Конструкторская подготовка производства детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Назначение и конструкции обрабатываемой детали

Заданная деталь - вал представляет собой тело вращения. Вал -- деталь машины, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор. станочный деформированный конструкция автоматизация

Поверхности вала, имеющие основные значения для служебного назначения детали, исходя из требований к точности и чистоте поверхности: 50k6 с шероховатостью Ra=1,25, 64h8 с шероховатостью Rz=20, 55h8 с шероховатостью Ra=2,5, 16Р9 с шероховатостью Ra=3,2. Остальные поверхности выполнены по 14-му квалитету с шероховатостью Rz=80. К поверхности 55h8 предъявлено требование цилиндричности не более 0,08мм. Вал изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Химические и физические свойства стали, приведены ниже.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.70-1.00
Сера (S), не более	0.035

Таблица 1.2 - Температура критических точек материала 40Х.

Ac1 = 750 , Ac3(Acm) = 825 , Ar3(Arcm) = 755 , Ar1 = 665 , Mn = 390



Таблица 1.3 - Механические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543-71

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	ут, МПа	ув, МПа	Ш, %	д, %	бн, Дж/м2
Пруток. Закалка 880 °С, вода или масло; закалка 770-820 °С, вода или масло; отпуск 180 °С, воздух или масло	15	640	780	40	11	59

где у_т-- предел текучести;

у_в -- предел прочности;

д-относительное удлинение;

Ш -- относительное сужение;

б_н-- ударная вязкость.

Таблица 1.4 - Твердость материала Стали 40Х ГОСТ 4543-71

Твердость материала 40Х после отжига	HB=179
Твердость материала 40Х калиброванного нагартованного	HB=207

Таблица 1.5 - Физические свойства материала 40Х ГОСТ 4543-71

T	E 10-5	б 106	l	r	C	R 109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
1	2	3	4	5	6	7
20	2.16		42	7830
100	2.13	10.5	42	7810	496
200	1.98	11.6	41	7780	508
300	1.93	12.4	40		525
400	1.81	13.1	38	7710	537
500	1.71	13.6	36		567
600	1.65	14.0	33	7640	588
700	1.43		32		626

где T - температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E - модуль упругости первого рода, [МПа]

б - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o - T), [1/Град]

l - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

r- плотность материала , [кг/м3]

C- удельная теплоемкость материала (диапазон 20^o - T ), [Дж/(кг·град)

R- удельное электросопротивление, [Ом·м]

Таблица 1.6 - Технологические свойства материала 40Х ГОСТ 4543-71

Температура ковки	Начала 1260°С, конца 760°С. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость	без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг
Обрабатываемость резанием	В горячекатаном состоянии при НВ 131 и sB = 460 МПа Kuтв.спл. = 1.7, Kuб.ст. = 1.3
Склонность к отпускной способности	Не склонна
Флокеночувствительность	малочувствительна

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.2.1 Качественный анализ на технологичность

Деталь - вал представляет собой тело вращения и относится к классу валов. Он изготавливается из конструкционной конструкционной качественной легированной стали 40Х . Материал стали выбран с учетом характеристик детали и стоимости самого материала. В качестве заготовки для данной детали можно использовать цилиндрический прокат.

С точки зрения механической обработки деталь достаточно технологична. Она имеет простую форму и небольшое количество поверхностей. К детали предъявляются достаточно высокие требования по шероховатости. Форма детали может быть получена на различном оборудовании в зависимости от типа производства. Деталь не имеет отверстий, больших перепадов диаметров и резьб. Она имеет заходные фаски и шпоночный паз. Деталь достаточно жесткая.

Все конструктивные элементы, за исключением канавок, унифицированы, что помогает избежать многообразия инструментов. На большинстве операций выполняются принципы базирования, что позволяет избежать появления погрешности базирования, влияющей на точность изготовления детали, трудностей при установке и закреплении детали.

Таким образом, можно сделать вывод, что деталь достаточно технологична.

1.2.2 Количественный анализ на технологичность

В качестве количественных показателей технологичности конструкции детали рассматриваются:

Коэффициент унификации конструктивных элементов К_у.э:

(1.1)

где и - соответственно число унифицированных и общее число конструктивных элементов детали, шт.

Коэффициент применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей К_ф.s:

К_ф.s= (1.2)

где и - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом и всех подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.

Коэффициент обработки поверхностей:

К_р.о= (1.3)

где - общее число поверхностей детали, шт.

Коэффициент применения типовых технологических процессов: при изготовлении детали используется типовой технологический процесс, поэтому данный коэффициент К_т.п=1.

Максимальный квалитет точности детали IT=6. Максимальная шероховатость поверхности вала Ra=1,25.

Коэффициент использования материала рассчитывается по формуле:

, (1.4)

где q и Q - соответственно масса детали и заготовки, кг.

