Разработка автоматизированной линии изготовления корпуса "Оверлога"

Для случая токарной обработки (рисунок 1.10, а) возможны варианты последовательности выполнения переходов: 1 > 2 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7 > 8 > 9 > 10 и (1,6,9) > (2,7,10) > (3,8) > 4 > 5. По производительности обработки оба варианта равноценны. Однако второй вариант более предпочтителен, так как число переходов, а следовательно, число кадров в управляющей программе здесь меньше. Поэтому меньше трудоемкость подготовки и изготовления управляющей программы.

Рисунок 1.10 - Схема к выбору последовательности выполнения переходов: а - черновая токарная обработка ступенчатого вала (1-10 - номера переходов); б - обработка двух одинаковых отверстий (1,4- сверление; 2, 5 - зенкерование; 3, 6 -развертывание); в - сверление ступенчатого отверстия (1-3 - номера переходов)

При обработке двух одинаковых отверстий (рисунок 1.10, б) вариант 1 > 2 > 3 > 4 > 5 > 6 имеет большее время смены инструментов, чем вариант 1 > 4 > 5 > 2 > 3 > 6. Зато в первом варианте меньше время перемещений из одной позиции в другую. Окончательно следует принять вариант, у которого меньше суммарное неполное вспомогательное время.

При последовательном сверлении ступенчатого отверстия (рисунок 1.10, в) вариант 1 > 2 > 3 имеет существенно меньшее основное время, чем вариант 3 > 2 > 1. Учитывая, что в остальном эти варианты равноценны, следует принимать при проектировании первый вариант.

Располагая штучным или штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, определяют станки по формуле (3.2):

, шт. (3.2)

где N-годовая программа, шт.;

Т_шт(_ш._к) -штучное или штучно калькуляционное время, мин;

F_д - действительный годовой фонд времени, ч;

з_з.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Номинальный и действительный фонды времени работы оборудования и рабочих мест на год приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Годовые фонды времени работы оборудования и рабочих мест (в две смены)

Оборудование	Номинальный годовой фонд Fн, ч	Потери Fн, %	Действительный годовой фонд FД, ч
Металлорежущие станки 1…30 категории ремонтной сложности	4154	3	4029
Металлорежущие станки свыше 30 категории ремонтной сложности	4154	6	3904
Автоматические линии	4154	10	3738
Поточные линии	4154	4	3984
Рабочие места без оборудования (верстаки, столы)	4154	-	4154

Выбираем F_Д=3738 часов.

Средние значения нормативного коэффициента загрузки оборудования по отделению или участку цеха при двухсменной работе следует принимать: для мелкосерийного производства - 0,8...0,9; серийного - 0,75...0,85; массового и крупносерийного - 0,65...0,75.

Так как на данном этапе тип производства еще не известен, можно принять усредненные значения нормативного коэффицента загрузки оборудования порядка 0,75...0,8. Это не приведет к большим погрешностям в расчетах, а фактические значения коэффициента загрузки оборудования будут определяться после детальной разработки технологического процесса.

Т_шт(_ш._к) рассчитывается по формуле (3.3):

Т_шт(_ш._к)=Т ₀Чц_к (3.3)

где Т ₀ - основное технологическое время, 10^-3 мин;

ц_к - коэффициент, зависящий от вида применяемого станка и от типа производства;

Т ₀ рассчитывается по приближенным формулам, которые зависят от метода обработки.

Для примера рассчитаем операцию 050.

1. Фрезерование плоскости на длину L=169,5 мм и ширину B=187 мм торцевой фрезой.

Тогда:

Т ₀=10^-3Ч4Чl, мин

где l - длина обрабатываемой поверхности;

Т ₀=10^-3Ч4Ч169,5=0,678 мин

2. Сверление 7 отверстий 4,2 мм на длину L=14 мм.

Тогда:

Т ₀=10^-3Ч0,52ЧdЧl, мин

где d - диаметр отверстия;

Т ₀=7Ч10^-3Ч0,52Ч4,2Ч14=0,214, мин

3. Сверление 2 отверстий 7 мм на длину L=10 мм.

Тогда:

Т ₀=7Ч10^-3Ч0,52Ч7Ч10=0,073, мин

4. Растачивание 2 отверстий 7 мм до 8 на длину L=10 мм.

Тогда:

Т ₀=10^-3Ч0,18ЧdЧl, мин

Т ₀=10^-3Ч0,18Ч8Ч10=0,029 мин

Т_шт(_ш._к)=Т ₀Чц_к=(0,678+0,214+0,073+0,029) Ч1,35=1,341 мин

Отсюда: оборудование технологический автоматизированная оверлог

Затем устанавливают принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение m_р.

Р принимаем равным 1.

Далее по каждой операции вычисляют значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле (3.4):

(3.4)

и записывают эти значения в графы таблицы.

Если з_з.ф. операции оказывается выше нормативного, следует увеличить для данной операции количество станков. Если же на каких-то операциях з_з.ф. значительно ниже нормативного, следует проанализировать возможность дозагрузки рабочего места другими, примерно равноценными по трудоемкости, операциями. Тогда количество операций на данном рабочем месте может быть увеличено, а в графу О таблицы будет записано скорректированное значение.

