n=1000·68,43/3.14·260,55=83,64 об/мин.

По паспорту станка принимаем n₁=90 об/мин.

Определим действительные скорости резания: [5]

V=·D·n_д/1000 (24)

V₂=3,14·90·264/1000=74,6 м/мин.

V₃=3,14·90·261,43/1000=73,9 м/мин.

V₄=3,14·90·261,43/1000=73,9 м/мин.

V₅=3,14·90·260,55/1000=73,6 м/мин.

V₆=3,14·90·260,55/1000=73,6 м/мин.

V₈=3,14·90·235,5/1000=66,6 м/мин.

V₉=3,14·90·260,55/1000=73,6 м/мин.

V₁₀=3,14·90·236,9/1000=66,9 м/мин.

V₁₁=3,14·90·260,55/1000=73,6 м/мин.

V₁₂=3,14·90·239,4/1000=67,7 м/мин.

V₁₃=3,14·90·260,55/1000=73,6 м/мин

Определим нормативы времени: [7]

Т_ШТ=Т_М+Т_ВН+Т_ТО+Т_ПЗН;(25)

где, Т_м- машинное время, мин; [8]

Т_м=Т_р.х+Т_х.х; (26)

где, Т_р.х- время рабочего хода, мин; [9]

Т_р.х=n_р.р/n_р; (27)

где, n_р.р- расчетное количество оборотов шпинделя за поворот распределительного вала на рабочем ходу;

n_р- принятое количество оборотов шпинделя за поворот распределительного вала на рабочем ходу; [10]

n_р.р=L_р.х/S; (28)

n_{р р}=47/0,34=138,2об.

Т_р.х=138,2/73,9=1,87мин

Т_х.х- время холостого хода, мин;

Т_м=1,87+0,1235=1,9935 мин.

Т_то- время техобслуживания на деталь, мин;

Т_вн - неперекрываемое вспомогательное время на деталь, мин;

Т_пзн - неперекрываемое подготовительно-заключительное время, мин;

Т_ШТ= 1,9935+0,08+0,2864+0,021=2,3809 мин.

Операция 025 Плоскошлифовальная оборудование: плоскошлифовальный станок модели КРТС11. Приспособление магнитный стол.

Выбор режущего инструмента 1 750х70х20. 14А16-НСМ 2 х15 1 35м/с.

Определяем скорость шлифовального круга [5]

vкр. = 28м/с. Табл. 3.

Расчет частоты вращения круга:

_кр. = ; (29)

где Дкр. - диаметр шлифовального круга, мм.

n_кр. =

Корректировка частоты вращения круга по паспорту станка

n_кр. = 710об/мин.

Количество проходов.

i = 2.

Назначаем минутную продольную подачу:

sм. = 1800м/мин.

Определяем основное время на одну деталь: [5]

То = (30)

То =

Режимы резания представлены в операционных картах технологического процесса и табл.9.



Таблица 9

	Перех	t,мм	S, мм/об	V,мм/мин	n	N
010	2	3	0,21	80	446	0,8
030	2	1,015	0,5	33,5	800	1,3
035	2	0,65	0,35	47	6000	1,7
040	2	0,93	0,2	47	6000	1,3
045	2	1,15	0,4	40	5400	1,3
050	2	0,56	0,2	28	600	1,5
055	2	0,209	0,45	33,5	800	1,5
060	2	0,33	0,1	47	6000	0,4
065	2	0,06	0,1	17,3	2200	1,8
070	2	0,83	0,4	23	2880	1,8

2.7.3 Нормирование операций

Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей станочного оборудования, технологической оснастки, режущего инструмента, схемы построения операции и переходов, автоматизации процесса обработки детали.

Операция 025 Плоскошлифовальная. Станок плоскошлифовальный модели КРТС-11А. Основное время: То = 0,289мин.

Вспомогательное время на данной операции не учитывается, так как оно перекрывается основным временем.

Оперативное время будет равняться основному времени.

Топ. = 0,289мин.

Определение времени на техническое обслуживание рабочего места.

Ттех. = Тпр* То/Т; (31)

где Тпр - время на одну правку шлифовальных кругов при установке правящего инструмента на станке, правящий инструмент - технический алмаз. Шероховатость поверхности 2,5, ширина круга 750мм. Тпр. = 10,6мин;

Т - период стойкости круга по нормативам режимов резания; материал - электрокорунд, чистовое шлифование по квалитету IT5 (Т = 33мин.);

Ттех. = 10,6*0,289/33 = 0,092мин.

Определение времени на организационное обслуживание Торг. = 4% от оперативного.

Торг. = 4*0,289/100 = 0,012мин.

Определение времени на отдых и личные потребности рабочего в = 5% от оперативного

Тот.л.п. = 5*0,289/100 = 0,015мин.

Определение штучного времени: [16]

Тшт = Топ. + Ттех. + Торг. + Топ.л.п.; (32)

Тшт = 0,289 + 0,092 + 0,012 + 0,015 = 0,408мин.

Нормы времени представлены в операционных картах технологического процесса и табл.10.

2.8 Расчет припусков на обработку и операционных размеров

Расчетно-аналитический метод определения припусков разработан профессором Кованом Б. М. Согласно этому методу, промежуточный припуск должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих технологических переходах, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

В соответствии с этим методом минимальный промежуточный припуск рассчитывается по формуле [4]:

для плоских плоскостей заготовки -

;(33)

для поверхностей типа тел вращения -

; (34)

где Rz_i-1-высота неровностей, полученная на смежном предшест-вующем переходе обработки данной поверхности;

T_i-1-глубина поверхностного слоя, отличного от основного, полученного на предшествующем технологическом переходе;

-пространственные отклонении расположения обрабатываемой поверхности относительно баз заготовки;

-погрешность установки, возникающая на выпол-няемом переходе

Определим промежуточные припуски и промежуточные размеры на поверхность 260 -_0,035.

Элементы припусков Rz и T назначаем по табличным значениям в зависимости от метода обработки поверхностей заготовки и состояния проката.