1.3 Определение типа производства

Определение типа производства необходимо для дальнейшего проектирования технологического процесса, поскольку от конкретного типа производства зависит форма организации.

Исходные данные:

- годовая программа изделий N₁ = 5000 шт.;

- режим работы предприятия - трехсменный;

- действительный годовой фонд времени работы оборудования.

Тип производства по ГОСТ 3.1119 - 83 характеризуется коэффициентом закрепления операции: К_З.О. - 1 - массовое; 1 < К_З.О < 10 - крупносерийное; 10 < К_З.О < 20 среднесерийное; 20 < К_З.О < 40 - мелкосерийное производство. В единичном производстве К_З.О не регламентируется.

В соответствии с методическими указаниями РД 50-174-80, коэффициент закрепления операций для всех разновидностей (подтипов) серийного производства рассчитывается по формуле [1,c.19 ]:

,(1.5)

где УQ - суммарное число различных операций;

Р_м - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Располагая штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию определяется количество станков:

,(1.6)

где N - годовая программа, шт. N=5000;

Т- штучное время, мин;

- нормативный коэффициент загрузки оборудования, примем =0,8.

F_д- действительный годовой фонд времени, ч.;

При определении фонда времени работы оборудования и рабочих приняты следующие исходные данные:

- полное количество дней в году-365;

- количество дней отдыха-104

- праздничных дней-8;

- количество дней, сокращенных на один час-6;

- количество рабочих дней в году: 365-(104+8)=253

Количество рабочих дней с полной продолжительностью рабочей смены: 253-6=247.

Продолжительность смены-8 ч.

Номинальный годовой фонд времени в часах будет равен:

F_н=8•247+7•6=2018 ч

Действительный годовой фонд времени - номинальный фонд времени за вычетом неизбежных потерь, к которым относятся:

- потери в связи с профотпусками, дополнительными отпусками т.п.:

- потери вследствие простоев оборудования при плановом ремонте.

При работе в три смены потери от номинального фонда времени составляет 3%. Поэтому действительный годовой фонд времени будет равен:

F_д=6054-6054•0,03=5872 ч.

Для определения штучного времени по операциям необходимо произвести укрупненное нормирование вновь разрабатываемого технологического процесса. Это можно выполнить, пользуясь методом приближенного определения норм времени по таблицам, приведенным в приложении источника [1, приложение 1].

После расчета и записи в таблицу 1.7 по всем операциям значений Т и m_р , установим принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение m_р .

Далее по каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле [1,с.20]:

(1.7)

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле [1,с.21]:

(1.8)

Произведем расчет для операции 005.

Рассчитаем количество станков.

Округляем до ближайшего целого, т.е. до единицы. Затем рассчитаем коэффициент загрузки рабочего места.

Количество операций, выполняемых на рабочем месте:

По аналогии рассчитываем значения для остальных операций, а затем заносим полученные значения в таблицу 1.6.

После заполнения всех граф таблицы подсчитываем суммарные значения для Q и Р, определяем К_з.о. и тип производства.

Таблица 1.7 - Сводная таблица по определению типа производства

	Операция	Tшт	mр	Р	nз.ф.	Q
005	Токарная	5,32	0,094	1	0,094	9
010	Токарная	19,24	0,34	1	0,34	3
015	Токарная	1,74	0,03	1	0,03	27
020	Токарная	4,39	0,078	1	0,078	11
025	Токарная	3,11	0,055	1	0,055	15
030	Токарная	6,13	0,11	1	0,11	8
035	Фрезерная	1,89	0,03	1	0,03	27
040	Шлифовальная	1,86	0,03	1	0,03	27
?	?	43,68		8		127

Определяем тип производства:

Тип производства среднесерийный, т.к. 10< 15,88 < 20.

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, размеры и конфигурация.

Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовления из неё детали при минимальной себестоимости, считается оптимальным. Основное требование предъявляемые к методу получения заготовки - наибольшее приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали. Чем меньше разница в размерах детали и заготовки, тем меньше трудоемкость последующей механообработки.

Для начала проанализируем, какими методами можно получить заготовку для нашей детали. Исходные данные:

1. деталь типа вал, перепады диаметров незначительные (max d=64мм, min d=40мм)

2. производство серийное, N=5000 штук

3. материал-Ст40Х

4. деталь работает на изгиб, кручение, испытывает пластические деформации, силовые нагрузки.

Оптимальные методы получения заготовки, исходя из исходных данных, могут быть следующими: штамповка в открытых штампах на штамповочных прессах, штамповка на горизонтально-ковочных машинах, а также горячекатаный прокат диаметром 70 мм. Рассмотрим штамповку на горизонтально-ковочных машинах и горячекатаный прокат.

Сравниваем два варианта технологического процесса изготовления вала по технологической себестоимости. Масса готовой детали - 3,75кг. Режим работы - трехсменный.

Таблица 1.8 - Сравнение технологических процессов.

Показатель	Вариант
	Первый	Второй
Вид заготовки	прокат	поковка (пресс)
Масса заготовки Q, кг	7,48	5,45
Базовая стоимость 1 т. заготовки Si, руб	365800	976500
Стоимость 1 т. Стружки Sотх., руб	92380	92380

Определяем стоимость заготовки полученной по первому варианту:

Стоимость заготовки из проката рассчитывается по формуле:

S_заг1 =QS-(Q-q)(S_отх./1000) (1.9) [1,с.31]

где Q-масса заготовки, кг,

q-масса детали, кг,

S-стоимость 1кг материала заготовки, руб.,

S_отх- стоимость 1 т отходов, руб.

S_заг1=7,48 365,8-(7,48-3,75) (92380/1000)=2392 руб (1.10)

Определяем стоимость заготовки полученной по второму варианту:

S_заг=(С_i/1000•Q• K_т,•k_с,•k_в,•k_м,•k_п)-(Q-q)•S_отд/1000; (1.11) [1, с.33]

где S_i - базовая стоимость 1 т. заготовок, руб.

K_т, k_с, k_в, k_м, k_п - коэффициенты, зависящие соответ•ственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовки;

K_т = 1,05; k_с = 0,77; k_в = 0,8; k_м = 1,18; k_п = 1;

Q, q - масса заготовки и детали;

S_заг=(976500/1000•5,45•1,05•0,77•0,8•1,18•1)-(5,45-3,75)•92380/1000=3904,8 руб (1.12)

Э_з=(S_заг2 -S_заг1)N (1.13)[1, c.39]

где S_заг2 и S_заг1 - стоимости сопоставляемых заготовок, руб;

N - годовая программа, шт.

Э_з=(3904,8-2392) 5000=7564000 руб

Сравнивая полученные значения, (S₁=2392 руб;S₂=3904,8 руб.) можно сделать вывод, что способ получения заготовок из горячекатаного проката будет экономичнее.

1.5 Анализ базового процесса

Для оценки базового варианта технологического процесса необходимо подвергнуть его подробному разбору, результаты которого будут предпосылкой для разработки нового варианта технологии. Анализ производится с точки зрения обеспечения заданного качества изделия и производительности обработки. Он базируется на оценке количественных и качественных показателей, как отдельных технологических операций, так и процесса в целом. Оценка качественных показателей производится путём логических рассуждений. Количественные показатели определяются технико-экономическими расчётами или по данным технологической документации.

Степень анализа зависит от различных факторов:

- конструкции детали,

- применяемых методов обработки,

- реальных производственных условий.

Предметом анализа является технологический процесс изготовления детали “Вал”. Производство среднесерийное.

Годовой объем выпуска - 5000 шт.

Технологический процесс состоит из следующих операций механической обработки:

005 Токарная, ст. мод. 1336М

010 Токарная, ст. мод. 1336М

015 Токарная, ст. мод. 1336М

020 Токарная, ст. мод. 1336М

025 Токарная, ст. мод. 1336М

030 Токарная, ст. мод. 1336М

035 Фрезерная, ст. мод. 679

040 Шлифовальная, ст. мод. 3М153

045 Контрольная

Принятую в данном варианте технологического процесса общую последовательность обработки следует считать логически целесообразной, так как при этом соблюдаются принципы постепенности формирования свойств обрабатываемой детали.

Таблица 1.9 - Технологические возможности применяемого оборудования

№ операции	Модель станка	Предельные или наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм	Квалитет точности	Параметры шероховатости обрабатываемой поверхности, Ra мкм
		диаметр/ ширина	Длина
005	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
010	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
015	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
020	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
025	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
030	Токарно-револьверный 1336М	380	1000	7	6,3
035	Широкоуниверсальный фрезерный 679	260	700	7	3,2
040	Круглошлифовальный 3М153	140	500	6	1,25

Анализ приведенных данных показывает, что используемые станки по габаритным размерам обрабатываемой заготовки, достигаемой точности и шероховатости соответствуют требуемым условиям обработки.

Таблица 1.10 - Анализ средств контроля

№ операции	Наименование инструмента	Вид инструмента	Точность измере-ния, мм.	Допуск на измеряемый размер, мм.	Время на измерение, мин.
005	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89	универсальный	0,1	0,1	0,13
010	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89	универсальный	0,1	0,1	0,13
015	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89	универсальный	0,1	0,1	0,13
020	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-89,	универсальный	0,1	0,1	0,13
025	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67	универсальный специальный	0,1 0,1	0,1 0,24	0,13 0,17
030	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67	универсальный специальный	0,1 0,1	0,1 0,24	0,13 0,17
035	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Глубинометр ГИ100 ГОСТ 7661-67	универсальный специальный	0,1 0,1	0,1 0,24	0,13 0,17
040	Штангенциркуль ШЦ I-125-0,1-2 ГОСТ166-80 Микрометр МК 75 - 2 ГОСТ 14812-82	универсальный специальный	0,1 0,1	0,1 0,4	0,13 0,17

В технологическом процессе применены быстродействующие измерительные инструменты (универсальные и специальные). Точность измерения достаточно высокая (погрешность измерения не превышает 30% допуска на размер). Оснащенность измерительными средствами операций обработки хорошая.

В технологическом процессе применяется стандартный покупной инструмент, что ускоряет технологическую подготовку производства и уменьшает затраты на него, а также быстрорежущие материалы. Режимы резания достаточно высокие, обработка ведется с применением СОЖ, что позволяет вести ее с высокими скоростями резания и сохранением оптимальных периодов стойкости инструмента. На всех операциях используются прогрессивные методы настройки на размер.

В рассматриваемом технологическом процессе применена специализированная вспомогательная оснастка. Время, необходимое на смену одного режущего инструмента во вспомогательном, сравнительно невелико. Затраты времени на смену (правку) инструмента можно снизить, если применить более стойкие инструменты с износостойкими покрытиями. Крепление инструментов, их установка и смена не сложны. Таким образом, вспомогательная оснастка соответствует данному типу производства.

Действующий технологический процесс можно не совершенствовать, т.к. действия, которые совершаются над ее поверхностями детали, абсолютно различны и требуют выполнения на станках разных моделей. В свою очередь, это не усложняет технологический процесс, который является экономически выгодным.

1.6 Техническое нормирование

Расчет технической нормы времени будем проводить при условиях серийного производства расчетно-аналитическим методом.

Произведем расчет технической нормы времени для операции 005-токарная: черновое точение поверхности 1.

В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:

, мин (1.14) [1, с.101]

где подготовительно-заключительное время, мин. (=7 мин.);

количество деталей, шт. (по условию задания n = 5000);

штучное время, мин.

Штучное время в свою очередь определяется:

, мин (1.15)

где основное время, мин. (=1 мин, см. табл.7.1 пояснительной записки);

время на установку и снятие детали, мин (=0,1 мин) [1, с.197];

время на закрепление и открепление детали, мин. (=0,024 мин) [1, с.201];

время на приемы управления, мин. (включение станка кнопкой - 0,01 мин., выключение станка кнопкой - 0,01 мин., подвести инструмент к детали - 0,0125 мин., отвести инструмент от детали - 0,0125 мин., перемещение шпинделя в исходное положение - 0,03 мин.; =0,075 мин.) [1, с.202-205];

время на измерение детали, мин. (=0,12 мин.: контрольные промеры штангенциркулем);

коэффициент, учитывающийся при нормировании вспомогательного времени в серийном производстве (k=1,85);

время на обслуживание рабочего места, перерывов на отдых и лич-ные надобности рабочего, мин.

Время на обслуживание рабочего места, перерывов на отдых и личные надобности рабочего вычисляется по формуле:

, мин, (1.16) [1, стр.102]

где Т_оп. - оперативное время, мин. (Т_оп. = Т_о + Т_в = 1,3 мин.);

П_об.от. - норматив времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, % (П_об.от. = 6 %).

Получим:

(мин.).

Тогда найдем штучное и штучно-калькуляционное времени для операции:

(мин.);

(мин.).

Результаты вычислений технической нормы времени операции 005-токарная, а также по остальным переходов технологического процесса, представим в таблице 1.11. Вычисления нормы времени по операциям (суммарное значение по переходам) представлены в таблице 1.12.

Расчет штучно-калькуляционного времени на шлифовальные операции вычисляется по формуле:

, мин., (1.17) [1, с.102]

где - время на техническое обслуживание рабочего места, мин.;

- время на организационное обслуживание, мин.;

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

Таблица 1.12 - Технические нормы времени по операциям, мин.

№	УТО , мин	УТШТ , мин
операции
005	3,81	5,32
010	16,63	19,24
015	0,79	1,74
020	2,97	4,39
025	1,13	3,11
030	3,35	6,13
035	0,43	1,89
040	0,34	1,86

1.7 Выбор оборудования и расчет его количества

1.Определяем количество единиц оборудования по формуле[1, с. 117]:

(1.18)

где N - годовая программа выпуска, шт;

T_ш - штучно время по операциям, мин;

F_д - эффективный фонд времени, часах;

2.Коэффициент загрузки станка определяется по формулам:

(1.19)

где m_пp - принятое количество станков по операциям;

3. Коэффициент использования оборудования по основному времени определяется по формуле:

(1.20)

Произведем расчет для операции 005:

1. Определяем количество единиц оборудования по формуле:

принимаем 1 станок на операцию т.е. m_пp=1

2. Коэффициент загрузки станка определяется по формулам:

3. Коэффициент использования оборудования по основному времени определяется по формуле:

По аналогии рассчитаем показатели для всех остальных операций. Расчеты по определению необходимого количества оборудования и его загрузки сводим в таблицу 1.13 и строим диаграммы загрузки и использования оборудования рисунок 1.3 и 1.4соответственно

