Технология машиностроения

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и конструкция обрабатываемой детали

1.2 Определение технологичности конструкции детали

1.3 Определение типа производства (по коэффициенту закрепления операции

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

1.5 Расчет припусков на механическую обработку

1.6 Расчет режимов резания

1.7 Расчет технической нормы времени

1.8 Выбор оборудования и расчет его количества

1.9 Технико-экономическое обоснование варианта технологического процесса

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Станочное приспособление

2.1.1 Назначение и устройство

2.1.2 Расчет приспособления на усилия зажима

2.1.3 Расчет элементов приспособления на прочность

2.2 Контрольное приспособление

2.2.1 Назначение и принцип работы

2.2.2 Расчет приспособления на точность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ Комплект технологической документации



ВВЕДЕНИЕ

Отрасль промышленности включает в себя такие наукоемкие производства, как станкостроение, самолетостроение. От успеха развития машиностроения зависит, практически, все: в первую очередь - это экономическое состояние страны, ее рейтинг среди европейских стран-производителей первоклассной техники, с которыми нам постоянно приходится конкурировать. Кроме того, повышение обороноспособности страны немыслимо без суперсовременных оборонительных комплексов, темпы развития и совершенствования которых напрямую связаны с уровнем развития машиностроения. Наша современная жизнь вообще немыслима без техники: она нас окружает и дома, и на работе и везде, где бы мы только ни были. Возможности современной техники практически безграничны: еще двадцать лет назад никто и подумать не мог о том, что в двадцать первом веке появится, например, такой вид развлечения, как космический туризм.

В данной курсовой работе представлена разработка технологического процесса механической обработки поверхностей детали Золотник. Целью работы является:

приобретение практических навыков решения различных технологических задач,

подготовки производства деталей машин и разработки технологической документации.

приобретение навыков самостоятельной работы, умений работать с технической литературой, применение систем автоматизации проектирования.

Основные направления развития машиностроения предусматривают повышение его эффективности, уменьшение сроков создания, освоения и производства новой прогрессивной техники.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и конструкция обрабатываемой детали

Золотник является основной частью клапана, который является составной частью рулевого механизма, предназначен для передачи рабочей жидкости в узле. заготовка станочный резание зажим

Общий вид Золотника представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 -- Общий вид Золотник

Материал детали Ї конструкционная углеродистая сталь 40 ГОСТ 1050--88. Химический состав стали 40 представлен в таблице 1.1

Таблица 1.1 -- Химический состав стали 40 ГОСТ 1050--88

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0,17…0,37
Медь (Cu), не более	0,25
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	0,50…0,80
Никель (Ni), не более	0,25
Фосфор (P), не более	0,035
Хром (Cr), не более	0,25
Сера (S), не более	0,04

1.2 Определение технологичности конструкции детали

А) Качественная оценка

Деталь Золотник является достаточно жёсткой, имеет удобные базовые поверхности. Технические требования по точности взаимного расположения поверхностей обеспечиваются принятым порядком базирования и совместной обработкой взаимосвязанных поверхностей. Масса детали -- 0,07 кг. В качестве заготовки служит круглый пруток d = 25 мм. Масса заготовки составляет М_з = 0,259 кг.

Имеются поверхности для базирования и закрепления на станках на всех операциях. Все поверхности детали доступны для обработки на станках и для измерения. Для обработки возможно применение ГОСТ-го инструмента. Деталь имеет достаточную жёсткость для применения высокопроизводительных методов обработки.

В посадочном отверстии имеются фаски, что позволяет обрабатывать торцы на многорезцовом станке.

Все указанные на чертеже размеры и шероховатости возможно получить в результате механической обработки.

Для получения детали можно применять станки нормального класса точности, кроме шлифовальных станков высокой точности.

В конечном итоге можно сделать вывод, что конструкция детали является достаточно технологичной.

Б) Количественная оценка

В качестве количественных показателей технологичности могут рассматриваться: масса детали, коэффициент использования материала, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости поверхности, уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости.

Для расчёта коэффициента точности составим таблицу 1.2 c значениями квалитетов точности размеров детали.

Таблица 1.2 -- Исходные данные для определения коэффициента точности обработки

Квалитет точности IT	10	11	12	14
Количество размеров n	3	1	1	12

Если коэффициент точности обработки удовлетворяет условию K_тч > 0,8, то деталь технологична по точности. Поскольку K_тч = 0,92 > 0,8, то рассматриваемая деталь является технологичной по точности.

Для расчёта коэффициента шероховатости составим таблицу 1.3 c номерами и значениями шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также при расчёте коэффициента используем рисунок 1.2, на котором изображён эскиз детали с нумерацией обрабатываемых поверхностей.

Таблица 1.3 -- Исходные данные для определения коэффициента шероховатости поверхностей.

Номер поверхности	Шероховатость поверхности, Ш	Количество поверхностей
13	0,16	1
6	5	1
9, 16	10	2
1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 17	20	13

Рисунок 1.2 -- Поверхности детали.

Если коэффициент шероховатости поверхности удовлетворяет условию , то деталь технологична по шероховатости поверхности. Поскольку , то рассматриваемая деталь является технологичной по шероховатости поверхности.

Коэффициент использования материала определяем по формуле [1]

Масса готовой детали 0,07 кг, а масса заготовки 0,259 кг. Тогда коэффициент использования материала

В процессе проверки уровня технологичности видно, что данная деталь является достаточно технологичной.

1.3 Определение типа производства

При отсутствии базового технологического процесса тип производства предварительно можно определить по годовому выпуску и массе деталей, пользуясь таблицами. При этом после расчета норм времени по всем операциям выполняется уточнение типа производства на основе расчета коэффициента закрепления операций.

Исходя из таблиц 1.4 тип производства по годовому выпуску и массе детали - крупносерийное.

Таблица 1.4 - Выбор типа производства по массе детали и ее годовому выпуску

Тип производства	Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера
	Крупных, тяжелых, , массой выше 300 кг	Средних размеров и трудоемкости, массой 8 - 30 кг	Небольших, легких, малотрудоемких, массой до 8 кг
Единичное	< 5	<10	< 100
Мелкосерийное	5 - 100	10 - 200	100 - 500
Среднесерийное	100 - 300	200 - 500	500 - 5000
Крупносерийное	300 - 1000	500 - 5000	5000 - 50000
Массовое	> 1000	> 5000	> 50000

Уточненный расчет типа производства основывается на определении коэффициента закрепления операций :

где - количество всех различных технологических операций,

выполненных в течении месяца;

- число рабочих мест, необходимых для выполнения месячной

программы.

Исходными данными для определения типа производства являются:

режим работы -- 2 смены;

объём выпуска детали в год -- 8100 шт.

Тип производства в соответствии с ГОСТ 3.1108 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о., который показывает число различных операций, закрепленных в среднем по цеху (участку) за каждым рабочим местом в течении месяца.

Коэффициент закрепления операций К_з.о. рассчитываем по формуле [1]

К_з.о. = УО / УР, (1.3.2)

где УО Ї суммарное число различных операций;

УР Ї число рабочих мест в одной смене.

Число однотипных операций О, выполняемых на рабочем месте, определяем по формуле [1]

О = з_з.н. / з_з.ф., (1.3.3)

где з_з.н. Ї нормативный коэффициент загрузки оборудования, равный 0,8;

з_з.ф. Ї расчётный коэффициент загрузки оборудования по данной операции, равный [1].

з_з.ф. = m_р / Р, (1.3.4)

где m_р Ї расчётное количество станков по данной операции;

Р Ї принятое количество рабочих мест, полученное округлением до ближайшего большего целого числа полученного значения m_р.

Расчётное количество станков по операции определяем по формуле [1]

(1.3.5)

где t_ШТ Ї штучное время выполнения операции, мин;

N_г Ї годовой объём выпуска деталей, шт.;

Ф Ї действительный годовой фонд времени, ч (при двухсменном режиме работы Ф = 3760 час).

Рассчитываем m_р, Р, з_з.ф., О для операции «010 Токарная с ЧПУ» и полученные значения заносим в таблицу 2.3.

;

Р₀₁₀ = 1;

з_з.ф.010 = 0,1 / 1 = 0,1;

О₀₁₀ = 0,8 / 0,1 = 8.

Для остальных операций расчёт производим аналогично, и результаты расчёта также заносим в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 Ї Расчёт коэффициента закрепления операций

Операция	tШТ-К, мин	mр	Р	зз.ф.	О
010	1,81	0,1	1	0,1	8
015	0,35	0,02	1	0,02	40
020	1,92	0,09	1	0,09	9
025	1,86	0,41	1	0,41	2
030	0,62	0,03	1	0,03	27
035	0,34	0,02	1	0,02	40
040	1,97	0,9	1	0,9	0,9
055	0,745	0,03	1	0,03	27
060	0,35	0,02	1	0,02	40
			УP = 9	зз. ср. = 0,2	УО = 139,9

Определяем коэффициент закрепления операций:

К_з.о. = 139,9 / 9 = 15,5.

Так как 10 ? К_з.о. = 15,5 ? 20, то установленный тип производства рассматриваемой детали среднесерийное.

Для серийного производства характерно производство партий изделий, регулярно повторяющихся через определенный промежуток времени. Характерный признак серийного производства - выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций.

Количество деталей n в партии для одновременного запуска определяется по формуле:

254 - количество рабочих дней в году.

Количество деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:

Определяем такт производства:

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

Метод получения заготовок для деталей машин, их качество и точность определяет объем механической обработки, который, в свою очередь, устанавливает количество операций, переходов, рабочих ходов технологического процесса. Следует максимально приблизить форму и размеры исходной заготовки к форме и размерам готовой детали при условии наименьшей себестоимости ее изготовления.

Выбор метода получения заготовки определяется:

технологической характеристикой материала детали, т. е. его механическими свойствами и способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, литейными свойствами, а также структурными изменениями материала заготовки;

конструктивными формами, массой и размерами заготовки;

требуемой точностью выполнении заготовки и качеством ее поверхностных слоев;

величиной объема выпуска и временем, на которое рассчитано выполнение этого задания;

экономичностью метода получения заготовки.

Выбрать заготовку -- значит установить способ ее получения, определить величины припусков на обработку каждой поверхности и указать допуски на точность изготовления.

При разработке заготовки детали необходимо придерживаться следующего порядка изложения:

выбирается метод получения заготовки с учетом вышеприведенных признаков;

назначаются припуски и допуски на обработку на все обрабатываемые поверхности по ГОСТ 7505-89 и ГОСТ 26645-85;

выполняется чертеж или эскиз заготовки, подсчитывается масса и коэффициент использования материала;

рассчитывается стоимость заготовки;

производится сопоставление нескольких методов получения заготовки с целью выбора более экономичного и рационального варианта.

При выборе метода получения заготовки решающими факторами являются: форма детали, масса, материал, объём выпуска деталей. Окончательное решение о выборе метода принимается на основе технико-экономических расчётов.

Исходной базовой заготовкой для изготовлении детали является прокат: круглый

Стоимость заготовки из проката рассчитывается по формуле [5]

где - затраты на материал заготовки, руб;

- технологическая себестоимость правки, калибрования, разрезки, руб.

Расчёт затрат на материал выполним по формуле [5]

где - масса заготовки, кг; ();

- цена 1 кг материала заготовки, руб ; ();

- масса детали, кг ;;

- цена 1 кг отходов, руб. ();

В отходы включаем не только разность между массой заготовки и детали, но и остаток прутка, образующийся из-за того, что длина заготовки и длина прутка не кратны. Сталь горячекатаная по ГОСТ 2590-88 поставляется в прутке длиной 3-5 м.

Поскольку длина прутка 3 м, то длина остатка прутка составит

Это для примера

Его масса на одну заготовку составит

Расчёт технологической себестоимости выполним по формуле [5]

где - приведённые затраты на рабочем месте, руб./ч; );

- штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции, мин.

Штучно-калькуляционное время рассчитаем по формуле [5]

где - длина резания при резании проката на штучные заготовки, мм; принимаем

- величина врезания и перебега, мм; принимаем

- минутная подача при резании, мм/мин; принимаем

- коэффициент, показывающий долю вспомогательного времени в штучном, принимаем для крупносерийного производства

Таким образом, штучно-калькуляционное время составит 1,15 мин.

Стоимость заготовки из проката составит:

Коэффициент использования материала рассчитаем по формуле [5]

Где, - масса детали, кг

- масса заготовки, кг

Для уменьшения расхода материала применим поковку, получаемую штамповкой на горизонтально-ковочной машине (ГКМ). Данный метод позволяет производить изделия максимально приближённые по форме к готовым деталям, что позволяет в дальнейшем упростить технологию механической обработки.

Стоимость заготовки полученной штамповкой определяем по формуле [5]

где - базовая стоимость одного килограмма заготовок, руб ; ();

- масса заготовки, кг;

- коэффициент, зависящий от класса точности;

- коэффициент, зависящий от степени сложности;

- коэффициент, зависящий от массы заготовки;

- коэффициент, зависящий от марки материала;

- коэффициент, зависящий от объёма выпуска заготовок;

- цена 1 кг отходов, руб

- масса детали, кг.

Определяем массу поковки ГОСТ 7505-89:

Группу (степень) сложности определяем по ГОСТ 7505-89, согласно которому для штампованной заготовки устанавливаем:

группа материала -М2;

класс точности - Т2;

степень сложности - С2.;

исходный индекс -5

Коэффициент для штамповок нормальной точности равен: [3].

Коэффициент для штамповки 2 группы сложности равен: [3].

Коэффициент для штамповки массой 0,126 кг равен: [3].

Коэффициент для штамповки из стали 40 равен: [3].

Коэффициент зависит от годового объёма производства заготовок. Поскольку годовой объём производства составляет 8400 штук, то [3].

Стоимость заготовки полученной штамповкой составит:

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле [5]

где , - стоимость заготовки по проектируемым вариантам;

- годовой объём выпуска деталей.

Из вышеприведенных расчётов видно, что для получения заготовки для детали целесообразно принять заготовку, получаемую штамповкой на ГКМ, однако принимаем заготовку из проката.



1.5 Расчет припусков на механическую обработку

Выбираем маршруты обработки для заданной наружной поверхности:

а) Ш23 мм, L = 27_-0,13 мм , Ra =0,16 мкм.

Материал - Сталь 45. Масса детали 0,07 кг; масса поковки 0,259 кг.

Исходные данные:

а) размер заготовки размер детали допуск заготовки допуск детали

Согласно заданию требуемая точность обработки для а) Ш23 мм соответствует IT7.

Общий коэффициент уточнения точности поверхностей в соответствии с (5.3) равен:

а)

3. Учитывая рекомендации, что каждая последующая операция должна быть точнее предшествующей на 1-2 квалитета точности, принимаем возможны маршрут обработки (табл. 1.6).

Таблица 1.6-- Расчётная таблица припусков поверхности

Технологические переходы обработки поверхности 22H7	Элементы припуска, мкм	Допуск мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
		T
Заготовка	150	150	67,5	-	1026	24,974	24,974	-	-
Точение черновое	50	50	27	-	350	23,472	23,472	1502	2148
Точение чистовое	20	30	18	-	87	23,218	23,218	254	517
Шлифование черновое	10	20	9	-	57	23,082	23,082	136	166
Шлифование чистовое	3,2	6	-	-	22	23,004	23,004	78	113

Определим значения пространственных отклонений для заготовки данного типа:

где _к - величина кривизны заготовки:

_к = =0,9мкм.

