Основы технологии машиностроения

,

где ∑О_i – количество операций выполняемых на одном месте; – количество принятого оборудования. Согласно ГОСТ 14004-74, для среднесерийного производства 10 К_з.о.  20.

Количество различных  операций равно сумме операций, закреплённых за каждым рабочим местом:

.

Сумма операций, закреплённых за каждым рабочим местом, определяется по формуле:

,

где – нормативный коэффициент загрузки рабочего места всеми закреплёнными за ним операциями; – фактический коэффициент загруженности рабочего места проектируемой операцией.

Фактический коэффициент загруженности рабочего места проектируемой операции определяется по формуле:

,

где - расчетное количество оборудования; – принятое количество оборудования.

Расчетное количество оборудования:

,

где - годовая программа выпуска, штук; - штучно-калькуляционное время, мин; - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч; m – число рабочих смен; - среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

,

где - коэффициент серийности; - основное технологическое время.

Определяем основное технологическое время и штучно-калькуляционное время:

1) Фрезеровать торцы:

 мин;

 мин.

   Зацентровать торцы:

 мин;

 мин;

 мин.

2) Обточить шейки вала (черновое и чистовое точение):

;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин;

 мин.

Подрезания торцов (черновое и чистовое):

 мин;

 мин;

  мин;                    мин.

3) Прорезание канавок:

 мин;

   мин;         мин.

4) Накатка рифления:                  

 мин

 мин

5) Круглошлифовальная:

 мин

 мин

 мин                    мин

Действительный годовой фонд времени работы оборудования  = 4029 ч. Предварительно тип производства определяем по массе детали и программе выпуска. Для годовой программы 13500 штук и массы детали 0,022 кг принимаем среднесерийный тип производства. Принимаем среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования = 0,8.

На основании расчёта штучно-калькуляционного времени, затраченного на каждую операцию, определяем расчётное количество станков:

.

Количество станков на фрезерно-центровальной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на токарной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на операции накатки рифления:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Количество станков  на круглошлифовальной операции:

 шт.

Принимаем = 1 шт.

Общее количество оборудования:

Определяем коэффициенты загруженности рабочего места проектируемой  операции:

для фрезерно-центровальной операции: ;

для токарной операции ;

для операции накатки рифления: ;

для круглошлифовальной операции .

Определяем количество операций, выполняемых на рабочем месте:

для фрезерной операции ;

для токарной операции ;

для операции накатки рифления: ;

для круглошлифовальной операции .

Полученные значения сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Операция					О
Фрезерная	0,555	0,039	1	0,039	20,5
Токарная	1,117	0,078	1	0,078	10,3
Накатка рифления	9,132	0,64	1	0,64	1,25
Круглошлифовальная	0,087	0,006	1	0,006	9,2

 

Коэффициент закрепления  операции:

.

На основании приведённых  расчётов можно сделать вывод: так  как   = 10, то тип производства среднесерийный.

Скорректированная программа годового выпуска:

;

где m = 1 – количество деталей в изделии, штук; = 5 - коэффициент учёта брака и запаса на складе, %..

Тогда

 штук.

Количество деталей  в партии определяем по формуле:

,

где = 9 – периодичность выпуска изделий для среднесерийного производства; F = 253 – число рабочих дней в году. Тогда

 шт.

Такт выпуска:

.

 

1.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки

 

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют  технические условия на изготовление. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогостоящей технологической оснастки, однако они требуют более трудоёмкой последующей обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости. Технологический процесс получения заготовок определяется технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами деталей, а также программой выпуска. В действительном производстве учитывается возможность заготовительных цехов, наличие соответствующего оборудования. Следует учитывать прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения.

При выборе заготовки учитываются  следующие требования: 1) Форма и  размеры заготовки должны быть максимально приближены к форме и размерам готовой детали; 2)Заготовка должна обеспечивать высокую точность размеров, шероховатость поверхности и качество материала; 3) Заготовка должна иметь низкую себестоимость изготовления и обеспечивать низкую себестоимость изготовления детали; 4) Создание возможности механизации и автоматизации технологического процесса; 5) Обеспечение производительности труда.

Из стали 45 ГОСТ 1050-88 изготавливается  вал массой 0,022 кг в условиях среднесерийного производства ( = 13500 штук).

Поскольку форма вала имеет относительно небольшую разницу перепада диаметров, а также отсутствуют дополнительные требования к механическим свойствам материала, выбираем в качестве заготовки горячекатаный стальной прокат по ГОСТ 2590-71.

Расчет размеров заготовки проводим по ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные».

Исходные данные.

Оборудование – горизонтально-ковочная машина.

Материал заготовки – сталь 45.

Масса детали – 0,022 кг.

Определение технических характеристик  поковки.

1) Найдем расчетную массу поковки = , где - масса детали, - расчетный коэффициент, определяемый по ГОСТ 7505-89. =1,4 (т.к. деталь имеет прямую ось).

Получаем  = кг.

2) Класс точности – Т4.

3) Группа стали – М2.

4) Степень сложности поковки  определяется в зависимости от  соотношения  , где - масса фигуры в которую вписана поковка. Имеем = , откуда степень сложности поковки – С2.

5) Конфигурация поверхности разъема  штампа – П (плоская).

6) Исходный индекс – 9.

Определение припусков и кузнечных  напусков.

1) Основные припуски на размеры, мм:

• 1,3 – диаметр Æ4,5мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,3 – диаметр Æ6,7 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,4 – толщина 29 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,5 – толщина 42 мм, чистота поверхности  Ra=3,2 мкм

• 1,3 – толщина 12 мм, чистота поверхности Ra=3,2 мкм

• 1,4 – длина 88 мм, шероховатость Ra=3,2 мкм.