Для определения суммарного отклонения расположения штамповки воспользуемся выражением [6]:

; (35)

где p_м - величина отклонения расположения (местная или общая);

p_ц - величина отклонения расположения заготовки при центровки

Величина отклонения расположения заготовки p_ом определим по формуле: подшипник деталь токарный

; (36)

где_у-величина удельного отклонения расположения по табличным данным (_у = 0,4 мкм/мм) [4];

L_к-расстояние до сечения, для которого определяют величину отклонения расположения до места крепления заготовки. При установке в патрон заготовки определяется из соотношения

мм.

мкм

Величину отклонения расположения заготовки при центровки определим по формуле

; (37)

где _з - допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, использованный при центровке по ГОСТ 2590-71 для штамповки _з = 0,9 мм.

мм.

Подставим полученные значения p_ц и p_м в выражение (35):

мкм.

Погрешность установки _у при базировании заготовки в центрах станка определяется по формуле:

мкм.

Минимальный припуск на черновую обработку составит:

мкм.

Максимальный припуск на черновую обработку определим по формуле:

мкм4У;(38)

где _Dп - допуск на размер на предшествующем переходе (_Dп = 900 мкм);

_Dв - допуск на размер на выполняемом переходе (_Dв = 250 мкм)

Величину остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения черновой обработки поверхности определяем по формуле [6]:

мкм; (39)

где К_у - коэффициент уточнения (К_у = 0,06) [6].

Величина погрешности установки _у при чистовой обработке поверхности заготовки равна:

мкм

Расчетный минимальный и максимальный припуски на чистовую обработку поверхности детали составят:

мкм;

мкм.

Расчетные минимальный и максимальный припуски на черновое шлифование составят

мкм;

мкм.

Расчетные минимальный и максимальный припуски на чистовое шлифование составят

мкм;

мкм.

Промежуточные размеры определим методом прибавления значений припусков по максимальным и минимальным значениям, начав действие с размеров детали [6]:

; (40)

; (41)

где D_{min, i}, D_{max, i}предельные размеры поверхностей по операциям (переходам),

2z_{min, i}, 2z_{max, i}предельные (округленные) в сторону увеличения согласно степени точности припуска операций (переходов).

Минимальные промежуточные размеры:

мм;

мм;

мм;

мм;

Максимальные предельные промежуточные размеры:

мм;

мм;

мм;

мм;

Для удобства определения промежуточных припусков и промежуточных размеров полученные расчетные значения припусков заносим в таблицу:

По максимальным размерам заготовки принимаем диаметр проката повышенной точности Б по ГОСТ 2590-71 равный .

2.9 Расчет экономической эффективности вариантов технологического процесса

Проведем технико-экономическое сравнение двух вариантов обработки заготовки проводиться по токарной обработке.

Первый вариант предусматривает последовательную обработку. На токарных операциях применяются токарный полуавтомат КМ205, патронно-токарный станок DF2/3CNC, токарный полуавтомат МК-163. Обработка начинается с расточки отверстия, подрезки торца на многошпиндельном токарном станке модели КМ-205. На этом же станке производится точение наружной цилиндрической поверхности, подрезки торца. На патронно-токарный станке модели DF2/3CNC обрабатывают наружную поверхность, окончательно дорожку качения и на этом же станке вытачивают наружную и внутреннюю фаску с двух сторон окончательно. На станке МК-163 осуществляется точение галтелей с2-х установов.

Во втором варианте токарная обработка состоит из одной операции. Она выполняется на вертикальном восьмишпиндельном полуавтомате 1А283Б.

Режим работы - двухсменный.

Годовая программа выпуска -50000 штук.

Вариант 1

1) Токарный полуавтомат: ( КМ205)

Стоимость станка: 240000 руб

Площадь, занимаемая станком: 19 м²

Категория ремонтной сложности : 75

Мощность двигателя станка : 30 кВт

Трудоемкость : 0,65 мин

2) Токарный полуавтомат : ( КМ205)

Стоимость станка: 240000 руб

Площадь, занимаемая станком: 19 м²

Категория ремонтной сложности: 75

Мощность двигателя станка: 30 кВт

Трудоемкость 0,58 мин

3) Патронно-токарный станок: ( DF2/3CNC)

Стоимость станка : 270000 руб

Площадь, занимаемая станком : 19 м²

Категория ремонтной сложности: 75

Мощность двигателя станка: 30 кВт

Трудоемкость : 0,89 мин

4 ) Патронно-токарный станок: (DF2/3CNC)

Стоимость станка: 270000 руб

Площадь, занимаемая станком: 19 м²

Категория ремонтной сложности: 75

Мощность двигателя станка : 30 кВт

Трудоемкость: 0,87 мин

5 ) Токарный полуавтомат :(МК-163)

Стоимость станка: 240000 руб

Площадь, занимаемая станком: 19 м²

Категория ремонтной сложности: 75

Мощность двигателя станка: 30 кВт

Трудоемкость : 0,32 мин

Вариант 2

1) Вертикальный восьмишпиндельный полуавтомат( 1А283Б)

Стоимость станка: 450000 руб

Площадь, занимаемая станком: 20,5 м²

Категория ремонтной сложности:75

Мощность двигателя станка: 55 кВт

Трудоемкость: 2,32 мин

По двум вариантам обработки рассчитываются стоимость механической обработки, расходы на технологическую оснастку, затраты на эксплуатацию приспособлений, затраты на электроэнергию.

Вариант 1

1 Токарный полуавтомат КМ205

Основная и дополнительная заработная плата наладчику[24]

С_З = 1,53·С_Т·К_Н (руб/час ); (42)

где С_Т - часовая тарифная ставка станочника соответствующего разряда, руб/час;

К_Н - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика

(К_Н=1 - наладка производится самим рабочим)

С_З = 1,53·9,18·1=29,34 руб/час.

Таблица 11 Расчет припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим операциям.

Вид заг-ки и тех-ая операция	Точность заготовки и обрабатываемой поверхности	Допускной размер , мм	Элементы припуска, мкм	Промежуточный размер заготовки	Промежуточный припуски, мм
			Rz	T	p		Dmax	Dmin	zmax	zmin
Заготовка-прокат	Б	0,9	125	150	336	-	262,73	261,805	-	-
Токарная: черновая чистовая	h14 h11	0,25 0,1	63 32	60 30	20 -	225 14	260,719 260,274	260,444 260,149	2,011 0,445	1,361 0,295
Шлифование: черновое чистовое	h8 h5	0,039 0,01	10 3,2	20 6	- -	- -	260,089 260	260,025 259,965	0,185 0,089	0,124 0,06

Часовые затраты по эксплуатации станка[24]

С_Ч.З. = С_о·К_М (руб/час); (43)

где С_о - часовые затраты на базовом станке;

К_М - машино-коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные затраты у базового станка.

Для автоматов и полуавтоматов[24]

К_М=(4,68·Ц/1000 + 1,02·R + 0,68·N)/20; (44)

где Ц - балансовая стоимость станка, руб;

R - категория ремонтной сложности станка;

N - мощность двигателя станка, кВт.

К_М=(4,68·240000/1000 + 1,02·75 + 0,68·30)/20 = 57,22

В этом случае часовые затраты по эксплуатации станка составят

С_Ч.З. = 1536,5·57,22 = 879,18 руб/час.

Капитальные затраты в станок определяется по формуле[24]

К_С = 6000·Ц·m_пр/Т_шт·Q (руб/час); (45)

где Ц - балансовая стоимость станка, руб;

m_пр - принятое число станков на данной операции, полученное путем

округления расчетного числа станков m_р до целого числа;

Т_шт - трудоемкость операции, мин;

Q - годовая программа, шт.

Расчетное число станков [24]

m_р = Т_шт/;(46)

где - такт выпуска, мин.

m_р = 0,65/0,233 = 2,7; m_пр = 3

К_С =6000·240000·3/0,65·50000 = 13292,3 руб/час.

Капитальные затраты в здание определяются по формуле[24]

К_З = 75·6000·F/Т_шт·Q (руб/час);(47)

где F - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²; [24]

F = f·k_f ;(48)

где f - производственная площадь, занимаемая станком, м²;

k_f - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную

площадь на проходы и проезды, в зависимости от площади станка в плане.[24]

F = 19·2 = 38 м².

К_З = 75·6000·38/0,65·50000 = 526,15 руб/час.

Величина часовых приведенных затрат С_П.З. определяется

С_П.З. = С_З + С_Ч.З. + Е_Н·(К_С + К_З); (руб/час),(49)

где С_З - основная и дополнительная заработная плата наладчику за физический час работы обслуживаемых станков, руб/час;

C_Ч.З. - часовые затраты по эксплуатации станка, руб/час;

Е_Н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (для машиностроения Е_Н = 0,15);

К_С - часовые капитальные затраты в станок, руб/час;

К_З - часовые капитальные затраты в здание, руб/час;

С_П.З. = 29,34+879,18+0,15(13292,3+526,15)= 2981,28 руб/час.

Стоимость механической обработки на данной операции[24]

С = С_П.З.·Т_шт/60; руб;(50)

где С_П.З. - величина часовых приведенных затрат, руб/час;

Т_шт - трудоемкость операции, мин.

С = 2981,28·0,65/60 = 32,3 руб

Расходы на технологическую оснастку[24]

С_И = S_ин·Т_о/Т; руб;(51)

где S_ин - стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости, руб;

Т_о - основное время операции, мин;

Т - стойкость инструмента, мин.

1) пластина расточная S_ин = 3,5 руб; Т = 100 мин; Т_о = 0,1 мин;

2) резец проходной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 0,1 мин;

С_ИН = 3,5·0,1/100+2,1·0,1/150= 0,0187 руб

Затраты на эксплуатацию приспособления[24]

С_ПР = S_пр·Т_о (руб);(52)

где S_пр - стоимость эксплуатации одной станкоминуты приспособления, руб.;

Т_о - основное время операции, мин

Для цанги C_ПР = 15,05·0,65 = 0,08127 руб

Затраты на электроэнергию [24]

С_Э=S_Э·N_Э·К_З·Т_о/60 руб;(53)

где S_Э - стоимость 1 кВт.ч. электроэнергии, руб;

N_Э - мощность электродвигателя станка, квт;

К_З - коэффициент загрузки двигателя станка по мощности;

Т_о - основное время операции, мин

С_Э = 1,6·30·0,6·0,65/60 = 0,312 руб.

Технологическая себестоимость операции[24]

С_Т = С + С_И + С_ПР + С_Э;(54)

На токарном автомате технологическая себестоимость операции составляет

С_Т = 32,3+0,0187+0,08127+0,312 = 32,71 руб.

Аналогичный расчет проведем для остальных операций.

2 Токарный полуавтомат КМ205.

С_З = 1,53·9,18·1=29,34 руб/час.

К_М=(4,68·240000/1000 + 1,02·75 + 0,68·30)/20 = 57,22

С_Ч.З. = 1536,5·57,22 = 879,18 руб/час.

m_р = 0,58/0,233 = 2,5; m_пр = 3

К_С =6000·240000·3/0,65·50000 = 13292,3 руб/час.

F = 19·2 = 38 м²

К_З = 75·6000·38/0,65·50000 = 526,15 руб/час.

С_П.З. = 29,34+879,18+0,15(13292,3+526,15)= 2981,28 руб/час.

С = 2981,28·0,65/60 = 32,3 руб

С_ИН = 3,5·0,1/100+2,1·0,1/150= 0,0187 руб

C_ПР = 15,05·0,58 = 0,08 руб

С_Э = 1,6·30·0,6·0,58/60 = 0,27 руб.

На токарном автомате технологическая себестоимость операции составляет

С_Т = 32,3+0,0187+0,08127+0,27 = 32,58 руб.

3 Патронно-токарный станок DF2/3CNC.

С_З = 1,53·9,18·1=29,3454 руб/час.

К_М=(4,68·270000/1000 + 1,02·75 + 0,68·30)/20 = 68,02

С_Ч.З. = 1536,5·68,02 = 1045,2 руб/час.

m_р = 0,89/0,233 = 3,8; m_пр = 4

К_С =6000·270000·4/0,89·50000 = 14617,9 руб/час.