где удельная кривизна заготовки: таблица 4.9 [2],

-- половина длины заготовки.

_ц -погрешность зацентровки заготовки:

Таким образом, пространственное отклонение для заготовки:

Величина остаточной пространственной погрешности:

- коэффициент уточнения формы.

Находим коэффициент [8, табл.22]:

для чернового точения - ;

для чистового точения - ;

для чернового шлифования -

Тогда:

после чернового точения

после чистового точения

после чернового шлифования

Значения R_z и T определяем по таблицам 4.3 и 4.5 [1]:

заготовка: R_z = 150 мкм, T = 250 мкм;

после чернового точения: R_z = 50 мкм, T = 50 мкм;

после чистового точения: R_z = 20 мкм, T = 30 мкм;

после чернового шлифования: R_z = 10 мкм, T = 20 мкм.

после тонкого шлифования: R_z = 3,2 мкм, T = 6 мкм.

Расчёт минимальных припусков ведем для вида обработки наружных или внутренних поверхностей тел вращения по формуле:

где i - выполняемый переход;

Расчёт минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:

(6.6)

Минимальный припуск на:

черновое точение:

чистовое точение:

черновое шлифование:

чистовое шлифование:

Результаты расчёта заносим в таблицу 1.6.

Графу «Расчётный размер» заполняем, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным прибавлением расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

Расчётный размер .

Черновое шлифование:

Чистовое точение:

Черновое точение:

Заготовка:

Значения допусков каждого перехода принимаем в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допусков к наименьшим предельным размерам:

Чистовое шлифование:

Черновое шлифование:

Чистовое точение:

Черновое точение:

Заготовка:

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

Предельные значения припусков :

Черновое точение:

Чистовое точение:

Черновое шлифование:

Чистовое шлифование:

Предельные значения припусков :

Черновое точение:

Чистовое точение:

Черновое шлифование:

Чистовое шлифование:

Общие припуски и определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф.

Произведём проверку правильности расчётов.

Проверка дала верные результаты, значит расчёты межоперационных припусков, произведены правильно.

Таблица 1.7 - Припуски и допуски на обработку поверхностей по ГОСТ 2590-2006

Размер	Припуски	Допуск
	Табличный	Рассчитанный
Ш23	1	1,004	0,5
56,5	2,5	-	0,5
Ш18	1,5	-	0,8
20	2,00	-	0,5
Ш14,8	0,300	-	0,5
Ш10	0,300	-	0,8

Рисунок 1.3-- Схема припусков и допусков поверхности

1.6 Расчет режимов резания

Рассчитаем режим резания для операции шлифовальной. Станок бесцентрово-шлифовальный SASL-125.

Инструмент - круг 14A28M3Б4Б3.

Исходя из длины обрабатываемого участка, принимаем диаметр круга 1500 мм. Исходя из чистоты поверхности, принимаем скорость круга [3].

Тогда число оборотов круга:

Уточняем скорость круга при заданном числе оборотов:

Выбираем скорость детали равной 15 м/сек. Тогда число оборотов детали составит:

Уточним скорость:

Продольную подачу круга принимаем равной 0,25 мм/об.

Рабочий ход круга:

Минутная подача круга: .

Машинное время составит[3]:

где - припуск на этапе врезания;

- припуск на этапе предварительной подачи;

- припуск на этапе окончательной подачи;

- время выхаживания.

Таблица 1.8 - Сводная таблица режимов резания

№ оп.	Наименование операции или перехода	D или B	t, мм	Lрх, мм	S, мм/об	n, мин-1	V, м/мин	T0, мин
010	Автоматно-токарная: Точить наружную поверхность Точить наружную поверхность Сверлить отверстие Подрезать торец Сверлить отверстие Точить поверхность Зенкеровать отверстие Точить поверхность Точить фаску Отрезать деталь			4 3 17 28 65 7 17 24 20	0,3 0,1 0,3 0,1 0,3 0,1	530	39 24 16 30 24 39 29	1,5
015	Бесцентрово-шлифовальная: Шлифовать поверхность		0,45		0,25	180	15	0,3
020	Токарно-винторезная: Точить шесть канавок		0,35			315	22,9	1
025	Горизонтально-фрезерная: Фрезеровать паз	8	4		63	50	24	7,5
030	Вертикально-сверлильная: Сверлить отверстие 3,9 Развернуть отверстие		1,9 2	1 1		100 100	1,2 1,3	0,35
035	Вертикально-сверлильная : Зенкеровать фаску		0,5	2		100	1,3	0,1
040	Вертикально-сверлильная : 1. Сверлить 4 отверстия 7 2. Развернуть отверстие	25	3,5			100	2	1,1
055	Бесцентрово-шлифовальная Шлифовать поверхность	27	0,2		0,25	200	14	0,3

1.7 Расчет технической нормы времени

Техническая норма времени определяется в зависимости от типа производства. При среднесерийном производстве определяется штучно-калькуляционное время:

где Т_о - основное (машинное) время обработки детали (рассчитывается по формулам, соответствующим данным методам обработки, на основании размеров обрабатываемой поверхности и выбранных режимов резания);

Т_всп. - вспомогательное время на операцию (время на установку и снятие детали, подвод и отвод инструмента, время на управление станком, время на измерение и т. д.) определяется по нормативам [5];

Т_обсл. - время на техническое и организационное обслуживание рабочего места (время на замену затупившегося инструмента, время на уборку рабочего мест в конце работы) определяется в % от Т_оп [5];

Т_отд. - время на отдых и личные надобности определяется в % от Т_оп [5];

Т_п.з. - подготовительно-заключительное время на партию деталей;

n - партия деталей.

Для определения составляющих норм времени необходимо выяснить все основные и вспомогательные переходы, действия и приемы, выполняемые оборудованием и рабочим, установить возможность совмещения их по времени.

Время на отдельные действия и приемы определяют по нормативам, вспомогательное время определяют, как сумму времен не совмещаемых вспомогательных действий.

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время:

Величина Т_п.з. зависит от характера и объема подготовительных и заключительных работ, необходимых для выполнения данной операции над партией детали.

Расчёт норм времени проводим подробно для одной операции шлифовальной 055.

Определяем вспомогательное время:

где - время на установку и снятие детали [5], ;

- время на открепление и закрепление детали [5], ;

- время на управление станком [5], 0,05 мин;

=0,012 мин - время на измерение детали [5]. При измерении используются профилометр.

Время на обслуживание рабочего места, отдых определяется как:

где - оперативное время, мин:

= 0,3 мин - основное время;

- затраты на обслуживание рабочего места и отдых [5], 7 %.

Далее определяем нормы штучного времени:

Расчёт норм штучно-калькуляционного времени производим по формуле:

где - подготовительно-заключительное время; 0,5 мин [5];

- количество деталей в партии, шт.

где= 8100 шт - объём выпуска в год;

а = 12 - периодичность в днях;

Ф = 254 дней - число рабочих дней в году.

Таблица 1.9 - Сводная таблица технических норм времени по операциям, мин

Номер и наименование операции
010 Автоматно-токарная	1,5	0,284	0,06	0,12	1,9	0,14	0,3	1,81
015 Бесцентрово-шлифовальная	0,3	1,056	0,1	0,5	2,71	0,18	0,05	0,35
020 Токарно-винторезная	1	0,39	0,1	0,12	1,48	0,1	0,17	1,92
025 Горизонтально-фрезерная	7,5	0,47	0,2	0,24	1,43	0,10	0,91	9,32
030 Вертикально-сверлильная	0,35	0,1	0,05	0,06	0,95	0,07	0,06	0,62
035 Вертикально-сверлильная	0,1	0,1	0,05	0,06	0,31	0,03	0,03	0,34
040 Вертикально-сверлильная	1,1	0,41	0,1	0,12	0,91	0,06	0,19	1,97
055 Бесцентрово-шлифовальная	0,3	0,356	0,05	0,012	0,6	0,042	0,5	0,745
060 Бесцентрово-шлифовальная	0,3	0,356	0,05	0,012	0,6	0,04	0,05	0,35

1.8 Выбор оборудования и расчет его количества

Определяем количество единиц оборудования по формуле [3]

(8.1)

где Ї штучное или штучно-калькуляционное время выполнения

операции, мин;

Ї годовой объём выпуска деталей, шт.;

Ї годовой фонд времени работы оборудования, принимается 3760;

Ї нормативный коэффициент загрузки оборудования, равный 0,75.

Расчётный коэффициент загрузки оборудования по данной операции определяем по формуле [4]

(8.2)

где Ї расчётное количество станков по данной операции;

Ї принятое количество станков по данной операции, полученное округлением до ближайшего большего целого числа полученного значения .

Коэффициент использования оборудования по основному (технологическому) времени свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка:

, (8.3)

где t_О -- основное (машинное) время, мин.

Произведём расчёт для операции «010 Автоматно-токарная»:

По аналогии рассчитаем показатели для всех остальных операций. Расчеты по определению необходимого количества оборудования его загрузки, использования по основному времени и по мощности сводим в таблицу 1.11 .

Таблица 1.11 -- Расчёт требуемого количества станков

№ операции	Модель станка	tО, мин	tШТ.-К., мин	mp	Р	.
010	Автоматно-токарная 16420-6К	1,5	1,81	0,1	1	0,1	0,8
015	Бесцентрово-шлифовальная SASL-125	0,3	0,35	0,02	1	0,02	0,8
020	Токарно-винторезная 16К20	1	1,92	0,09	1	0,09	0,5
025	Горизонтально-фрезерная 6Р82Г	7,5	9,32	0,41	1	0,41	0,8
030	Вертикально-сверлильная ГС2116	0,35	0,62	0,03	1	0,03	0,6
035	Вертикально-сверлильная ГС2116	0,1	0,34	0,02	1	0,02	0,3
040	Вертикально-сверлильная ГС2116	1,1	1,97	0,9	1	0,9	0,56
055	Бесцентрово-шлифовальная SASL-125	0,3	0,745	0,03	1	0,03	0,4
060	Бесцентрово-шлифовальная SASL-125	0,3	0,35	0,02	1	0,02	0,8
	?0,2	?5,56

1.9 Технико-экономическое обоснование варианта технологического процесса

В курсовом проекте сравниваются два варианта выполнения технологической операции обработки поверхностей.

При оценке эффективности того или иного варианта технологической операции наиболее выгодным признается тот, у которого сумма текущих и приведенных капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.

Для экономической оценки вариантов технологических операций механической обработки необходимо использовать следующие исходные данные: оптовую цену станка, площадь станка в плане, содержание операции, трудоемкость операции, коэффициент загрузки станка, годовую программу и тип производства, количество станков, обслуживаемых одним рабочим, разряд работы.

Стоимость оборудования, производственных зданий и тарифные ставки рабочих принимаются такими, которые действуют на момент выполнения расчетов.

При выборе варианта технологической операции приведенные затраты определяются в виде удельных величин на 1 ч работы оборудования. В качестве себестоимости рассматривается технологическая себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат. Часовые приведенные затраты ??п.з. определяются по формуле:

??п.з.=??з+??ч.з.+??н(??с+??з),

где ??з -- основная и дополнительная заработная плата с начислениями, р. / ч;

??ч.з. -- часовые затраты по эксплуатации рабочего места, р. / ч;

??н -- нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в машиностроении ??н = 0,15 - 0,20);

??с,??з -- удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание, р. / ч.

Основная н дополнительная заработная плата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания определяется по формуле:

??з=??т.ст.•??•??•??,

где ??т.ст. -- часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, р. / ч;

?? -- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, равную 10%, 35% начисления на социальное страхование 35% и 40% премии в результате выполнения норм (??=1,1•1,35•1,4=2,08);

?? -- коэффициент. учитывающий заработную плату наладчика (в серий-ном производстве ??= 1, в условиях крупносерийного и массового производства ??=1,1?1,15);

?? -- коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.

Часовые затраты ??ч.з. по эксплуатации рабочего места определяются по формуле: ??ч.з.=??ч.з.б.м.•??м,

где ??ч.з.б.м. -- практические часовые затраты на базовом рабочем месте, р. / ч;

??м -- коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка ([6] приложение Б).

Часовые затраты на базовом рабочем месте ??ч.з.к принимаются по материалам производственной практики на определенном предприятии, р./ч. В случае низкой загрузки оборудования (??загр < 0,6) часовые затраты по эксплуатации рабочего места должны быть скорректированы с помощью коэффициента ??, если станок не может быть дозагружен (в массовом производстве). В данном случае скорректированные затраты равны:

??ч.з.к=??ч.з.•??1,14, (1.72)

где ?? -- поправочный коэффициент, который определяется по формуле:

??=1+??•(1???з)??з, (1.73)

где ?? -- доля постоянных затрат в себестоимости часовых затрат на рабочем месте (принимаются по [6] приложению Б), а при отсутствии табличных данных а = 0,3. ..0,5;

??з -- коэффициент загрузки станка, равный 0,8.

Удельные часовые капитальные вложения в станок ??с, р./ч, опреде-ляются по формуле:

??с=ЦФД•??з, (1.74)

где Ц -- первоначальная балансовая стоимость станка, р., равная Ц=Р•1,1, где Р -- оптовая цена станка, р.; 1,1 -- коэффициент; учитывающий затраты на транспортирование станка и его монтаж;

ФД -- действительный фонд времени станка, ч, равный при двусменном режиме работы 3 950 ч, при односменном -- 1 974 ч.

Удельные часовые капитальные вложения в здание ??з определяются по формуле:

??з=??•250000ФД•??з, (1.75)

где ?? -- производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2;

25,00 -- средняя стоимость здания, приходящаяся на 1 м² производственной площади, р.

Производственная площадь ?? с учетом проходов определяется по формуле:

??=??•????, (1.76)

где ?? - площадь станка в плане, м2;

???? -- коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проходов, проездов и др.

Значения коэффициента ???? в зависимости от площади станка в плане принимаются: более 20 м² -- 1,5; свыше 10 до 20 м² --2; свыше 6 до 10 м²--2,5; свыше 4 до 6 м² -- 3; свыше 2 до 4 м² -- 3,5; менее 2 м² -- 4.

Минимальная производственная площадь на один станок равна 6 м² (если ??•???? меньше 6 м², его принимают равным 6).

Технологическая себестоимость операции С₀ механической обработки (р.) определяется по формуле:

??_О=??п.з.•??шт.?к60•??в, (1.77)

где ??шт.?к -- штучное (штучно-калькуляционное) время на выполнение операции, мин;

??в -- коэффициент выполнения норм, равный 1,3.

Приведенная годовая экономия (экономический эффект на программу) Эг, р., определяется по формуле:

Эг=(????1?????2)•??, (1.78)

где ????1,????2 -- технологическая себестоимость сравниваемых вариантов, р.;

N -- годовой объем выпуска деталей, шт.