Таблица 1.13 - Расчёт коэффициентов использования оборудования

№ операции	То	Тш	mp	mпp	зз	зо
005	3,81	5,32	0,094	1	0,094	0,72
010	16,63	19,24	0,34	1	0,34	0,86
015	0,79	1,74	0,03	1	0,03	0,45
020	2,97	4,39	0,078	1	0,078	0,68
025	1,13	3,11	0,055	1	0,055	0,36
030	3,35	6,13	0,11	1	0,11	0,55
035	0,43	1,89	0,03	1	0,03	0,23
040	0,34	1,86	0,03	1	0,03	0,18
?	29,45	43,68		8	0,767	4,03

4. Определяем средний коэффициент загрузки оборудования:

(1.21)

5. Определяем средний коэффициент использования оборудования по основному времени:

(1.22)

Диаграмма служат наиболее наглядным средством оценки технико-экономической эффективности разработанного технологического процесса. Представим полученные данные на диаграмме.

1.8 Технико-экономическое обоснование разработанного техпроцесса

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

Определяем стоимость механической обработки на отличающихся операциях.

Базовый вариант: Операция 035, широкоуниверсальный фрезерный станок 679.

Часовые приведенные затраты (коп/ч) можно определить по формуле[1, с.41]:

; (1.23)

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

С_эксп - затраты часовые на эксплуатацию рабочего места, коп/час;

М - коэффициент многостаночности, принимаемый фактическому состоянию на рассматриваемом участке; М = 1;

Е_н-нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, 0,2 [1, с.42];

К_з--удельные часовые капитальные вложения в здание, коп/час;

К_с--удельные часовые капитальные вложения в станок, коп/час.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания рассчитывается по формуле[1, с.42]:

С_з = С_тф·1,53·k, (1.24)

где С_тф - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, С_тф=56 коп/ч по 4-му разряду;

1,53 - суммарный коэффициент, представляющий произведение следующих частных коэффициентов:

1,3 - коэффициент выполнения норм;

1,09 - коэффициент дополнительной зарплаты;

1,077 - коэффициент отчислений на соцстрах;

k - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика (k=1,0)

С_з = 56·1,53·1=85,68 коп/ч.

Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места рассчитываем по формуле [1, с.43]:

С_эксп. = С_ч.зК_м, (1.25)

где С_чз - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, С_чз = 36,3 коп/ч, [1,с.43].

К_м - коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка,К_м=1,1[1, с.175].

Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по формуле [1, с.44]:

(1.26)

где Ц_с - отпускная цена станка, руб.,Ц_с=12000000руб или 3870руб (цена на 1975г.)

коп/ч.

Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле[1,с. 44]:

(1.27)

где П_с - площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²;

Занимаемая станком площадь П_с определяется по формуле:

(1.28)

где f - площадь станка в плане (произведение длины и ширины), м², f=1,75 м²;

К_с -- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, К_с=4 [1, с.44].

м².

коп/ч.

Тогда часовые приведенные затраты:

Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции С₀, коп.:

(1.29)

.

Проектируемый вариант. Операция 035, фрезерный широкоуниверсальный станок 6712В.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания рассчитывается по формуле (1.24)

С_тф - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, С_тф=56 коп/ч по 4-му разряду;

С_з = 56·1,53·1=85,68 коп/ч.

Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места рассчитываем по формуле (1.25):

С_чз - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, С_чз= 36,3 коп/ч, [1,стр.43].

К_м - коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка,К_м=1,1[1,стр.175].

С_эксп. = 36,31,1 = 39,93 коп/ч.

Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по формуле (1.26):

Ц_с - отпускная цена станка, руб.,Ц_с=18000000руб. или 5800руб (цена на 1975г.)

коп/ч.

Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле(1.27):

П_с- площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²;

Занимаемая станком площадь П_с определяется по формуле (1.28):

f - площадь станка в плане, м²;f=4,52 м²;

К_с -- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, К_с=3 [1, с.44].

м².

коп/ч.

Тогда часовые приведенные затраты:

Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции С₀, руб.:

.

Экономический эффект от внедрения принятого варианта технологического процесса рассчитывается по формуле:

(1.30)

где и - стоимости механической обработки сравниваемых операций, руб.

Экономический эффект составляет 15,5руб (на 1975г.) или 48050руб (на 2011г.)

Определяем максимальное количество рабочих

R_max=Т_штN_г / 60*; (1.31)

F_д - действительный годовой фонд времени работы рабочего, ч (F_д=5872ч.)

R_max = (43,68•5000)/(60•5872) = 0,6 чел.

Полученное низкое значение R_max характеризует не количество реальных рабочих, занятых на участке, а число полных ставок зарплаты, необходимых для изготовления деталей одного наименования в объеме их годового выпуска. Принимаем R=3 человек.

Число наладчиков на участке:

Н = m_п (0,160,2);

Принимаем количество наладчиков Н=1 человека. Годовой фонд зарплаты станочников и наладчиков определяется как сумма годовых фондов зарплаты по отдельным операциям:

Ф_з = Ф_зi; Ф_зi= С_зiТ_шт.кN_г / 60; (1.32)

Ф_з =85,68•43,68•5000/60=311875,2 руб.

Среднемесячная зарплата рабочих:

З_м = Ф_з / ((R +Н) 12); (1.33)

Зм = 311875,2/((3+1)•12) = 6497,4 руб.

Годовой выпуск продукции по технологической себестоимости:

В = С_тN_г; (1.34)

В = 2397•5000 = 11985000 руб.

Определим трудоемкость годовой программы:

Т_г = Т_шт.кN_г / 60; (1.35)

Т_г = (43,68•5000)/60 = 3640 ч.

Годовой выпуск продукции на одного рабочего:

b_р = В/R; (1.36)

b_р = 11985000/3 = 3995000 руб.

Таблица 1.14 - Основные технико-экономические показатели разработанного технологического процесса

НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ	Значение
1. Наименование и номер детали.	Вал
2. Годовой объем выпуска деталей, шт.	5000
3. Эффективный годовой фонд рабочего времени работы оборудования, ч.	5872
4. Эффективный годовой фонд времени рабочего, ч.	5872
5. Число смен работы.	3
6. Масса готовой детали, кг.	3,75
7. Масса заготовки, кг.	7,48
8. Коэффициент использования материала заготовки.	0,503
9. Стоимость заготовки, руб.	2392
10. Себестоимость механической обработки детали, руб.	4,82
11. Технологическая себестоимость детали, руб.	2397
12. Основное время по операциям, мин.	29,45
13. Штучное время по операциям, мин.	43,68
14. Трудоемкость годовой программы выпуска, ч.	3640
15. Количество единиц оборудования, шт.	8
16. Средний коэффициент загрузки станков.	0,096
17. Средний коэффициент использования оборудования по основному времени.	0,5
18. Число рабочих--станочников на три смены.	9
19. Число наладчиков на три смены.	3
20. Годовой фонд заработной платы, руб.	311875,2
21. Среднемесячная зарплата рабочих, руб.	6497,4

1.9 Уточнение типа производства и установление его организационной формы

Для расчёта коэффициента закрепления операции составляем таблицу.

Таблица 1.15 - Расчёта коэффициента закрепления операции

Операция	Тшт	mp	P	з.ф	О
005 Токарная	5,32	0,094	1	0,094	9
010 Токарная	19,24	0,34	1	0,34	3
015 Токарная	1,74	0,03	1	0,03	27
020 Токарная	4,39	0,078	1	0,078	11
025 Токарная	3,11	0,055	1	0,055	15
030 Токарная	6,13	0,11	1	0,11	8
035 Фрезерная	1,89	0,03	1	0,03	27
040 Шлифовальная	1,86	0,03	1	0,03	27
	43,68		8		127

Произведем расчёт для операции 005.

Далее по каждой операции вычисляют значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:

.

_з.ф=0,094/1=0,094;

Количество операций, выполняемых на рабочем месте:

О = 0,8 / 0,094 = 8,5

Тогда коэффициент закрепления операций:

К_з.о=154/6=26.

Тип производства - среднесерийный.

1.10 Проектирование станочного приспособления

1.10.1 Назначение и принцип работы

В качестве станочного приспособления в курсовом проекте рассматривается патрон самоцентрирующийся трехкулачковый пневматический для базирования и закрепления заготовки. Приспособление предназначено для обработки деталей типа тел вращения на токарно-револьверном станке 1336М.

Принцип работы приспособления основан на установке обрабатываемой заготовки в патрон. Зажим заготовки осуществляется подвижными закаленными кулачками, приводимыми в движение пневмоцилиндром.

В процессе эксплуатации приспособления будет происходить трение заготовки и базового элемента приспособления и, как следствие данного процесса, износ базового элемента, поэтому конструкцией предусмотрено возможность замены базового элемента.

Конструктивное приспособление можно перенастраивать для обработки других типоразмеров деталей, при замене базовых элементов. Приспособление устанавливается на шпиндель токарно-винторезного станка с базированием на конус механическим креплением.

1.10.2 Расчет станочного приспособления на точность

Чтобы определить точность приспособления для выдерживаемого на операции размера, необходимо суммировать все составляющие погрешности, влияющие на точность этого размера:

(1.37)

где к - коэффициент, учитывающий возможное отступление от закона нормального распределения отдельных составляющих: к=1,2;

к1 - коэффициент, принимаемый в случаях, когда погрешность базирования не равна нулю; в условиях серийного производства можно принимать к1=0,8;

еб - погрешность базирования: равна нулю, т.к. измерительная и установочная базы совпадают;

ез - погрешность закрепления - 0 мм;

еуст - погрешность установки - 30 мкм;

еизн - погрешность износа деталей приспособления - 40 мкм;

еп - погрешность установки и смещения режущего и вспомогательного инструмента (в данном случае равна удвоенной точности позиционирования):

еп = 2•0,15 = 0,3 мм;

к2 - коэффициент, равный 0,6;

щ - значение погрешности исходя из экономической точности - 0,15.

0,6 мм.

Следовательно, необходимая точность обработки на данном приспособлении обеспечивается.

1.10.3 Расчет станочного приспособления на усилие зажима.

Рассчитаем усилие зажима детали в приспособлении в зависимости от силы резания (Pz).

Коэффициенты запаса прочности:

, (1.38)

где К0 = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К1 = 1 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; К2 = 1,6 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

К3 = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании;

К4 = 1 - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления; К5 = 1 - коэффициент, характеризует эргономику немеханизированного зажимного механизма;

К6 = 1 - коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь.

Сила зажима на одном кулачке:

(1.39)

где D = 34 - диаметр зажимной поверхности, мм;

D1 = 35 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

f = 0,45 - коэффициент трения с установочными элементами;

Pz = 1547,5 - тангенциальная составляющая силы резания, Н.

Сила зажима тремя кулачками:

(1.40)

Требуемая сила на штоке механизированного привода:

,

где К1 = 1,05 - коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения в патроне;

l = 48 - вылет кулачка от его опоры до центра приложения усилия зажима, мм;

l1 = 80 - длина направляющей части кулачка, мм;

f1 = 0,15 - коэффициент трения в направляющих кулачках;

в = 15є - угол клина, град;

ц = 5є43` - угол трения на наклонной поверхности клина, град;

Т.к. максимальное усилие зажима составляет 32кН и выполняется условие 32кН > 2,3кН, то закрепление считается надежным.

1.10.4 Расчет станочного приспособления на прочность

Рассчитаем болт на прочность. Условие прочности по напряжению растяжения в стержне определяется по формуле:

, (1.41)

где F = 2035 - усилие, нагружающее винт, Н;

d₁ = 10 - средний диаметр винта, мм;

[у] = 253 - допускаемое напряжение растяжения, МПа.

Следовательно,

.

Условие прочности выполняется.

1.11 Проектирование и расчет конструкции контрольно-измерительного приспособления

1.11.1 Назначение и принцип работы

Контрольные приспособления применяются при проверке заготовок и размеров при их обработке (межоперационный контроль), деталей, сборочных единиц и изделий. Погрешность измерения допускается в пределах 8.. .30 % поля допуска на контролируемый объект.

На основание приспособления устанавливаются передняя бабка и задняя бабка, в которых закрепляется оправка с роликом. Между двумя бабками на основании размещается индикаторная стойка со штативом , в котором устанавливается зубчатая измерительная головка (индикатор ИТ2), являющаяся основным измерительным средством для контроля биения.

Зубчатые измерительные головки -- индикаторы часовые с ценой деления 0,01 мм -- изготовляются следующих основных типов:

а) ИЧ-2, ИЧ-5 и ИЧ-10 - с перемещением измерительного стержня параллельно шкале и пределами измерений 0--2, 0--5 и 0--10 мм соответственно; б) ИТ-2 -- с перемещением стержня перпендикулярно шкале и пределами измерений 0--2 мм.

Индикаторы типа ИЧ.-5 и ИЧ-10 выпускаются с корпусом диаметра 60 мм, а индикаторы ИЧ-2 и ИТ-2 -- с корпусом диаметра 42 мм (малогабаритные).

Устройство и принципиальная схема нормального индикатора типа ИЧ. Основными узлами индикатора являются циферблат со шкалой, ободок , стрелка, указатель числа оборотов стрелки, гильза, измерительный стержень с наконечником, корпус, ушки и головка стержня. Гильза и ушки служат для крепления индикатора на стойках, штативах и приспособлениях. Поворотом ободка, на котором закреплен циферблат, стрелку совмещают с любым делением шкалы. За головку стержень отводят при установке изделия под измерительный наконечник.

Принцип действия индикатора состоят в следующем. Измерительный стержень перемещается в точных направляющих втулках, запрессованных в гильзы корпуса. На стержне нарезана зубчатая рейка И, которая поворачивает триб с числом зубьев 2 = 16. Трибом в приборостроении называют зубчатое колесо с числом зубьев 2<18. Зубчатое колесо (2 = 100), установленное на одной оси с трибом, передает вращение трибу(2 = 10). На оси триба закреплена стрелка. В зацеплении с трибом находится также зубчатое колесо (2=100), пружинным волоском, другой конец которого прикреплен к корпусу. Колесо, находясь под действием волоска, обеспечивает работу всей передачи прибора на одной стороне профиля зуба и тем самым устраняет мертвый ход передачи. Пружина создает измерительное усилие на стержне.