F = 19·2 = 38 м²

К_З = 75·6000·38/0,89·50000 = 384,26 руб/час

С_П.З. = 29,34+1045,2+0,15(14617,9+384,26)= 3324,86 руб/час.

С = 3324,86·0,89/60 = 49,31 руб

С_ИН = 3,5·0,1/100+2,1·0,1/150= 0,0187 руб

C_ПР = 15,05·0,89 = 1,33 руб

С_Э = 1,6·30·0,6·0,89/60 = 0,42 руб.

Технологическая себестоимость операции составляет

С_Т = 49,31+0,0187+1,33+0,42 = 51,07 руб

4 Патронно-токарный станок DF2/3CNC.

С_З = 1,53·9,18·1=29,3454 руб/час.

К_М=(4,68·270000/1000 + 1,02·75 + 0,68·30)/20 = 68,02

С_Ч.З. = 1536,5·68,02 = 1045,2 руб/час.

m_р = 0,89/0,233 = 3,8; m_пр = 4

К_С =6000·270000·4/0,89·50000 = 14617,9 руб/час.

F = 19·2 = 38 м²

К_З = 75·6000·38/0,89·50000 = 384,26 руб/час

С_П.З. = 29,34+1045,2+0,15(14617,9+384,26)= 3324,86 руб/час.

С = 3324,86·0,89/60 = 49,31 руб

С_ИН = 3,5·0,1/100+2,1·0,1/150= 0,0187 руб

C_ПР = 15,05·0,89 = 1,33 руб

С_Э = 1,6·30·0,6·0,89/60 = 0,42 руб.

Технологическая себестоимость операции составляет

С_Т = 49,31+0,0187+1,33+0,42 = 51,07 руб

5 Токарный полуавтомат МК-163.

С_З = 1,53·9,18·1=29,34 руб/час.

К_М=(4,68·240000/1000 + 1,02·75 + 0,68·30)/20 = 57,22

С_Ч.З. = 1536,5·57,22 = 879,18 руб/час.

m_р = 0,58/0,233 = 2,5; m_пр = 3

К_С =6000·240000·3/0,65·50000 = 13292,3 руб/час.

F = 19·2 = 38 м²

К_З = 75·6000·38/0,65·50000 = 526,15 руб/час.

С_П.З. = 29,34+879,18+0,15(13292,3+526,15)= 2981,28 руб/час.

С = 2981,28·0,65/60 = 32,3 руб

С_ИН = 3,5·0,1/100+2,1·0,1/150= 0,018 руб.

C_ПР = 15,05·0,32 = 0,08 руб.

С_Э = 1,6·30·0,6·0,32/60 = 0,27 руб.

Технологическая себестоимость операции составляет

С_Т = 32,3+0,018+0,08+0,27 = 32,68 руб.

Технологическая себестоимость первого варианта обработки составит

С_Т1 =32,71+32,58+51,07+51,07+32,68=200,11 руб.

Вариант 2

1 Вертикальный восьмишпиндельный полуавтомат 1А283Б

С_З = 1,53·9,18·1=29,34 руб/час.

К_М = (4,68 · Ц / 1000 + 1,02 · R + 0,68 · N) / 20 = (4,68 · 450000 / 1000 +1,02 · 75 + 0,68 · 55) / 20 = 153,11

С_ЧЗ = С_о · К_М = 1536,5 · 153,11= 23525,3 руб/час

К_С = 6000 · 450000 · 4 / 3,74 · 50000 = 8085,5 руб/час

F = f · k_f = 19,6 · 2 = 39,2 м²

К_З = 75 · 6000 · 39,2 / 3,74 · 50000 = 94,33 руб/час

С_ПЗ = С_З + С_ЧЗ + Е_Н ·(К_С + К_З) =29,34+23525,3+0,15·(8085,5+94,33) =24781,61руб/час

Стоимость механической обработки

С = С_ПЗ · Т_шт / 60 = 24781,61 · 3,74 / 60 = 184,2 руб

Затраты на эксплуатацию инструмента

С_ИН = S_ин ·Т_о / Т

1) резец подрезной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1 мин;

2) резец расточной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,15 мин;

3) резец подрезной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1 мин;

4) резец расточной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,15 мин;

5) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

6) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

7) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

8) резец подрезной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1 мин;

9) резец фасонный S_ин = 5,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

10) резец подрезной S_ин = 2,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1 мин;

11) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

12) резец фасонный S_ин = 5,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

13) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин;

14) резец фасонный S_ин = 3,1 руб; Т = 150 мин; Т_о = 1,07 мин.

С_ИН = (2,1·1+2,1·1,15+2,1·1+2,1·1,15+ 3,1·1,07+3,1·1,07+3,1·1,07+2,1·1 +5,1·1,07+2,1·1+3,1·1,07+5,1·1,07+3,1·1,07+3,1·1,07)/150=0,3 руб.

Затраты на эксплуатацию приспособлений

С_пр = S_пр · Т_о = 2,1· 3,74 = 7,9 руб.

Затраты на электроэнергию

С_Э = S_Э · N_Э · К_З · Т_о / 60 = 1,6 · 55 · 0,6 · 3,74 / 60 = 3,29 руб

Технологическая себестоимость операции

С_Т = С + С_ИН + С_ПР + С_Э = 184,2 + 0,3 + 7,9 + 3,29 = 395,7 руб

Экономический эффект на годовой объем выпуска деталей от применения второго варианта обработки составит [24]

Э = (С_Т1 - С_Т2) ·Q (55)

Э = (200,11 -195,7) · 50000 = 221000 руб.

2.10 Анализ точности изготовления детали

При проектировании технологических процессов механической обработки заготовки может оказаться, что принятая последовательность обработки является неприемлемой, так как допуски на технологические размеры трудновыполнимы. В этом случае необходимо пересмотреть последовательность обработки поверхностей заготовки при помощи размерного анализа технологического процесса.

На торцы деталей типа втулок, колец, вдоль оси, межоперационные размеры можно легко и безошибочно считать методом построения графов.

Сначала по маршруту строится схема технологических размерных цепей.

Рис. 3 Эскиз наружного кольца подшипника 32134ЛМ.01

Технологические размерные цепи решают методом полной или неполной взаимозаменяемости.

Строится исходное дерево, затем аналогично производное дерево.

Рис. 4 Исходное и производное дерево.

Ребра исходного дерева изображаются в виде дуг, если они являются конструкторскими размерами или в виде волнистых линий, если они являются размерами припусков.

После построения каждого из деревьев необходимо произвести проверку правильности их построения:

1) число вершин у каждого дерева должно равняться числу поверхностей на размерной схеме технологического процесса;

2) число ребер у каждого дерева должно быть одинаковым и равняться числу вершин без единицы;

3) деревья не должны иметь несвязных вершин и циклов.

После проверки правильности построения деревьев производится их совмещение. Совмещенный граф производного и исходного деревьев и будет графом технологического процесса.

Рис. 5 Граф технологического процесса.

Любой замкнутый контур совмещенного графа образует размерную цепь, у которой ребро исходного дерева является замыкающим звеном, а ребра у производного дерева - составляющими звеньями. Выявление и расчет технологических размерных цепей по графу техпроцесса начинается с двухзвенных цепей, а затем в такой последовательности, чтобы в каждой цепи имелось только одно неизвестное по величине звено, а остальные звенья ее были уже определены в результате расчета предыдущих размерных цепей.

Метод расчета линейных технологических размерных цепей зависит от числа составляющих звеньев и от того, какой размер является замыкающим звеном. В данном расчете используется метод неполной взаимозаменяемости. Расчет этим методом производится с учетом фактического распределения истинных размеров внутри полей их допусков и вероятности их различных сочетаний при механической обработке.

Таблица 12. Расчета линейных технологических размерных цепей.



3. Конструкторская часть

3.1 Назначение, конструкция и технико-экономическая характеристика приспособления

Электромагнит как источник магнитного поля приспособлений характеризуется простотой конструкции, отсутствием дефицитных материалов, но требует дополнительного устройства для управления (размагничивания), отличаются относительной низкой стоимостью и простотой управления. Все эти преимущества электромагнитных приспособлений способствовали их широкому распространению в машиностроении особенно интенсивно они применяются для закрепления деталей при выполнении шлифовальных работ (специальные электромагнитные патроны для закрепления подшипниковых колец). Однако сильное электромагнитное поле, распространяющееся на достаточно большое расстояние от рабочей поверхности приспособления, ограничивает область применения этой оснастки.

Рассматривая электромагнитные приспособления как один из видов магнитной оснастки, нельзя не заметить стремление принизить их роль в технологии машиностроения в связи с появлением приспособлений на базе постоянных магнитов.

Основными аргументами в пользу такого утверждения являются недостаточная надежность работа электромагнитных приспособлений, необходимость постоянного подвода электроэнергии к ним, нагрев, недостаточная сила притяжения, сложность осуществлений мероприятий, обеспечивающих безопасность работ и др. Богатый опыты эксплуатации электромагнитных приспособлений, накопленный отечественной промышленностью, место этого вида магнитных приспособлений в практике зарубежного машиностроения, наконец проведенные за последние годы исследования позволяют утверждать, что подобного рода суждения об электромагнитных приспособлениях носят конъектурный характер и ничем не обоснован. Грамотно спроектированные и качественно изготовленные электромагнитные приспособления надежны в эксплуатации долговечны, производительны, обеспечивают высокую точность обрабатываемых деталей, высокую силу притяжения и поэтому не должны быть заменены приспособлениями с постоянными магнитами. Кроме этого электромагнитные приспособления имеются сравнительно простой конструкцией.

Достаточно высокую точность обработки обеспечивает шлифование на жестких опорах-башмаках. Этот способ позволяет автоматизировать цикл загрузки шлифуемых заготовок. Магнитный патрон с этим устройством предназначен для закрепления и центрования тонкостенных заготовок при шлифовании. Корпус магнитного патрона жестко прикреплен к бабке шпинделя вращения заготовки. На корпусе установлены жесткие опоры (башмаки). Кронштейн башмака можно устанавливать в нужном положении. Устанавливаемая заготовка опирается на магнитный диск, который посредством втулки крепится к шпинделю бабки заготовки и на сменные стойки, положение которых регулируется винтами. При включении магнита тумблером заготовка притягивается к электромагниту, расположенному в корпусе патрона и осуществляет вращение за счет шпинделя заготовки.

3.1.1 Расчет потребных усилий зажима изделия и геометрических параметров механизированного привода, расчеты на прочность

1. Расчет усилий закрепления

Определяем эффективную мощность при внутреннем шлифовании периферией круга с радиальной подачей.

;(56)

где С_N - постоянная для данных табличных условий резания;

r, q, z - показатели степени для данных условий резания;

х_д - скорость вращения детали, м/мин;

s - радиальная подача, мм/об;

d - диаметр шлифования, мм;

b - ширина шлифования, мм.

кВт.

Рисунок 6 Силовая схема

Определяем силу резания.

Р = Н

Определяем силу сдвига обрабатываемой детали.

;(57)

где f - коэффициент трения между обрабатывающей деталью и патроном.

Н.

Определяем силу трения между пятками башмаков и обрабатываемой деталью.

Р_тр = k*f *Р,(58)

где k - коэффициент запаса, k = 2.

Р_тр = 2*0,2*2010 = 804 Н.

Определяем необходимую силу притяжения обрабатываемой детали электромагнитом.

Н.

Определяем магнитную индукцию для материала патрона.

;(59)

гдеплощадь поперечного сечения сердечника электромагнита, см

Тл.

Принимаем диаметр обмоточного провода с изоляцией по ГОСТ 10288-74 провод ПЭВ-2 d_м = 0,63 мм.

Определяем площадь поперечного сечения провода.

мм²(60)

Определяем число витков электромагнитной катушки.

витков(61)

Определяем силу тока в катушке.

;(62)

где з = 2,0 А/мм².

А.

Определяем количество ампер-витков.

IW = 0,62•9032 = 5600 ампер-витков

Определяем силу притяжения.

;(63)

где R - магнитное сопротивление материала;

;(64)

где l, м, s - соответственно длина, магнитная проницаемость и площадь поперечного сечения участка цепи. l = 0,038 м; м = 2,9•10 ^{- 4} Гн/м; s = 850•10^{- 6} м².

Ом.

Н.

Полученная сила превосходит необходимую силу притяжения, следовательно, условия прижатия выполняется.

2. Расчет критических элементов на прочность.

Проверим прочность стяжных винтов башмака.

Диаметр винта d =12 мм; Шаг резьбы p =1,75 мм; класс прочности 5.6 из стали 30 по ГОСТ 11738-84.

а) Определяем силу, приходящуюся на один винт.

F_в = 469,6/2 = 234,8 Н

б) Принимаем К_з =1,5 (постоянная нагрузка) - коэффициент затяжки.

x - коэффициент основной нагрузки, Х=0,2 для стальных соединений.

в) Определяем механические характеристики материалов винтов: предел прочности у_в = 500 Н/мм², предел текучести, у_т =300 Н/мм², допускаемое напряжение [у] = 0,25у_т = 0,25*300 = 75 Н/мм².

г) Определяем расчетную силу затяжки винтов.

F_р = [К_з(1 - x) + x]F_в = [1,5(1 - 0,2) + 0,2]234,8 = 328,7 Н

д) Определяем площадь опасного сечения винта.

;(65)

где d₂ - наружный диаметр винта;

р - шаг резьбы.

мм

Н/мм²

4,64 < [у] = 75 Н/мм²

Условие прочности соблюдено.

3.1.2 Расчет погрешности установки изделия

Выбор схемы приспособления и схемы базирования.

При механической обработке заготовок на станках базированием принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка определяющих траектории движения подачи обрабатывающего инструмента.

Для выполнения технологической операции требуется не только осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но также необходимо обеспечить ее неподвижность относительно приспособления на весь период обработки, гарантирующую сохранения неизменной ориентировки заготовок и нормальное протекание процесса обработки. В связи с этим при установке заготовок в приспособлениях решаются две различные задачи ориентировка, осуществляемая базированием и создание неподвижности, достигаемое закреплением заготовок.

Наибольшей точности обработки детали можно достигнуть в том случаи, когда весь процесс обработки ведется от одной базы с одной установкой, так как ввиду возможных смещений при каждой новой установке вносится ошибка во взаимное расположение осей поверхностей. Так как в большинстве случаев невозможно полностью обработать деталь на одном станке и приходится вести обработку на других станках, то в целях достижения наибольшей точности необходимо все дальнейшие установки детали на данном или на другом станке производить по возможности на одной и той же базе. Принцип постоянства баз состоит в том, что для выполнения всех операции обработки детали используют одну эту же базу. Надо всегда помнить, что каждый переход от одной базы к другой увеличивает накопление погрешностей установок.

Для обработки детали наружного кольца подшипника на внутришлифовальном станке и обеспечение точности обработки используется приспособление лишающее деталь пяти степеней свободы. Деталь устанавливается на двух неподвижных опорах. В качестве опор выбрали башмаки с регулируемой высотой установки и регулируемым расстоянием от торца упорной втулки магнитного патрона для обеспечения нужной точности. На конце башмаков установлены пятки, на которые опирается кольцо. Пятки имеют различную конфигурацию. Для уменьшения сил трения и обеспечения точного базирования относительно внешней поверхности пятка расположенная на оси зоны резания и поперечной подачи имеет большую площадь соприкосновения с деталью. Один башмак ограничивает перемещение детали по направлению оси Z, другой башмак ограничивает перемещение детали по направлению оси Х. Башмаки лишают деталь двух степеней свободы.

Торец детали упирается в упорную втулку магнитного патрона. Упорная втулка лишает деталь трех степеней свободы, ограничивая перемещение по направлению оси Y и вращения вокруг оси Z и оси Х.

Ограничение вращения вокруг оси Y и создание неподвижности детали достигается закреплением с помощью магнитной силы патрона.

Рисунок 7 Схема базирования

Расчет погрешности установки изделия.

Погрешность установки является одной из величин, составляющих общую погрешность при выполнении заданного размера обрабатываемой детали. Погрешность установки (е_у) определяется суммой погрешности базирования (е_б), погрешности закрепления (е_и) и погрешности приспособления (е_пр).

Погрешность базирования возникает в следствии несовмещения установочной базы с измерительной.

Эта погрешность определяется величиной колебания предельных расстояний измерительной базы от режущей кромки, установленного на размер инструмента.

Погрешность закрепления возникает вследствие смещения заготовки под действием зажимной силы, прилагаемой для фиксации ее положения.

Погрешность закрепления равна разности между предельными величинами смещения измерительной базы по направлению выполняемого размера.

При обработке поверхностей тел вращения векторы погрешности базирования, закрепления и приспособления могут иметь взаимное положение под разными углами погрешность установки в этом случае можно принять по наиболее вероятному значению равному корню квадратному из суммы квадратов величин погрешностей базирования, закрепления и приспособления.

;(66)

где е_и - погрешность обработки поверхности базирования.

е_б - погрешность базирования.

е_пр - погрешность приспособления.

Погрешность обработки поверхности (е_и) определяется как допуск (д) на наружную цилиндрическую поверхность, являющуюся основной базой. е_и = 0,03мм.

Погрешность базирования определяется как погрешность при обработке в призме с углом 70 по формуле:

е_б = 0,5*д( 1- );(67)

е_б = 0,5*0,03(1- ) = 0,013 мм.

Погрешность приспособления определяется по нормам точности подшипниковой промышленности. е_пр= 0,02мм.

мм.

Погрешность установки обеспечивает необходимую точность обработки при допуске на получаемый размер д = 0,04мм.

3.2 Контрольно-измерительное приспособление

На корпусе прибора, литой конструкции закреплена плита, на которой расположены базовые сферические опоры и дисковые упоры, а также призматические направляющие для измерительной каретки. Каретка перемещается в указанных направляющих на 4-х шариках, разделённых сепараторами (по два с каждой стороны). Она несёт на себе стойку с измерительным рычагом и отсчётным устройством. В месте контакта с контролируемой поверхностью рычаг снабжён твёрдосплавным наконечником, а в месте контакта с измерительным стержнем отсчётного устройства - столиком.