В исходном технологическом процессе в сверлильной операции 030 использовался станок сверлильно-фрезерный ГС520. В расчетах заменим его на обычный вертикально-сверлильный ГС2116 и определим экономическую годовую эффективность с введением данного станка.

Рассчитываем годовую экономическую эффективность операции 030.

Станок сверлильно-фрезерный ГС520:

цена оптовая станка Ц = 25000,00 руб;

цена балансовая станка: Ц=25000,00•1,1=27500,00 руб.

штучное время ??шт=1,23 мин;

площадь станка в плане:

??=1,04•0,85=0,88 м2;

при ??= 0,88 ????=4;

площадь, занимаемая станком, м²:

??=0,88•4=3,52 м2;

Т.к. получилось меньше 6, то принимаем ??=6 м².

капитальные вложения в здание (руб./ч):

??з=6•25,001974•0,8=0,0960рубч?;

капитальные вложения в станок (руб./ч):

??с=27500,001974•0,8=17,3139рубч?;

часовые затраты по эксплуатации рабочего места:

??ч.з.=2,5•1,3=3,25 руб;

основная и дополнительная зарплата с начислениями и учётом обслуживания:

??з=1,5000•2,07•1•1=3,1200 руб;

часовые приведенные затраты:

??п.з.=3,12+3,25+0,2(0,0960+17,3139)=9,8618 руб;

технологическая себестоимость операции механической обработки (руб./ч):

??₀=9,8618•1,2360•1,3=0,1567рубч?.

Станок вертикально-сверлильный ГС2116:

цена оптовая станка Ц = 7840,00 руб;

цена балансовая станка:

Ц=78 40,00•1,1=8624,00 руб.

штучное время ??шт=1,23 мин;

площадь станка в плане:

??=0,95•0,56= 0,53 м2;

площадь, занимаемая станком, м²:

??=0,53•4=2,12 м2;

При ??= 0,53 ????=4;

Тоже принимаем 6 м².

капитальные вложения в здание (руб./ч):

??з=6•25,001974•0,8=0,0960 рубч?;

капитальные вложения в станок (руб./ч):

??с=8624,001974•0,8=5,4620рубч?;

часовые затраты по эксплуатации рабочего места:

??ч.з.=2,5•1,3=3,25 руб;

основная и дополнительная зарплата с начислениями и учётом обслуживания:

??з=1,2423•2,08•1•1=2,5830 руб;

часовые приведенные затраты:

??п.з.=2,5830+3,25+0,2(0,0960+5,4620)=6,9552 руб;

технологическая себестоимость операции механической обработки (руб./ч):

??₀=6,9552•1,2360•1,3=0,1125рубч?.

Приведённая годовая экономия (экономический эффект на программу) (руб.):

Эг=(0,1567?0,1125)•8100=38,2 руб.

Анализируя полученный результат, можно сделать вывод, что данный станок улучшит технологический процесс, т.е. годовая экономия получится за счет внедрения ГС2116 равная 38,2 рублей и стоимость самого станка ниже, а также ниже квалификация рабочего. Исходя из этого, заменяем в операции 030 станок сверлильно-фрезерный ГС520 на станок ГС2116 и вносим получившиеся изменения в пояснительной записке.



2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Станочное приспособление

2.1.1 Назначение и устройство

Рассмотрим и опишем принцип работы приспособления станочного применяемого для обработки Золотник 64221-3430020-010. На операции «030 Вертикально-сверлильная» применяется кондуктор -- специальное установочно-зажимное приспособление.

Кондуктор -- приспособление, предназначенное для обработки отверстий на вертикальных одношпиндельных, радиально-сверлильных и многошпиндельных станках.

В машиностроительных производствах применяются кондукторы:

1) накладные;

2) стационарные;

3) поворотные;

4) опрокидываемые;

5) скальчатые.

Заготовка базируется по внутреннему отверстию диаметром Ш51,5 мм на пальце поз. 10 и по «хвосту» заготовки («хвост» базируется в призме поз. 6). Далее она фиксируется в осевом направлении упором поз. 7 c пружиной поз. 24 и пробка поз. 5. Передвижение шпильки в осевом направлении происходит при помощи пневмозажима. Направление сверла происходит при помощи кондукторной втулки поз. 9. В результате выполнения операции, как отмечалось выше, сверлятся отверстия в детали.

2.1.2 Расчет приспособления на усилие зажима

Находим глубину резания

,мм.

мм

По глубине резания, типу обработки и шероховатости из справочных данных выбираем подачу: выбираем из таблицы мм/об [4].

Определяем скорость резания

,где - коэффициент, учитывающий условия обработки, [4].

, , - показатели степени, [4].

Т=60 мин - период стойкости инструмента;

S - подача;

- обобщенный поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий материал заготовки; [ 4].

- коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия,

- коэффициент, учитывающий материал инструмента, [4].

;тогда

.Определяем частоту вращения заготовки

,Округляем частоту вращения по справочным данным . Уточняем действительную скорость резания

Находим крутящий момент

где - коэффициент, учитывающий условия обработки;

, ,- показатели степени;

дим осевую силу

,где постоянная и показатели степени ; , [4].

- поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания;

;тогда

.Определяем мощность резания

;Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции:

При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находим из условия равновесия заготовки под действием сил резания, тяжести, инерции, трения, реакции в опорах. Полученное значение силы закрепления проверяем из условия точности выполнения операции. В случае необходимости изменяем схему установки, режимы резания и другие условия выполнения операций. При расчетах силы закрепления учитываем упругую характеристику зажимного механизма.

Силовой расчет учитывает коэффициент запаса - , поскольку при обработке заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания. В общем случае величина этого коэффициента находится в пределах от 2…3,5, в зависимости от конкретных условий обработки.

Значение коэффициента следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

К₀ = 2 - гарантированный коэффициент запаса [4].

К₁ = 1,2 - коэффициент, зависящий от состояния поверхностного слоя заготовок [4].

К₂ = 1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. Принимаем в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки [4].

К₃ = 1 - коэффициент, учитывающий прерывистость резания; [4]..

К₄ = 1 - коэффициент, характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом [4].

К₅ = 1 - коэффициент, характеризующий эргономику зажимного механизма.

К₆ = 1 - коэффициент, характеризующий установку заготовки [4].

Если К_З = 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равным К_З = 2,5.

Так как в результате расчета К_З = 2,5 , то принимаем К_З = 2,5.

Величину необходимого зажимного усилия определяем на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого составляем расчетную схему, то есть, изображаем на схеме базирования заготовки все действующие на неё силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания,

определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:

Рисунок 1 - Условная расчетная схема кондуктора.

где - осевая сила;

W - усилие зажима;

- коэффициент трения;

- реакция осевой силы;

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

М_кр = 1,3 Нм; P_ос = 106 Н; f₁ = f₂ = 0,2.

Необходимую силу закрепления при сверлении рассчитываем по формуле

Так как действительная сила зажима больше необходимой, то расчет выполнен верно.



2.1.3 Расчет элементов приспособления на прочность

Анализ конструкции приспособления показывает, что наиболее нагруженной его частью является пружина.

Расчет пружины на прочность производится по формуле:

ф = K.8.F.Do/ 7.р.d3 [ф]

Где: ф - расчетное напряжение в поперечном сечении витков;

Do - средний диаметр пружины, Do = 0,012 м;

d - диаметр проволоки, d = 0,0025 м;

К - коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков и поперечной силы;

К = (4С+2)/(4С-3)

Где: C = Do/d - индекс пружины

С = 0,012/0,0025 = 4,8

Тогда:

К = (4*4,8+2)/(4*4,8-3) = 1,2

Таким образом

ф = 1,2*8*167,36*0,012/3,14*0,00253 = 392,97 (МПа)

Условие ф < [ф] выполняется, поэтому пружина выбрана правильно.

2.2 Контрольное приспособление

2.2.1 Назначение и принцип работы

Взаимное расположение отверстий в золотнике и корпусе прибора управления таково, что при подаче масла через отверстие верхнего яруса распределения золотника в одни полости гидроцилиндров вращателя ( например, в штоковые) из других полостей гидроцилиндров вращателя ( поршневых) оно отводится через центральное отверстие в кольцевой ярус отвода, и наоборот. При подаче масла через отверстие нижнего яруса распределения золотника в одну из полостей гидроцилиндра перемещения станка масло из другой полости отводится через сливную полость распределителя в маслобак. Причем в то время, когда осуществляется подача масла через верхний ярус распределения ( подвода) золотника, отверстие подвода нижнего яруса перекрывается внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и, наоборот, при подаче масла через нижний ярус распределения перекрывается отверстие верхнего яруса распределения.

Приспособления с жесткими специальными калибрами находят наибольшее применение для проверки взаимного расположения отверстий и поверхностей деталей.

При обработке деталей без приспособлений (сверление по разметке) точность взаимного расположения отверстий зависит от точности кернения.

2.2.2 Расчет приспособления на точность

Общая погрешность находится по формуле

Находим погрешность положения заготовки

где е_УС - погрешность при изготовлении и сборке приспособления. Т.к. приспособление одно, то е_УС = 0 - устраняется настройкой;

е_И - погрешность, вызванная износом установочных элементов приспособления;

е_И = , мкм

где в - постоянная, зависящая от вида опор и условий контакта, в = 0,3 - 0,8. Примем в = 0,8.

N - количество контактов заготовки с опорой.

е_И = мкм

е_С - погрешность установки приспособления, е_с =0,1 - 0,2 мм. Примем е_С = 0,02 мм = 20 мкм,

Т.к. технологический допуск на выполняемый размер равен 60 мкм и существенно больше общей погрешности е_доп >е_общ , спроектированное контрольное приспособление обеспечивает требуемую точность получения отверстий ш4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе курсового проектирования были решены все поставленные задачи.

Проанализирована технологичность конструкции детали «Золотник». Деталь достаточно технологична, как по количественной, так и по качественной оценке.

Для исследуемой детали был определен тип производства -- среднесерийный при годовом выпуске 8100 изделий в год. Для данного типа производства было произведено экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки. В качестве метода получения заготовки был выбран метод проката.

Во время выполнения работы был проанализирован и усовершенствован маршрут обработки поверхнос...