Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

(СГАУ)

Факультет двигатели летательных аппаратов

Кафедра производства двигателей летательных аппаратов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ»

Выполнила:

Большакова А.В.

гр. 2516

Проверил:

Шулепов А.П.

Самара 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ

1.1 Назначение и условия работы

1.2 Конструкция, геометрические характеристики

1.3 Оценка технологичности детали

2.ВЫБОР ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВКИ

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

4.1 Выбор технологических баз

4.2 Определение числа ступеней обработки поверхностей

4.3 Последовательность обработки поверхностей заготовки

4.4 Формирование принципиальной схемы технологического маршрута

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

5.1 Выбор метода обработки и типа оборудования

5.2 Построение эскизного технологического маршрута

6. ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА

7. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

8. ЗАТРАТЫ ВРЕМЕНИ НА ОПЕРАЦИЮ

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛЯЕМОЙ НА СТАНКЕ MAZAK INTEGREX j200

10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА

11. РАСЧЕТ СТОИМОСТИ МАШИННОГО ВРЕМЕНИ ОБОРУДОВАНИЯ

12. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗА ГРАФИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ КАРТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Улучшение основных параметров у современных авиационных двигателей, ресурс работы, их надежность, экономичность в эксплуатации тесно связанны с качеством изготовления основных деталей и сборки двигателя. Характерными особенностями производства современных двигателей является высокая точность деталей, требования к их поверхностному слою и физико-механическим свойствам материала. Для обеспечения требуемой точности обработки при проектировании технологического процесса особое внимание уделяют выбору баз, а также способам установки заготовки при обработке. С этой же целью поверхности заготовки обрабатывают несколько раз. В авиадвигателестроении в настоящее время применяется значительное количество станков с ЧПУ.

Ресурс и надежность двигателей летательных аппаратов в значительной степени зависят от качества изготовления деталей и сборки изделий. Основная особенность двигателестроения в том, что многие детали изготавливаются из труднообрабатываемых материалов, имеют сложную конфигурацию и недостаточную жесткость. При этом предъявляются высокие требования к точности и качеству поверхности. При установившемся серийном производстве увеличение ресурса и надежности работы двигателя достигается за счет совершенствования технологии изготовления деталей и сборки изделий.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ

1.1 Назначение и условия работы

Для разработки технологического процесса в качестве исходных данных задаются: рабочий чертеж детали (задание), годовая программа выпуска (N=5000шт).

Упорная гайка шарикоподшипника служит для поджима подшипников на валу для их фиксации в разнообразных устройствах, таких как редуктора и шпиндели. Шлицы (размер 10 и угол 10°) служат для установки в них ключа, которым производится вращение гайки относительно вала. 3 полированных канавки шириной 2,527±0,03мм служат для установки сальника.

1.2 Конструкция, геометрические характеристики

Деталь является осью вращения со сквозным отверстием и внутренней резьбой, сформирована сочетанием цилиндрических, плоских, конических и тороидальных поверхностей. Последние находятся в местах галтелей (переходов). Все поверхности доступны для обработки и измерения, т.е. деталь удовлетворяет требованиям инструментопригодности и контролепригодности. Простые, но не достаточно протяженные поверхности детали осложняют выбор технологических баз.

Цилиндрические части имеют диаметры 130мм и 121,18мм, длины 8мм и 27,8_-0,05 - 8мм соответственно, На цилиндрической (Ш130мм) части детали имеется 8 пазов, шириной 10мм и глубиной ограничивающейся Ш118мм. На цилиндрической поверхности (Ш121,18) имеется 3 полированных канавки шириной 2,527±0,03мм. Деталь имеет сквозное, ступенчатое отверстие, с резьбой М100х2кл2.

Основными конструкторскими базами являются наружные диаметры Ш121,18мм и Ш130мм, а так же оба торца детали.

К детали предъявляются следующие требования:

1. Параллельность торцевых поверхностей между собой 0,05мм.

2. Перпендикулярность торца детали относительно поверхности В (образованной Ш121,18) 0,05мм.

3. Биение поверхностей «В» и «Г» относительно среднего диаметра резьбы не более 0.015мм.

Рисунок 1 - гайка шарикоподшипника

1.3 Оценка технологичности детали

Анализ по материалу и термообработке

Материал детали - корозионностойкая (нержавеющая), хромоникелевая качественная сталь 12Х2Н4А .

Химический состав в % материала Сталь 12Х2Н4А согласно ГОСТ4543-71

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.09 - 0.15	0.17 - 0.37	0.3 - 0.6	3.25 - 3.65	до 0.025	до 0.025	1.25 - 1.65	до 0.3

Механические свойства при Т=20^oС материала 12Х2Н4А.

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ш120		1130	930	10	50	880	Закалка и отпуск

Механические свойства:
- Предел кратковременной прочности , [МПа]
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
- Относительное сужение , [ % ]
- Ударная вязкость , [ кДж / м2]

В качестве термообработки чаще всего применяется цементация (улучшение) с последующей закалкой и охлаждением на воду (повышение твердости), после закалки применяется высокий отпуск для снятия внутренних напряжений, а так же снижения хрупкости материала. В нашем случае чертеж требует цементацию, а заданные характеристики твердости требуют закалку. Следовательно для обеспечения требований чертежа применим цементацию, закалку и высокий отпуск.

Назначаю термообработку после механических операция из того соображения, что деталь закаленную до твердости 60НRC практически невозможно обрабатывать лезвийным инструментом, придется использовать дорогостоящие методы обработки(шлифование) или дорогостоящие пластины при этом придется снижать глубину резания до нескольких десятых миллиметра, а это в свою очередь приведет к снижению производительности.

Так же считаю возможным отказаться от шлифования после термообработки благодоря введению термокалибровки (термофиксации). Суть термокалибровки заключается в том, что термообработка происходит в приспособлении (термофиксаторе). Материал данного термофиксатора (в нашем случае) должен иметь коэфф. теплового расширения меньше, чем материал нашей детали. При нагревании заготовка будет обжиматься в приспособлении и при этом принимать форму точно изготовленного приспособления, обеспечивая заданные точностные характеристики детали. Считаю это целесообразным т.к. отказ от шлифования ведет к экономии на оборудовании и заработной плате рабочему. Так же мы избежим такого негативного последствия шлифования как прижоги. В местах прижогов изменяется структура материала, понижается твердость и как следствие износостойкость делали, резко понижается.

Данный материал хорошо обрабатывается лезвийным инструментом, но в процессе резании сходит «сливной стружкой» которая мешает процессу резания. Данный недостаток можно устранить применением пластин с мех.креплением и имеющим стружколомы. После цементации и закалки обрабатывается абразивным инструментом методом шлифования, так же возможна и лезвийная обработка инструментом Шведской фирмы «Sandvik» специально предназначенного для обработки материалов обладающих высокой твердостью в следствии термообработки(к сожалению состав покрытий данных пластин, а так же материал основания пластин не разглашается данной фирмой)

Хорошо деформируется в горячем состоянии. Обладает хорошей свариваемостью именно поэтому чаще всего применяется в сварных конструкциях, работающих в агрессивных средах.

Влияние формы и конфигурации на технологичность детали

Деталь имеет достаточно простую форму основных элементов, что позволяет применять высокопроизводительные методы получения заготовок и высокопроизводительное оборудование, высокопроизводительные режущие инструменты имеющими высокие значения стойкости и красностойкости, а также оснастку поставляющуюся в комплекте с оборудованием, при ее механической обработке. Деталь обладает достаточной жесткостью, что позволяет использовать высокие режимы резания. По изготовлению деталь является технологичной. Простая форма поверхностей детали позволяет применять стандартные мерительные и контрольные инструменты.

Наличие баз

В качестве баз используются торцы (кольцевые) большой относительно высоты протяженности, а также наружные и внутренние цилиндрические поверхности обеспечивающие заданную точность обработки. Использование этих поверхностей в качестве базовых не требует применения специальных приспособлений.

При этом точность обрабатываемых поверхностей достаточно не велика 14 квалитет(за исключением высоты детали выполняемой по 9 квалитету и ширины канавок так же выполняемых по 10 квалитету) считаю что для достижения заданных точностных характеристик достаточно чистового точения с предшествующими ему черновым и получистовым, но заданы достаточно высокие требования по расположению поверхностей.

Рассмотрим:

1. Биение пов. Б и пов. Г относительно среднего диаметра резьбы М100. Данное требование обеспечивается обработкой всех этих поверхностей за один установ (т.е. без перезакрепления детали).

2. Неперпендикулярность торца 0,05 относительно базы В. Всвязи с тем, что обработка торца производится не за один установ(т.е. не совместно) с базовой поверхностью возникает погрешность связанная с точностью приспособления. Цанговое приспособление зажимающее за начисто обработанную поверхность имеет точность 0,03. В нашем случае погрешность приспособления меньше чем допуск на перпендикулярность следовательно данное требование будет обеспечено.

3. Допуск отклонения от параллельности торца относительно поверхности Д не болеем 0,05. Данная погрешность возникает в следствии не прилегания торца Д к установочной базе приспособления. Согласно Справочника конструктора приспособлений отклонение от прилегания при ручном досылании 0,05 мм, но в нашем случае это не целесообразно т.к. эти величины равны(возможны отклонения) и производительность будет падать. При механизированном досылании отклонение от прилегания 0,02мм. В нашем случае роль досылателя будет исполнять противошпиндеть станка. Т.о. заданная точность будет достигнута.

4. Позиционный допуск пазов 0,15мм. Раз не указана поверхность относительно которой стоит позиционный допуск считаем, что данный допуск влияет на взаимное расположение пазов. В нашем случае погрешность обуславливается не точностью поворота приспособления. В нашем случае погрешность позиционирования станка 0,003 мм. Что значительно точнее, чем требование по точности.