Во время измерения, каретка перемещается параллельно плоскости базовых опор. Перемещение осуществляется посредством рукоятки, выведенной с правой стороны прибора.

Условие параллельности указанного перемещения каретки осуществляется за счёт базовых опор, имеющих регулировку по высоте.

Для проверки параллельности перемещения каретки, к прибору придаётся специальный эталон с футляром.

Принцип работы

Перед началом работы прибор проверяется эталоном. Проверка заключается в следующем: на базовые опоры, устанавливается эталон так, чтобы паз находился под измерительным рычагом, и досылается до соприкосновения с дисковыми упорами. Затем при соприкосновении наконечника измерительного рычага с контрольной поверхностью эталона, перемещают каретку. При этом стрелка отсчётного устройства не должна отклоняться более 0.001 мм. При отклонении стрелки отсчётного устройства более 0.001 мм необходимо регулировкой базовых опор по высоте выставить контрольную поверхность эталона в плоскость параллельную движению каретки.

После указанной проверки прибор готов к эксплуатации. Работа на приборе заключается в следующем: кольцо, подлежащее контролю, устанавливается на базовые опоры и досылается до соприкосновения с дисковыми упорами. При перемещении каретки от рукоятки, выведенной с правой стороны прибора, отмечают величину отклонения стрелки отсчётного устройства, которая будет являться величиной разнутрения борта контролируемого кольца.

Рис.8 Схема измерения

Погрешность установки заготовки Е_у состоит из случайных погрешностей: базирования Е_б, закрепления Е_з, приспособления Е_п и равна их сумме:

Е_б = 0;

Е_з = 0;

Е_п = 0,001 мм;

мм



4. Технологические расчеты производственного участка

4.1 Расчет годовой трудоемкости и станкоемкости стоимости изготовления изделий

Принципы формирования производственных участков и цехов

В данной работе использовано 8 наименований изделий. Годовая программа составляет 250000 деталей. По каждому изделию дано время на каждой операции. По этим данным рассчитываем станкоемкость операций на годовую программу по формуле:

S=Q·tшт/60;

где Q - количество деталей

t шт - штучное время

Расчетное количество потребного оборудования рассчитываем по формуле:

Cp=S/Фд;

где Фд - годовой фонд времени

Далее принимаем целое количество оборудования по принципу: если после запитой стоит число меньшее 2, то округляем в меньшую сторону, если больше 2, то в большую.

Рассчитываем коэффициент загрузки оборудования по формуле:

Кз.о.= Ср/Сп; (68)

где Ср - потребное количество оборудования;

Сп - принятое количество оборудования.

Содержание технологического процесса детали-представителя и нормы штучного времени приведены в табл.13.

Таблица 13

№	Операция; оборудование	32134ЛМ.01 Тшт, мин	42126 ЛМ.01 Тшт, мин	42126 Тшт, мин	42220 Тшт, мин	32324 Тшт, мин	35422 Тшт, мин	32230 Тшт, мин	32210 Тшт, мин	?Т,мин
1	Автоматная токарная; 1А283Б	2,38	2,21	1,57	1,15	2,46	2,51	2,15	1,7	16,23
2	Токарная, МК163	0,44	0,29	0,15	0,26	0,25	0,27	0,21	0,24	2,11
3	Плоскошлифовальная, КРТС-11А	0,408	0,28	0,26	0,25	0,2	0,25	0,3	0,22	2,16
4	Бесцентрово-шлифовальная, SASL400/500	0,203	0,18	0,125	0,19	0,15	0,18	0,18	0,19	1,4
5	Внутришлифовальная, SIW-5V	1,137	1,1	0,4	0,65	0,65	0,7	0,54	0,6	5,78
6	Внутришлифовальная, SIW-5V	5,68	2,4	1,5	1,8	2.1	2,2	1,7	1,3	17,98
7	Бортикошлифовальная, ЛЗ-29	3,43	2,5	1,2	1,8	2,6	2,85	1,85	1,2	16,43
8	Торцешлифовальная, 3345А-Р	0,682	0,5	0,2	0,35	0,35	0,37	0,3	0,3	3,05
9	Бесцентрово-шлифовальная, SASL400/500	1,8	1,4	0,9	1,2	1,3	1,4	1,1	1,05	9,95
10	Внутришлифовальная, SIW-5V	3,48	1,7	1,1	1,3	1,6	1,75	1,2	0,9	13,03
11	Внутришлифовальная, SIW-5V	1,53	1,1	0,3	0,6	0,7	1	0,5	0,45	5,91
12	Бортикошлифовальная, ЛЗ-29	3,63	1,1	-	-	1,4	1	1,11	-	7,94
		25,8	20,97	10,53	17,73	17,16	18,01	12,2	12,98

Рассчитаем трудоемкость обработки деталей группы для проектируемого технологического процесса, согласно формуле (66):

После того как произвели все расчеты по каждой детали, находим общие значения и получаем общее количество станков и общий коэффициент загрузки. Расчеты приведены в табл. 14.

Таблица 14

Станки	Кол-во станков (С)	Габариты станков	Группа	Удельная площадь (q)	С·q
Автоматная токарная; 1А283Б	17	3252х3065х3942	средняя	20	320
Токарная, МК163	3	3140x1170x1650	мелкая	15	45
Плоскошлифовальная, КРТС-11А	3	2550х1600	мелкая	15	45
Бесцентрово-шлифовальная, SASL400/500	2	3545х2115	средняя	20	40
Внутришлифовальная, SIW-5V	6	2786x1190x1500	мелкая	15	90
Внутришлифовальная, SIW-5V	18	2786x1190x1500	мелкая	15	270
Бортикошлифовальная, ЛЗ-29	17	2000x900x1407	средняя	20	340
Торцешлифовальная, 3345А-Р	4	5200х6000х2580	большая	30	120
Бесцентрово-шлифовальная, SASL400/500	10	3545х2115	мелкая	15	150
Внутришлифовальная, SIW-5V	13	2786x1190x1500	мелкая	15	195
Внутришлифовальная, SIW-5V	6	2786x1190x1500	средняя	20	140
Бортикошлифовальная, ЛЗ-29	8		мелкая	15	150
Общее кол-во станков	107			230	1905

Общее количество станков равно:

С_общ = 17+3+3+2+6+18+17+4+10+13+6+8=107шт.