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле (3.5)

шт., (3.5)

шт.

Заносим все данные в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 - Данные по существующему технологическому процессу

Операция	Тшт	mр	Р	зз.ф.	О
050 Фрезерная с ЧПУ	1,34	0,075	1	0,075	10,712
060 Фрезерная с ЧПУ	6,06	0,338	1	0,338	2,369
065 Фрезерная с ЧПУ	1,4	0,078	1	0,078	10,253

После заполнения всех строк таблицы считают суммарные значения для О и Р, затем определяют К_з.о. и соответствующий тип производства:

УО=10,712+2,369+10,253=23,334

УР=3

Отсюда следует, что производство среднесерийное.

3.3 Выбор формы организации технологического процесса

Формы организации технологических процессов в соответствии с ГОСТ 14.312-74 зависят от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения в процессе изготовления. Установлены две формы организации технологических процессов - групповая и поточная.

Решение о целесообразности организации поточного производства обычно принимается на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при двухсменном режиме работы и ее загрузке не ниже 60 %.

Заданный суточный выпуск изделий определяется по формуле:

шт.;

где 254 - количество рабочих дней в году;

Суточная производительность поточной линии:

(3.6)

где F_c-суточный фонд времени работы оборудования (при двухсменном режиме работы равен 952 мин);

Т_ср - средняя трудоемкость основных операций, мин;

з_з - коэффициент загрузки оборудования.

Средняя трудоемкость операций:

мин;

где Т_{ШТ i} - штучное время i-й основной операции, мин;

n - количество основных операций.

Тогда:

Если заданный суточный выпуск изделий меньше суточной производительности поточной линии при условии загрузки последней на 60 %, то применение однономенклатурной поточной линии нецелесообразно:

39,37<0,6Ч24,34

Применение однономенклатурной поточной линии нецелесообразно.

Такт производства (в минутах) определяется по формуле:

мин (3.7)

где F_Д-фонд времени в планируемый период, ч.

При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.

Количество деталей в партии для одновременного запуска допускается определять упрощенным способом по формуле (3.8):

(3.8)

где а - периодичность запуска в днях. (Рекомендуется следующая периодичность запуска изделий: 3, 6, 12, 24 дней.)

Размер партий должен быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства (его целесообразно принимать не менее сменной выработки). Корректировка размера партии состоит в определении расчетного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

,

где Т_{ш-к ср} - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин.

Расчетное число смен округляется до принятого целого числа С_пр, затем определяется число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен.

Принимаем С_пр=2 сменам.

Тогда:

,

где 476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;

0,8 - нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производстве.

Принимаем n_пр=260 деталей в партии.

3.4 Выбор заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Исходя из материала, типа производства и программы выпуска в качестве метода получения заготовки применяем литье под давлением.

Литье под давлением применяется в основном для получения фасонных отливок из цинковых, алюминиевых сплавов, а также магниевых и латунных. Способ считается целесообразным при партии 1000 и более деталей. Производительность метода до 1000 деталей в час. Можно получать отливки массой до 100 кг с минимальной толщиной стенок 0,5 мм; точность 11…12-го квалитетов по ОСТ СЭВ 144-75; параметр шероховатости поверхности не более R_z 20.

Основные характеристики заготовки:

- масса заготовки m_заг=4,117 кг;

- масса детали m_дет= 2,594 кг.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

, (3.9)

Используя метод, литье под давлением получаем:

отливка .

3.5 Выбор и расчет припусков на обработку

Расчет припуска имеет очень важное значение в процессе обработки детали при разработке технологических операций. Правильное значение припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материала и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции снижает себестоимость изделий.

Существует два метода расчета припусков: аналитический (расчетный) и справочный (табличный). Для заданной поверхности детали произведем расчет припусков аналитическим методом, а для остальных размеров припуски назначаем табличным методом.

Приведем пример расчета припуска на размер 16^+0,018 мм.

Расчет припусков на обработку приведен в таблице 1.8, в которой последовательно записан технологический маршрут обработки этого размера и все значения элементов припуска.

Таблица 1.8 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности 16^+0,018 мм

Технологические переходы обработки размера 16+0,018	Элементы припуска, мм	Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мкм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	T					dmin	dmax
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
заготовка	20	140	187	-	15,11	600	14,51	15,11	-	-
Предварительное растачивание	50	50	9	2347	15,8	160	15,64	15,8	690	1130
чистовое растачивание	20	25	-	2109	16,018	18	16	16,018	218	360
Итого	-	908	1490

Все расчеты ведем по рекомендациям [1].

Значения R_z и Т, характеризующие качество поверхности заготовки, составляют соответственно 20 и 140 мм. Далее для каждого технологического перехода записываем соответствующие значения R_z и Т.

Определяем суммарное отклонение по формуле:

, мкм (3.10)

где _кор - погрешность коробления, мкм.

