Розробка технологічного процесу виготовлення корпуса фрези зі вставними ножами

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9153

3. Розробка технологічного процесу виготовлення корпуса фрези зі вставними ножами
3.1. Вибір методу здобуття заготівки
Метод одержання заготівель для деталей машин визначається призначенням і конструкцією деталі, матеріалом, технічними вимогами, типом виробництва, а також економічністю виготовлення.
Вибрати заготівлю - значить установити спосіб її одержання, призначити припуски на обробку кожної поверхні, розрахувати розміри й указати допуски на неточність виготовлення.
Сучасний стан технології машинобудування представляє більші можливості для раціонального вибору вихідної заготівлі й способу її одержання. Чим більше обсяг випуску виробів, тім важливіше вибрати заготівлю прогресивного виду, у якої форма й розміри максимально наближаються до форми й розмірів готової деталі. Така тенденція сучасної технології машинобудування дозволяє виключити обдирання й чорнову обробку, домагатися високої продуктивності й ощадливої витрати металу.
Відповідно до матеріалу й конфігурацією деталі робимо висновок, що оптимальним методом одержання заготівлі для корпусу фрези в цьому випадку може бути отримана штампуванням на горизонтально-кувальній машині. Однак цей метод одержання дуже дорогий, тому що виготовлення штампів вимагає більших витрат і виправдує собі тільки при більших обсягах виробництва. Другий варіант одержання заготівлі - це заготівля із прокату. Цей варіант набагато дешевше й простіше, але істотно зростає тривалість механічної обробки.


Остаточний вибір заготівки для фрези робимо на підставі економічного обґрунтування способу одержання заготівлі.

3.2 Економічне обґрунтування обраного способу одержання
заготівки

Вихідні дані: деталь - корпус фрези, матеріал - сталь 40Х, річна програма випуску - 10000 штук.
Для економічного обґрунтування методу одержання заготівлі зрівняємо вартість заготівлі, отриманої з прокату й вартість заготівлі, отриманою штампуванням.
Вартість заготівлі, отриманої з прокату в гривнях знаходимо за формулою:
(3.1)
де - маса заготівлі, кг;
- ціна 1кг матеріалу заготівлі, грн;
- маса деталі, кг;
- ціна 1т відходів, грн.
Маса заготівлі з прокату визначається виходячи з креслення заготівлі й найближчого прокату круглого перетину, у який уписується задана деталь із урахуванням припуску на обробку. За допомогою САПР знаходимо, що маса заготівлі із прокату дорівнює:
кг;
грн
Вартість заготівлі, отриманою штампуванням на ГКМ:


де - вартість 1т заготівель, виготовлених штампуванням, грн/т;
;
- коефіцієнт, що враховує точність кування для класу точності Т4;
- коефіцієнт, що враховує складність кування для С2;
Ступінь складності визначаємо у відповідності зі значенням:
(3.2)
де - маса найпростішої фігури, у якові може бути вписана
заготівля;

Ступінь складності С2 ( 0,32 - коефіцієнт, що враховує масу заготівлі [1, з 357]
- коефіцієнт, що враховує матеріал [1, з 356] – для
легованої сталі;
- коефіцієнт серійності [1, з 356];

Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу для обох варіантів:

;

.
Порівнюючи дві варіанти одержання заготівлі, можна сказати, що використання штампованої заготівлі дає економію матеріалу, також години, різального інструменту, електроенергії. Тому, незважаючи на високу вартість штампованих заготівель, їхнє застосування для розумів серійного виробництва цілком виправдане й економічно доцільно з урахуванням зниження трудомісткості й вартості подальшої механічної обробки.

3.3. Вибір технологічних баз

Призначення технологічних баз є найбільш складним і принциповим етапом при розробці технологічного процесу виготовлення деталі. Від правильного вибору технологічних баз залежати фактична точність одержуваних розмірів деталі, задана конструктором, точність взаємного розташування окремих поверхонь деталі, точність обробки
Кращі результати досягаються при поєднанні технологічної, вимірювальної й конструкторської баз.
При побудуванні маршруту обробки слід дотримуватися принципу постійності баз: на всіх основних технологічних операціях використовувати як технологічні одні й ті ж поверхні заготівлі. Принципи поєднання й постійності баз співпадають у тихнув випадках, коли розміри проставлені від однієї досить стійкої вимірювальної бази. Якщо вимірювальні бази змінні й недостатні розміри, здійснюють другий принцип - вибирають відповідну постійну базу.
Найбільш використану базою при обробці корпусу фрези (фрезерування пазів, стружкових канавок, шліфування, затилування, затилувально-шлифувальних та заточних операціях) є її крізний отвір, який базується на оправці верстатів. Це базування забезпечує нульову погрішність при установці й базуванні та мінімальну погрішність при обробці.

3.4. Маршрутний технологічний процес виготовлення інструменту

Маршрутний технологічний процес виготовлення інструменту являє собою складну завдання з великим числом ймовірних варіантів рішення. Головною задачею маршруту обробки є: вибрати тип устаткування, намітити зміст операцій. При установці операцій слідує витримувати принципи:
1. У першу чергу необхідно обробити поверхні деталі, які являють собою бази для подальшої обробки.
2. Далі слід оброблювати поверхні, з яких знімається найбільш товстий куля металу, так як при цьому легше виявляються внутрішні дефекти заготівки.
3. Далі послідовність операцій встановлюється в залежності від потребуємо точності поверхні: чим точніша має бути поверхня, тім пізніше вона винний оброблюватись, так як обробка кожної послідуючої поверхні може викликати її спотворення.
4. Поверхні, які мають буди найбільш точними та з найменшою
шорсткістю повинні оброблюватися останніми.
Маршрутний технологічний процес виготовлення корпусу дискової фрези зведений до таблиці 3.1.



Таблиця 3.1 - Маршрутний технологічний процес виготовлення корпусу дискової фрези.


Найме-нування
Операції
Зміст операції
Ескіз операції Устаткування,
пристосування,
інструмент
1 2 3 4
005 Токарна
Свердлувати отвір витримуючи розмір 1. Точити зовнішню поверхньо до кулачків патрону витримуючи розмір 3. Точити торець витримуючи розміри 2, 4, 5, 6.
Токрно-гвинторізний верстсат мод. 16К20. Патрон трикулачковий. Свердло спіральне Р6М5 ø25мм ГОСТ 10903-77; різець прохідний прямий Т5К10 ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний Т5К10 ГОСТ 18870-73.
010 Токарна
Точити зовнішню поверхньо до кулачків патрону витримуючи розмір 2. Точити торець витримуючи розміри 1, 3, 4, 5.
Токрно-гвинторізний верстсат мод. 16К20. Патрон трикулачковий. Різець прохідний прямий Т5К10 ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний Т5К10 ГОСТ 18870-73.

Продовження таблиці 3.1

1 2 3 4
015 Токарна
Зенкувати отвір витримуючи розмір 1.
Точити зовнішню поверхньо до кулачків патрону витримуючи розмір 3.
Точити торець витримуючи розміри 2, 4, 5, 6.
Точити фаски 7, 8. Токарно-гвинторізний верстат мод. 16К20. Патрон трикулачковий. Зенкер цілий Р6М5 ø26мм ГОСТ 12489-71; різець прохідний прямий Т5К10 ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний Т5К10 ГОСТ 18870-73.
020 Токарна
Точити зовнішню поверхню до кулачків патрону витримуючи розмір
2. Точити торець витримуючи розміри 1, 3, 4, 5. Точити фаски 7, 8.
Токрно-гвинторізний верстат мод. 16К20. Патрон трикулачковий. Різець прохідний прямий Т5К10 ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний Т5К10 ГОСТ 18870-73.

Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4
025Плоскошліфувальна
Шліфувати торець витримуючи розмір 1.
Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А. Магнитна плита. Круг шліфувальний типу 2ТП ø50мм СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.
030 Плоскошліфувальна
Шліфувати торець витримуючи розмір 1.
Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А. Магнитна плита. Круг шліфувальний типу 2ТП ø50мм СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.
035 Протяжна
Протягнути отвір витримуючи розміри 1, 2.
Горизонтально-протяжний напівавтомат мод. 7Б55. Пристосування для затискання, замок. Протяжка кругла Р6М5 ø26,5мм ГОСТ 20365-74.

Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4
040 Шпоночно- протяжна
Протягнути шпоночний паз витримуючи розміри 1, 2, 3.
Горизонтально-протяжний напівавтомат мод. 7Б55. Оправка до ріжучого інструменту, планшайба. Протяжка шпоночна Р6М5 В=7мм ГОСТ 18217-80.
045 Фрезерна
Фрезерувати пази для ножів витримуючи розміри 2, 5. Фрезерувати радіусні канавки витримуючи розміри 1, 3, 4.
Фрезерний універсальний верстат мод. 6712В. Оправка, пристосування. Фреза фасона Т15К6; фреза напівкругла випукла Т15К6 R8 ГОСТ 9305-69.
050 Довбальна
Довбати канавки в пазах для виходу різців витримуючи розміри 1, 2, 3, 4.
Довбальний верстат мод. 7А412. Оправка, ділильна головка. Різець спеціальний Т5К10.





1 2 3 4
055 Довбальна
Довбати рифленія в пазах витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Довбальний верстат мод. 7А412. Оправка, ділильна головка. Грібьонка.
060 Термо-обробка. Загортувати деталь.
065 Внутрішньошліфувальна
Шліфувати отвір витримуючи розмір 1. Шліфувати торець витримуючи розмір 2.
Внутрішньо-шліфувальний верстат 3К225В. Патрон три кулачковий. Шліфувальний круг типу ПП ø24мм ГОСТ 2424-73; шліфувальний круг типу 2ТП СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.
070 Плоско-шліфувальна Шліфувати торець витримуючи розмір 1. Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А. Магнитна плита. Круг шліфувальний ø50мм ГОСТ 2424-73.
Продовження таблиці 3.1
Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4
075 Розмагничувальна Розмагнитити деталь. Демагнітор.
080 Збірна Встановити ножі у пази витримуючи розміри. Верстат, алюміневий молоток.
085 Шліфувальна
Шліфувати ножі по торцу та діаметру. Круглошліфувальний верстат мод. 3М150. Оправка. Шліфувальний круг СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.
090 Заточна Заточити ножі витримуючи розміри 1, 2. 3. Універсально-заточний верстат мод. 3М601Ф1. Шліфувальний круг СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.

3.5 Вибір устаткування, різального інструменту й пристосувань

Вибір устаткування багато в чому визначається типом виробництва. Для серійного типу виробництва характерне застосування верстатів широкого й загального призначення, із силовим програмним керуванням. Знаходять також застосування верстати високої продуктивності, технологічні можливості яких більше обмежені, але підвищена потужність і твердість дозволяють вести обробку на більше високих режимах різання й більше концентрованими методами.
Через велику вартість верстатів зі ЧПК, наголос у розроблювальному ТП зроблений на верстати широкого призначення й верстати високої продуктивності.
Нормування операцій на верстаті з програмним управлінням може бути здійснено лише після переробки креслення або операційного ескізу таким чином, щоб він був придатний для складення розрахунково-технологічної карти команд та переміщень виконавчих органів верстату.
Вибір типу встаткування й конкретної моделі верстата визначається видом обробки, що відповідає розробленої маршрутної технології, габаритами робочої зони верстата.
Для серійного типу виробництва характерно також застосування спеціалізованих й універсальних пристосувань. При виборі пристосування необхідно враховувати запропоновану маршрутною технологією схему базування деталі, програму випуску, імовірні витрати на виготовлення нестандартного пристосування.
Обране встаткування, інструмент і пристосування представлені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Таблиця устаткування, різального інструменту й пристосувань

Найменування операції
Модель
верстата
Потужність
верстата, кВт
Ріжучій інструмент
Марка ріжучої
частини інструменту

Кількість
інструмента
Пристосування
1 2 3 4 5 6 7

005 Токарна
Токарно-гвинторізний верстат мод 16К20

11 Свердло спіральне ø25мм ГОСТ 10903-77; зенкер цілий ø26мм ГОСТ 12489-71; різець прохідний прямий ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний ГОСТ 18870-73.
Р6М5

Р6М5

Т5К10

Т5К10
1

1

1

1
Трьохкулачковий патрон




Продовження таблиці 3.2

Найменування операції
Модель
верстата
Потужність
верстата, кВт
Ріжучій інструмент
Марка ріжучої
частини інструменту

Кількість
інструмента
Пристосування
1 2 3 4 5 6 7

010 Токарна
Токарно-гвинторізний верстат мод 16К20
11 Різець прохідний прямий ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний ГОСТ 18870-73.
Т5К10

Т5К10
1

1
Трьохкулачковий патрон

015 Токарна
Токарно-гвинторізний верстат мод 16К20

11 Зенкер цілий ø26мм ГОСТ 12489-71; різець прохідний прямий ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний ГОСТ 18870-73. Р6М5