Схема расположения смешанная. Следовательно в первую очередь мы будем обрабатывать базовые поверхности(торцы) точить от них необходимые проточки и канавки, а уже от них будем строить последующие элементы. Измерительную базу станок с ЧПУ может привязать в любом месте тем самым обеспечив точность выполнения размеров.

Качество поверхностного слоя.

Связь точности с шероховатостью.

Проверим соответствие точности и шероховатости ответственных поверхностей. При назначении параметров шероховатости поверхностей рекомендуется их величину согласовывать с допусками размеров Т_р, формы Т_ф и расположения Т_п. В этом случае значение высоты неровностей R_z можно определять следующим соотношением:

R_z?К_рЧТ_р,

гдеК_р - коэффициент, зависящий от квалитета, вида погрешностей (формы или расположения) и отношения Т_ф(Т_п)/ Т_р.

Таблица 1 - Значения коэффициента К_р

Квалитеты	Кр приТф(Тп)/ Тр
	?1	?0,63	?0,40	?0,25	?0
3…5	0,5	0,35	0,2	Rz=0,7ЧТф Rz=0,5ЧТп
6…8	0,4
9;10		0,3
11…17	0,3			0,15

Поверхность 8:

Т_р=0,05 мкм

Т_п=0,05 мкм

Т_п/Т_р =0,05/0,05 = 1

По таблице 1 для 9 квалитета К_р=0,4.

R_z =0,4*0,05=0,02мкм

R_a=0,2* R_z=0,2*0,02=0,004мкм

Указанная конструктором шероховатость R_а=1,25 мкм, что не является ошибкой.

Анализ жесткости детали

Деталь имеет достаточную толщину, что обуславливает ее высокую жесткость. Вследствие этого, деталь будет в меньшей степени деформироваться при закреплении, обработке и при релаксации внутренних напряжений; при обработке возможно назначать высокие режимы резания. Для предупреждения такого отклонения от формы как огранка применим цанговый патрон. Технологична по данному пункту.

Анализ инструментальной доступности

Все поверхности данной детали являются открытыми или полуоткрытыми, кроме канавок. Но все эти поверхности легко доступны для режущего инструмента т.е. подход к ним и отвод от них резца ни чем не затруднен. Поэтому деталь инструменто доступна. Следовательно технологична

Анализ на соответствие элементов детали стандартному ряду инструментов

Деталь можно разделить на цилиндрические поверхности и пазы(шлицы). Все эти поверхности можно получить с применением стандартного режущего инструмента, кроме канавок(для канавок нужно проектировать специальный резец исходя из ширины канавки). Но мы для повышения производительности применим резцы с быстросменными пластинами. Для измерения так же возможно использовать универсальные мерительные и контрольные инструменты. Например для диаметральных и линейных размеров (по 14 квалитету точность) штангенциркуль с глубиномером, для замера углов угломеры, для контроля радиусов радиусомеры, для контроля шероховатости эталоны шероховатости. И только для контроля габаритного размера, а также размеров канавки считаю правильным изготовить специальные калибры.

Унификация элементов детали

С точки зрения унификации поверхностей эта деталь особенно технологична, т.к. шлицы(пазы) дублируют друг друга, (могут быть обработаны тем же инструментом, полностью повторяют размеры и шероховатость поверхности), а следовательно становятся унифицированными поверхностями, канавки тоже дублируют друг друга и также являются унифицированными поверхностями, внутрениие диаметры d101,6 также являются унифицированными, неунифицированными являются только внутренняя резьба. Хотя с расширением номенклатуры возможно будет унифицировать и ее.

2. ВЫБОР ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Проектирование технологического процесса и разработка его маршрута должны выполнятся с учетом типа организации производства. Различают три основных типа машиностроительного производства: массовое, серийное и единичное.

Для оценки типа производства можно воспользоваться характеристикой серийности, в основу которой положена классификация деталей по их массе и габаритам. В нашем случае годовая программа выпуска (N=5000шт), и масса 0,802кг, по табл. 2 [1] устанавливаем тип производства - крупносерийное.

Для получения данной детали используем токарную обработку, фрезерование. Т.к. производство крупносерийное, то применим частичную механизацию и автоматизацию оборудования. В целом, все поверхности детали инструментодоступны и доступны для контроля. Т.о. деталь «Гайка упорная шарикоподшипника» технологична.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВКИ

Анализ чертежа детали, тип производства позволяют установить вид, способ получения заготовки и точностные характеристики заготовки.

Деталь изготавливается из стали, хорошо деформируемой. Детать , а следовательно и заготовка относится к типу колец. Заготовка относится к типу поковок круглых. Такого типа поковка может быть получена различными способами.

Рассмотрим несколько способов получения заготовки:

1. Возможно изготовление нашей детали из трубы, но в этом случае мы столкнемся с рядом проблем. Купить трубу как элемент ГОСТ возможно, но припуски на механическую обработку будут велики. Такой перерасход материала не рентабелен при серийности нашей детали. Также возможно заказать калиброванную трубу(с указанными нами размерами трубы с учетом припусков), но это весьма дорого. Считаю данный метод экономически невыгодным в нашем случае.