Погрешность коробления определяется по формуле:

, мкм (3.11)

где _к - удельная кривизна заготовок, мкм/мм;

l - длина заготовки, мм.

Определяем остаточное пространственное отклонение по формуле:

, мкм (3.12)

где К_у - коэффициент уточнения формы, зависящий от типа обработки.

Погрешность закрепления исключаем из расчетов, так как применяется зажимное приспособление, которое обеспечивает постоянство усилий зажима.

Расчет минимальных значений припусков.

Минимальные значения припусков определяются по формуле:

, (3.13)

где R_z - высота микронеровностей, мкм;

Т - глубина дефектного слоя, мкм;

- пространственное отклонение, мкм.

предварительное растачивание:

чистовое растачивание:

Определяем расчетный размер.

Рассчитывается, начиная с конечного (чертежа) размера путем последующего вычитания минимального припуска каждого технологического перехода.

, мм (3.14)

где еs - верхнее отклонение размера.

, мм

после предварительного растачивания:

для заготовки:

Определяем наименьшие предельные размеры по формуле:

, мм (3.15)

где i - допуск, мм.

Значение допусков для каждого перехода принимаем по табл. в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

для заготовки:

после предварительного растачивания:

после чистового растачивания:

Минимальные предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения - соответственно разности наименьших предельных размеров.

Определяем предельные значения припусков по формулам:

, мм (3.16)

, мм (3.17)

для чистового растачивания:

мм мкм.

мм мкм.

для чернового растачивания:

мм мкм.

мм мкм.

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке отверстия 16+0,018 мм, см. рисунок 3.17.

Общие припуски Z0min и Z0max определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф:

чистовое растачивание:

мкм.

мкм.

черновое растачивание:

мкм.

мкм.

Общий номинальный припуск определяется по формуле:

, мм (3.18)

где заг - припуск заготовки, мм;

д - припуск детали, мм.

мкм.

Определяем номинальный диаметр размера определяется по формуле:

, мм (3.19)

где dдном - номинальный размер детали, мм.

мм.

Производим проверку правильности выполненных расчетов по формуле:

мкм. мкм.

мкм. мкм.

Условие выполняется.

3.6 Выбор оборудования

Выбор оборудования осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, точность обработки, расположение размеров обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количество инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, мощности и др.

Станки с программным управлением (ПУ) сочетают точность специализированных станков и имеют более высокую производительность, чем станки общего назначения (в 2...5 раз). Однако станки с ПУ значительно сложнее обычных, стоимость их пока еще довольно высока и превышает стоимость универсальных станков в 1,2...8 раз. Тем не менее производство станков с ПУ благодаря их существенным преимуществам непрерывно увеличивается, следовательно, и стоимость их будет постепенно снижаться.

Область применения станков с ПУ достаточно широка как по характеру технологических операций, так и по типам производств, для которых они предназначаются. По последнему признаку созданы и успешно используются станки с ПУ как для единичного и мелкосерийного, так и для крупносерийного и массового производства. Так, в настоящее время уже определились следующие возможности использования станков по типам производства:

1) станки с ПУ токарной группы применяются в массовом, серийном и единичном производстве;

2) фрезерные, сверлильные и расточные станки с ПУ - в серийном и единичном производстве;

3) шлифовальные станки с ПУ - в серийном производстве.

Данные по возможности использования каждой из моделей станков с ПУ в условиях определенного типа производства приводятся в паспортах станков.

В моделях станка для обозначения степени автоматизации добавляется буква Ф с цифрой: Ф 1 - станки с цифровой индикацией и преднабором координаты; Ф 2 - станки с позиционными и прямоугольными системами; ФЗ - станки с контурными системами; Ф 4 - станки с универсальной системой для позиционной и контурной обработки.

К основным условиям целесообразности применения станков с ПУ можно отнести следующее:

1) обработку отверстий сложной геометрической формы, требующих применения нескольких последовательно работающих инструментов, а также обработку групп отверстий на сверлильных и расточных станках. Эти виды обработки могут быть выполнены на станках с ПУ без изготовления специальной оснастки (кондукторов, копиров и др.), которая обычно применяется на универсальных станках;

2) необходимость построения процесса по принципу концентрации операций, т. е. сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте;

3) необходимость уменьшения доли вспомогательного времени, которое затрачивается в рассматриваемой операции на приемы, связанные с изменением режимов резания, переходом с обработки одной поверхности на другую, сменой режущего инструмента и прочего, что обычно имеет место при последовательной обработке нескольких поверхностей на универсальных станках;

4) обработку нескольких аналогичных деталей на одном станке, что имеет место в условиях серийного производства. В этом случае применением станков с ПУ можно сократить время на переналадку оборудования;

5) возможность сокращения числа операторов введением многостаночного обслуживания.

Работа по составлению технологической документации о применении станков с ПУ включает следующие этапы:

1) составление технологического процесса механической обработки детали и выявление операций, на которых применение станков с ПУ принципиально возможно и, по всей вероятности, целесообразно;

2) выбор станка с ПУ, который можно было бы применить на намеченных операциях;

3) технологическую разработку чертежа детали (операционного эскиза) для выполнения намеченной операции па станке с ПУ;

4) составление расчетно-технологической карты команд и перемещений исполнительных органов станка с ПУ;

5) технико-экономическое обоснование применения станка с ПУ.

Технологический процесс механической обработки с перспективой применения станков с ПУ в отношении последовательности операций обработки, состава операций, расчета режимов резания, выбора моделей станков в принципе подчиняется тем же правилам, что и для станков с иным управлением, т. е. первоначально может быть составлен технологический процесс с ориентацией на обычные станки. Далее анализируются те операции, на которых применение станков с ПУ может быть целесообразно. Операции должны быть проанализированы по элементам вспомогательного времени и высказаны соображения о возможности уменьшения вспомогательного времени при переходе на обработку на станке с ПУ. Эти соображении на данном этапе могут рассматриваться как предварительные, так как окончательно о выигрыше во времени можно судить только тогда, когда выбран совершенно определенный станок с ПУ и операция обработки детали на нем пронормирована с учетом характеристики станка.

Нормирование операции на станке с ПУ может быть выполнено только после переработки чертежа или операционного эскиза таким образом, чтобы он был бы пригоден для составления расчетно-технологической карты команд и перемещений исполнительных органов станка.

Расчетно-технологическая карта составляется на основании подробной разработки операции технологического процесса и переработанного чертежа. В карте последовательно указываются все команды для осуществления запроектированной на станке с ПУ обработки, скорости и направления перемещения органов станка.

В дальнейшем на основании расчетно-технологической карты данные карты преобразуются в систему команд программоносителя, предусмотренного данным станком. Указания по составлению расчетно-технологических карт также приводятся в литературе [9], [30].

Для обработки детали выбираем обрабатывающий центр - фрезерно-сверлильно-расточной станок с ЧПУ ИР-320. Основные технические данные и характеристики последнего приведены в таблице ниже.

Таблица 1.9 - Техническая характеристика станка

Наименование параметров	Данные
Класс точности	II
Размеры рабочей поверхности стола-спутника, мм	320 Ч 320
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, установленного на столе центрально, кг	150
Наибольшие габариты обрабатываемой детали по осям X, Y, Z, мм	300 Ч 250 Ч 250 250 Ч 300 Ч 300
Конус для крепления инструмента в шпинделе по ГОСТ 15945-70	40
Величина рабочих перемещений подвижных узлов, мм
- поперечно-подвижного стола (ось Х)	400
- вертикально-подвижной шпиндельной бабки (осьY)	360
- продольно-подвижного ползуна (ось Z)	400
- индексируемый поворот стола (ось А)	36000 Ч 0,001є
Наибольшие параметры обработки (при автоматической смене инструмента), мм
- диаметр растачиваемого отверстия	125
- диаметр сверления стали средней твердости	20
- диаметр торцевой фрезы	125
- диаметр растачиваемого отверстия специальной оправкой с ориентированным положение резца	200
Количество столов-спутников, устанавливаемых в накопителе, шт	4
Максимально допустимая неуравновешенность столов-спутников, кг	100
Диапазон частот вращения шпинделя, об/мин	13 ч 5000
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм	200
Диапазон частот вращения стола, об/мин	0,05 ч 200
Наибольший крутящий момент на столе, Нм	340
Пределы рабочих подач, мм/мин
- стола (ось х)	1 ч 3200
- шпиндельной бабки (ось у)	1 ч 3200
- ползуна (ось z)	1 ч 3200
Количество инструментов, устанавливаемых в магазине, шт.	36
Наибольшие размеры автоматически устанавливаемых инструментов, мм
- диаметр рядом стоящих инструментов	125
- диаметр инструмента при свободных соседних гнездах магазина	150
- наибольшая длина инструмента (от торца шпинделя)	220
Наибольшая масса инструментальной оправки инструментом, кг	10
Время смены инструментов (от стружки до стружки), сек	14
Время автоматической смены столов-спутников, сек	45
Мощность станка, кВт	5,5
Габаритные размеры станка (длина х ширина х высота), мм	3840 Ч 2300 Ч 2507
Вес станка, кг	10000

Специфичным для станков с ЧПУ является выбор исходной точки, или привязка систем координат детали (СКД) и инструмента (СКИ) к системе координат станка (СКС). Под исходной точкой понимается положение исполнительного органа, из которого он начинает перемещаться по программе. Ее координаты определяются относительно нулевой точки станка. Нулевая точка станка - это положение начала его координатной системы. В станках с ЧПУ принята правосторонняя прямоугольная система XYZ. Ось Z всегда направлена параллельно оси вращения шпинделя (рисунок 1.11). Положительное направление оси Z совпадает с направлением выхода сверла из детали. Ось Y направлена перпендикулярно плоскости направляющих, которые параллельны оси Z (см. рисунок 1.11). Ось X перпендикулярна плоскости ZY. Вращение вокруг осей X, Y, Z обозначают соответственно А, В, С. Если станок имеет несколько суппортов, шпинделей и т.д., то перемещения обозначаются U, V, W, а вращения - D и Е.

Рисунок 1.11 - Расчетная схема определения координат исходной точки на токарном (а) и сверлильно-фрезерно-расточном станках (б)

Положение нулевой точки стандартом не оговаривается. Для токарных станков рекомендуется за ноль станка О_с принимать точку пересечения левого торца заготовки с осью вращения при обработке в центрах и точку пересечения базового торца заготовки с осью вращения при обработке в патроне (рисунок 1.12, а).

СКД служит для задания опорных точек траектории взаимного перемещения заготовки и инструмента. Под опорными точками понимаются точки, в которых изменяется либо скорость, либо направление перемещения. При расчете перемещений используют правую прямоугольную систему координат. В частных случаях применяют полярные координаты. Начало СКД (ноль детали) рекомендуется располагать так, чтобы все или большая часть координат опорных точек имели положительное значение, а оси совмещать или располагать параллельно технологическим базам детали. При прочих равных условиях следует совмещать ноль детали О_д с нулем станка О_с (рисунок 1.12, а).

СКИ предназначена для задания положения его формообразующих элементов. Ось СКИ располагают параллельно и в том же направлении, что и оси СКС. Начало СКИ О_и токарных станков, у которых ось поворота инструментальной головки параллельна оси OZ, выбирают в точке пересечения оси поворота и базовой плоскости, на которую опирается инструмент (рисунок 1.12, а). При установке инструмента в шпиндель О_и располагается в точке пересечения торца шпинделя и оси его вращения (см. рисунок 1.12, б).

3.7 Выбор режущего инструмента

Выбор режущих инструментов производится в зависимости от способа обработки, формы и размеров обрабатываемой поверхности, ее точности, шероховатости, от обрабатываемого материала, заданной производительности и периода стойкости. Режущие инструменты, особенно для станка с ЧПУ, должны обладать высокой режущей способностью (стабильной размерной стойкостью при высоких режимах резания), обеспечить возможность быстрой и удобной замены, наладки в процессе работы, формировать транспортабельную стружку и отводить ее от зоны обработки без нарушения нормальной работы оборудования.

Типы инструментов устанавливают, исходя из содержания назначенных переходов. При определении количества инструментов руководствуются следующими соображениями. Для одинаковых переходов предусматривают один инструмент, которым зачастую можно выполнить однотипные переходы (черновое или чистовое обтачивание, или растачивание на токарных станках; прорезку канавок разной ширины и т.д.). Выбранное количество инструментов не должно превышать то, которое может быть установлено на станке. Для его уменьшения на токарных станках применяются расточные оправки с двумя пластинами. Одной пластиной осуществляют черновую обработку, а затем, после изменения направления вращения заготовки, второй пластиной выполняют чистовое или тонкое растачивание. Сверла с многогранными сменными пластинами помимо сверления можно использовать для растачивания отверстий. На станках сверлильно-фрезерно-расточной группы часто применяют комбинированные инструменты.

В таблице 1.10 приведены данные о режущем инструменте, применяемого при обработке детали, по справочным данным [4].

Таблица 1.10 - Режущий инструмент

Наименование операции	Режущий инструмент
Фрезерная с ЧПУ	Фреза торцевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=40 мм, Z=5.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 7.
Расточная с ЧПУ	Резец расточной из быстрорежущей стали Р 6М 5 для глухих отверстий (ГОСТ 18873-73)
Расточная с ЧПУ	Резец расточной из быстрорежущей стали Р 6М 5 для сквозных отверстий (ГОСТ 18872-73)
Фрезерная с ЧПУ	Фреза торцевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=125 мм, Z=14.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 6,7.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 3,3.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 5.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 4,2.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 6,5.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 7.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 16.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 14.
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=10 мм, Z=4.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 8,5.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком длинной серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 9.
Фрезерная с ЧПУ	Фреза торцевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=100 мм, Z=10.
Сверлильная с ЧПУ	Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком средней серии Р 6М 5 (ГОСТ 10902-77) 8.
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=12 мм, Z=4.
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=36 мм, Z=6.
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71) Р 6М 5 D=22 мм, Z=5.
Резьбонарезная с ЧПУ	Короткие метчики с усиленным хвостовиком для метрической резьбы (ГОСТ 3266-81) Р 6М 5 M4-6H; М 5-6Н; М 12Ч1,25-6Н.

3.8 Расчет режимов резания

Расчет ведется одновременно с заполнением операционных или маршрутных карт технологического процесса. Совмещение этих работ исключает необходимость дублирования одних и тех же сведений в различных документах, так как в операционных картах должны быть записаны данные по оборудованию, способу обработки, характеристике обрабатываемой детали и другие, которые используются для расчетов режимов резания. Элементом, в значительной мере поясняющим ряд исходных данных для расчета режимов резания, является операционный эскиз.

Выбор режимов резания осуществляется по табл. режимов резания. Для нескольких наиболее характерных переходов (например, для одного перехода определенной операции) режимы резания произведем расчетно-аналитическим методом.

Режимы резания зависят от обрабатываемого материала, от материала режущей части инструмента, от шероховатости и конфигурации обрабатываемой поверхности, от величины припуска на обработку, от требуемой производительности операции, от режима замены и периода стойкости режущего инструмента.

Режимы резания для станков с ЧПУ выбирают по изложенной ниже методике. В ряде случаев для повышения надежности протекания процесса резания параметры обработки уменьшают на 10...15 % по сравнению с их нормативными значениями.

Приведем пример расчета режимов резания для расточной операции.

Растачивание отверстия до диаметра 16+0,018 за два прохода.

Выбор инструмента.

Для обработки отверстия выбираем резец расточной для сквозных отверстий из быстрорежущей стали Р 6М 5 ГОСТ 18872-73.

Определяем режимы резания.

Расчеты ведем по справочным материалам [2].

Расчет длины рабочего хода определяется по формуле:

, мм (3.20)

где Lточ - длина рабочего хода, мм;

y - длина подвода, врезания и перебега, мм. y=5 мм.

мм.

Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя S0 в мм/об. - определяется в зависимости от обрабатываемого материала, вида инструмента, глубины резания, жесткости системы, точности обработки, чистоты поверхности.

Предварительное растачивание:

Принимаем S0=0,12 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

, м/мин (3.21)

где Сv, x, y, m - коэффициент и показатели степени в формуле для расчета скорости резца [];

Т - период стойкости инструмента, мин; Т=60 мин.

t - глубина резания, мм;

Kv - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Коэффициент, учитывающий фактические условия резания определяется по формуле:

, (3.22)

где Kmv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Knv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Kmv - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Kmp - коэффициент, учитывающий влияние качества алюминиевых сплавов на силовые зависимости.

.

Устанавливаем глубину резания t. Глубина резания t=1,5 мм.

м/мин.

Расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя определяется по формуле:

, мин-1 (3.23)

где v - скорость резания, м/мин;

Dотв - диаметр растачиваемого отверстия, мм.

мин-1.

Принимаем n=2400 мин-1. Тогда фактическая скорость резания будет равна:

, м/мин (3.24)

м/мин.

Расчет основного машинного времени То.

Основное машинное время определяется по формуле:

, мин (3.25)

мин.

Проверочный расчет.

1. Главная составляющая силы резания при точении - окружная сила Pz, кГ.

Окружная сила определяется по формуле:

, кГ (3.26)

где К 1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К 2 - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом.

2. Рассчитаем мощность резания Nрез в кВт:

Мощность резания Nрез определяется по формуле:

, кВт (3.27)

кВт.

Проверка осевой силы резания по допустимому усилию подачи станка и мощности резания по мощности двигателя.

, кВт (3.28)

где Nдв - мощность электродвигателя станка, кВт;

- коэффициент полезного действия станка.

кВт.

кВт.

Условие выполняется, следовательно, принятые режимы резания выбраны оптимально.

Чистовое растачивание:

Принимаем S0=0,08 мм/об.

Коэффициент, учитывающий фактические условия резания определяется по формуле:

(3.29)

Устанавливаем глубину резания t. Глубина резания t=0,5 мм.

Скорость резания определяется по формуле (3.30):

м/мин.

Расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя определяется по формуле:

мин-1. (3.30)

Принимаем n=2800 мин-1. Тогда фактическая скорость резания будет считаться по формуле:

м/мин. (3.31)

Расчет основного машинного времени То.

Основное машинное время определяется по формуле:

мин. (3.32)

Проверочный расчет.

1. Главная составляющая силы резания при точении - окружная сила Pz, кГ.

Окружная сила определяется по формуле (3.33):

2. Рассчитаем мощность резания Nрез в кВт:

Мощность резания Nрез определяется по формуле (3.34):

кВт.

Проверка осевой силы резания по допустимому усилию подачи станка и мощности резания по мощности двигателя считается по формуле:

кВт. (3.35)

кВт.

Условие выполняется, следовательно, принятые режимы резания выбраны оптимально.

В таблице 1.11 приведены параметры режимов резания для остальных операций по обработке детали корпус оверлога.