Т5К10

Т5К10 1

1

1
Трьохкулачковий патрон


Продовження таблиці 3.2

Найменування операції
Модель
верстата
Потужність
верстата, кВт
Ріжучій інструмент
Марка ріжучої
частини інструменту

Кількість
інструмента
Пристосування
1 2 3 4 5 6 7

020 Токарна
Токарно-гвинторізний верстат мод 16К20

11 Різець прохідний прямий ГОСТ 18869-73; різець прохідний упорний ГОСТ 18870-73.
Т5К10

Т5К10
1

1
Трьохкулачковий патрон
025 Плоскошліфувальна Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А 4 Круг шліфувальний типу 2ТП ø50мм СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73 1 Магнитна плита


Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6 7
030 Плоскошліфувальна Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А 4 Круг шліфувальний типу 2ТП ø50мм СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73 1 Магнитна плита
035 Шпоночно-протяжна Горизонтально протяжний 7Б55
18,5 Протяжка шпонкова В=7мм
ГОСТ 18217-80
Р6М5
1 Оправка д ріжучого інструменту, планшайба
040 Протяжна Горизонтально протяжний 7Б55
18,5
Протяжка кругла ГОСТ 20365-74
Р6М5
1 Пристосування для затискання, замок

045 Фрезерна Фрезерний універсальний верстат мод. 6712В
0,75 Фреза фасона, фреза напівкругла ГОСТ 9305-69 Т15К6

Т15К6 1

1 Оправка, пристосування спеціальне

Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6 7
050 Довбальна Довбальний верстат мод. 7А412
1,5 Різець спеціальний Т5К10 1 Оправка, ділильна головка
055 Довбальна Довбальний верстат мод. 7А412
1,5 Грібьонка. Т5К10 1 Оправка, ділильна головка
065 Внутрішньошліфувальна Внутрішньошліфувальний верстат 3К225В
0,76 Шліфувальний круг типу ПП ГОСТ 2424-73, шліфувальний круг типу 2ТП СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73
1



1 Патрон трикулачковий




Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6 7
070 Плоскошліфувальна Плоскошліфувальний верстат мод. 3Е710А 4 Круг шліфувальний типу 2ТП ø50мм СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73 1 Магнитна плита

085 Шліфувальна
Круглошліфувальний верстат 3М150
4 Шліфувальний круг СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73
1 Оправка

090 Заточна
Універсально-заточний верстат мод. 3М601Ф1
2,2 Шліфувальний круг СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73
1 Оправка

3.6 Розрахунок припусків

Припуски на механічну обробку визначаються розрахунково-аналітичним і табличним методами. Для нашої деталі ми розраховуємо припуски на найбільш точну поверхню Ø27Н7( ), що застосовується для посадки на оправлення верстата.
Технологічний маршрут обробки складається з свердлування, протягування та шліфування.
Технологічний маршрут заносимо в таблицю 3.3.
Також записуємо відповідній заготівлі й шкірному технологічному переходу значення елементів припуску.
Таблиця 3.3 – Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічних переходах на обробку поверхні Ø27Н7( ) отвору для посадки на оправку верстата
Технологічні переходи обробки поверхні
Ø27Н7
Елементи припуску, мкм

Розрахунковий припуск
,мкм

Розрахунковий розмір
, мм
Допуск
, мкм Граничний розмір,
мм
Граничні припусків,
мкм





ε





Заготівля 150 200 1490 - - 22,735 1300 21,435 22,735 - -
Свердлування 40 60 75 130 1846 26,427 330 26,097 26,427 3692 4662
Зенкування 30 40 30 7,9 175 26,777 130 26,647 26,777 350 550
Протягування 5 10 7 0,05 100 26,977 52 26,925 26,977 200 278
Шліфування 5 15 - 0,05 22 27,021 21 27 27,021 44 75
Сумарне відхилення:

де – відхилення від співвісності, мм;
– ексцентричність, прошитого центрального отвору по відношенню до зовнішнього контуру заготовки, мм.
Для даної заготовки

; ;
Остаточне просторове відхилення:

де – коефіцієнт уточнення форми.
Тоді:
 після свердлування:
 після зенкування:
 після протягування:
Розрахунок мінімальних значень припусків проводимо, використовуючи основну формулу:
.
Мінімальний припуск:
 під свердлування:

 під зенкування:

 під протягування:

 під шліфування:

Визначимо розрахунковий розмір починаючи з кінцевого розміру за рахунок послідовного віднімання розрахункового мінімального припуску кожного технологічного переходу:

Найменший граничні розміри отримуємо наступним чином:

Граничні значення припусків визначаємо як різницю найменших граничних розмірів:

Граничні значення припусків визначаємо як різницю найменших граничних розмірів:

Визначимо загальний номінальний припуск:

де – верхнє відхилення заготовки, мкм;
– верхнє відхилення деталі, мкм.
Тоді:


Виконаємо перевірку правильності виконаних розрахунків:

Схема графічного розташування припусків і допусків на обробку отвору Ø27Н7( ) показана на малюнку 3.1.
На інші поверхні припуски на механічну обробку й допуски на розмір визначаємо табличним методом (ГОСТ 7505-89). Результати наведені в таблиці 3.4.
Припуски на механічну обробку й допуски лінійних розмірів кувань призначають залежно від вихідного індексу й розміру кування.
Установлюємо характеристики кування: клас точності – Т5, група стали – М2, ступінь складності - С2, вихідний індекс - 12.

Таблиця 3.4 - Припуски й допуски на оброблювані поверхні за ГОСТ 7505-89

Поверхня
Розмір Припуск, мм Допуск, мм
табличний розрахунковий
Ø86Н11
- 2,2

Ø27H7 -
2,0

16
- 2,0





Рис. 3.1 – Схема розташування припусків і допусків на поверхню Ø27Н7


Рис. 3.2 – Заготівка корпусу дискової фрези
3.7 Розрахунок режимів різання

Після того, як ми визначили припуски на механічну обробку по всіх технологічних переходах, нам має бути зробити розрахунок режимів різання. Від того як точно ми визначимо режими різання буде залежати якість поверхні готової деталі, а також шарів металу, що перебуває в безпосередній близькості до поверхні різання. Крім того, від призначених нами режимів різання буде залежати час обробки, а отже й такт випуску деталей в одиницю часу.
До основних елементів режимів різання можна віднести: глибину різання, подачу, швидкість різання, частоту обертання шпинделя, силу різання й потужність різання. При призначенні елементів режимів різання враховують характер обробки, тип і розміри інструментів, матеріал його ріжучої частини, матеріал і стан заготівлі, тип і стан устаткування.
Розрахунок режимів різання можна робити двома способами: аналітичним і табличним.
Під аналітичним методом розуміють розрахунок, що виробляється по формулах згідно заздалегідь розрахованих припусків, а під табличним розуміють визначення режимів різання, які наведені в довідковій літературі.
Найбільш точним є аналітичний, тому наступний розрахунок буде відбуватися в наступній послідовності:
1) розрахунок режимів різання по заздалегідь полічених припусках;
2) табличним методом на всі інші поверхні.
Режими різання включають наступні основні елементи:
- швидкість різання, яка визначається по наступній емпіричній формулі:
при свердлуванні:
V= (3.1)