2. Свободная. При данном виде получения заготовки для нашей детали будут уменьшаться текущие и единовременные затраты на получение заготовки в заготовительном цехе (затраты на штамповочную оснастку). Но при этом увеличиваются припуски на механическую обработку, а также будет отсутствовать предварительно пробитое отверстие, что при серийном производстве не рентабельно т.к. крайне много металла будет уходить в отход на этапе механической обработки.

3. Высокоточная штамповка с УРН (установка радиационного нагрева). Максимально минимизирует припуски на механическую обработку, повышается КИЗ. Но при этом будут увеличиваться текущие и единовременные затраты на получение заготовки в заготовительном цехе (высокая цена оборудования, оснастки, стоикость оснастки также не высока). В нашем случае цена материала не оправдывает такие высокие расходы.

4. Получение заготовки из прутка. Производство его осуществляется непосредственно на металлургическом заводе методом прокатки на горячем стане. Достоинство этого метода в том, что нам не надо тратиться на дорогостоящую оснастку, не надо тратить время на штамповку. Пруток можно найти подходящего диаметра для нашей детали. Пруток является элементом ГОСТ.

5. Штамповка на горизонтально ковочных машинах. Считаю не целесообразным данный вид получения заготовки в нашем случае, т.к. низкая стойкость штампов, которая объясняется рядом причин, штамп закрытый, поэтому возникают перегрузки в полости ручья, необходимость очистки нагретого прутка от окалины, так как деформирование происходит за один ход, и вся окалина будет заштампована. Все это на мой взгляд неоправданно дорого, т.к. экономия на точности поковки(уменьшение припусков на мех.обработку), будет меньше чем стоимость постоянно изготавливаемой штамповочной оснастки. А необходимость очистки нагретого прутка от окалины понизит производительность.

6. Штамповка на КГШП. Данный вид штамповки высоко производителен. Качество и точность поковок достаточно высоки за счет отсутствия ударной нагрузки и точного направления половин штампа. Считаю в нашем случае рациональным способом получения заготовки т.к. точность и производительность данного метода позволяют нам получить 5000 заготовок в короткое время.

Из всех возможных способов получения поковки наиболее целесообразными являются получение заготовки из прутка и штамповка на КГШП.

На рис 1 представлены эскизы получения двух вариантов заготовки кольца из стали 12Х2Н4А, чистый вес (масса) детали 0,802кг.

Первый вариант (рисунок 1,а) - пруток, вес заготовки Gзаг.1=4,477кг.

Второй вариант (рисунок 1,б) - штамповка на КГШП, вес (масса) заготовки Gзаг.2=2,760кг.

а) б)

а) заготовка пруток, б) заготовка на КГШП

Рисунок 2 - Рисунок заготовок деталей:

Применение обоих вариантов не вызывает необходимости в разработке принципиально отличных техпроцессов изготовления детали. Следовательно, сравнительный экономический расчет проведем по стоимости приведенных вариантов получения заготовки. Основные данные можно свести в таблицу 1.

Расчет стоимости заготовок первого и второго варианта проведем по формуле:

Определим стоимости заготовок по первому и второму вариантам, подставляя значения в формулу.

Полученные данные расчета сведем в таблицу 2.

Таблица 2 - основные данные для расчета стоимости заготовок

№ п.п.	Наименование показателей	Обоз. и еден. измер.	1 вариант пруток	2 вариант Штамповка на КГШП
1	Вес (масса) заготовки	Gзаг, кг	4,477	2,760
2	Вес (масса) детали	Gдет, кг	0,802	0,802
3	Базовая стоимость одной тонны штамповок	C1, руб.	93 000	93 000
4	Коэффициент, учитывающий класс точности заготовки	кТ	1	1
5	Коэффициент, учитывающий марку материала	кМ	-	2,4
6	Коэффициенты, зависящие от группы сложности и веса заготовок и от объема производства.	кС кв кп	- - -	1 1,25 1
7	Вес (масса) отходов	(Gзаг-Gдет), кг	3,675	1,958
8	Стоимость 1т. отходов	Sотх,руб.	4700	4700

Таблица 3 - результаты расчета стоимости заготовки по вариантам

№ .п.	Наименование показателей	Един.изм.	1 - вариант	2 - вариант
1	Способ получения заготовки	-	пруток	Штамповка на КГШП
2	Материал заготовки	-	12Х2Н4А
3	Чистый вес масса детали	кг	0,802
4	Вес (масса) заготовки	кг	4,477	2,760
5	Экономия материала на: а) одну заготовку б) на годовую программу N=5000 шт.	кг. кг.	4,477-2,760=1,717 8585
6	КИЗ	-	0,56	0,67
7	Стоимость заготовки	руб.	1091,9	760,8
8	Экономия на одну заготовку	руб.	1091,9-760,8=331,1
9	Экономия на годовую программу	руб.	331,1*5000=1655500

Меньшую стоимость имеет второй вариант, кроме того для этого варианта необходим меньший расход металла.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

4.1 Выбор технологических баз

Прежде чем решать вопрос о выборе баз и другие вопросы проектирования технологического маршрута, целесообразно всем поверхностям детали присвоить определенный номер.

Рисунок 3 - Элементарные поверхности детали

Исходными технологическими базами можно назначить торцевые поверхности 1,8. Линейные размеры так же стоят от торцевых поверхностей 1 и 8 следовательно за измерительные базы примем их же. Так как поверхности 1 и 8 являются и конструкторскими базами, то мы выполняем принцип совмещения баз. В качестве установочной базы выберем поверхности 1 и 13, как наиболее удобные для этой цели.

4.2 Определение числа ступеней обработки поверхностей

Для определения числа ступеней механической обработки воспользуемся величинами коэффициента уточнения E_n.

Е_тп=ПЕ_с; E_n=Т_i-1/T_i

где Т_i-1 и T_i - допуски на предшествующей и выполняемой ступенях обработки.

Таблица 4 - Определение числа ступеней обработки поверхностей

N	Tзаг-допуск на заготовку	Tдет-допуск на деталь	En	nмех число мех. обр-ки. расч	nмех число мех. обр-ки прин.	nобщ-число общ. обр-ки	Примечание
1	2	0,63	3,17	1	2	3	Токарная чистовая, контроль
2	2,4	0,54	4,44	2	2	2	Токарная чистовая, контроль
3	0,63	0,6	1,05	1	1	2	Токарная чистовая, контроль
4	-	0,03	-		2	4	Токарная черновая, получистовая, чистовая, полировка, контроль
5	0,63	0,54	1,66	1	2	4	Токарная черновая, получистовая, чистовая, полировка, контроль
6	-	0,06	-		2	4	Токарная черновая, получистовая, чистовая, полировка, контроль
7	-	0,36	-		1	2	Токарно-фрезерная, контроль
8	0,63	0,15	4,2	2	2	3	Токарно-фрезерная, контроль
9	0,63	0,54	1,66	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
10	0,54	0,3	1,8	2	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
11	2,4	0,63	3,8	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
12	0,36	0,36	1	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
13	2,4	0,63	3,8	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
14	2,2	0,54	1,66	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль
15	0,54	0,36	1,5	1	2	3	Токарная черновая, чистовая, контроль

Значения n прин отличаются от n расч, т.к необходимо обеспечить заданную точность и шероховатость для обеспечения требований чертежа, вследствие этого колличество ступеней обработки может увеличиться. Значения n общ отличаются от n прин , т.к необходимо обеспечить не только точность, но и и чистоту поверхностей.

4.3 Последовательность обработки поверхностей заготовки

Все элементарные поверхности детали можно разделить на несколько групп: цилиндрические (2, 5, 9, 11, 13, 14), торцы (1, 3, 4, 6, 8, 12) конусные (10,15), пазы (7). технологический маршрут гайка упорный

В качестве первой черновой базы принимаем поверхности 8 и 11, т.к. необходимо учитывать, что после переустановки детали базы будут не пригодны для крепления.

В первую очередь должна быть проведена токарная обработка, черновая и чистовая. После этого можно приступить к фрезерованию пазов.

После получения готовой детали производится слесарная операция и контроль.

4.4 Формирование принципиальной схемы технологического маршрута

Разделение на этапы обусловливается тем, что при обработке одних поверхностей ранее обработанные поверхности получают искажение, т. е. происходит перераспределение остаточных напряжений в детали, а также неравномерный нагрев детали.

Я считаю в нашем случае нет необходимости разбивать техпроцесс на этапы, т.к заданные требования можно обеспечить и без разделения на этапы. Для обработки моей детали получается, что в одной операции для конкретной поверхности происходит и черновая, и получистовая и чистовая обработка, т.к это входит в возможности применяемого станка. Мы постепенно приближаемся к заданным размерам детали, сначала снимая корку (получерновой припуск), затем происходит получистовая и чистовая обработка. Это все осуществляется постепенно, за несколько проходов. Также постепенно меняя кол-во оборотов и силу резания, получается, что резец оказывает меньшее давление, происходит меньший нагрев детали.

Применяемый инструмент Sandvic поддерживает высокоскоростную обработку при минимизации силы резания, инструмент уменьшает тепловые нагрузки. Инструмент подбирается по материалу детали, по требуемой точности и качеству поверхности.

Также разделение тех. процесса на этапы приводит к усложнению тех. процесса, повышению стоимости, повышение производственного цикла, повышение незавершенного производства.

5.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

5.1 Выбор метода обработки и типа оборудования

Любой технологический процесс осуществим только при наличии соответствующего по типу, конструкции и параметрам оборудования.

С целью обеспечения наиболее высокой производительности процесса обработки заготовки я решила выбрать токарно-фрезерный станок фирмы mazak INTEGREX j200.

Мой выбор данного станка был основан исходя из обеспечения концентрации операций. Т.к путь построения процесса с использованием принципов механической и технологической концентрации с применением высокопроизводительных станков - многорезцовых, многошпиндельных, агрегатных и т. п., работающих по автоматическому циклу, является более прогрессивным.