Таблица 1.11 - Режимы резания

Наименование операции и перехода	Тст, мин	Lр.х., мм	t, мм	S, мм/об	n, мин-1	V, м/мин	То, мин	Тшт, мин
050 Фрезерная с ЧПУ
Фрезеровать плоскость на длину L=169,5 мм шириной В=187 мм торцевой фрезой	90	175	2	0,3	3200	401.92	0,09	1,29
Сверлить 7 отверстий 4,2 мм.на длину L=14 мм.	20	16	2,1	0,2	5000	66	0,112	1,29
Сверлить 2 отверстия 7 мм на длину L=10 мм.	20	12	3,5	0,3	3400	75	0,024	1,29
Расточить 2 отверстия 7 мм до 8 на длину L=10 мм.	50	12	0,5	0,4	2500	63	0,024
060 Фрезерная с ЧПУ
Фрезеровать плоскость по контуру шириной B=170 мм длиной L=92 мм торцевой фрезой.	90	180	1	1950	1300	408,4	0,09	6,06
Сверлить 2 отверстия 3,3 мм на длину L=8 мм.	20	10	1,65	0,2	5000	52	0,02
Сверлить 6 отверстий 3,3 мм на длину L=6 мм.	20	8	1,65	0,2	5000	52	0,048
Сверлить 1 отверстие 10 мм на длину L=8 мм.	20	10	5	0,5	1900	60	0,011
Рассверлить 1 отверстие с 3,3 мм до 5 на длину L=15 мм.	20	17	0,85	0,3	4200	66	0,013	6,06
Сверлить 1 отверстие 6,7 мм на длину L=10 мм.	20	12	3,35	0,4	3000	63	0,01
Сверлить 2 отверстия 4,2 мм на длину L=9 мм.	20	11	2,1	0,2	5000	66	0,022
Сверлить 4 отверстия 4,2 мм на длину L=10 мм.	20	12	2,1	0,2	5000	66	0,048
Сверлить 1 отверстие 4,2 мм на длину L=5 мм.	20	7	2,1	0,2	5000	66	0,007
Сверлить 2 отверстия 10 мм на длину L=12 мм.	20	14	5	0,5	1900	60	0,029	6,06
Сверлить 1 отверстие 7 мм на длину L=25 мм.	20	30	3,5	0,3	3500	77	0,026
Сверлить 6 отверстиq 10 мм на длину L=10 мм.	20	12	5	0,5	1900	60	0,076
Расточить 1 отверстие с 10 мм до 18 на длину L=10 мм.	50	20	4	0,4	1000	57	0,03
Сверлить 1 отверстие 5,5 мм на длину L=15 мм.	20	17	2,75	0,3	3800	66	0,015
Расточить 1 отверстие с 5,5 мм до 6 на длину L=5 мм.	50	17	0,25	0,3	3500	66	0,016	6,06
Сверлить 3 отверстия 15 мм на длину L=13 мм.	20	15	7,5	0,7	1300	61	0,049
Сверлить 2 отверстия 15 мм на длину L=12 мм.	20	14	7,5	0,7	1300	61	0,031
Сверлить 5 отверстий 16 мм на длину L=15 мм.	20	17	8	0,7	1200	60	0,101
Расточить 2 отверстия с 10 мм до 15 на длину L=15 мм.	50	17	2,5	0,7	1300	61	0,037	6,06
Расточить 5 отверстий с 12 мм до 15 на длину L=12 мм.	50	18	1,5	0,7	1300	61	0,077	6,06
Расточить 9 отверстий с 10 мм до 15 на длину L=15 мм.	50	17	2,5	0,7	1300	67	0,168
Расточить 1 отверстие с 7 мм до 7,8 на длину L=25 мм.	50	27	0,4	0,4	2600	64	0,026
Расточить 1 отверстие с 7,8 мм до 8 на длину L=25 мм.	50	27	0,1	0,4	2500	64	0,027	6,06
Расточить 9 отверстий с 15 мм до 16 на длину L=15 мм.	50	17	0,5	0,7	1200	60	0,182
Расточить 9 отверстий с 15 мм до 16 на длину L=15 мм.	50	17	0,5	0,7	1200	60	0,182
Расточить 5 отверстий с 15 мм до 16 на длину L=12 мм.	50	18	0,5	0,7	1300	61	0,077	6,06
Расточить 2 отверстия с 15 мм до 16 на длину L=15 мм.	50	17	0,5	0,7	1300	61	0,037
Фрезеровать плоскость по контуру диаметром 34 мм концевой фрезой.	90	24	1	2400	5000	157,08	0,01
Сверлить 5 отверстий 4,2 мм на длину L=5 мм.	20	7	2,1	0,2	5000	66	0,035
Сверлить 1 отверстие 10 мм на длину L=20 мм.	20	22	5	0,5	1900	60	0,023
Сверлить 1 отверстие 10 мм на длину L=35 мм.	20	37	5	0,4	2300	72	0,040	6,06
Расточить 2 отверстия с 10 мм до 13 на длину L=6 мм.	50	8	1,5	0,5	1900	78	0,017
Расточить 2 отверстия с 10 мм до 12 на длину L=16 мм.	50	18	1	0,5	1900	72	0,019
Расточить 1 отверстие с 10 мм до 10,7 на длину L=30 мм.	50	32	0,35	0,5	1900	64	0,034	6,06
Сверлить 2 отверстия 9 мм на длину L=16 мм.	20	18	4,5	0,5	2100	59	0,034
Расточить 2 отверстия с 9 мм до 10 на длину L=16 мм.	50	18	0,5	0,5	2100	66	0,034
065 Фрезерная с ЧПУ
Фрезеровать плоскость по контуру шириной B=3 мм длиной L=162 мм концевой фрезой.	90	175	2	2400	5000	188,5	0,073	1,4
Фрезеровать плоскость по контуру шириной B=3 мм длиной L=5 мм торцевой фрезой.	90	7	1	2232	3100	350,6	0,002	1,4
Фрезеровать паз по контуру шириной B=3 мм длиной L=46 мм концевой фрезой. (2 рабочих хода)	90	92	5,6	3000	5000	345,58	0,018

Пример карт наладок см. на втором листе ватмана.

