Производство кранов шаровых

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали сводится к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

 

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

 

Количественная оценка технологичности конструкции детали, выражается целым рядом показателей, регламентируемых стандартами.

 

1. Коэффициент унификации конструкционных элементов

Ку.э. = Q у.э. / Q э ;

Где Qу.э. – число унифицированных конструктивных элементов

  Qэ. – число конструкционных элементов детали

Ку.э. = 5 / 23 = 0,21

 

2. Коэффициент стандартизации контсруктивных элементов

Кс.э. = Qс.э. / Qэ

Где Qс.э. – число стандартизованных конструктивных элементов,

       Qэ. – число конструктивных элементов на детали

Кс.э. = 4 / 23 = 0,17

 

3. Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

Кс.о.п.= Dо.с. / Dо.п.

Где Dо.с. – число поверхностей обрабатываемых стандартным режущим                      инструментом,

     Dо.п. – число поверхностей подвергаемых механической обработке.

К с.о.п. = 26 / 26 = 1

 

4. Коэффициент обработки поверхностей

Ко.п. = 1 – Dо.п. / Dn

где Dn – общее число поверхностей детали

Ко.п. = 0 , т.к. все поверхности подвергаются механической обработке.

 

5. Коэффициент повторяемости поверхностей

Кп.п. = 1 – Dн / Dn

Где Dн – число наименований поверхностей

Кп.п. = 1 – 6 / 26 = 0,23

 

6. Коэффициент использования материала

Ки.м. = Мдет / М заг

Где Мдет – масса детали

  Мзаг – масса заготовки

 К и.м. = 3,9/6,5=0,5

 

7. Коэффициент обрабатываемости материала

Ко.м. = То / То¢

Где То – основное время обработки

  То¢ - то же для базового материала

То =  L / n  х  S

отсюда     То / То¢ = n¢  х  S¢ / n  х  S

где  L – путь резания, мм

  N- частота вращения, об/мин

  S – подача, мм/об

То = 14

То = 14

Ко.м. = 14 / 14 = 1

 

8. Коэффициент точности обработки

Ктч = 1 – 1 /  Аср = 1 – åni / åAni

Где  Аср = åАni / åni = n1 + 2n2 + 3n3 ... / n1 + n2 + n3... ; ср. квалитет точности

   А – квалитет обработки

    N – число размеров составляющего квалитета

Ктч = 1 – 1 / 11,25 = 0,91

 

9.  Коэффициент шероховатости  поверхности

Кш = 1 – 1 / Бср

Где  Бср – среднее число значений параметра шероховатости

     Бср =  å Бni / å ni

     Где  Б – числовое  значение параметра шероховатости

             n – число значений с соответствующим числовым значением параметра шероховатости

      Бср = 5

      Кш = 1 – 1 / 5 = 0,8

 

10. Для каждого показателя экспертным методом определяется коэффициент значимости из условия:

n                                             1 – 0,04

å ai = 1    2 – 0,04

i=1     3 – 0,2

4 – 0,04

5 – 0,08

6 – 0,2

7 – 0,1

8 – 0,15

9 – 0,15

 

11. По численным значениям частных показателей с учетом базовых значений назначается оценка в баллах (Бi) каждому частному показателю.

Определим значения комплексного показателя технологичности по формуле:

 

     n

Бк =  å Бi  х  ai

    i=1

где  Бi – числовое значение балла

  аi – величина удельного влияния частного показателя

Бк = 4 х 0,04 + 3 х 0,04 + 4 х 0,2 + 2 х 0,04 + 3 х 0,08 + 3 х 0,2 + 3 х 0,1 + 3 х 0,15 +

    + 3 х 0,15 =  3,3

Далее обобщаем оценку уровня технологичности конструкции детали по количественным показателям.

Если Бк ³ 3, то общая оценка удовлетворительная.

Если Бк < 3, то – неудовлетворительная.

В данном случае Бк = 3,3 , следовательно деталь данной конструкции технологична.

 

II.II.  Расчет размерных цепей и определение метода сборки

 

1. Размерный анализ сборочной  единицы является одним из  мероприятий связанных с ее  технологичностью.