Передаточное отношение зубчатого механизма подбирают таким образом, чтобы при перемещении измерительного стержня на расстояние 1=1 мм стрелка совершала полный оборот, а указатель поворачивался на одно деление. Шкала индикатора имеет число делений п=100. Цена деления шкалы циферблата с=1/п= 1/100=0,01 мм.

В корпусе малогабаритных индикаторов нельзя разместить полные зубчатые колеса с числом зубьев 2= 100, поэтому их заменили зубчатыми секторами.

Контрольное приспособление должно обеспечивать довольно большую точность, следовательно, индикаторная стойка со штативом, должны быть в 2...3 раза более точными по сравнению с другими приспособлениями. Для их изготовления применяются особые износостойкие материалы.

1.11.2 Расчет контрольного приспособления на точность

Суммарная погрешность при обработке детали не должна превышать величины допуска Т размера, т.е.

Общая формула:

(1.42)

где - погрешность вставки измерительного прибора, = 0,008/2 = 0,004 мкм;

- погрешность измерения, Размещено на http://www.allbest.ru/

= 0,01/2 = 0,005 мкм;

- погрешность базирования детали, = 0 мкм.

Подставив значения в формулу, получим:

Условие обеспечения необходимой точности приспособления выполняется.



2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Технологической подготовкой производства (ТПП) называется совокупность взаимосвязанных процессов на предприятии, обеспечивающих технологическую готовность к выпуску в установленные сроки изделий заданного качества и в необходимом объеме при затратах, не превышающих определенного уровня. Результатом ТПП является комплекс технологических процессов изготовления деталей, сборочных единиц и изделий в целом, представленный в виде технологической документации и средств технологического оснащения, наличие которых является необходимым условием обеспечения выпуска изделий в заданном объеме и созданными технико-экономическими показателями.

Технологическая документация- это комплект технологических документов, необходимых и достаточных для выполнения данного технологического процесса или отдельных его операций.

Решение задач технологической подготовки производства немыслимо без организации единого информационного пространства предприятия. Это необходимо для того, чтобы все инструменты технологического проектирования могли уверенно опираться на всю необходимую справочную информацию и реальные данные, полученные в результате конструкторского проектирования.

T-FLEX-технология - это полнофункциональная система, предназначенная для автоматизации технологической подготовки производства, которая обладает гибкими современными средствами разработки технологических проектов любой сложности.

При использовании системы T-FLEX-технология достигаются следующие результаты:

- повышение производительности труда технолога;

- уменьшение числа ошибок при проектировании;

- повышение качества работы технолога;

- сокращение сроков технологической подготовки производства;

- повышение оперативности получения актуальной информации из спроектированных технологических процессов;

- сокращение сроков и затрат на адаптацию молодых специалистов к конкретным условиям предприятия;

- накопление и применение базы знаний предприятия по технологическому проектированию новых изделий;

- организация единого информационно-справочного пространства для технологов и конструкторов, а также служб управления производством;

улучшение контроля за исполнительской деятельностью;

- уменьшение трудоемкости работ, проводимых в рамках мероприятий системы менеджмента качества;

- повышение точности информации, используемой при нормировании и калькуляции затрат.

Разработаем технологическую документацию обработки вала с использованием T-FLEX-технологии:

1. Заходим в программу, добавляем исходную деталь для дальнейшего процесса обработки.

2. Начинаем создавать технологический процесс. Добавляем первую операцию, в нашем случае - токарная. Заполняем все необходимые данные по этой операции (рис.2.1).

3. Выбираем оборудование для обработки детали (рис. 2.2), приспособление (рис. 2.3), режущий (рис. 2.4) и измерительный инструменты (рис. 2.5) для данной операции техпроцесса.

Готовый комплект документов приведен в приложении.



3. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ

В процессе машиностроительного проектирования часто возникает потребность в оценке как наиболее значимых физико-механических свойств деталей и узлов, так и изделия в целом. Раньше единственным средством оценки физико-механических свойств изделий были оценочные расчеты с использованием приближенных аналитических или полуэмпирических методик. Точность подобных методик применительно к реальным объектам проектирования обычно невысока, поэтому в конструкцию изделия закладываются значительные коэффициенты запаса (например, по прочности), снижающие риск принятия ошибочного проектного решения. В большинстве случаев подобный подход в проектировании остается наиболее распространенным и в настоящее время.

Появление компьютерной техники и развитие вычислительной математики обусловили серьезные изменения традиционных подходов к инженерным расчетам. Системы инженерного анализа (Computer Aided Engineering, CAE) прочно заняли свое место в машиностроительном проектировании. Типичная схема использования таких систем в рамках концепции автоматизированного проектирования предусматривает создание электронной модели проектируемого изделия. Эта электронная модель адекватно отражает требуемые конструктивные характеристики изделия (геомет...