2)   Смещение по поверхности  разъема штампов – 0,1 мм.

 Отклонение от плоскостности и прямолинейности – 0,3 мм – для всех

 Штамповочный уклон - 7°

Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

1) Размеры поковки, мм:

• диаметр Æ4,5+(1,3+0,4)×2=7,9, принимаем Æ8 мм

 • диаметр Æ6,7+(1,3+0,4)×2=10,1, принимаем Æ10 мм

• толщина 29+1,4+0,3×2=31, принимаем 31 мм

• толщина 42+1,5+0,3×2=44,1, принимаем 44 мм

• толщина 12+1,3+0,3×2=13,9, принимаем 14 мм

• длина 88+(1,4+0,4)×2+1=92,6, принимаем 93 мм

2)   Радиус закругления наружных  углов – 1,0 мм.

3) Допускаемые отклонения размеров, мм:

• диаметр Æ8  • диаметр Æ10

• толщина 31  • толщина 44 .

• толщина 14  • длина 93 .

Чертёж заготовки представлен  на листе формата А2  
ПГУ 1.4-07.150202.013.001 ЧЗ

 

1.5 Разработка маршрутной  и операционной технологии обработки детали

 

Приведём на рисунке 1 условные обозначения  обрабатываемых поверхностей.

Рисунок 1

 

Учитывая рекомендации по экономической  точности обработки и принципа постоянства  баз, применяем следующий маршрут обработки (таблица 4).

 

Таблица 4

№ опер	Наименование  и краткое содержание	Технологические базы	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы Зацентровать с 2х сторон	Ось и торец исходной заготовки	Фрезерно-центровальный  полуавтомат МР-78
010	Токарно-копировальная (черновая) Точить поверхности 2 (Æ8 до Æ5 на длину 31), 4 (Æ10 до Æ7 на длину 44), 6 (Æ8 до Æ5 на длину 14), фаски, подрезать оба торца	Ось и торец 1 (Ось и торец 7)	Токарно-копировальный многорезцевой полуавтомат 1Н713
015	Токарно-копировальная (чистовая) Обточить под шлифование  поверхности 2 (Æ5 до Æ4,5 на длину 29), 4 (Æ7 до Æ6,7 на длину 42), 6 (Æ5 до Æ4,5 на длину 12), фаски, подрезать оба торца начисто	Ось и торец 1 (Ось и торец 7)	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
020	Токарная Прорезать канавки 3, 5	Ось и торец 1	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
025	Накатка рифления	Поверхности 2, 6 и торец 7	Токарно-копировальный  многорезцевой полуавтомат 1Н713
030	Термическая Калить ТВЧ до HRC 45…60		Электропечь
035	Круглошлифовальная Шлифовать все поверхности, торцы и фаски	Ось и торец 1	Круглошлифовальный станок 3А110
040	Контрольная		Плита контрольная

 

1.6 Обоснование выбора оборудования

 

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач  при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит  производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимость изделия.

В зависимости от объема выпуска изделий выбирают станки по степени специализации и высокой  производительности, а также станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки  необходимо правильно выбрать приспособления, которые должны способствовать повышению  производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовки и выверки их при установке на станке.

Применение станочных  приспособлений и вспомогательных  инструментов при обработке заготовок  дает ряд преимуществ:

- повышает качество и точность обработки деталей;

- сокращает трудоемкость обработки заготовок за счет резкого уменьшения времени, затрачиваемого на установку, выверку и закрепление;

- расширяет технологические возможности станков;

- создает возможность одновременной обработки нескольких заготовок, закрепленных в общем приспособлении.

Операция 005 Фрезерно-центровальная

В качестве оборудования выбираем фрезерно-центровальный  полуавтомат МР-71М.

Полуавтоматы предназначены для  двухстороннего фрезерования и зацентровки  валов. Обеспечивается параллельность торцов и перпендикулярность их к оси детали, что даёт возможность в дальнейшем их не обрабатывать.

Кроме того, станки обеспечивают мерную зацентровку, что обуславливает  получение стабильных допусков по линейным размерам при последующей обработке на токарных полуавтоматах.

Мощность привода и жёсткость  станков даёт возможность вести  обработку фрезами, оснащёнными  пластинками из твёрдого сплава на скоростных режимах.

Класс точности полуавтомата – Н. Параметр шероховатости обработанной поверхности .

Полуавтомат комплектуется губками  подвижными и неподвижными разными  для зажимных тисков, оправками для  торцевых фрез, втулками для центровочных свёрл, фрезами торцевыми правыми  и левыми.

Технические характеристики полуавтомата приведены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристики полуавтомата МР-78	Численное значение
Цена, руб.	300000
Диаметр обрабатываемой заготовки, мм	25…125
Длина обрабатываемой заготовки, мм	200…500
Число скоростей шпинделя фрезы	6
Частота вращения шпинделя фрезы, мин	15; 179; 497; 712
Рабочая подача фрезы (б/с регулирование), мм/мин	20…400
Число скоростей сверлильного шпинделя	6
Частота вращения сверлильного шпинделя, мин	238, 330, 465, 580, 815, 1125
Конец фрезерного шпинделя по ГОСТ 836-72	50
Ход сверлильной головки, мм	75
Наибольший ход головки фрезы, мм	220
Рабочая подача сверлильной головки (б/с регулирования), мм/мин	20…300
Продолжительность холостого хода, мин	0,3
Мощность всех электродвигателей, кВт	13
Габариты станка, мм	3140 1630