Проводя размерный анализ сборочной единицы проверяют технические требования на сборку а также допуски на входящие детали и назначают методы сборки соответствующих соединений. Для проведения размерного анализа используется теория размерных цепей. Составляются схемы размерных цепей для проверки одного или нескольких требований, связанных со сборкой и работой рассматриваемой единицы.

Основные элементы сборочной единицы «Кран шаровой»:

1. Корпус
2. Штуцер
3. Шпиндель
4. Ручка
5. Корпус
6. Шар
7. Уплотнительные кольца
8. Присоединительные фланцы.

Обеспечить натяг между торцевой поверхностью уплотнения и поверхностью шара в пределах 0 … +0,5 мм цепи А:А = 0 + 0,5 мм.

Проверяем соответствие разности номинальных значений увеличивающих звеньев номинальному значению замыкающего звена. 

 

 

        n   m-1   

А =  å  Аi  -   å  Аi

        i=1 i=n+1

          

          А7               А6     А5        АD        А4             А3

А1                                                                        А2

                                                                                                                                 

 

А1 = 66 – 0,3       -  ширина корпуса

   А2 = 22 – 0,21     –  ширина крышки

А3 = 11,4 ± 0,1    – расстояние от торца крышки до растоки под уплотнением

А4 = 4,55 – 0,1    – ширина уплотнения

А5 = 56 – 0,3       – ширина шара

А6 = 4,55 – 0,1    – ширина уплотнения

А7 = 11,5 – 0,18  – расстояние от расточки под уплотнением до торца корпуса

АD      – натяг между шаром и уплотнением.

 

1. Метод полной взаимозаменяемости.

Сравниваются допуск замыкающего звена цепи А, определением по методу max-min на основе припусков составных звеньев – S ¢АD с допуском замыкающего звена -   dАD.

АD = (66 + 22 ) – ( 11,4 + 4,55 + 56 + 4,55 + 11,5 ) = 0 мм

           m-1

d¢АD =   S  ½d¢Аi½ = 0,+ + 0,21 + 0,2 + 0,1 + 0,3 + 0,1 + 0,18 = 1,39 мм

             i=1

d¢А D = 1,39 мм;  dА D = 0,5 мм;  d¢А D ¹ dА D

Из сравнения видно, что метод полной взаимозаменяемости при указанных допусках не может быть использован .

 

2. Сборка по методу не полной  взаимозаменяемости (вероятный метод)

Это метод при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи получается не при любых сочетаниях, а при ранее обусловленной части сочетаний размеров составляющих звеньев.

Такой метод расчета, который учитывает рассеивание размеров и вероятности их различных сочетаний, называется вероятностный метод. Метод допускает малый процент изделий, у которых замыкающее звено выйдет за рамки поля допуска. При этом расширяются допуски составляющих цепь размеров и тем самым снижает себестоимость изготовления деталей.

По техническим требованиям необходимо обеспечить натяг А D = 0,5 мм.

Установим процент брака:  Р = 1%; tD = 2.5%; l = 1/3.

1. Определение средней точности размерной цепи:

  m-1

К = ТD  /  t Ö   S   l2j   х  i2j

  i=1

 

К = 500 / 2,57 Ö 1/3(1,862 + 1,312 + 1,082 + 0,732 + 1,862 + 0,732 + 1,082 = 144

Найденное число единиц допуска К лежит ближе к стандартному значению К = 160, что соответствует 12-му квалитету. Допуски на все звенья назначены по 12-му квалитету.

2. Определение истинного процента брака:

t = TD / 

t = 500 /

Что соответствует 0,932% брака.

Полагаем, что процент брака нас устраивает.

 

3. Решим обратную задачу, проверив соответствие вероятностной суммы допусков составляющих звеньев допусков замыкающего звена.

ТАD = t D  i2  х  li2 х ТАi2

ТАD = 2,57 2  + 0,212 + 0,22 + 0,12 + 0,32 + 0,12 + 0,182) » 0,5 мм

 

Результаты поэтапных расчетов внесены в таблицу:

Обозначение звена	Номинальный размер	Ij мкм	Обозначение основн. откл.	Квали тет	Т допуск	DS	DН	DС
						мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9
АD	0	-	-	-	0,5	0	+0,5	+0,25
А1	66	1,86	h	12	0,3	0	-0,3	-0,15
А2	22	1,31	h	12	0,21	0	-0,21	-0,105
А3	11,4	1,08	±	12	0,2	+0,1	-0,100	0
А4	4,55	0,73	h	12	0,1	0	-0,100	-0,05
А5	56	1,86	h	12	0,3	0	-0,3	-0,15
А6	4,55	0,73	h	12	0,1	0	-0,1	-0,05
А7	11,5	1,08	h	12	0,18	0	-0,18	-0,09

 

 

2. Расчет угловой размерной цепи.

В данной размерной цепи определяется соответствие допуску перпендикулярности осей в пределах ±0,15 на длине 68 мм.

bD - расстояние от середины буртика истока до оси корпуса;

b1 –  не соостность оси шпинделя с осью поверхности пробки;

b2 – не соостность внутренней и наружной поверхности пробки;

b3 – не соостность оси наружной поверхности пробки с осью отверстия в корпусе;

b4 – не соостность оси отверстия с вертикальной осью шара;

b5 – не перпендикулярность вертикальной оси шара с осью отверстия корпуса;

b6 – не соостность оси корпуса с горизонтальной осью шара.

 

 

Выберем и назначим допуски соосности по ГОСТу 10356-63 [ 4 ].

b1 =  ± 0,06 мм   b4 =  ± 0,04 мм

b2 =  ± 0,06 мм   b5 =  ± 0,06 мм

b3 =  ± 0,04 мм   b6 =  ± 0,04 мм

 

1. Метод полной взаимозаменяемости

1. Определение средней точности размерной цепи.

          n   m-1   

А =  å  Аi  -   å  Аi

        i=1 i=n+1

 

m-1

К = ТD  /  t Ö   S   l2j х  i2j

  i=1

К = 300 / 0,55 + 0,55 + 0,55 + 0,55 + 0,55 + 0,55 = 100

Найденное число единиц допуска соответствует стандартному значению. Таким образом допуски назначены по 11 – му квалитету.

 

2. Назначаем допуски.

Т1 =  ± 0,100   Т4 =  ± 0,06

Т2 =  ± 0,06   Т5 =  ± 0,12

Т3 =  ± 0,12   Т6 =  ± 0,100

 

3. Проверим правильность назначения допуска.

           m-1

    dТD = S   ï dTi  ï;

           i=1

 

300 = 100 + 60 + 120 + 60 + 120 + 100 = 560 ;

300 ¹ 560;

dТD ¹ dТ.

Из сравнения видно, что метод полной взаимозаменяемости использоваться не может.

 

2. Метод неполной взаимозаменяемости (вероятностный).

Метод допускает малый процент изделий, у которых замыкающее звено выйдет за рамки поля допуска. При этом расширяются допуски составляющих цепь размеров, и тем самым снижается себестоимость изготовления деталей.

Задачей расчета является назначение допусков на составляющих звеньев, соответствующих одинаковой степени точности.

Установим: Р = 1%

tD = 2,57

li = 1/3

 

1. Определение средней точности размерной цепи:

m-1

К = ТD  /  t Ö   S   l2j х  i2j

j=1

 

К = 300 / 2,57

 

Найденное число единиц допуска К лежит ближе к стандартному значению К=160, что соответствует 12-му квалитету.

Назначим допуски на соответствующие звенья.

Т1 =  ± 0,100   Т4 =  ± 0,05

Т2 =  ± 0,05   Т5 =  ± 0,20

Т3 =  ± 0,20   Т6 =  ± 0,100

2. Определим истинный процент брака:

t = TD / 

t = 300 /

 

Что соответствует 0,194% брака. Такой процент брака нас устраивает.

 

Результаты расчетов сведем в таблицу: