Назначение и конструкция обрабатываемой детали

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Общий вид детали БЗТ 0078.310.313 представляет собой тело вращения типа вала, имеющего наружные цилиндрические поверхности.

Чтобы установить функциональную роль каждого элемента и поверхности детали, следует иметь в виду, что тело с конструкторской точки зрения различают исполнительные поверхности, основные, вспомогательные базы и свободные поверхности.

Основные базы определяют положение рассматриваемой детали в сборочной единице, вспомогательные базы определяют положение присоединяемых к ним других деталей или сборочных единиц. Расположение координатных осей детали, как правило, должно совпадать с поверхностями, являющимся основными базами, поскольку именно они определяют положение данной детали в сборочной единице. Положение остальных поверхностей ориентируется относительно основных баз. Поверхность 17к6 служит для установки центра в пневмоцилиндре, по наружному конусу с углом 60° осуществляется базирование обрабатываемой детали.

Деталь центр БЗТ 0078.310.313 изготовлена из стали ШХ15, имеющая химический состав и механические свойства указанные в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1. – Химический состав стали ШХ15 ГОСТ 801, в %

С	Si	Mn	Cr	P	S
0,95-1,4	0,15-0,35	0,15-0,35	0,2	0,035	0,035

Таблица 1.2. – Механические свойства стали ШХ15 ГОСТ 801

Закалка	Отпуск	GТ, МПа	GВ, МПа	δ5, %	аn, МПа	Ѱ, %	размеры сечения для заготовок
температура, С°	температура, С°	среда охлаждения
нормализация	закалка	среда охлаждения
880 - 950		масло		воздух, масло

Конструкция детали представлена стандартными элементарными поверхностями для данного типа деталей. Изготавливается и подвергается термообработке соответствующей данной группе деталей, которые облада

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

ют повышенной износостойкостью поверхности, работающей под нагрузкой. Допускается изготовление центр БЗТ 0078.310.313 из сталей 12ХЗА и 20Х ГОСТ 4543. Термообработка – объёмная калка 57…63 HRC.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

3. Определение технологичности конструкции детали

Деталь – центр БЗТ 0078.310.313 изготавливается из легированной стали ШХ15 ГОСТ 801 и подвергается термообработке объёмной калке 57…63 HRC, что имеет большое значение в отношении коробления возможного при нагревании и охлаждении.

С точки зрения механической обработки деталь имеет следующие преимущества и недостатки в отношении технологичности. Форма и расположение поверхностей детали не вызывает особых трудностей при обработке, так как обработка производится от постоянных баз, т.е. используются центровые технологически отверстия.

Остальные поверхности детали для обработки не представляют технологических трудностей, и дают возможность производить обработку высокопроизводительными методами с применением стандартного инструмента.

Качественная оценка конструкции.

Таблица 1.3. – Определение коэффициента точности.

Ti	ni	Tini	Ti	ni	Tini

(1.1)

где T_i – квалитет обрабатываемых поверхностей;

n_i – количество размеров или поверхностей для каждого квалитета.

(1.2)

где T_ср – средняя точность.

Таблица 1.4. – Определение коэффициента шероховатостей

Шi	ni	Шi ni	Шi	ni	Шi ni
0,63		1,26	6,3		31,5
3,2		6,4

(1.3)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

где Ш_i – квалитет обрабатываемых поверхностей;

n_i – количество размеров или поверхностей для каждого квалитета.

(1.4)

где К_ш – коэффициент шероховатости;

Ш_ср – средняя шероховатость.

Коэффициент используемого материала

(1.5)

где М_q – масса детали, кг;

М₃ – масса заготовки, включающая потери материала при отрезке самой заготовки, кг.

Анализируя проведённые расчеты необходимо отметить, что по коэффициенту использования материала деталь не технологична, так как

. По остальным показателям деталь является технологичной, так как

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

4. Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 14.004 характеризуется коэффициентом закрепления операции , который показывает отношение всех технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению к числу рабочих мест:

(1.6)

где О_i – количество операций закрепляемых за изготовлением данной детали;

Р_i – количество рабочих мест, необходимых для изготовления данной детали.

Коэффициент загрузки оборудования непосредственно связан с количеством выполняемых операций на данном оборудовании, т.е. если ε_зi ≥ 0,5, то О = 1 или ε_зi < 0,5, то О = 1/ ε_i.

Число рабочих мест Р_i определяется по числу оборудования:

(1.7)

где Т_шт.i – штучное время i - операции;

t_в – такт выпуска продукции.

Такт выпуска продукции, мин./шт.:

(1.8)

где F_g –действительны годовой фонд времени работы оборудования, F_g = 2041 ч. (на 2010 г.);

n – количество смен, n = 2;

N – годовой объём выпуска деталей, N = 4500 шт.

Рассчитаем коэффициент загрузки, количество операций, число рабочих мест для операции 005. Расчет для последующих операций аналогичен. Результаты вычислений сводим в таблицу 1.5.

Согласно ГОСТ 14.004 при ε₀₀₅ = 0,11 принимаем количество операций

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Таблица 1.5. – Количество рабочих мест и оборудования

Nопер	Тшт., мин		О	Р	Nопер	Тшт., мин		О	Р
	2,74	0,05	20,0			3,2	0,06	16,6
	3,75	0,07	14,3			2,2	0,04	25,0
	3,2	0,06	16,6			4,5	0,09	11,1
	2,95	0,06	16,6			5,9	0,12	8,3
	3,2	0,06	16,6			5,6	0,11	9,09
Итого	154,2

Определим коэффициент закрепления операций:

Согласно ГОСТ 14.004 принимаем средне серийное производство, т.е. 1≤ ≤20, 1≤15,4≤20.

Определим количество деталей в партии для одновременного запуска.

(1.9)

где N – годовой объём выпуска деталей, N = 4500 шт;

а – число дней на которое необходимо сделать запас деталей, а = 10;

F – число рабочих дней в году, F = 255 дней.

Принимаем n = 180 шт.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

5. ВЫБОР И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Метод получения заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, серийность и экономичностью изготовления. Выбрать метод изготовления заготовки – установить способ получения, назначить припуски на механическую обработку, рассчитать размеры с указанием допусков изготовления.

Окончательное решение по выбору метода получения заготовки необходимо принимать только после технико – экономического расчёта.

Согласно базового варианта технологического процесса обработки детали - центр БЗТ 0078.310.313 01 заготовку получают из прутка, что характеризуется наличием огромных припусков на ступенчатые поверхности.

Определим экономический эффект для соответствующих вариантов заготовок, используемых для изготовления детали центр БЗТ 0078.310.313

а) базовый метод

Стоимость заготовки из проката [3]:

(1.10)

где Q_б – масса заготовки (пруток Ø32хL = 170), Q_б = 0,87 кг.;

S – цена за 1 кг. металла заготовки, S = 18,6 тыс. руб.;

q – масса готовой детали, q = 8,95 кг.;

S_отх – цена 1 т. отходов, S_отх = 0,429 тыс. руб.

тогда

б) предлагаемый метод

Возможность усовершенствования метода получения заготовки возможна при применении заготовки диаметром 30 мм.

Стоимость [3]:

(1.11)

где Q_б – масса заготовки, Q_б = 0,77 кг;

тогда

(1.12)

где – масса детали, = 0,33 кг.;

– масса заготовки, включающая потери материала при отрезке самой заготовки, = 0,77 кг.

тогда

Экономический годовой эффект для соответствующих способов получения заготовок:

(1.13)

где S_б и S_n – стоимость заготовок соответственно базового и предлагаемого методов;

N – годовой объём выпуска деталей, N = 4500 шт.;

тогда

Как видно из приведённых расчётов, предлагаемый вариант получения заготовки является экономически выгодным.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

6. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

Разность размеров заготовки и окончательную обработку детали определяет величина припуска, т.е. слоя металла, который должен быть удалён в процессе механической обработки.

Припуски разделяют на общие и межоперационные. Под общими понимают припуск, снимаемый в течение всего процесса обработки. Межоперационным припуском называется слой металла, который снимается при выполнении отдельной операции.

Существует три метода назначения припусков: дифференциально – аналитический метод, интегрально – аналитический метод и табличный. Наиболее точными являются первые два метода. Но в производственных условиях пользуются табличным методом, учитывая габаритные размеры, точность и шероховатость обрабатываемой поверхности, а также её геометрическую форму.

Рассчитаем дифференциально – аналитическим методом припуск на нужный диаметр 14_-0,005 мм, а на остальные поверхности назначим припуски согласно методам обработки по технологическому процессу (заготовка прокат).

Расчёт припусков на обработку наружного диаметра 14_-0,005 мм ведём согласно методики изложенной в [3, стр. 88 - 91] в последовательности технологического маршрута обработки. Результаты вычислений сводим в таблицу 1.6.

Суммарное значение R_z и Т принимаем по [3] R_z = 150 мкм, Т = 150 мкм. Последующие значения принимаем по [3, стр. 66 - 69].

Суммарное значение пространственных отклонений:

(1.14)

где – погрешность коробления,

– погрешность центрирования,

Остаточные пространственные отклонения:

Обтачивание однократное

Шлифование предварительное

Шлифование окончательное

Так как в данном случае обработка ведётся в токарном патроне и центрах, погрешность установки при черновом точении (патрон, центр) и шлифовании (в центрах) в радиальном выражении равна 0. Для этого кулачки

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

токарного патрона растачивают при помощи специально технологического кольца. В этом случае эта величина исключается из основной формулы расчёта минимального припуска, и соответственно не входит в расчетную таблицу.

Определим минимальные значения межоперационных припусков:

(1.15)

где – параметры качества поверхности штамповочных заготовок;

– пространственное отклонение заготовки на предшествующей операции;

– погрешность базирования на предшествующей операции.

Тогда обтачивание однократное

шлифование предварительное

шлифование окончательное

Определим расчётные размеры межоперационных припусков:

шлифование окончательное

d_р = 13,995 + 0,148 = 14,143 мм

обтачивание чистое

d_р = 14,143 + 0,262 = 14,405 мм

обтачивание черновое

d_р = 14,405 + 0,809 = 15,209 мм

Определим минимальные и максимальные расчётные размеры: d_min, d_max с учётом допуска: диаметр 14_-0,0055 мм округлим 14_-0,005:

олифование окончательное

d_max3 = 13,995 + 0,005 = 14,000 мм

d_min3 = 13,995 мм

обтачивание чистовое

d_max2 = 14,143 + 0,30 = 14,443 мм

d_min2 = 14,143 мм

обтачивание черновое

d_max1 = 14,405 + 0,50 = 14,905 мм

d_min1 = 14,405 мм

заготовки

d_max3аг = 15,209 + 0,80 = 16,009 мм

d_min3аг = 15,209 мм

Определим минимальные и максимальные значения припусков:

шлифование окончательное

2 = d_min2 - d_min3 = 14,143 – 13,995 = 0,148 мм

2 = d_max2 - d_max3 = 14,443 – 14,000 = 0,443 мм

шлифование предварительное

2 = d_min1 - d_min2 = 14,405 – 14,143 = 0,148 мм

2 = d_max1 - d_max2 = 14,905 – 14,443 = 0,462 мм

обтачивание окончательное

2 = d_min3аг - d_min1 = 15,203 – 14,405 = 0,804 мм

2 = d_max3аг - d_max1 = 16,008 – 14,905 = 1,104 мм

На основании данных расчётов построим схему графического расположения припусков и допусков в обработке диаметра 14_-0,005 мм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Рисунок 6.1. – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку диаметра Ø14_-0,005

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Результаты вычислений сводим в таблицу 1.6.

Технологи- ческие переходы обработки	Элементы припусков, мкм	Расчётный припуск, , мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск, мкм	Предельный размер, мм	Предельное значени припуска, мкм
			dmin	dmax	2
Заготовка					15,209		15,209	16,009	-	-
Обтачивание черновое					14,405		14,405	14,905
Обтачивание чистовое					14,143		14,413	14,443
Шлифование окончательное	-	-	-		13,995	5,5	13,995	14,400
Итого

Таблица 1.6. – Результаты вычислений.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

7. РАСЧЁТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Расчёт режимов резания ведётся одновременно с заполнением операционных карт технологического процесса. Методика расчёта изложена в справочной литературе. Существует несколько методов определения режимов резания: расчётно – аналитический и табличный. На операцию 010 определим режимы резания расчётно – аналитическим методом, а на остальные операции назначим режимы резания согласно справочной литературы. Результаты расчётов сведём в таблицу 1.7.

Операция 010.

Первая установка. Точить диаметр 26 мм.

а) длина рабочего хода:

(1.16)

где L_р.х – длина резания, L_р = 84 мм;

у – длина подвода, врезания и перебега, у = 3 мм;

L_доп – дополнительная длина, вызванная особенностями инструментальной наладки, L_доп = 28мм.

тогда

б) определим стойкость инструмента [11]

Т_р = 150 мин

в) определим рекомендуемые подачи [11]

S_z = 0,2 мм/зуб

г) расчёт скорости резания

(1.17)

где V_табл – табличная скорость резания, V_табл = 95 м/мин;

К₁ – коэффициент, зависящий от размеров обработки, К₁ = 1 мм;

К₂ – коэффициент, зависящий от твёрдости обрабатываемого материала, К₂ = 0,8 мм;

К₃ – коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента, К₃ = 1,2 мм.

д) расчёт частоты вращения

(1.18)

где V – скорость резания, м/мин;

D – диаметр заготовки, мм;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

По паспорту станка принимаем n = 1250 мин^-1

тогда

V = 98,1 м/мин

е) определение основного времени

(1.19)

где L_р.х – длина рабочего хода;

S – подача на один оборот шпинделя.

е) определение мощности, кВт

(1.20)

где N_табл – табличное значение мощности, N_табл = 0,85 кВт;

К₁ и К₂ – коэффициенты, зависящие от режимов обработки.

С учётом коэффициента полезного действия станка ƞ = 0,7 мощность двигателя должна быть не менее

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

8. РАСЧЁТ ТЕХНИЧЕСКОЙ НОРМЫ ВРЕМЕНИ

Техническое нормирование времени в условиях массового и серийного производства устанавливается аналитическим методом.

В серийном производстве определяется норма штучно – калькуляционного времени [3, стр. 197 - 220]

(1.21)

где Т_шт – штучное время i – той операции;

Т_п.з – подготовительно – заключительное время;

n – количество деталей в настроечной партии, n = 180 шт.

Определим норму штучно – калькуляционного времени для операции 010, результаты вычислений сводим в таблицу 1.8. Определение нормы времени для последующих операций аналогичен.

а) штучное время операции 010 токарной с ЧПУ:

(1.22)

где Т_о – основное время обработки детали, Т_о = 1,54 мин;

Т_в – вспомогательное время, мин;

Т_об – время на обслуживание рабочего места, мин;

Т_от – время на отдых и личные надобности, мин.

б) вспомогательное время операции 010:

(1.23)

где Т_ус – время на установку и снятие детали, Т_ус = 0,08 мин;

Т_з.о – время на закрепление и открепление детали, Т_з.о = 0,08 мин;

Т_у.п – время на управление станком, Т_у.п = 0,08 мин;

Т_из – время на измерение, Т_из = 0,1 мин.

в) время на обслуживание рабочего места:

(1.24)

где Т_тех – время на техническое обслуживание рабочего места, Т_тех = 0,8 мин;

Т_орг – время на организацию рабочего места, мин.

(1.25)

где Т_от – время на отдых, Т_от = 0,11 мин.

тогда

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 1-74 06 01-2ТОСП_с10.ПЗ

9. ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

---

Дата добавления: 2015-10-13