По производительности

Количество выпускаемых деталей в моем задании 5000, что является серийным (крупносерийным) производством. Это позволяет мне сделать выбор в пользу многоцелевого обрабатывающего центра с программным управлением. С целью обеспечения наиболее высокой производительности процесса обработки заготовки на черновом и чистовом этапе применим многоцелевой токарный обрабатывающий центр фирмы mazak INTEGREX j200.

По типоразмеру

Обрабатываемая заготовка имеет мах D = 131 мм и габаритную высоту L=38мм станок же позволяет обрабатывать заготовки до D=530мм и максимальной длиной L=500мм. Следовательно станок подходит для производства данной детали.

По количеству инструментов

Для обработки детали требуется 8. В станке INTEGREX j200 предусмотрен инструментальный магазин на данное кол-во инструментов, и еще может остаться несколько резервных гнезд, которые можно оставить пустыми, а можно загрузить инструментом «дублером».

Я считаю этот станок наиболее подходящим, так как при его использовании уменьшается необходимость в рабочих высокой квалификации (что имеет место быть при универсальном оборудовании), уменьшается монотонность труда, что сокращает вероятность появления брака, станок занимает меньшую производственную площадь и является более производительным. Также отпадает необходимость в транспортировке деталей с одного рабочего места на другое, что сокращает продолжительность производственного цикла

5.2 Построение эскизного технологического маршрута

На основании данных, приведенных выше, разработана маршрутная карта и графически представлен технологический маршрут изготовления гайки упорной шарикоподшипника.

Таблица 5 - маршрутная карта

Цех	№ Оп.	Наименование операции	Оборудование	Примечание
			наименование	модель
Кузнечный	005	Штамповочная	пресс	КГШП-1600	Заготовительная
Механический	010	Токарная	Токарный станок	1Г340	Создание баз
Механический	015	Токарная ЧПУ	Токарный обрабатывающий центр	mazak INTEGREX j200	Точить наружный контур, торец, внутренний контур. Точить наружный контур, канавки, внутренний контур.
Термический	020	Термообработка	Печь	В5_ТН	Термообработка, цементация
Механический	025	Полировальная	Токарный станок	16К20	Полировка канавок
-	030	Слесарная	Верстак	-	Удаление заусенцев, притупление острых кромок
-	035	Контрольная	Плита контрольная	-	Окончательный контроль деталей

6. ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА

В современном производстве широкое распространение получило применение фирменного режущего инструмента. Особенно актуально это для современных обрабатывающих центров, которые позволяют развивать значительно большие мощности, и в которых как следствие, стало возможно использование больших подач и скоростей резания, с которыми классический инструмент не справляется. В качестве инструмента, используемого для обрабатывающего центра INDEX J200, был выбран инструмент производимый шведской компанией Sandvik. Компания Sandvik Coromant - мировой лидер в производстве режущего инструмента для металлообрабатывающей промышленности, ассортимент выпускаемой продукции которого превышает 25000 наименований. [12]

Для наружного точения используется система инструмента: пластина T-Max P без задних углов, глубина резания а_р=0..5 мм, подача f_n=0,5..1,5 мм/об и державка для наружной обработки Coro Turn RC .

Для внутреннего точения используется система инструмента: пластина ромб с углом 35⁰ T-Max P без задних углов, глубина резания а_р=0..5 мм, подача f_n=0,5..1,5 мм/об и державка для внутренней обработки Coromant Capro.

Для фрезерования используется концевая фреза для обработки пазов CoroMill 331, диаметр 5..15 мм.

Для обработки канавок используется система инструмента: пластина Coro Cut 1-2 GF, ширина пластины 1,5...8 мм и державка Coro Cut для обработки неглубоких и торцевых канавок.

Для резьбонарезания используется система инструмента: пластина

CoroTurn XS и державка прямоугольного сечения CoroTurn XS для внутренней обработки на станках при использовании контршпинделя.

7. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

Режимы резания при точении.

1) резец проходной правый

Черновая обработка: n=150-200 об/мин; S=0,4-1,1 мм/об

Чистовая обработка: n=250-300 об/мин; S=0,1-0,5 мм/об

Скорость резания 195-165-130 м/мин

2) резец расточной левый

Черновая обработка: n=130-180 об/мин; S=0,15-0,60 мм/об

Чистовая обработка: n=220-290 об/мин; S=0,1-0,45 мм/об

Скорость резания 195-165-130мм/об

Режим фрезерования.

Черновая обработка: n=370-560 об/мин; S=0,6-0,85 мм/об

Чистовая обработка: n=530-600 об/мин; S=0,4-0,7 мм/об

Скорость резания 195-180-60 м/мин

Режим проточки канавок.

Черновая обработка: n=250-400 об/мин; S=0,5-0,8 мм/об

Чистовая обработка: n=380-470 об/мин; S=0,1-0,3 мм/об

Скорость резания 205-75 м/мин

Режим нарезания резьбы.

Черновая обработка: n=200-350 об/мин; S=0,4-0,6 мм/об

Чистовая обработка: n=330-470 об/мин; S=0,1-0,4 мм/об

Скорость резания 80 м/мин

8. ЗАТРАТЫ ВРЕМЕНИ НА ОПЕРАЦИЮ

Штучно-калькуляционное время применяется в условиях серийного и единичного производства, когда на одном рабочем месте в течение смены выполняется несколько операций и когда подготовку рабочего места и наладку выполняет рабочий станочник:

,

где - подготовительно-заключительное время (ознакомление с документацией, подготовка и наладка станка, подбор инструментов и приспособлений);

n - количество заготовок в партии:

,

где - годовая программа выпуска;

При годовой программе выпуска = 5000 шт., число обрабатываемых деталей в партии будет составлять:

шт;

Определяем техническую норму времени на операцию в соответствии с изложенной выше методикой.

мин ;

 мин;

(определяется по нормативам);

мин;

мин;

При определении будем полагать, что = 50 мин.

мин;

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМОЙ НА СТАНКЕ MAZAK INTEGREX j200

Технологическая себестоимость включает в себя следующие элементы затрат:

,

где - заработная плата производственных рабочих;

- заработная наладчиков;

- расходы на амортизацию оборудования;

- расходы на ремонт и модернизацию оборудования;

- затраты на эксплуатацию и амортизацию приспособлений;

- расходы на эксплуатацию и амортизацию режущих инструментов;

- затраты на электроэнергию, тепло, воду, газ;

Составляющие технологической себестоимости:

· заработная плата производственных рабочих:

На операции используется токарь шестого разряда, работающий по сдельной форме оплаты труда.

При расчете этой составляющей полагаем, что заработная плата рабочего в месяц 30000руб.

;

;

· заработная плата рабочих - наладчиков:

Данная статья не учитывается, т.к. для выбранного типа производства характерно проведение наладочных работ самим рабочим.

· затраты на амортизацию оборудования:

,

гдеЦ -цена оборудования, руб.

К_тм - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж оборудования; рекомендуется принимать К_тм=0,075;

Н_ау - норма амортизационных отчислений для универсального оборудования (табл. 7 - [9]);

Ф_д - действительный фонд работы оборудования;

К_з - коэффициент загрузки оборудования.

Стоимость станка составляет 3814635 руб., а нормативы затрат на амортизацию при двух сменной работе составляют а = 0,122 (табл. 7 - [9]).

= 0,7 - для оборудования с ЧПУ.

Принимаем = 0,075, а годовой фонд работы станка при двухсменной работе = 4015 часа.

мин

руб.;

· Затраты на ремонт и модернизацию оборудования:

Норма затрат на ремонт и содержание оборудования в соответствии с табл. 7 - [9] составляет 0,105.

руб;

· Затраты на эксплуатацию и амортизацию оборудования:

Затраты на тиски, патроны, центры, которые входят в качестве комплектующих к станкам, обычно не учитываются.

· Затраты на эксплуатацию и амортизацию режущих инструментов:

Стоимость машинного времени используемого инструмента составляет: 2,24 руб./час - для проходного резца; 3,04 руб./час - для расточного резца; 24,52 руб./час - для концевой фрезы; 3,8 руб./час - для канавочного резца и 1,96 руб./час - для резьбового резца.

руб;

· Затраты на электроэнергию:

,

где- суммарная мощность электродвигателя станка, кВт; 20 кВт

- коэффициент одновременности работы электродвигателя станка

( = 0,8…10); примем 0,9;

- средний коэффициент загрузки двигателя станка по мощности

( = 0,5…0,9); примем 0,6;

- средний коэффициент загрузки двигателя станка по времени

( = 0,6…0,9); примем 0,7;

- коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети завода ( = 1,05…1,1); примем 1,05;

- средний К.П.Д. двигателя ( = 0,6…0,7); примем 0,65;

- тариф электроэнергии для предприятия ( =4,5 руб/кВт*час);

руб.;

Окончательно суммарная технологическая себестоимость равна:

руб.

10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА

Токарную обработку можно производить либо напайным резцом, либо резцом, оснащенным сменной неперетачиваемой пластиной.

Для оценки эффективности использования инструмента производится расчет стоимости обработки. Результаты расчета сведены в таблицу 5.

Таблица 6 - Расчет стоимости обработки для напайного резца (А) и резца со сменной пластиной (В).

Показатели	А	В	Формулы для расчета
Затраты наприобретение инструмента
1.Стоимость державки, руб.	900	1300
2. Ресурс державки		350
3.Стоимость пластины, руб.	50	90
4.Число режущих кромок	1	2
5.Число переточек	5
Затраты на переточку
7.Стоимость машинного времени заточного оборудования, руб/ч	369,1		С7=Фгср*Сст*На/Фгод
8.Время на переточку, мин.	10
9.Стоимость алмазного круга, руб.	300
10.Стоимость заточки одной режущей кромки, руб.	62	0	А10=А7/60*А8+ А9/100/60*А8
Стойкость инструмента
продолжение табл. 6
11.Стойкость режущей кромки детали	60	50
Трудоемкость изготовления детали
12.Основное машинное время обработки детали, мин.	16,42	16,42
13.Вспомогательное время на смену режущей кромки, мин.	1,5	1
14.Вспомогательное время на Размерную наладку, мин.	15	15
15.Полное машинное время на одну деталь, мин.	16,75	16,82	А15=А12+(А13+А14) /А11 В15=В12+(В13+В14)/В11
16.Стоимость машинного времени основного оборудования, руб.	524,9	524,9
Элементы затрат на одну деталь
17.Эксплуатация оборудования, руб.	144	144	А17=А16/60*А12 В17=В16/60*В12
18.Стоимость обработки одной детали, руб.	144,6	148,4	А18=[[(А1+А3+(А10*А5))/ А11*6]+А16]/60*А12 В18=[В1/В2+В3/(В11*В4)+ В16]/60*В12

Вывод: по результатам расчета можно сделать вывод о том, что обработка резцом со сменной пластиной на 3,8 руб. дороже, чем напайным резцом. Но по мнению многих рабочих, несколько заточек резца ухудшают его точностные характеристики, поэтому более приемлемо использовать резец со сменной пластиной.

11. РАСЧЕТ СТОИМОСТИ МАШИННОГО ВРЕМЕНИ ОБОРУДОВАНИЯ

Стоимость 1 ч машинного времени существенно влияет на результаты расчета суммарной стоимости обработки детали.

Стоимость машинного часа может быть отнесена только к каждой конкретной единице металлорежущего оборудования, так как она зависит от многих факторов, которые невозможно усреднить.

Для дорогостоящего оборудования расчет стоимости машинного часа рекомендуется проводить перед принятием окончательного решения об инструментальном оснащении: только в этом случае возможно определить сроки окупаемости оборудования, которые в наибольшей степени зависят от качества используемого инструмента.

Расчет стоимости машинного времени оборудования удобно выполнять в табличном виде (таблица 6). В столбце А собраны данные в натуральном выражении (часы, дни, квадратные метры), в столбце В - данные, которые в практике бухгалтерского учета принято выражать в процентном выражении. Формулы для вычисления расчетных параметров приведены в столбце справа.

Таблица 7 - Расчет стоимости машинного времени оборудования

Показатели	А	В	С, р.	Расчетные формулы
1. Покупная стоимость станка	3814635		3814635
Использование оборудования
2.Число рабочих часов в смену	8
3.Число рабочих дней за год	247
4.Число смен	2
5.Коэ-т использования оборудования	0,8
6.Итого времени работы в год, ч	3161,6			А6=А2*А3*А4*А5
Годовые затраты
продолжение табл. 7
7.Период амортизации, лет	5
8.Амортизационные отчисления		20	762927	С8=С1*В8/100
10.Площадь оборудования, м2	10,53
11.Стоимость м2 площади в месяц			1000
12.Арендн.плата за произв.площади			126360	С12=А12*С13*А6
13.Электроэнергия	20
14.Стоимость 1квт,ч			4,5
15.Расходы на электроэнергию			284544	С15=А13*С14*А6
16.З/п персонала, руб/год			360000
17.Соц.платежи		26	93600	С17=С16*В17/100
18.Административ-ные затраты		4	14400	С18=С16*В18/100
19.Прочие затраты		5	18000	С19=С16*В19/100
20.Итого годовых затртат			1659831	С20=С8+С9+С14+С15+С16+С17+С18+С19
21.Стоимость 1 ч машинного времени			524,9	С21=С20/А6

Стоимость станка: для новых станков указывается стоимость приобретения; 3814635 руб.

Число рабочих часов в смену: принятая на предприятии продолжительность рабочей смены; 8ч.

Число рабочих дней за год: продолжительность года, за вычетом выходных и праздничных дней, а также периодов, когда оборудование выводилось из эксплуатации; 211 дн.

Число смен: число рабочих смен в сутки при эксплуатации данной единицы оборудования; 2 смены.

Коэффициент использования оборудования: отношение основного машинного времени (времени снятия стружки) к полному фонду рабочего времени; в развитых европейских странах для универсальных станков равен 0,2…0,3, а для станков с ЧПУ - 0,3…0,4; 0,3.

Период амортизации: принимается равным установленному на предприятии для конкретных типов оборудования; по международным нормам - 5…6 лет; 5лет.

Выплаты по кредиту: указывается процентная ставка банка, если на приобретение оборудования брался кредит.

Площадь под оборудование: часть площади производственного здания, приходящаяся на данный станок; 10,53 м².

Электроэнергия: паспортное значение часового энергопотребления станка; 20 кВт.

Стоимость 1 кВт•ч: стоимость 1 кВт•ч электроэнергии для промышленных предприятий; 4,5 руб.

Заработная плата персонала: годовой фонд заработной платы основного рабочего или рабочих; 360000 руб.

Социальные платежи: норматив отчислений на социальные нужды с фонда заработной платы; 26 %.

А...