Маршрутная карта по изготовлению детали "корпус Оверлога" приведена в приложении 2.

3.9 Расчет технических норм времени

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производств устанавливаются расчетно-аналитическим методом.

Приведем пример расчета для фрезерной операции. Расчет ведем по справочным данным [1].

В серийном производстве норма штучно - калькуляционного времени Тш-к определяется по формуле:

, мин (3.36)

где Тп-з - подготовительно - заключительное время, мин;

n - количество деталей в настроечной партии шт.;

k - коэффициент, учитывающий нормирование вспомогательного времени в серийном производстве;

Количество деталей в настроечной партии определяется по формуле:

, шт. (3.37)

где Nг - годовая программа, шт.;

а - периодичность запуска, в днях;

F - число рабочих дней в году.

шт.

Вспомогательное время на операцию определяется по формуле:

, мин (3.38)

где Ту.с. - время на установку и снятие детали, мин;

Тпер - время, связанное с переходом, мин;

Тиз - время на измерение детали, мин;

Тпр - время на приемы, не входящие в комплексы, мин.

мин.

Оперативное время определяется по формуле:

, мин (3.39)

где То - основное время, мин;

мин.

Время на обслуживание рабочего места определяется по формуле:

, мин (3.40)

мин.

Время на отдых и личные надобности определяется по формуле:

, мин (3.41)

мин.

Норма штучного времени определяется по формуле:

, мин (3.42)

мин.

мин.

4. Организационно-экономическая часть

4.1 Оценка допустимо предельных затрат на разработку ГПС

Разработка ГПС (гибкой производственной системы) для производства детали корпус "Оверлога" заключается в замене устаревшего универсального оборудования на современные станки с ЧПУ.

Демонтаж и монтаж оборудования внутри предприятия входит в прямые обязанности служб Главного технолога и Главного энергетика. Работники, занимающиеся данным видом работ, получают заработную плату за демонтаж оборудования 13 000руб/мес., монтаж оборудования - 15000руб/мес.

З РАЗР = С 1+С 2=28000руб/мес. (4.1)

Произведем сравнительную характеристику затрат для изготовления деталей на каждом из двух видов станков в отдельности. Ниде представлены расчеты, которые будут объединены в сравнителбную таблицу.

4.2 Структура затрат на изготовление детали на универсальном оборудовании

4.2.1 Расчёт материальных затрат

1) Затраты на приобретение основного сырья.

Основным материалом для производства, т.е. заготовкой, поступающей на предприятие от поставщика, является отливка из АЛ 12Д m=4.117 кг.

Затраты на приобретение основного сырья определяются формулой:

(4.2)

Где - стоимость материала, руб./кг;

- масса заготовки, кг;

2)Затраты на вспомогательные материалы.

Для смазывания механизмов необходимо машинное масло. В данном случае используем масло индустриальное И-40А. Стоимость 1 литра составляет 42 руб. [1] На изготовление корпуса требуется 2 часа. На каждую единицу оборудования требуется 14 л индустриального масла, которое меняется ежемесячно. Так как продолжительность работы оборудования составляет 2010 часов за 1 год (действительный годовой фонд), то продолжительность месячной работы составляет 167,5 часов (2010 ч./12 мес.). Количество оборудования составляет 3 единицы. За 1 месяц работы оборудование будет потреблять 42 литра масла (3 ед.об. 14 л). За 1 часа работы оборудования потребуется 0,250 л машинного масла (42 л./167,5 ч.), следовательно, на 2 часа работы потребуется 0,5 л масла.

руб., (4.3)

где r - объем машинного масла, r = 0,5 л;

- стоимость машинного масла, руб.

руб.

1) Рассчитаем затраты на электроэнергию для оборудования:

руб, (4.4)

где Сээ - тариф на электроэнергию, Сээ= 5,10 руб/1кВтч. [3];

Руст - мощность оборудования, кВт;

t - время обработки, ч.

Станок токарно-винторезный с контурной системой ЧПУ 16К 20Ф 3С 5, 1 единица.

Руст = 10 кВт; t = 0,8 ч.;

З ЭЭ 1 = 5,10*10*0,8 = 40,8 руб.

Станок вертикально - фрезерный 6Р 12, 1 единица.

Руст = 7 кВт; t = 0,8 ч.;

З ЭЭ 2 = 5,10*7*0,8 = 28,6 руб.

Станок координатно-сверлильный 2Р 135РФ 2, 1 единица.

Руст = 2,2 кВт; t = 0,4 ч.;

З ЭЭ 3 = 5,10*2,2*0,4 = 4,4 руб.

Затраты на освещение помещения:

Суммарная мощность освещения 10кВт, для изготовления требуется 2 часа.

З ЭЭ 4 = 5,10*10*2 = 102 руб.

Суммарные затраты на электроэ...