1. Анализируемый объект производства

Содержание:

1. Анализируемый объект производства

2. Разработка маршрута обработки конструкторских баз с использованием метода графа

3. План обработки детали

4. Определение типа производства

5. Заключение об использовании принципа концентрации или дифференциации операций

6. Анализ структуры нормы времени на операциях анализируемого процесса

7. Анализ оптимальности предлагаемого технологического маршрута

8. Расчет коэффициентов уточнения

9. Анализ припусков на обработку

10. Анализ оптимизации способа установки заготовки

11. Анализ структуры операции.

12. Анализ выбора оборудования, оснастки, инструмента.

Список использованной литературы

1. Анализируемый объект производства

Рисунок 1- Анализируемый объект производства

Заготовка поковка, размеры и профиль которой Ø153*52 мм; материал-сталь 25ХГТ.

Данная деталь относится к многовенцовым (блочным) зубчатым деталям с внешним зацеплением. Технологической базой при обработке зубчатого венца является отверстие Ra0,63.

Базовые поверхности:

7-конструкторская основная база. Используется как технологическая установочно-контактная и измерительная база;

13-конструкторская вспомогательная база. В данном случае является свободной обрабатываемой поверхностью;

5,9-конструкторская вспомогательная база. Используется как технологическая установочно-контактная и измерительная базы;

2,4,6,8,11- свободная обрабатываемая поверхность;

3,12- свободная поверхность. Используется как технологическая установочно-наладочная база.

10,1- конструкторская вспомогательная база. Используется как исполнительная поверхность.

а) б)

Рисунок 2- Базовые поверхности анализируемого объекта производства а)

и обрабатываемые поверхности анализируемого объекта производства б).

2. Разработка маршрута обработки конструкторских баз с использованием метода графа

Наиболее точной поверхностью детали является центральное отверстие . Составим для нее граф возможных вариантов обработки.

Вариант обработки, где присутствуют алмазное растачивание и хонингование является базовым маршрутом обработки поверхности, станки которые там используются не удовлетворяют требованиям мелкосерийного производства, поэтому мы его не рассматриваем.

Составим возможные варианты обработки центрального отверстия зубчатого колеса с учетом выбранных типов станков:

Токарно-винторезный 16К20;

Расточной 2431;

Радиально-сверлильный 2М58-1;

Внутришлифовальный 3К277В.

1. Зенкерование (16К20)

Растачивание черновое (16К20)

Растачивание чистовое (16К20)

Растачивание тонкое (16К20)

Шлифование (3К277В)

2. Зенкерование (16К20)

Растачивание черновое (16К20)

Растачивание чистовое (2431)

Растачивание тонкое (2431)

Шлифование (3К277В)

3. Зенкерование (2М58-1)

Растачивание черновое (2431)

Растачивание чистовое (2431)

Растачивание тонкое (2431)

Шлифование (3К277В)

4. Зенкерование (2М58-1)

Растачивание черновое (16К20)

Растачивание чистовое (16К20)

Растачивание тонкое (16К20)

Шлифование (3К277В)

5. Зенкерование (2М58-1)

Развертывание черновое (2М58-1)

Развертывание чистовое(2М58-1)

Развертывание тонкое (2М58-1)

6. Зенкерование (2М58-1)

Развертывание черновое (16К20)

Развертывание чистовое(16К20)

Развертывание тонкое (16К20)

7. Зенкерование (16К20)

Развертывание черновое (16К20)

Развертывание чистовое(16К20)

Развертывание тонкое (16К20)

Определение основного времени: определяем по приближенным зависимостям [2]. В них - диаметр отверстия, -длина обрабатываемого отверстия.

Штучное время определяется по формуле:

,

где - коэффициент зависящий от вида станка и типа производства.

Тип производства - мелкосерийное, поэтому приведем в соответствии с ним значение для выбранных типов станков [2]:

Токарные станки - =2,14

Радиально-сверлильные - =1,75

Расточные- =3,25

Шлифовальные- =2,10

Зенкерование:

мин (16К20)

мин (2М58-1)

Растачивание на токарном станке:

мин (16К20)

Растачивание черновое:

мин (2431)

Растачивание чистовое:

мин (2431)

Растачивание тонкое:

мин (2431)

Шлифование чистовое:

(3М153)

Развертывание черновое:

мин (16К20)

мин (2М58-1)

Развертывание чистовое:

мин (16К20)

мин (2М58-1)

Развертывание тонкое:

мин (16К20)

мин (2М58-1).

Определяем общее штучное время на обработку во всех вариантах:

1 вариант: ∑Т_шт=1,89+1,62+1,62+1,62+3,123=9,873мин.,

2 вариант: ∑Т_шт=1,89+1,62+1,62+5,46+3,123=13,713 мин.,

3 вариант: ∑Т_шт=1,54+2,73+4,095+5,46+3,123=16,948 мин.,

4 вариант: ∑Т_шт=1,54+1,62+1,62+1,62+3,123=9,523 мин.,

5 вариант: ∑Т_шт=1,54+3,161+6,322+3,822=14,845 мин.,

6 вариант: ∑Т_шт=1,54+3,86+6,769+4,674=16,843 мин.,

7 вариант: ∑Т_шт=1,89+3,86+6,769+2,184=14,652 мин.

Наиболее оптимальным является 4 вариант, так как Т_шт в нем самое маленькое.

3. План обработки детали

Для удобства рассмотрения маршрута обработки анализируемого объекта производства по заводскому технологическому процессу составим таблицу, где указано номер операции, ее названии, содержание переходов

Таблица 1 - Маршрут обработки шестерни по базовому технологическому процессу

Номер операции	Операционный эскиз
Токарная	Позиция 2 Подрезать 12,9 Позиция 4 Зенкеровать 7 Обточить 10 Позиция 6 Расточить 7 Обточить 10

Продолжение таблицы

Позиция 8 Расточить фаску 6 Проточить 11 Позиция 1 Загрузочная Позиция 3 Точить 1 Позиция 5

Продолжение таблицы

	Расточить фаску 6 Обточить 1 Позиция 7 Подрезать 3,5 Точить фаску 2
Алмазно-расточная	Расточить 7 Подрезать торец 5 Подрезать торец 9
Токарно-многорезцовая	Подрезать торцы венца 2,3 Проточить уступ 4 Обточить

Продолжение таблицы

Зубофрезерная	Зубофрезерование 1
Зубодолбежная	Зубодолбление 10
Зубозакругляющая	Зубозакругление 10

Продолжение таблицы

Зубошевинговальная	Зубошевингование 1
Зубошевинговальная	Зубошевингование 10
Фрезерная	Фрезерование 13

Продолжение таблицы

Вертикально-сверлильная	Сверлить 8
Зубоприкаточная	Обкатать 1
Зубоприкаточная	Обкатать10
Хонинговальная	Хонинговать
Хонинговальная	Хонинговать

4. Определение типа производства

Задано, что анализируемый технологический процесс разработан для машиностроительного завода с объемом производства 50000 деталей в год.

Известно, что оценить оптимальность принятых решений при разработке любого технологического процесса можно только установив тип производства, для которого этот процесс разработан.

По ГОСТ 14.004 различают три типа производства: единичное, серийное и массовое, причем признаком, определяющим тип производства является количество всех различных операций, выполненных или подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест. При массовом и крупносерийном производстве 1≤К_з.о<10; при среднесерийном 10≤К_з.о<20; при мелкосерийном 20≤К_з.о<40; при единичном коэффициент закрепления операций не регламентируется.

В данном задании коэффициент закрепления операций не приводится, поэтому используем ориентировочную зависимость.

Для оценки соответствия анализируемого технологического процесса заданному объему и срокам изготовления продукции чрезвычайно важным показателем является такт выпуска.

Такт выпуска - интервал времени, через который периодически производиться выпуск изделий или заготовок определенного наименования.

В общем случае для поточного производства такт выпуска Т_вп. определяется по формуле:

(1)

где F_Д- действующий фонд времени в планируемый период;

η- коэффициент, учитывающий потери времени по организационно-техническим причинам (потери от переналадки и подналадки оборудования и приспособлений);

N-производственная программа на планируемый период.

При проектировании механических цехов машиностроительных предприятий рекомендуется принимать F_Р= F_Д·η (расчетный годовой фонд рабочего времени станочного оборудования) по данным [3,табл.1.2],

Такт выпуска, обусловленный объемом производства, составляет по формуле (4):

Всего анализируемый технологический процесс включает 25 операций, из них 14 операций механической обработки заготовок.

В этом случае отношение штучного времени на отдельных операциях к такту выпуска, приведено в таблице 9.

Таблица 2- Отношение штучного времени к такту выпуска

№ опера-ции
Тш, мин	2,421	1,716	2,006	11,05	11,1622	1,5053	2,21
Тш/ Твп	0,50	0,35	0,41	2,27	2,29	0,31	0,45

0,371	3,9075	2,538	0,958	0,958	2,541	1,313
0,08	0,80	0,52	0,20	0,20	0,52	0,27

Приведенные данные показывают, что на операциях 010, 015, 030, 035, 040, 075, 080 и 090 станки явно не догружены и при проектировании участка цеха следует предусмотреть возможность их использования для дополнительной обработки заготовок других деталей. (Станки на этих операциях универсальные, легко переналаживаемые). На операциях 020 и 025 станки явно перегружены, поэтому установлены станки-дублеры.

Для наглядного представления о процессе строится график загрузки оборудования на операциях технологического процесса (рисунок 3). График выполняется в виде гистограммы, то есть прямоугольников с различными высотами, соответствующими коэффициентами загрузки станков, расположенных последовательно по горизонтальной оси в порядке выполнения технологического процесса.

На графике, линией параллельной горизонтальной оси, показывается средний коэффициент загрузки оборудования. Значение среднего коэффициента загрузки обычно колеблется в следующих пределах: для массового производства η_з≥0,65-0,77; для серийного производства η_з≥0,75-0,85;

η_з≥0,80-0,90 для единичного и мелкосерийного производства.[1]

Средний коэффициент загрузки оборудования для данного технологического процесса в условиях массового η_зсред =66%, что удовлетворяет выше сказанному условию для массового производства.

Рисунок 3- График загрузки оборудования на операциях технологического процесса

5. Заключение об использовании принципа концентрации или дифференциации операций

Концентрацией операций называется соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию. Технологический процесс, построенный по этому принципу, состоит из небольшого числа сложных операций. Обычно проектируются концентрированные операции в условиях единичного, мелкосерийного производства, выполняемые высококвалифицированными рабочими.

Дифференциацией операций называется построение операции из небольшого числа простых технологических переходов. Технологический процесс, построенный по этому принципу, состоит из большого числа простых операций. Чаще всего этот принцип применяется в условиях массового и крупносерийного производства.

Для оценки анализируемого технологического процесса по этому признаку общее количество технологических переходов по всем операциям делится на количество операций механической обработки. Для оценки анализируемого технологического процесса по этому принципу, подсчитывается общее количество технологических переходов по всем операциям процесса n_тп и делится на общее количество операций механической обработки n_о, К_д.о – коэффициент дифференциации операций.

. (2)

Устанавливается общее количество операций, включающих два или несколько установов. Каждый случай осуществления операции за несколько установов анализируется и обосновывается невозможность или нерациональность организовать обработку за один установ.

В таблице 3 отражено количество технологических переходов в каждой из операции механической обработки.

Таблица 3 –Число технологических переходов на каждой операции

№ операции
Число технологи-ческих перехо-дов

Подсчитаем К_д.о:

-общее количество технологических переходов по всем операциям процесса n_тп=26;

-общее количество операций механической обработки n_о=14;

.

Как показывает приведенный расчет, анализируемый процесс спроектирован с большой дифференциацией операций. Исключение составляет только операция 005. Можно отметить, что в условиях единичного производства деталь может быть изготовлена с использованием только 7 станков: токарного, зубофрезерного, зубошевинговального, фрезерного, сверлильного, зубообкатного и хонинговального. В этом случае коэффициент

6. Анализ структуры нормы времени на операциях анализируемого процесса

Отношение нормы основного технологического времени к норме штучного времени является важным показателем совершенства плана выполнения отдельной технологической операции. Если этот показатель мал, то следует рассмотреть возможность сокращения вспомогательного времени за счет оптимизации метода установки заготовки на станке. При выполнении данного исследования для ориентировки можно использовать среднестатистические данные, заимствованные из книги [1]. В этой книге приведена зависимость нормы штучно-калькуляционного времени от нормы основного технологического времени. С незначительной погрешностью для крупносерийного производства можно принять приведенные данные как среднестатистическое соотношение штучного и основного времени.

В анализируемом технологическом процессе имеют место следующие соотношения основного и штучного времени, приведенное в таблице 3. Для наглядности сравнения случай Т_о/ Т_шт> (Т_о/ Т_шт) с отмечаются знаком "+ ", а при Т_о/ Т_шт< (Т_о/ Т_шт)с "- ".

Таблица 4- Отношение основного времени к штучному

Номер операции
То, мин (по тех.процессу)	1,91	1,52	9,71	9,81	1,05	1,8
Тш, мин (по тех.процессу)	2,421	2,006	11,05	11,1622	1,5053	2,21
То/ Тш (по тех.процессу)	0,79	0,76	0,88	0,88	0,70	0,81
То/Тш(среднестат.)	0,73	0,67	0,79	0,79	0,79	0,79
Оценка	+	+	+	+	-	+

0,14	3,11	2,04	0,3	0,3
0,371	3,9075	2,538	0,958	0,958
0,38	0,80	0,80	0,31	0,31
0,79	0,66	0,71	0,79	0,79
-	+	+	-	-

Среднестатистическое соотношение для операций 010, 085 и 090 опущены, так как в источнике [1] нет соответствующих данных.

Приведенная таблица позволяет сделать вывод, что в анализируемом теологическом процессе нормы вспомогательного времени или технологическая оснастка (приспособления) выбраны оптимально.

7. Анализ оптимальности предлагаемого технологического маршрута

Принятая в базовом процессе последовательность обработки сравнивается с рекомендуемой. В качестве рекомендуемой последовательности при этом анализе можно принять рекомендации, изложенные в таблице 5.

Таблица 5- Рекомендуемая последовательность обработки

Группа операции	Содержание группы операции (ГО) технологического процесса механической обработки заготовки	Оценка
ГО-1	Исходная заготовка-штамповка	-
ГО-2	Токарная обработка	+
ГО-3	Контроль	-
ГО-4	Термическая обработка (нормализация, отпуск)	-
ГО-5	Получистовая-токарная наружного контура, чистовая (под протягивание) отверстия	+
ГО-6	Протяжная-протягивание отверстия	-
ГО-7	Слесарная	-
ГО-8	Шлифовальная	-
ГО-9	Шлифовальная	-
ГО-10	Зубофрезерная	+
ГО-11	Зубозакругление	+
ГО-12	Зачистная-зачистка заусенцев	+
ГО-13	Мойка	+
ГО-14	Контроль	+
ГО-15	Термическая обработка	+
ГО-16	Притирочная	-
ГО-17	Шлифовальная	-
ГО-18	Шлифовальная	-
ГО-19	Шлифовальная- предварительное шлифование зубчатого венца	-
ГО-20	Контроль	-
ГО-21	Термическая - искуственное старение, стабилизирующий отпуск
ГО-22	Шлифовальная	-
ГО-23	Шлифовальная	-

Продолжение таблицы 5

ГО-24	Шлифовальная- окончательное шлифование зубчатого венца	-
ГО-25	Мойка	+
ГО-26	Контрольная (ОТК)	+

Анализ показывает, что общая последовательности обработки поверхностей соблюдается. Основное различие связано с тем, что в заводском технологическом процессе отсутствует термическая операция. Из этого следует различие в отделке зубчатого венца: вместо шлифования назначена операция шевингования, что обосновано.

На первой операции (005) обрабатывается центровое отверстие, используемое на последующих операциях как технологическая база. На операции 050 производиться сверление крепежных отверстий. На операции 065 производиться промежуточный контроль после нарезания зубьев шестерни. На операции 070 производиться термическая обработка, в результате которой получается требуемое качество материала детали.

Необходимо несколько уточнить эту типовую схему. В технологический маршрут часто вводятся операции промежуточного контроля. Обычно их назначают или после выполнения наиболее операций, при которых формируются наиболее ответственные поверхности детали или перед наиболее трудоемкими.

8. Расчет коэффициентов уточнения

При обработке поверхности заготовки за несколько технологических переходов, каждый последующий переход выполняется точнее предыдущего

(уменьшается величина поля допуска).

Будем называть коэффициентом уточнения К_у отношение допуска размера на анализируемом переходе к допуску размера на предыдущем переходе называется коэффициентом уточнения:

, (3)

где ТА_i.- допуска размера на анализируемом переходе;

ТА_i-1- допуску размера на предыдущем переходе.

Известно, что допуск для квалитетов 5-17 считаются по формуле:

ТА_q=α· , (4)

где q-номер квалитета; α-безразмерный коэффициент, установленный для квалитета;

-единица допуска (мкм)-множитель, зависящий от номинального размера. Для размеров от 1 до 500 мм единицу допуска рассчитывают по формуле:

, (5)

где А-средний размер интервала. Это вносит некоторую неточность в определении величины допуска размеров, близких к границе интервала. Поэтому сравниваются фактические числа единиц поля допуска.

Для расчета выделяются поверхности заготовки, обрабатываемые за два или несколько переходов и рассчитывается коэффициент уточнения.

Величина уточнения для диаметральных размеров производиться

по схеме на рисунке 4:

Квалитет IT
Число ед. допуска
Коэффициент уточнения Ку	1,43	1,6		2,5		4,0			4,8

Рисунок 4-Схема величины уточнения для диаметральных размеров

Рассмотрим величину и характер изменения коэффициента уточнения.

Анализируется коэффициент уточнения при обработке поверхности (7),которая относится к основным конструктивным. Размер этой поверхности изменяется следующим образом:

Операция 005 (IT14), К_у= 1,6

Операция 010 (IT12), К_у= 2,5

Операция 010 (IT8), К_у=6,4

Операция 085 (IT7), К_у=1,56

Операция 090 (IT7), К_у=1

Получаем следующую схему уточнения:

Квалитет IT
Число ед. допуска
Коэффициент уточнения Ку

Рисунок 7-Реальная и улучшенная схема уточнения

Более оптимальной является следующая схема изменения этого размера:

1 переход: (IT12), К_у=4,4;

2 переход: (IT10), К_у=4;

3 переход: (IT8), К_у=2,56;

4 переход: (IT7), К_у=1,56.

Эта схема является более оптимальной и соответствует принятой схеме уточнения.

Приведенный анализ показывает, что разработанный на заводе технологический процесс в общем соответствует рекомендациям, приведенными в справочной литературе.

Для улучшения процесса можно предложить:

а) Внести операции промежуточного контроля ОТК перед и после нарезания зубчатого венца;

б) Изменить схему уточнения размера .

в) При переходе на серийное производство заменить станок с операции 005 на станок с ЧПУ.

9. Анализ припусков на обработку

Таблица 6 – Сравнение расчетных припусков на обработку с действительными

Вид обработки	Зенкерование	Расточка	Алмазная расточка	Хонингование	Хонингование
Интегрально-аналитический	2,4	0,71	0,09
Фактический по ТП	2,0	2,2	0,6	0,2
2zmin,факт/2zmin,ин.-ан.	0,83	3,1	6,67	--

По данным таблицы 6 можно сделать следующие выводы: припуски на обработку, приведенные в заводском техпроцессе, значительно завышены по сравнению с расчетными, что характерно. Для уточнения припусков при улучшении, изменении техпроцесса возможен пересчет их по методу Кована.

10. Анализ оптимизации способа установки заготовки

Рисунок 5 – Операционный эскиз токарной операции

Рисунок 6 – Схемы базирования на токарной операции

На рисунке 5 представлен операционный эскиз токарной операции, которая выполняется за два установа (рисунок 6). Базирование при первом установе детали осуществляется по венцу будущей шестерни кулачками патрона с помощью гидравлического зажима и по торцу этого венца. Здесь производится обработка другого торца венца и торца ступицы, наружного диаметра венца шестерни, черновая и чистовая обработка отверстия, а также выполнение канавки и внутренней фаски. Второй установ ведется по обработанным при первом установе торцу венца и внутренней поверхности с помощью гидравлического зажима. Здесь обрабатываются свободные торцы венца и ступицы, наружная поверхность (венец), а также снимается фаска в отверстии.

На операционном эскизе заданы допуска на радиальные биения наружной поверхности венца и его торцев, а также торцев шестерни относительно отверстия. Данные поверхности обрабатываются либо за один установ с этим отверстием, либо при базировании детали по нему. Такая схема базирования является верной. Поэтому в данном случае при адаптировании техпроцесса для серийного производства необходимо лишь произвести замену гидравлических приспособлений на механические.

11. Анализ структуры операции.

По данному технологическому процессу все поверхности детали обрабатываются последовательно одним или несколькими инструментами, за исключением лишь токарной многорезцовой операции, когда торцы венца колеса обрабатываются одновременно несколькими резцами.

При этом в техпроцессе выполняется принцип концентрации и дифференциации баз. Например, обработка внутренней поверхности начинается с зенкерования и растачивания на токарном станке (принцип концентрации), а для чистовой обработки используется алмазно-расточной станок (принцип дифференциации); также черновая и получистовая обработка торцов венца и его самого ведется на том же токарном станке, а чистовая – на токарном многорезцовом.

Для серийного производства характерно применение станков, оборудованных системой ЧПУ, где обработка данной детали вплоть до зубофрезерования по ходу технологического процесса может быть осуществлена за одну операцию в несколько переходов (соответственно принципу концентрации баз).

12. Анализ выбора оборудования, оснастки, инструмента для конструкторских баз. Выводы предложения.

12.1 Анализ выбранного оборудования. Для того чтобы рассмотреть этот вопрос составим таблицу, где будет представлено все оборудование используемое в данном технологическом процессе.

Таблица 7- Перечень используемого оборудования

№ операции	Используемое оборудование
	Токарный 8-ми шпиндельный полуавтомат 1К282

Продолжение таблицы

	Алмазно- расточной 2755В
	Токарно-многорезцовый 1А730
	Зубофрезерный 5Д312
	Зубодолбежный 5А140
	Зубозакругляющий 5Е580
	Зубошевинговальный 5Б702
	Горизонтально-фрезерный 6М83Г
	Вертикально-сверлильный 2А135
	Хонинговальный СС-6047

Станки, применяемые в базовом технологическом процессе применяются в массовом производстве, то при переходе на среднесерийное производство, необходимо выбрать другое оборудование, которой соответствует заданному типу производства. Для этого целесообразно станки, применяемые на операциях 005, 010, 015 заменить на станки с ЧПУ, как вариант станок 16К20Ф3. Это позволит уменьшить машинное время на обработку, повысить производительность данных операций. Операции 045 и 050 можно объединить в одну, используя фрезерный станок с ЧПУ. Это позволит лишний раз не переустанавливать деталь, а следовательно, снизиться погрешность установки и базирования.

12.2 Анализ используемого режущего инструмента. В заводском технологическом процессе для обработки конструкторской базы - отверстия используются стандартные режущие инструменты: зенкер, проходные резцы оснащенные твердосплавными пластинками Т5К10 для черновой обработки, Т15К6 для чистовой и на операции алмазной расточки используется резец с пластиной Т30К4. В целом данный инструмент нас устраивает. Хотя как вариант можно использовать твердосплавные пластины ВК8, но у них есть недостатки, они работают при меньших скоростях резания, чем сплав Т5К10. Также более производительным материалом при алмазной расточке является минералокерамика, но она и соответственно дороже.

12.3 Анализ оснастки. При переходе на среднесерийный тип производства необходимо заменить гидравлические зажимы на механические.

Список использованной литературы

1. Горбацевич, А. В. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для машиностр. спец. вузов / А. В. Горбацевич, В. А. Шкред. – 4-е изд. перераб. доп. – Минск: Выш. Школа, 1983.-256с.

2. Анализ технологической документации машиностроительного производства: учеб. пособие / Н. А. Чернышев [и др.]; – ВолгГТУ. Волгоград: РПК «Политехник», 2000. – 96с.

3. Маталин, А. А. Технология машиностроения: учеб. для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» / А. А. Маталин. – Л.: Машиностроение, 1985. – 496с.

Дата добавления: 2015-08-27