3…5 мм - длина буртика.

L = 160 + 2*4 = 168 мм.

10.Диаметр буртика:

d_б = d_a - 2H - (1…2) мм.

d_б = 118 – 2*22-2=72 мм.

11.Диаметр отверстия под оправку рассчитывается по формуле:

d_отв = 20m_n0^0,373

Полученное значение округляется  до ближайшего большего стандартного в соответствии с ГОСТ 9472-90.

 Т.е. d_отв = 20*6.5^0,373 = 40мм.

        d_отв  = 40мм.

12.Диаметр выточки в отверстии  равен:

d_в = d_отв + 2 мм.

d_в =40 + 2 = 42 мм.

13. Длина шлифованной части отверстия  с каждой стороны:

l₁ = 0,2L

l₁ = 0,2*168 =33,6 мм.

14. Диаметр начальной окружности  фрезы 

d = d_a - 2h_a0 - 0,3К.

d = 118 - 2*16,25 - 0,3*6,5 =83,55 мм.

По табл.5 ГОСТ 9324-80Е принимаем  класс точности фрезы : В

По ГОСТ 9324-80Е определяем допуски червячной модульной фрезы:

-  диаметр  посадочного отверстия f_d = Н6;

-  радиальное  биение буртиков f_y =12мкм;

- торцевое  биение буртиков f_t = 8 мкм;

- радиальное  биение по вершинам зубьев  f_rda =63 мкм;

- профиль  передней поверхности f_γ = 63мкм;

- разность  соседних окружных шагов f_uo =63 мкм;

- накопленная  погрешность окружного шага стружечных  канавок F_po =125 мкм;

- направление  стружечных канавок f_x = 100 мкм;

- профиль  зуба f_fo = 25 мкм;

- толщина  зуба T_so = - 63 мкм;

- винтовая  линия фрезы от зуба к зубу  f_h1o = 20 мкм;

-  винтовая  линия фрезы на одном обороте  f_ho = 32 мкм;

Спроектированная  фреза изображена на рис.11

Рис.11 Фреза  червячная 

10 Расчет технико-экономических показателей

Определим себестоимость обработки по сравниваемым вариантам. Критерием оптимальности  является минимум приведенных затрат на единицу продукции [6].

Часовые приведенные затраты можно  определить по формуле:                                   

                                      ;

где S_з- основная и дополнительная зарплаты с начислениями, руб.;

      S_ч.з.- часовые затраты на эксплуатацию рабочего места, руб./час;

      Е_н- нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в машиностроении Е_н=0,15);

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

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного  обслуживания (руб./час. ):

                                               ;

где e- коэффициент к часовой тарифной ставке, равный 1,53;

      S_тф- часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, руб./час;

k - коэффициент, учитывающий зарплату  наладчика;

y - коэффициент штучного времени,  учитывающий оплату труда рабочего  при многостаночном обслуживании.

Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места:

                                               ;

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

       к_м- коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка, определяется по формулам

Часовые затраты на базовом рабочем  месте в условиях серийного  производства при двусменном режиме работы, по рекомендациям  принимаем равными 892 руб./час.

Капитальные вложения в станок и  здание (руб./час) определяются по формулам:

               ;   ;

где F_э- эффективный годовой фонд времени станка, ч;

       h_з- коэффициент загрузки станка.

        Ц_пл.зд- стоимость 1 м² площади механического цеха.

        А- производственная площадь, занимаемая станком, с учетом проходов;

                                                            А=а×К_а,,

          где   а- площадь станка в плане;

                 К_а- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, принимаем по рекомендациям.

Таким образом, используя приведенные  выше формулы и нормативные данные, рассчитываются приведенные затраты (А- производственная площадь, занимаемая станком, с учетом проходов;

А=а×К_а;

а- площадь станка в плане;

К_а- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, принимаем по рекомендациям.

Таким образом, используя приведенные  выше формулы и нормативные данные, рассчитываются приведенные затраты (руб./час).Для выявления более экономичного варианта необходимо рассчитать технологическую себестоимость операций:

;

где Т_шт.- штучное время на операцию, мин;

       к_в- коэффициент выполнения норм, принимается обычно равным 1,3.

Таблица 13.1.- Определение стоимости операций механической обработки

№ оп	Sз, руб./ч	Sч.з, руб./ч	Кс, руб./ч	Кз, руб./ч	Ен	Sп.з, руб./ч	Тшт-к, мин	Со, руб.
005	1343,2	2497,6	21,0	1124,3	0,15	4012,6	8,47	435,2
010	2265,2	2676,0	123,2	1827,8	0,15	5233,8	0,62	40,26
015	496,4	2497,6	17,3	401,5	0,15	3056,8	9,9	387,6
035	2265,2	2497,6	17,2	1034,4	0,15	4920,5	8,56	539,9
Итого, себестоимость механической обработки:								1746,6

Технологическая себестоимость равна: