Критический анализ заводского техпроцесса.

Анализ базового технологического процесса обработки детали приведём по следующим критериям: правильность выбора заготовки, методов обработки, выбора баз, технологического маршрута, технологических операций.

В базовом техпроцессе в виде исходной заготовки применяют прокатанный пруток, что влияет на снижение коэффициента использования материала, так как при последующей механической обработке будет сниматься большее количество металла, чем при альтернативных видах заготовки, таких как, например, поковка, которая будет иметь приближенную форму к готовой детали. В этом случае поковка будет иметь более обоснованное назначение припусков и напусков. Исходя из этого, можно сделать вывод о целесообразности применения метода получения заготовок объемной штамповкой. Однако большим преимуществом базового метода является получение достаточно дешёвых заготовок (прокат в виде прутков имеет достаточно низкую себестоимость).

В исходном технологическом процессе применяются различные виды обработки, основным из которых является точение. Этим методом получают все диаметральные размеры вала. Так как исходной заготовкой в базовом технологическом процессе является пруток, это отражается на величине припуска, который обрабатывается точением. Его величина значительна и по этой причине операция точения является самой объемной, и производится в несколько этапов: черновое, получистовое и чистовое точение. Обработка вала ведется в два этапа: сперва все три операции (черновое, получистовое и истовое точение) производят с одной стороны, затем вал переустанавливают и производят аналогичную обработку другой стороны вала. Это обусловлено тем, что вал является ступенчатым и обработать всю поверхность сразу, не представляется возможным. Это в свою очередь снижает производительность, а так же снижается точность расположения поверхностей. Так же при данном виде обработки не обеспечивается заданная точность и качество поверхностей, что влечет за собой необходимость использования более точных методов, таких как шлифование.

Операциям точения предшествуют такие операции, как отрезка от прутков заготовок нужных размеров, подрезка торцов, сверление центровочных отверстий. Фрезерование торцов и сверление центровочных отверстий объединено на одном фрезерно-центровальном станке и выполняются последовательно в двух рабочих позициях. Эта операция производится вынужденно, так как центровые отверстия являются искусственной базой, по которой в дальнейшем вал будет установлен для последующей обработки. Сверление центровочных отверстий так же снижает производительность, требует использования дополнительного оборудования. Дальнейшее использование этих поверхностей перекрывает недостатки по их изготовлению.

Так же на валу есть поверхности, которые необходимо фрезеровать. Такими являются шпоночный паз и лыска. Шпоночный паз открытый с одной стороны, что представляет возможным использовать дисковые фрезы вместо торцовых. Использование фрез такого типа позволяет получать шпоночные пазы с большей, по отношению к торцовым фрезам производительностью. В свою очередь к качеству боковых стенок шпоночного паза предъявляются жесткие требования, что влечет за собой повышенную трудоемкость изготовления. Лыска на валу не имеет жестких требований по точности и не представляет сложности в обработке.

Еще одним из методов обработки является круглое шлифование. Им достигается требуемая точность ответственных поверхностей, таких как поверхности под подшипники и поверхность под ротор. На них предъявляются жесткие требования по шероховатости. Применение шлифования влечет за собой необходимость использования соответствующего оборудования, сам процесс увеличивает время производства детали.

В базовом технологическом процессе для определения положения заготовки в пространстве используются различные базы. На первоначальном этапе при поступлении заготовки на операцию подрезки торцов и сверления центровочных отверстий заготовку базируют по наружному диаметру прутка (черновая база). Выбор именно этой поверхности для базирования на данном этапе является необходимостью, так как альтернативного варианта нет (обработка торцов ведется одновременно и единственной свободной поверхностью, которую можно применять как базу, является диаметральный размер прутка). В дальнейшем эта база не используется, что соответствует принципу однократного использования черновой базы, а при обработке диаметральных поверхностей вала в качестве баз применяются центровочные отверстия. Их использование не является необходимостью, а наоборот влечет дополнительные затраты на изготовление. Возможны варианты обработки, в которых базирование будет происходить по наружным поверхностям заготовки. В этом случае будет усложняться доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям, нарушаться принцип единства и постоянства баз (при обработке наружной поверхности вала с одной и другой стороны необходимо базировать заготовку по различным поверхностям). Использование искусственных баз, таких как центровочные отверстия, позволяет быть доступным для обработки большему количеству поверхностей. Так же при обработке точением вала с разных сторон базирование производится по одним и тем же центровочным отверстиям, т.е. соблюдается принцип постоянства баз, отсутствует погрешность базирования. При установке в центрах деталь обрабатывается не только точением, но и шлифованием, что так же повышает точность обработки. Все эти факторы делают применение искусственных баз, таких как центровочные отверстия целесообразным. При фрезеровании лыски и шпоночного паза вал устанавливают в призму по одной из наружных поверхностей. Приспособления для реализации данных схем базирования достаточно универсальны и просты, например призма может применяться как для фрезерования лыски, так и для фрезерования шпоночного паза. Альтернативным вариантом может быть установка в две равномерно сходящиеся призмы.

По технологическому маршруту можно отметить, что в первую очередь обрабатываются поверхности, которые будут использоваться в качестве технологических баз на последующих операциях. Чистовые базы на операциях 005 и 006 (центровые отверстия) обрабатываются на центровально-подрезном полуавтомате. Получение отверстий и обработка торцов производится параллельно для двух торцов за два перехода.

Затем обрабатываются поверхности, с которых снимается наибольший слой материала (операция 012 и 017), что позволяет своевременно обнаружить возможные внутренние дефекты заготовки.

Каждая последующая операция уменьшает погрешность и улучшает качество поверхности, при этом, чем точнее поверхность, тем позже она обрабатывается. Самая точная поверхность с параметром шероховатости равным 2,5 мкм обрабатывается шлифованием в последнюю очередь.

В базовом техпроцессе контрольные операции поставлены после черновой обработки детали (т.к. после данного этапа обработки возникает повышенная вероятность появления брака) и перед шлифованием (т.к. шлифование – это сложная дорогостоящая операция). В конце – общий контроль ОТК - контролируются все размеры, которые необходимо выдержать по чертежу, а также допуски взаимного расположения поверхностей, формы, шероховатость поверхностей.

Результаты анализа сведем в таблицу 3.

Таблица 3 - Анализ базового варианта техпроцесса

№	Наименование операции, содержание	Оборудование	Приспособление	Режущий инструмент	Измерительный инструмент
	Сверлильно-центровальная – зацентровать вал, подрезать торцы одновременно с двух сторон   +	Центровально-подрезной двухсторонний полуавтомат 2А911   +	Пневмотиски, патрон центровально-подрезной БИНЮ 7390-4014; губка БИНЮ 7238-4025; призма БИНЮ 7238-4024 +	Сверло центровочное 2317-0005 Р6М5 ГОСТ 14952-75 с доработкой БИНЮ 2304-4003; пластина 02651 Т15К6 ГОСТ 25395-82 с доработкой БИНЮ 2321-4000 +	скоба БИНЮ.8100-4072; ШЦ-1-125-0,1-2 ГОСТ 166-89.   +
	Токарно-копировальная – точить фаску 0,7×45°; Æ14,3±0,1; фаску 0,5×45°; Æ15,3±0,1; канавку Æ14,5, выдерживая размеры 29±0,26; -	Автомат токарный копировальный КТ134   -	центра, кулачок, копир 1-ая сторона -	резец 2101-0637 Т15К6 ГОСТ 20872-80; резец 2130-0515 ГОСТ 18874-73 +	Скоба Æ14,3±0,1 БИНЮ 8113-4128; скоба Æ15,3±0,1 БИНЮ 8113-4129; ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89; +
	Токарно-копировальная – точить фаску 0,7×45°; Æ10,3±0,1; фаску 2,5×45° - предварительно; точить фаску 0,7×45°; Æ10,3±0,1; фаску 2,5×45°; Æ15,3±0,1; Æ17,1±0,1 – окончательно; точить канавку Æ14,5 -	Автомат токарный копировальный КТ134 -	Цанга БИНЮ 6580-4119; центр задний БИНЮ 7032-4021; копир черновой БИНЮ 7913-4005; копир чистовой БИНЮ 7913-4006 -	резец 2101-0637 Т15К6 ГОСТ 20872-80; резец 2130-0515 ГОСТ 18874-73 +	ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89; скоба Æ10,3±0,1 БИНЮ 8113-4127; скоба Æ15,3±0,1 БИНЮ 8113-4129; скоба Æ17,1±0,1 БИНЮ 8113-4130; скоба Æ93,5-0,22 БИНЮ 8100-4073; скоба Æ БИНЮ 8113-4151; +
	Горизонтально-фрезерная – фрезеровать шпоночный паз +	Горизонтально-фрезерный 6Д81Г +	Головка делительная универсальная 7036-0052 УДГД-200 ГОСТ 8615-80; оправка БИНЮ 6222-4011 +	Фреза 2250-0003 Р9 ГОСТ 3964-69 +	Калибр БИНЮ 8313-4041; приспособление для контроля глубины шпоночного паза БИНЮ 8189-4055; ИЧ 10 кл. 1 ГОСТ 577-68; ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89 +
	Фрезерная - фрезеровать поверхность 10±0,2; выдерживая размеры 4±0,1; 8,15-0,3 +	Вертикально-консольный шпоночно-фрезерный +	Приспособление для зажима детали БИНЮ 7238-4017; оправка БИНЮ 6222-4013 +	Фреза 2223-0112 ГОСТ 17026-71 +	Калибр 8,15-0,3 БИНЮ 8113-4131; ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89; +
	Круглошлифовальная – шлифовать поверхность Æ +	Кругло-шлифовальный 3М 153 АФ11 +	Центр 7032-0030 ГОСТ 13214-79; полуцентр 7032-0080 ГОСТ 2576-79; хомутик 7107-0033 ГОСТ 2578-70 +	Круг ПП 600×80×305 24А25-ПСТ2 К5 35 м/c А1 кл 1 ГОСТ 2424-83 +	Скоба Æ ; индикатор ИЧ 10 кл. 1 ГОСТ 577-68 +

Определим основные недостатки базового технологического процесса:

Использование токарно-копировальных автоматов не соответствует заданному типу производства (серийному), поэтому необходимо производить обработку на станках с ЧПУ.

1.6 Выбор метода получения заготовки и разработка её конструкции.

Выбор метода получения заготовки зависит от типа производства, массы заготовки, её конфигурации, размеров.

Выбор заготовки – это выбор наиболее оптимальной, экономичной и технологичной заготовки.

В базовом варианте технологического процесса заготовкой является пруток из проката нормальной точности. Заготовка из проката является более дешёвой, но коэффициент использования металла ниже, чем при других методах. Использование проката вынуждает снимать дополнительные напуски, что приводит к увеличению механической обработки, увеличению технологического времени, износу инструмента. Поэтому необходимо сравнить два метода получения заготовки: прокат и поковку.

Назначим припуски на обработку по ГОСТ 7505-89 [2]

Масса детали - 0,21 кг.

Расчетный коэффициент Кр=1,5 (для деталей удлинённой формы с прямой осью)

Рассчитаем массу поковки:

М_п = 21∙1,5=0,315

Класс точности принимаем Т4 (т.к. основное деформирующее оборудование: КГШП, открытая облойная штамповка)

Группа стали М2 (т.к. сталь поковки с массовой долей углерода свыше 0,35 до 0,65 ⁰/₀);

Для определения степени сложности поковки, найдём отношение массы поковки к массе описанной вокруг нее фигуры - цилиндр длиной 170,5мм и диаметром 18 мм.

Размеры, описывающей поковку фигуры, мм:

L=170,5∙1,05=179 мм

D=18∙1,05=18,9 мм

Определим массу фигуры описанной вокруг поковки:

Gф=0,00005∙7800=0,39кг

Определим отношение:

Степень сложности С1.

Принимаем исходный индекс 8.

Припуски на механическую обработку:

основные припуски на размеры:

1,3 – длина 93,5

0,9 – длина 29

0,9 – длина 22

1,1 – длина 170,5

1,1– диаметр 15

1,1 – диаметр 16,75

1,1 – диаметр 10

1,1 – диаметр 14

Дополнительный припуск, учитывающий смещение поверхности разъема штампа – 0,1мм;

Минимальная величина радиусов закруглений наружных углов поковки 1,0мм.

Размеры поковки:

длина 93,5+(1,3 +0,1)∙2= 96,3 мм;

длина 29-(0,9 +0,1)= 28 мм

длина 22-(0,9 +0,1)= 21 мм

длина 170,5+(1,1+0,1)∙2=172,9 мм;

диаметр 15+(1,1+0,1+0,5)∙2=18,4 мм;

диаметр 16,75+(1,1+0,1+0,5)∙2=20,15 мм;

диаметр 10+(1,1+0,1+0,5)∙2=13,4 мм;

диаметр 14+(1,1+0,1+0,5)∙2=17,4 мм.

Допускаемые отклонения размеров:

длина 96,3^+0,9_-0,5

длина 172,9 ^+1,1_-0,5

длина 28 ^+0,7_-0,3

длина 21 ^+0,7_-0,3

диаметр 18,4^+0,7_-0,3

диаметр 20,15^+0,7_-0,3

диаметр 13,4^+0,7_-0,3

диаметр 17,4^+0,7_-0,3

Допуск радиусов закруглений внутренних и наружных углов 0,5 мм.

Остаточный облой 0,5 мм.

Допускаемые отклонения штампованных уклонов ±0,25 их номинальной величины.

Штампованные уклоны:

на наружной поверхности 7°

Экономическое обоснование выбора заготовки.

Определим стоимость поковки по формуле:

, (2)

где: S_i - базовая стоимость одной тонны заготовок по ценам 1981г., руб.;

S_отх – базовая стоимость одной тонны отходов по ценам 1981г., руб.;

к_т - коэффициент, зависящий от класса точности;

к_с - коэффициент, зависящий от группы сложности;

к_в - коэффициент зависящий от массы;

к_м - коэффициент, зависящий от марки материала;

к_п - коэффициент, зависящий от объема производства.

Q-масса заготовки, кг;

q- масса детали, кг.

S₁= 373 руб./т.

S_отх = 28 руб./т.

к_т = 1; к_с = 0,87; к_в = 1; к_м = 1,21; к_п =1

Q= ;

где:

- плотность материала заготовки, =7800 кг/м³;

v - объём заготовки, м³.

Q=7800 ∙ 0,000047643=0,37 кг;

КИМ_(КГШП) = ;

руб. (4)

Определим стоимость заготовки из проката:

Себестоимость заготовки из прутка определим из формулы:

S_заг=М+∑С_о.з.; (5)

где М – затраты на материал заготовки, руб;

∑С_о.з – технологическая себестоимость заготовительной операции, руб;

С_о.з.= ; (6)

где С_п.з. – приведенные затраты на рабочем месте, коп/ч;

Т_шт-кал = 0,2 мин – штучно-калькуляционное время, мин;

С_п-з – 121 коп/ч, для отрезных станков, работающих ленточными пилами [цены 91 года];

С_о.з.= =0,004 руб;

Рассчитаем затраты на материал заготовки (проката):

М= -(Q-q)∙ ; (7)

где Q – масса заготовки с учетом потерь из-за некратности длины заготовки с прутком, кг;

q – масса детали, кг;

S =150 руб - цена 1 т материала заготовки;

S_отх=28 руб - цена 1 т отходов;

Масса заготовки без учета потерь:

Q=VĦρ;

где V – объем заготовки, см3;

ρ – плотность, г/см3;

Определим потери металла.

Принимаем прокат длиною 2 метра.

Определим количество заготовок, получаемых из проката:

X= ; (8)

где L_пр =2000 мм - длина выбранного проката;

l_о.т. – длина торцевого обрезка, мм;

l_о.т.=(0,3…0,5)∙d, (9)

d =18 мм - диаметр выбранного проката;

l_о.т.=(0,3…0,5)∙18=5,4…9 мм,

Принимаем l_о.т.=7 мм.

L_зза =20 мм – минимальная длина опорного конца;

L_з=175 мм – длина заготовки;

L_р=1 мм – ширина реза ленточной пилы.

X= =11,17

Получаем 11 заготовок из проката длиной 2 метра.

Определяем остаток проката с учетом всех операций:

L_ост=L_пр-11∙175; (10)

L_ост=2000-11∙175=75 мм;

Масса остатка:

M_ост=ρּV= кг.

Процент общих потерь:

Масса заготовки с учетом потерь:

Q=( ∙l_заг∙ρ) ∙ (1+П_ост); (12)

Q=( ∙175∙7800∙10^-9)∙(1+0.037)=0,36 кг.

Коэффициент использования материала:

КИМ= , (13)

КИМ_{(прокат)}= =0,58

Определим стоимость заготовки:

S_заг= -(0,36-0,21) ∙ =0,05руб.

Тогда себестоимость заготовки:

S_заг=0,05+0,004 =0,054 руб.

Т.к. стоимость заготовки из проката значительно меньше, чем стоимость заготовки получаемой на КГШП в открытом штампе, то в качестве заготовки принимаем прокат нормальной точности.

Дата добавления: 2015-08-05