Разработка технического процесса и проектирование участка механической обработки детали "Крышка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Анализ чертежа детали

1.2 Технические требований на изготовление детали

1.3 Материал детали и его химические и механические свойства

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

1.5 Определение типа производства

2. Технологический раздел

2.1 Выбор вида и метода получения заготовки

2.2 Маршрут обработки детали «Крышка

2.3 Определение припусков, операционных размеров и допускаемых отклонений на них

2.4 Выбор оборудования

2.5 Режущий инструмент

2.6 Средства измерения и контроля

2.7 Расчет режимов резания и норм времени

3. Конструкторская часть

3.1 Расчет и конструирование режущего инструмента

3.2 Расчет и конструирование калибра-скобы

3.3 Расчет и конструирование приспособления

4. Организационная часть

4.1 Расчет потребного кол-ва оборудования и коэффициент его загрузки

4.2 Расчет производственных площадей участка

4.3 Расчет количества рабочих и разработка штата для участка

4.4 Организация работы на участке

4.5 Организация рабочего места

4.6 Организация инструментального хозяйства

4.7 Организация ремонта и обслуживания оборудования

4.8 Организация технического контроля

4.9 Техника безопасности и пожарной безопасности

5. Экономическая часть

5.1 Основные теоретические сведения

5.2 Расчёт расхода материалов на единицу продукции

5.3 Расчёт расхода покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий с учётом транспортно-заготовительных расходов

5.4 Расчёт основной зарплаты производственных рабочих

5.5 Расчёт дополнительной заработной платы производительных рабочих

5.6 Расчёт цеховых расходов

5.7 Расчёт хозяйственных расходов

5.8 Обязательные взносы в государственные фонды на пенсионное, социальное и медицинское страхование

5.9 Расчёт полной себестоимости изделия

Заключение

Список используемых источников

Введение

Характерной чертой современного этапа развития промышленности является рост сложности современных технических устройств и оборудования, оказываемых услуг и выполняемых работ, создание сложных систем машин и оборудования.

Знание о методе обеспечения качества создают производителю предпосылки для удовлетворения потребителя и как следствие - достижение успеха в конкурентной борьбе.

Продукция многих отраслей промышленности характеризуется сложностью и многодетальностью. Современные машины состоят из многих сотен деталей. Возможность расчленения машин и механизмов на отдельные узлы и детали создают условия для организации предприятий по их производству в условиях механизации и автоматизации технологических процессов. конструирование режущий инструмент

Все это относится к машиностроению, которое является базой технического перевооружения всех отраслей производства.

Сосенский приборостроительный завод является одним из машиностроительных предприятий в нашем районе, которое специализируется на производстве изделий для космической и военной отраслей. Механический цех, в котором я проходил технологическую и преддипломную практики, является цехом основного производства. В нем осуществляется процесс изготовления и ремонт деталей технологической оснастки, а также точных и сложных по конфигурации деталей, которые входят в состав приборов.

При прохождении практики на заводе я ознакомился с технологическими процессами изготовления деталей в условиях данного производства.

Для дипломного проектирования мне было выдано задание: спроектировать участок механического цеха для изготовления детали «Крышка» в условиях серийного производства при двухсменной работе участка.

В основном в механических цехах предприятий при изготовлении детали в основном используется универсальное оборудование и технологическая оснастка, поэтому повышается время и трудоемкость изготовления данной детали, а, следовательно, увеличивается и себестоимость. Поэтому для изготовления моей детали в условиях серийного производства необходимо применить специальное или специализированное оборудование и технологическую оснастку. Это значительно сократит время на обработку и снизит себестоимость изготовления детали.

При производстве детали «Крышка» в условиях серийного производства необходимо правильно организовать процесс производства, который заключается в рациональном выборе заготовки, оборудования и технологической оснастки, правильной организации работы и рабочего места, бесперебойной работы инструментального хозяйства, служб ремонта и обслуживания оборудования, служб технического контроля. При проектировании участка механического цеха необходимо учесть все эти условия, так как они влияют на длительность производственного цикла и себестоимость изготавливаемого изделия.

1. Общая часть

1.1 Анализ чертежа детали

Рабочий чертеж детали «Крышка» содержит вид спереди или фронтальную проекцию, выполненную в разрезе и профильную проекцию на которой расположен вид слева и указано как разрезают деталь. Прямое сечение идет через единственное резьбовое отверстие.

Такое число проекций и сечений достаточно чтобы полностью показать конструкцию детали: точно и во всех подробностях. Самую полную информацию об изображенном на чертеже предоставляет главный вид, как и должно быть на правильно оформленном чертеже.

Также на чертеже выполнены все необходимые размеры: габаритные, конструктивные и размеры необходимые для обработки детали, расставлены с соблюдением ГОСТ 2.307-2011.

Поверхность детали обрабатывается с одной шероховатостью Ra 6,3 мкм, так как на чертеже не отмечены шероховатости на поверхностях, и она показана в правом верхнем углу как неуказанная на чертеже.

В основной надписи чертежа задана марка стали, из которой необходимо выполнить деталь «Крышка» и указана её масса.

Деталь подвергается анодному окислению и оксидированию в результате чего на поверхности детали появляется необходимая твердость.

Наиболее точными и важными поверхности в чертеже являются наружная резьба М105х1,5-7Н и внутреннее резьбовое сквозное отверстие М3-6g, так как именно с помощью них деталь сопрягается с другими механизмами.



Рисунок 1 - 3D модель детали «Крышка» (изометрия).

Деталь «Крышка» относится к телам вращения и имеет осевую симметрию. Она служит для предотвращения попадания пыли и грязи внутрь корпуса и в подшипниковые узлы и для передачи на корпус осевых усилий. Предположительно, при эксплуатации данная деталь испытывает как постоянные нагрузки, так и колебательные нагрузки, т. е вибрацию. Деталь не имеет сквозного отверстия, она глухая и имеет одинаковую толщину по стенке.

При помощи поверхности, на которой нарезана резьба М105х1,5-8g, деталь вкручивается в сопрягаемую, а резьбовое отверстие М3 служит дополнительным центрированием.

1.2 Технические требования на изготовление детали

Абсолютно точное изготовление любой детали невозможно, и поскольку на чертеже не проставлены допуски на неточность изготовления, это сделано в технических требованиях.

Все размеры выполняются с допусками по Н12, h12 - для диаметральных размеров и - для линейных размеров.

Указано покрытие, которым должна подвергаться деталь. Покрытие: Ан.Окс.тв. Что означает анодное оксидирование алюминия, в процессе чего будет получена оксидной пленка на поверхности детали химически или электрохимически. Что увеличит коррозионную стойкость и механическую прочность металла.

Также в технических требованиях оговорена наружная резьбовая поверхность. Необходимо добиться того, чтобы число полных неповрежденных ниток резьбы должно быть не менее 5.

1.3 Материал детали и его химические и механические свойства

Деталь “Крышка” изготовлена из дюралюминиевого сплава Д16Т ГОСТ 4784-97. Это одна из самых востребованных дюралюминиевых сплавов в судостроительной, авиационной и космической промышленности. Главное его преимущество заключается в том, что получаемый из него металлопрокат обладает:

· стабильной структурой;

· высокими прочностными характеристиками;

· в 3 раза более легким весом, чем стальные изделия;

· повышенным сопротивлением микроскопической деформации в процессе эксплуатации;

· хорошей механической обрабатываемостью на токарных и фрезеровочных станках

Дюралюминий Д16Т относится к алюминиевым сплавам системы Al-Сu-Mg, легируемым марганцем. Большую его часть составляет алюминий - до 94,7%, остальное приходится на медь, магний и другие примеси. Марганец увеличивает коррозийную стойкость сплава и улучшения его механические свойства, хотя и не образует с алюминием общих упрочняющих фаз.

Этот материал используют для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб, для деталей, работающих при температурах до -230 град.

Ниже представлены сведения о её химическом составе и механических свойствах.

Таблица 1 - Химический состав стали Д16Т ГОСТ 4784-97.

Fe, до %	Si, до %	Mn, %	Al, %	Примеси, всего %	Cr, до %	Cu, %	Ti, до %	Mg, %
0,5	0,5	0,3…0,9	90,9…94,7	0,15	3,8…4,9	9-11	0,15	1,2…1,8

Таблица 2 - Механические свойства стали Д16Т ГОСТ 4784-97 при .

Сортамент	ув, Н/ммІ	уТ, Н/ммІ	д, %	ш, %
Трубы, ГОСТ 18482-79	390-420	255-275	10-12
Пруток, ГОСТ 21488-97	245	120	12	-
Пруток, ГОСТ 21488-97, Ш8-300	390-410	275-295	8-10	-
Пруток, ГОСТ 51834-2001	410	265	12	-
Лента отожжен., ГОСТ 13726-97	235	-	10	-
Профили, ГОСТ 8617-81	412	284	10	-
Плита, ГОСТ 17232-99	345-420	245-275	3-7	-

- предел текучести;

- временное сопротивление разрыву;

- относительное удлинение после разрыва;

- относительное сужение.

Учитывая все свойства материала, для него не требуется дополнительной термообработки и позволяет избежать такой распространенной проблемы, как уменьшение размеров заготовок после естественной или искусственной закалки.

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологичности конструкции выполняется по двум направлениям: качественной оценке и количественной.

Качественный анализ:

Данная деталь «Крышка» относится к деталям типа «тело вращения». Материал - дюралюминиевый сплав Д16Т ГОСТ 4784-97, позволяет работать в агрессивных средах и под давлением.

С точки зрения механической обработки внутренних и наружных поверхностей они не вызывают труда, так как все поверхности являются открытыми (доступными) и не требуют использовать специальных инструментов и оборудования, а шероховатость цилиндрических поверхностей мкм достигается путем чистового точения.

Так же на детали имеется наружная и внутренняя резьба, но и их нарезание не вызывает затруднений, их обработка будет вестись на универсальном станке, стандартными режущими инструментами.

Вывод: на основании качественной оценке, деталь можно считать технологичной.

Таблица 3 - Данные анализа технологических требований к детали «Крышка»

Наименование поверхности, размеры, мм	Точность, квалитет	Предельные отклонения	Шероховатость по Ra, мкм	Способы достижения
Торцы детали, 40мм и 3мм	h12		6,3	Черновое точение, фрезерование,
Наружная поверхность Ш115	h12	-0,35	6,3	Черновое точение, получистовое точение
Наружная поверхность детали Ш105, Ш85	h12	-0,35	6,3	Черновое точение, получистовое точение
Внутренняя поверхность детали Ш100, Ш95 и Ш80	Н12	+0,35	6,3	Черновое растачивание, Чистовое растачивание.
Наружная поверхность под канавку Ш103	h12	-0,35	6,3	Черновое точение, получистовое точение
Резьбовое отверстие М3	8g	-0,035 -0,297	6,3	Сверлить, нарезать резьбу
Наружная резьба М105	7Н	+0,125	6,3	Черновое точение, нарезание резьбы
Внутренняя поверхность Ш75и пазы 6мм	Н12	+0,3	6,3	Черновое фрезерование

Количественный анализ:

К унифицированным элементам нельзя отнести наружную и внутреннюю поверхность детали, так как они будут обрабатываться специальным фасонным резцом, чтобы уменьшить количество операций и переходов.

Все остальные элементы детали относятся к унифицированным, их можно обработать стандартным инструментом.

Количественная оценка технологичности предусматривает ряд показателей анализа, которые более полно характеризует особенности конструкции, она определяется по коэффициентам.

Таблица 4 - Конструкторский анализ детали

Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество унифицированных элементов	Квалитет точности	Параметр шерохова- тости, мкм
Торцы	3	3	12	6,3
Поверхность Ш116	1	1	12	6,3
Поверхность Ш113	1	1	12	6,3
Внутренняя поверхность Ш75	1	1	12	6,3
Наружная поверхность детали	1	-	12	6,3
Внутренняя поверхность детали	1	-	12	6,3
Резьбовое отверстие М3	1	1	7	6,3
Наружная резьба М105	1	1	8	6,3
Итого:			-	-

Коэффициент унификация

где - число унифицированных конструктивных элементов,

- общее число конструктивных элементов в детали.

- деталь технологична.

Коэффициент точности

Где

здесь - количество поверхностей данной детали по соответствующему квалитету, - квалитет точности детали.

- деталь технологична

Коэффициент шероховатости

где

здесь - количество поверхностей данной детали по соответствующему параметру шероховатости, - параметры шероховатости детали.

- деталь технологична.

Вывод: на основании качественной и количественной оценке, деталь можно считать технологичной.



Рисунок 2 - Эскиз детали с нумерацией обрабатывающих поверхностей

1.5 Определение типа производства

Таблица 5 - Определение типа производства

Масса детали, кг.	Тип производства
	Единичное	Мелко- серийное	Средне-серийное	Крупно- серийное	Массовое
< 1,0	< 10	10 - 2000	1500 - 100000	75000 - 200000	200000
1,0 - 2,5	< 10	10 - 1000	1000 - 5000	50000 - 100000	100000
2,5 - 5,0	< 10	10 - 500	500 - 35000	35000 - 75000	75000
5,0 - 10	< 10	10 - 300	300 - 25000	25000 - 50000	50000
> 10	< 10	10 - 200	200 - 10000	10000 - 25000	25000

В соответствии с таблицей 4, годовой объем выпуска 3000шт, масса детали 0,27кг, то тип производства среднесерийный.

Среднесерийный тип производства характеризуется тем, что деталь изготавливают партиями, а изделия - сериями, это регулярно повторяется через определенное время. Характерный признак - выполнение на рабочих местах повторяющихся операций.

В отличие от единичного производства имеет менее разнообразную номенклатуру и повторений изделий. Для серийного типа производства характерна дифферентация технологического процесса, т.е. он расчленяется на небольшие по объему операции, выполняемых на разных станках.

На предприятиях с среднесерийным производством применяют универсальные станки в меньшем количестве, больше используют специализированные оборудования и станки с ЧПУ, разнообразные специальные приспособления, режущий и мерительный инструмент. Установка оборудования на участке осуществляется с учетом точности процессов. Квалификация работающих на таких предприятиях ниже, а производительность выше, чем в единичном производстве.

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

где - годовой объем выпуска деталей

- периодичность запуска в днях (рекомендуется следующая периодичность запуска изделий 3, 6, 12, 24 дней).

2. Технологический раздел

2.1 Выбор вида и метода получения заготовки

Поскольку деталь «Крышка» изготовлена из дюралюминиевого сплава, то используем в качестве заготовки круглый алюминиевый прокат. Заготовка из круглого проката с допусками по ГОСТ 21488-97.

Рисунок 6 - Заготовка из круглого проката.

Коэффициент использования материала

где - масса детали

- масса заготовки (трубы) 1,3кг, (расчет произведен в программе Компас 3Д).

Стоимость штучной заготовки:

где - масса заготовки,

- базовая стоимость 1 тонны заготовки, =106000 руб.

- масса готовой детали,

- цена 1т отходов (стружки), = 32000 руб.

Рассчитаем заготовку из литья, полученную методом литья под давлением на специальных машинах. Литье алюминия под давлением является одним из востребованных процессов обработки металла, из которого с помощью воздействия высоких температур создают изделия любой нужной (даже самой сложной) конфигурации. Изготовленные таким образом детали, пользуются огромной популярностью благодаря высоким показателям ковкости и пластичности исходного материала. Такой способ отливки гарантирует отсутствие усадки и высокий уровень точности выполнения работ. В процесс такого создания деталей практически исключено существование бракованных изделий.

Чистота поверхности при литье под давлением достигает по Rа 12,5-3,2мкм, а точность размеров до 12 квалитета. Литейные радиусы заготовки 3мм, а допуски приняты согласно ГОСТ 26645-85.

Рисунок 7 - Заготовка литье под давлением.

Коэффициент использования материала

где - масса детали

- масса заготовки 0,37кг, (расчет произведен в программе Компас 3Д).

Стоимость штучной заготовки:

где - масса заготовки,

- базовая стоимость 1 тонны металла, =70000 руб.

- масса готовой детали,

- цена 1т отходов, = 32000 руб.

Исходя из сопоставления коэффициентов использования материала и стоимости заготовки, делаю вывод: более экономичным вариантом является заготовка, получаемая литьем под давлением.

2.2 Маршрут обработки детали «Крышка»

Составляем технологический маршрут обработки детали «Крышка» и сводим его в таблицу.

Таблица. 6 - Проектируемый технологический маршрут обработки детали (для условий серийного производства)

№ операции	Наименование операции, обрабатываемые поверхности	Технологическая база	Применяемое оборудование (наименование, модель)
1	Заготовительная. Литейная (Литье под давлением)		Машины литья под давлением
005	Токарная с ЧПУ Подрезать торец 5, Точить наружные поверхности вращения 1, 2 и 3 (начерно и начисто), Расточить внутреннюю поверхность 6.	Наружная поверхность вращения 4	Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32
010	Токарная с ЧПУ Подрезать торец 9, Точить наружную поверхность 4	Наружная поверхность вращения 1	Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32
015	Комплексная с ЧПУ Фрезеровать поверхность 7 и 8 Сверлить и одновременно нарезать резьбу М3, в отверстии10	Торец 5	Обрабатывающий центр модели ГФ2171С5
020	Резьбонарезная Нарезать резьбу М105 на поверхности 1	Наружная поверхность вращения 4	Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32
025	Гальваническая Нанести анодно-оксидное покрытие		Гальванические ванны
030	Моечная Промыть в 3% содовом растворе		Моечная машина
035	Контрольная		Стол контролера ОТК

2.2 Определение припусков, операционных размеров и допускаемых отклонений на них

На основе принятого вида заготовки и технологического маршрута выполняем расчет припусков, операционных размеров и допустимых отклонений статистическим (табличным) методом.

Таблица 7 - Определение общих и операционных припусков

Наименование поверхностей	Общий припуск, мм: Побщ, или 2Побщ	Операционные припуски, мм
		Черновая обработка, П1, или 2П1	Чистовая обработка П2 или 2П1
Наружная поверхность вращения 2 Ш105h12, Ra 6,3	(1+1)2=4	(4x0,7)=2,8	(2,8x0,4)=1,12

П_общ - общий припуск на сторону;

2П_общ - общий припуск на диаметр или на 2 стороны;

2П₁, 2П₂, 2П₃ - операционные припуски на две стороны.

Необходимо определить припуски на поверхность 2 детали «Крышка» Ш105h12, 3 класс шероховатости (Rа 6,3).

Для получения 12 квалитета точности и 3 класса шероховатости предусматриваем две операции в каждой по одному технологическому переходу:

1 - точить начерно поверхность 2;

2 - точить начисто поверхность 2;

Таблица 8 - Операционные размеры и допуски (отклонения) на них

Наименование поверхностей, операционные переходы	Операционные припуски, мм	Операционные размеры, мм	Допуски на операционные размеры, мм
1	2	3	4
Наружная поверхность вращения 2 105h12-0,35
Размер заготовки	2ПОбщ.=4	Ш105 + 4 = Ш109	-0,87
Точить начерно	2,8	109-2,8=106,2	-0,87 (h14-й квалитет)
Точить начисто	1,12	106,2-1,12=105	-0,35 (h12-й квалитет)

2.3 Выбор оборудования

Основным преимуществом станков с ЧПУ по сравнению с универсальными станками с ручным управлением являются: повышение точности обработки; обеспечение взаимозаменяемости деталей; сокращение или полная ликвидация разметочных или слесарно-притирочных работ; простота и малое время переналадки; концентрация переходов обработки на одном станке, что приводит к сокращению затрат времени на установку заготовки; сокращение числа операций; обеспечение высокой точности обработки деталей, так как процесс зависит от навыков оператора; уменьшение брака по вине рабочего; повышение производительности станка в результате оптимизации технологических параметров, автоматизации всех перемещений; уменьшение парка станков, так как один станок ЧПУ заменяет несколько станков с ручным управлением.

Поэтому механическую обработку детали «Крышка» следует производить на станках с ЧПУ. Для этой цели выбираем:

1.Станок токарный патронно-центровой с ЧПУ 16К20Ф3С32

2.Вертикально-фрезерный ГФ2171С5

Станок токарный патронно-центровой с ЧПУ 16К20Ф3С32

Станки модели 16К20Ф3С32 предназначены для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой резьб. Детали устанавливаются в центрах или патроне.

Технические характеристики 16К20Ф3С32

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной мм 500

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом мм 220

Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах мм 1000

Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе мм 55

Наибольший ход суппорта поперечный мм 210

Наибольший ход суппорта продольный мм 905

Максимальная рекомендуемая скорость рабочей продольной подачи мм/мин 2000

Максимальная рекомендуемая скорость рабочей поперечной подачи мм/мин 1000

Количество управляемых координат 2

Количество одновременно управляемых координат 2

Точность позиционирования мм 0,01

Повторяемость мм 0,003

Диапазон частот вращения шпинделя 1/об. 20...2500

Максимальная скорость быстрых продольных перемещений м/мин 15

Максимальная скорость быстрых поперечных перемещений м/мин 7,5

Количество позиций инструментальной головки 6

Мощность привода главного движения кВт 11

Суммарная потребляемая мощность кВт 21,4

Габаритные размеры станка мм 3700х2260х1650

Масса станка (без транспортера стружкоудаления) кг 4000]

Рисунок 8 - Изображение станка

Обрабатывающий центр ГФ2171С5

Станок фрезерный с неподвижной консолью вертикальный с числовым программным управлением (ЧПУ) и устройством автоматической смены инструмента (АСИ) модели ГФ2171С5 предназначен для многооперационной обработки разнообразных деталей сложной конфигурации из стали, чугуна, цветных и легких сплавов.

Наряду с фрезерными операциями на станке можно производить точное сверление, зенкерование, развертывание и растачивание отверстий, связанных координатами.

Большая мощность привода главного движения, широкий диапазон подач и частот вращения шпинделя, высокая жесткость конструкции станков позволяют применять фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, а также инструмент, оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов.

Станки оснащены трех-(четырех) координатным устройством ЧПУ и следящими электроприводами подач, что позволяет производить обработку сложных криволинейных поверхностей.

Станки выпускаются в различных исполнениях по напряжению и частоте питающей сети. Поставляются запасные части.

Станок может использоваться в индивидуальном и серийном производствах.

Рисунок 9 - Изображение станка

Технические характеристики ГФ2171С5

Наименование параметра	ГФ2171с5
Основные параметры
Класс точности по ГОСТ 8-82	Н
Модель устройства ЧПУ	NC-210
Количество управляемых координат	3
Количество одновременно управляемых координат при линейной/ круговой интерполяции	3/2
Рабочий стол
Размеры рабочей поверхности стола (длина х ширина), мм	1600 х 400
Предельные размеры обрабатываемых поверхности (длина х ширина х высота), мм	850_250_380
Максимальная нагрузка на стол (по центру), кг	400
Число Т-образных пазов Размеры Т-образных пазов	3
Наибольшее продольное перемещение стола (X), мм	1010
Наибольшее поперечное перемещение стола (Y), мм	400
Наибольшее вертикальное перемещение стола (установочное) (Z), мм	250
Наибольшее перемещение ползуна (Z), мм	260
Предел рабочих подач стола и ползуна, мм/мин	3..6000
Скорость быстрых перемещений стола (X. Y) и ползуна (Z), мм/мин	7000
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм	250..500
Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины (вылет), мм	500
Допустимое усилие подачи по координате X и Y, Н	15690
Допустимое усилие подачи по координате Z, Н	9806
Точность позиционирования, мм	0,015
Шпиндель
Частота вращения шпинделя, об/мин	50..2500
Количество скоростей шпинделя	18
Наибольший крутящий момент, кНм	0,615
Коэффициент ряда выходных частот вращения шпинделя	1,26
Эскиз конца шпинделя по ГОСТ 24644-81 7:24	50
Магазин инструмента
Время смены инструмента, с	20
Максимальный диаметр фрезы торцовой, мм	125
Максимальный диаметр фрезы концевой, мм	40
Максимальный диаметр сверла, мм	30
Максимальный вес инструмента, кг	15
Вылет инструмента от торца шпинделя, мм, не более	250
Электрооборудование и привод
Электродвигатель привода главного движения, кВт	7,5
Электродвигатели привода подач (X, Y, Z)	3
Электронасос охлаждающей жидкости Мощность, кВт	0,12
Электродвигатель перемещения консоли, кВт	2,2
Электродвигатель гидростанции, кВт	2,2
Электродвигатель насоса смазки, кВт	0,27
Электронасос охлаждающей жидкости Мощность, кВт	0,12
Производительность насоса СОЖ, л/мин	8
Габариты и масса станка
Габариты станка (длина ширина высота), мм	3680х4170х3150
Масса станка, кг	6580

2.5 Режущий инструмент

Режущий инструмент является комплексной автоматизированной системы станка с ЧПУ. обеспечивающий его эффективную эксплуатацию. От выбора и подготовки инструмента зависят производительность станка точность обработки.

В данной курсовой работе в качестве режущего инструмента для обработки детали «Крышка» используются следующие инструменты:

1. Резец контурный с твердосплавной пластиной Т5К10-для черновой обработки

2. Резец контурный с твердосплавной пластиной Т15К16-для чистовой обработки

3. Расточной резец для отверстий с твердосплавной пластиной Т30К4

4. Резец резьбовой с твердосплавной пластиной Т30К4

5. Канавочный резец внутренний с твердосплавной пластиной Т15К16

6. Зенковка ?10 45° из быстрорежущей стали Р6М5

7. Сверло спиральное из быстрорежущей стали Р6М5 ?2,5

8. Метчик машинный из быстрорежущей стали Р6М5 М3

9. Концевая фреза ?6 быстрорежущей стали Р6М5

2.6 Средства измерения и контроля

Результаты измерения признаются достоверными, если погрешность измерения не превышает установленной величины допустимой погрешности измерения.

Для измерения и контроля обработанных поверхностей детали «Крышки» используют следующие средства измерения и контроля.

1. Штангенциркуль ШЩ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89.

2. Калибр-скоба Скоба ?105h12 ГОСТ 12840-80.

3. Калибр-скоба Скоба ?85h12 ГОСТ 12840-80.

4. Калибр-скоба Скоба ?115h12 ГОСТ 12840-80.

5. Кольцо резьбовое М105х1,5-8g ГОСТ 24997-81.

6. Калибр-пробка ?95Н12 (ПР-НЕ) ГОСТ 18360-93.

7. Калибр-пробка ?100Н12 (ПР-НЕ) ГОСТ 18360-93.

8. Шаблон для измерения паза INSIZE 1267

9. Калибр пробка резьбовая М3-7Н ГОСТ 24997-81.

2.7 Расчет режимов резания и норм времени

Режимы резания на операции сведены в таблицу 9

Таблица 9 - Режимы резания на операции 005; 010; 015; 020.

Технологическая операция и ее переходы	Глубина резания t, мм	Подача s, мм/об	Частота вращения n, мин-1	Скорость резания V, м/мин
1	2	3	4	5
005 Токарная с ЧПУ	1,7	0,25	400	30
010 Токарная с ЧПУ	1,7	0,12	800	50
015 Комплексная с ЧПУ
Переход 1 (фрезерование детали.)	3	0,18	2500	55
Переход 2 (расточить отверстия)	0,1	0,1	630	12,6
Переход 3 (нарезать резьбу.)	0,5	0,1	630	8,4
020 Резьбонарезная	1,5	0,12	2000	6,5

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливают расчётно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени Т_ш-к: [2, с.101]:

Т_ш-к = ,

где Т_шт -штучное время, мин;

Т_п-з - подготовительно - заключительное время на партию, мин;

n - количество деталей в настроечной партии, шт;

Норма штучного времени определяется [2, с.101 ]:

Т_ш-т = Т_о + Т_в + Т_о6 + Т_от ,

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_об - время на обслуживание рабочего места слагается из времени на организационное обслуживание Т_орг и времени на техническое обслуживание Т_тех;

Т_от - время перерывов на отдых и личные надобности [2, с.101 ]:

Оператионное время [2 с.101 ]:

Т_оп = Т_о+Т_в,

Основное время Т_о рассчитывается, вспомогательное Т_в выбирается по нормативам [2, с.101], а время на обслуживание и отдых берётся в процентах от оперативного.

Т_п-з = Т_п-з1 + Т_п-з2 + Т_п-з3 ,

где Т_п-з1 - время, включающее ознакомление с документами и осмотр заготовки - 4 мин; инструктаж мастера - 2 мин; установка рабочих органов станка или зажимного приспособления по двум координатам в нулевое положение - 4 мин; на запись программы в станок - 2 мин, Т_пз=12 мин.

Т_п-з2 - время на дополнительные работы;

Т_п-з3 - время на пробную обработку детали [2, с.101],

Общее время на обслуживание рабочего места и отдыха [2, с.101 ]:

Т_об,от = ,

Норма времени на операции сведены в таблицу 10.

Таблица 10- Норма времени на операции

Технологическая операция	Основное время То, мин	Вспомогательное время Тв, мин	Штучное время Тшт, мин
1	2	3	4
005 Токарная с ЧПУ	10,74	1,22	13,6
010 Токарная с ЧПУ	15,29	8,22	26,6
015 Комплексная с ЧПУ	5,76	1,4	8,8
020 Резьбонарезная	2,33	1,8	5,59

3. Конструкторская часть

3.1 Расчет и конструирование режущего инструмента

Обоснование использования инструмента.

Фреза предназначена для обработки пазов в детали крышка. D=6 мм, уточняем значение D по ГОСТ 17025-71 (2, стр.174, табл.65): D = DГОСТ = 6 js9.

Обоснование выбора материала фрезы.

Исходя из твердости обрабатываемого материала - 207НВ, принимаем решение об изготовлении фрезы из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73.

Расчет, назначение конструктивных размеров фрезы.

Диаметр фрезы определяется из назначения. Придельные отклонения фрезы не должны быть более: наружного диаметра js 9, диаметра цилиндрического хвостовика h8. Число зубьев Z берём по ГОСТ 17025-71: Z = 4 (10, стр. 25).

Высота зуба:

H = 1,1= 1,1= 1,65мм

Посадочный диаметр цилиндрического хвостовика равен рабочему диаметру фрезы, т.е. D = 6 js9.

Обоснование выбора геометрических параметров фрезы.

Угол наклона стружечной канавки 30…45, берём 35 (10, стр. 27).

Концевая фреза берётся нормально заточенной:

16°, 10°, fл = 0,05мм.

3.2 Расчет и конструирование калибра-скобы

Расчет исполнительных размеров скобы

Скоба для контроля диаметра крышки - 105h12 (_-0,35).

По ГОСТ 25347-82 определяются предельные отклонения, размеры и допуски для диска 105h12 (_-0,35) d_max = 105,000 мм; d_min = 104,650 мм; T_d = 0,35 мм.

По ГОСТ 24853-82 определяется размер рабочего калибра - скобы

Z₁ = 6 мкм; Y₁ = 4 мкм; Н₁ = 8 мкм. [ГОСТ 24853-81, стр.8, таблица 2; 2, стр.126, табл.3.46]

Расчет предельных размеров калибра - скобы

ПР_max = d_max - Z₁ + = 105,000 - 0,006 + 0,004 = 104,998 мм.

ПР_min = d_max - Z₁ - = 105,000 - 0,006 - 0,004 = 104,990 мм.

ПР-И = d_max + Y₁ = 105,000 + 0,004 = 105,004 мм.

НЕ_max = d_min + = 104,650 + 0,004 = 104,654 мм.

НЕ_min = d_min - = 104,650 - 0,004 = 104,646 мм.



Рисунок 10 - Схема полей допусков калибра - скобы

Инструментальные размеры калибра - скобы

Р-ПР = 104,998^+0,008 мм.

Р-НЕ = 104,654^+0,008 мм.

3.3 Расчет и конструирование приспособления

При разработке конструкции приспособления необходимо стремиться к уменьшению времени на установку и съем обрабатываемой детали, необходимо соблюдать правила выбора баз, стабильного взаимного положения заготовки и режущего инструмента при обработке, удобную установку, контроль и снятие детали, свободное удаление стружки, удобство управления станком и приспособлением, а также условие, обеспечивающее безопасность работы и обслуживание данного приспособления.

Так же можно предусмотреть возможность его модифицирования, необходимость в которой может возникнуть при смене номенклатуры обрабатываемых деталей или при возможном изменении конфигурации самой обрабатываемой детали (при ее модификации).

Для придания заготовке определенного однозначного положения в пространстве необходимо лишить ее шести степеней свободы. Для этого необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек на поверхности детали.

Для установки и лишения всех степеней свободы такого типа деталей, как втулка, необходимо иметь три базовых поверхности, на которых будут расположены три, две и одна опорные точки соответственно.

При выборе схемы закрепления необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Сила зажима должна быть направлена перпендикулярно базовой поверхности

2. При установке на несколько базовых поверхностей сила зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта

3. Направление силы зажима должно по возможности совпадать с направлением силы тяжести заготовки, так как это облегчает работу зажимного устройства

4. Направление силы зажима должно по возможности совпадать с направлением сил резания.

Выбирается следующая схема базирования и закрепления детали

(рисунок 3.1).



Рисунок 11 - Схема расположения сил

Для исключения утомляемости оператора и повышения эффективности закрепления в приспособлении необходимо применить пневматический, электрический или пневмогидравлический привод. Из перечисленных наиболее прост в обслуживании и изготовлении пневматический привод.

По соображениям компактности, легкости в обслуживании, очистки от стружки и изготовлении принимается следующая компоновочная схема приспособления (см. чертеж).

Для повышения силы зажима вводится рычаг с передаточным отношением . Рычаг также позволяет изменить направление силы зажима, что делает возможным вертикальное расположение пневмоцилиндра.

Это позволяет делать приспособление более компактным и более удобным в обслуживании (пневмокамера располагается в корпусе приспособления, а не снаружи).

Для исключения из схемы возвратной пружины, а также для уменьшения габаритных размеров приспособления применена пневмокамера двойного действия.

Для расчета требуемой силы зажима и диаметра пневмокамеры необходимо знать максимальную силу резания, возникающую при обработке. Максимальная расчетная сила резания составляет (операция фрезерная, фрезерование поверхности, производиться концевой фрезой).

Расчетная схема представлена на рисунке 3.

где - сила зажима заготовки,

- сила трения, возникающая в наиболее удаленной опоре,

- реакция той же опоры,

- сила трения, возникающая между заготовкой и зажимным элементом.

Для определения необходимой силы зажима следует составить уравнения равновесия сил и моментов, приложенных к заготовке на рисунке 3.2

, (3.5)

где - сила трения, возникающая между заготовкой и установочным элементом;

- сила трения, возникающая между заготовкой и зажимным элементом;

- коэффициент трения скольжения. Принимается равным ;

- максимальная сила резания.

,

где угол призмы,

,

,

Для обеспечения надежного закрепления заготовки необходимо ввести коэффициент запаса:

,

где - коэффициент гарантированного запаса, [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях, при черновой обработке [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления инструмента, [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистой обработке, [10];

- коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления, при использовании пневмоцилиндров [10];

- коэффициент, характеризующий эргономику ручных зажимных механизмов, [10];

- коэффициент, учитываемый только при наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры, при установке на опорные пластинки [10].

Коэффициент запаса будет равен:

Таким образом необходимая для обеспечения надежного закрепления

заготовки сила зажима равна:

.

Сила на штоке пневмоцилинра определяется выражением:

,

где - механический КПД;

- передаточное отношение рычажного механизма.

.

Сила на штоке пневмоцилиндра двойного действия, при работе меньшей полости равна:

,

где - диаметр пневмоцилиндра;

- диаметр штока;

- давление в пневмосети цеха;

- КПД пневмоцилиндра, принимается .

Из этого выражения можно получить выражение для диаметра пневмоцилиндра:

.

Если диаметр штока будет равен , то диаметр пневмоцилиндра будет равен:

.

Принимается стандартная величина диаметра пневмоцилиндра .

Техническое описание конструкции и принципа работы приспособления.

Приспособление представляет собой сборную конструкцию, основой которой является корпус 1 на котором смонтирован пневмоцилиндр, состоящий из корпуса пневмоцилиндра 3, крышки пневмоцилиндра 4, поршня 5, уплотнительных колец 14, верхнего и нижнего демпферов 7 и 8 и штока, жестко соединенного с поршнем гайкой. Шайба 24 служит для предотвращения отворачивания гайки 20. Демпферы предназначены для смягчения удара штока и поршня по корпусу и крышке пневмоцилиндра во время работы. Уплотнительные кольца предназначены для обеспечения герметичности соединений. Круглое сечение колец обеспечивает их одинаковую эффективность при движении уплотняемых деталей в обе стороны.

Крышка пневмоцилиндра посредством болтов с гайками притягивается к корпусу пневмоцилиндра. Также эти болты служат для закрепления пневмоцилиндра в корпусе приспособления 1. Шайбы служат для предотвращения отворачивания гаек вследствие вибраций, возникающих при обработке

В крышку и корпус пневмоцилиндра ввернуты специальные штуцера 13, служащие для подачи сжатого воздуха в верхнюю и нижнюю полости пневмоцилиндра.

В специальных проушинах корпуса 1 посредством оси крепиться рычаг 15, служащий для передачи усилия со штока цилиндра на прихват. Прихват 9 нежестко соединен с рычагом 15 для исключения заклинивания с плитой 2 во время работы.

Плита 2 крепится к корпусу посредством болтов 19 и служит основой для закрепления установочных элементов 10, 11. Эти элементы крепятся к плите винтами.

Для установки приспособления на столе станка служат специальные проушины.

При установке обрабатываемой заготовки на установочные элементы, оператор станка поворачивает ручку крана (не входит в комплект), расположенную в любом удобном для него месте. Сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра, поршень 5 под действием давления перемещается, увлекая за собой шток 6. При этом стравливается воздух из нижней полости. Так как длинный конец рычага 15 соединен со штоком посредством оси , рычаг поворачивается вокруг оси. Прихват прижимает обрабатываемую заготовку, при этом выбирается зазор между штифтом и поверхностью отверстия прихвата. Заготовка оказывается закрепленной.

В случае падения или полного исчезновения давления в пневмосети цеха заготовка не окажется раскрепленной, так как герметичность соединения корпуса и поршня, а так же конструкция крана предусматривают сохранение давления в рабочей полости пневмоцилиндра.

При окончании обработки, повернув ручку крана в обратном направлении, оператор подает давление в нижнюю полость пневмоцилиндра, одновременно стравливая воздух из верхней полости. Поршень со штоком перемещаются в обратном направлении, поворачивая при этом рычаг и раскрепляя тем самым обработанную заготовку.

Все размеры деталей подвижных соединений выполнены по допускам, обеспечивающим посадки с гарантированными зазорами. Например - посадка соединения штока и крышки цилиндра . Размеры деталей, входящих в неподвижные соединения выполнены по допускам, обеспечивающим посадки с гарантированными натягом. Например - посадка соединения крышки цилиндра и корпуса цилиндра . Все размеры выполнены в системе отверстия, что обеспечивает возможность применения мерного инструмента для обработки неответственных отверстий или резьб.

Конструкция приспособления предусматривает его некоторую универсальность. Так, например, изменив положение крепежных отверстий на плите можно применять данное приспособление для обработки заготовок с отличными от данных габаритными размерами. Так же, в случае необходимости производства других изделий можно заменить саму плиту и прихват (проведя при этом проверочный расчет силы закрепления).

4. Организационная часть

4.1 Расчет потребного количества оборудования и коэффициента его загрузки

Для определения необходимого количества станков необходимо знать нормы времени T_шт на каждую операцию технологического процесса, которые приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Штучное время на операции

Технологическая операция	Основное время То, мин	Вспомогательное время Тв, мин	Штучное время Тшт, мин
1	2	3	4
005 Токарная с ЧПУ	10,74	1,22	13,6
010 Токарная с ЧПУ	15,29	8,22	26,6
015 Комплексная с ЧПУ	5,76	1,4	8,8
020 Резьбонарезная	2,33	1,8	5,59

Число рабочих мест для каждой операции определяется по формуле:

, (4.1)

где C_p - расчетное число станков, шт;

T_шт - штучное время, мин;

r - такт выпуска, мин/шт.

Такт выпуска определяется по формуле:

, (4.2)

где r - такт выпуска, мин/шт;

F_д.об. - годовой действительный фонд работы оборудования, час;

B_год - годовая программа выпуска, шт.

Годовой действительный фонд работы оборудования определяется по формуле:

, (4.3)

где F_д.об. - годовой действительный фонд работы оборудования, час;

F_н.об. - номинальный фонд работы оборудования, час;

a - процент потери времени на ремонт.

a = 8% - для оборудования свыше 15 категории сложности.

Номинальный фонд работы оборудования определяется по формуле:

, (4.4)

де F_н.об. - номинальный фонд работы оборудования, час;

Д_к - количество дней в году;

Д_пр - количество праздничных дней в году;

Д_в - количество выходных дней в году;

F_c - продолжительность смены, час;

С - количество смен.

час,

F_д.об. = 3952· 1 - 0,08 = 3635,84 час,

мин/шт,

C_p005 = 13,6/72,72 = 0,19 шт,

C_p010 = 26,6/72,72 = 0,37 шт,

C_p015 = 8,8/72,72 = 0,12 шт,

C_p020 = 5,59/72,72 = 0,08 шт,

Принимается число станков:

C_пр005 = 1 шт; C_пр015 = 1 шт

C_пр010 = 1 шт; C_пр020 = 1 шт

Степень занятости оборудования работой характеризуется процентом загрузки оборудования или коэффициентом загрузки оборудования, который находится по формуле:

, (4.5)

где K_загр - коэффициентом загрузки оборудования;

C_p - расчетное число станков, шт;

C_пр - принят...