Коэффициент загрузки по операциям:

Кз.=Ср./Сп. (69)

Средний коэффициент загрузки:

Кз.ср.= (70)

Коэффициент использования станка по основному времени для каждой операции:

Ки.=То./Тшт. (71)

Где Сп.- принятое количество станков.

Средний коэффициент использования станка по основному времени:

Ки.ср.= (72)

С_р1=67625/4128·0.9=16,1 К_з1=16,1/17=0,95

С_р2=2649,6/4128·0.9=2,11 К_з2=2,11/3=0,7

С_р3=9000/4128·0.9=0,2,3 К_з3=2,3/3=0,76

Ср₄=5833/4128·0.9=0,32 Кз₄=1,57/2=0,76

Ср5=24083/4128·0.9=5,48 Кз5=5,48/6=0,91

Ср6=74145/4128·0.9=17,95 Кз6=17,95/18=0,997

Ср7=68458/4128·0.9=17,42 Кз7=17,42/18=0,967

Ср8=12708/4128·0.9=3,22 Кз8=3,22/4=0,805

Ср9=41358/4128·0.9=9,5 Кз9=9,5/10=0,95

Ср10=54291/4128·0.9=12,61 Кз9=12,61/13=0,97

Ср11=24625/4128·0.9=5,6 Кз9=5,6/6=0,93

Ср12=28083/4128·0.9=7,15 Кз9=7,15/6=0,89

Кз.ср.=0,95+0,7+0,76+0,76+0,91+0,997+0,967+0,805+0,95+0,97+0,93+0,85/12=0,81

Общий коэффициент загрузки = 0,81

По количеству принятого оборудования производим нумерацию станков и по каждой детали составляем маршруты движения деталей.



Таблица 15

№	Детали	Маршруты
1	Кольцо 32134ЛМ.01	1,18,21,23,24,26,57,87,83,99,122
2	Кольцо 42726 ЛМ.01	1,18,21, 23,25,27,56,88,84,100,123
3	Кольцо 42726	2,18,21,23,24,26,28,58,88,84,124
4	Кольцо 42822	3,19,22,23,24,26,59,89,84,101,125
5	Кольцо 32524	4,19,22,23,25,27,60,85,90,102,126
6	Кольцо 35622	5,20,22,24,26,28,61,86,91,103,127
7	Кольцо 32230	6,20,23,24,26,29,62,87,92,104,128
8	Кольцо 32210	7,20,23,25,26,30,63,88,93,105,129

По данным маршрутам указывается материальная связь каждого станка с другими станками, указывается количество связей. После составления данной таблицы, для выбора принципа формирования производственных подразделений можно

использовать такой показатель, как степень кооперации, которую определяют исходя из среднего числа материальных связей между технологическим оборудованием:

где k_i - число материальных связей, которыми i-е оборудование связано с остальным оборудованием;

N - количество технологического оборудования в структурном подразделении.

Из расчетов получили Х= 295/107 = 2,107.

Рис.9

По графику, приведённому на рис.9, определяем принцип формирования производственного участка. По полученной степени кооперации становится целесообразным использовать общность технологических маршрутов и формировать производственные подразделения, используя линейный принцип.

При известных габаритных размерах станков рассчитываем производственную площадь участка по формуле:

,

F_СТ=1905 м²

где С - количество станков данной группы; q - удельная площадь данной группы (q₁=14-18м²-малые, q₂=18-22м²-средние, q₃=22-44м²-большие).

Составляем планировку участка. Размер участка 90х36.

Наиболее распространёнными конструкциями зданий для размещения механообрабатывающих цехов являются одноэтажные многопролётные здания прямоугольной формы с полом на бетонном основании и перекрытиями, которые поддерживаются системой колонн, образующих пролёт цеха.

Выбираем ширину пролёта 18 м и шаг колонн 12 м.

Разработанное планировочное решение производственного участка обработки деталей изображено на 1-ом листе графической части проекта.

4.2 Расчет количества основного и вспомогательного оборудования

При проектировании механосборочного производства одновременно разрабатывают и решают технологические, экономические и организационные задачи, тесно связанные между собой.

В общем виде задача проектирования может быть сформулирована в следующем виде: спроектировать цех или участок, обеспечивающий выпуск изделий определенной номенклатуры, требуемого качества, заданную программу выпуска при достижении минимально возможных приведенных затрат на изготовление и с учетом всех требований к охране труда.

Для решения технологических задач необходимо: проработать вопросы технологичности изделий, спроектировать технологические процессы, выявить трудоемкость и станкоемкость операций, установить типаж и количество оборудования, состав и количество работающих, нормы расхода материалов, определить площади и размеры участков и цеха, разработать компоновку цеха и планировку оборудования, определить задания для строительного, сантехнического и энергетического проектирования.

Для решения экономических задач необходимо: рассчитать себестоимость и рентабельность выпуска изделий, определить удельные приведенные затраты, размеры основных и оборотных средств, составить калькуляции, решить вопросы финансирования и др.

Для решения организационных задач необходимо: выбрать принципы формирования производственных подразделений, разработать структуру управления, научную организацию труда, документооборот, организацию служб производства, систему контроля за ходом производства.

При проектировании механического цеха решаются в определенной последовательности следующие основные вопросы:

1. Разработка задания для проектирования цеха исходя из производственной программы завода, чертежей, описаний конструкций и технических условий на изготовление изделий.

2. Выбор вида заготовок (производится при проектировании технологических процессов); определение годовой потребности основных материалов, заготовок и полуфабрикатов, а также вспомогательных материалов. Оформление этих данных для проектирования литейных и кузнечных цехов и для организации службы материально-технического снабжения завода.

3. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей машин, установление вида (типа) производства и разработка организационной формы выполнения этих процессов.

<...