при зенкуванні:
V= (3.2)
при протягуванні:
V= (3.3)
при свердлуванні:
Nр = (3.4)
при шліфуванні:
Nр = (3.5)
- частота обертання:
n = хв-1 (3.6)
- фактична швидкість різання:
VФ = , м/хв (3.7)
- головна складова сили різання (тангенціальна):
при протягуванні:
Pz = , H (3.8)
- момент, що крутить:
при свердлуванні:
МКР = ; H •м (3.9)
при зенкуванні:
МКР = , H •м (3.10)
де Ср – коефіцієнт і показники ступеня m, x, у визначаємо згідно [4];
T – період стійкості інструменту, хв.;
t – глибина різання, мм;
S – подача на оборот шпінделя, мм/об;
KV = KMV  KUV  KNV; (3.11)
де KMV – коефіцієнт враховує вплив матеріалу заготівки;
KNV – коефіцієнт враховує стан поверхні;
KUV – коефіцієнт матеріал інструменту, що враховує;
Sz – подача на один зуб, мм;
b – ширина фрезерування, мм;
z – число зубів фрези;
D – діаметр фрези, мм;
d – оброблюваний діаметр, мм;
SМ – хвилинна подача, мм/мин;
СР і показники ступеня y, g, w – визначаються по таблицях згідно [4].
Розраховуємо режими різання для поверхні Ø27H7 по формулах, а на решту поверхонь, режимів різання, вибираємо табличним методом згідно [5], результати заносимо в таблицю 3.4.
Розрахунок режимів різання для чорнового свердлування
Призначаємо режими різання для чорнового свердлування:
Початкові дані:
Верстат – токарно-гвинторізний 16К20; ріжучий інструмент – свердло спіральне D25 з бістро ріжучого стала Р6М5. Стійкість Т = 50 хв. [4].
Оброблюваний діаметр і глибина різання:
Глибина різання t = 2,5 мм, кількість проходів і=1 [6].
Подача S = 0,2 мм/об [4].
Коефіцієнт:
Кv = Kмv•Kиv•Klv ,
Kмv – коефіцієнт, що враховує якисть обробляему матеріалу [4].
Kмv = 1,27;
Kиv – коефіцієнт,на инсрументалний матеріал [4];
Kиv = 1;
Klv – коефіцієнт, враховуючи глубину свердлувания [4]
Klv = 1;
Кv =1,27•1•1=1,27
По [4] вибираємо значення коефіцієнтів:
Cv = 9,8; q = 0,4; m = 0,2; у = 0,5;
V = м/хв.
Визначаємо число оборотів шпинделя:
n = хв-1 .
Приймаємо за паспортом верстата nФ = 500 хв-1 тоді фактична швидкість різання:
Визначаємо дійсну швидкість різання:
V = м/хв.
Визначення сил різання, що становлять:
Мкр=10Cм·Dq·Sy·Kp , H×м
CМ = 0,0345; Кр = 1,1; у = 0,8; q = 2,0
Kp –принимаем по [4] Кр = 1,1
Мкр=10·0,0345·252·0,20,8·1,1 = 65,5 H×м

Визначаємо ефективну потужність різання:
Nэ = = 3,4 кВт.
Порівнюємо з фактичною потужністю верстата:
Nэ ≤ Nст
Nэ ≤ Nст • η
де η – ККД верстата
η = 0,75...0,85;
3,4 кВт ≤ 11•0,8= 8,8 кВт.
Отримані результати не перевищують максимального значення максимальної потужності верстату.
Визначаємо машинний (основний) час, що витрачається на свердлування:
Тсв.. = (3.12)
де L = lотв + lвр + lвих
lотв – довжина оброблюваного отвору, мм;
lвр – довжина урізування, мм;
lвих – довжина виходу, мм.
lотв = 19 мм
Тсв.. = = 0,24 хв.
Призначаємо режими різання для зенкерування
Верстат – токарно-гвинторізний 16К20; ріжучий інструмент – зенкер цілий D26 з бістро ріжучого стала Р6М5. Стійкість Т = 40 хв. [4].
Глибина різання tзенк.. = 0,3 мм.
Подача S = 0,8 мм/об.
Визначаємо швидкість різання:
Кv = Kмv•Kиv•Klv
Kмv – коефіцієнт, що враховує я кист обробляємо матеріалу [4].
Kмv = 1,27;
Kиv – коефіцієнт,на инструменталні матеріал [4];
Kиv = 1;
Klv – коефіцієнт, враховуючи глубину зенкування [4]
Klv = 1;
Кv =1,27•1•1=1,27
По [4] вибираємо значення коефіцієнтів:
Cv = 16,3; q = 0,3; m = 0,3; х = 0,2; y = 0,5;
V = = 20,4 м/хв.
Визначаємо число оборотів шпінделя:
n = хв-1 .
Приймаємо за паспортом верстата nФ = 250 хв-1
Визначаємо дійсну швидкість різання:
V = м/хв.
Визначення сил різання, що становлять:
Мкр=10Cм· Dq · tx·Sy·Kp H×м
Cм = 0,09; Кр = 1,1; у = 0,8; q = 0,1.
Kp –принимаем по [4] Кр = 1,1
Мкр=10•0,09•261•0,30,9•0,80,8 •1,1= 21,5 H×м
Визначаємо машинний (основний) час, що витрачається на зенкування:
Тзенк.. =
де L = lотв + lвр + lвых
lотв. – довжина оброблюваного отвору, мм;
lвр. – довжина врізання, мм;
lвих. – довжина виходу, мм.
lотв.= 17 мм,
Тзенк.. = = 0,11 хв.
Протягування:
Верстат – горизонтально-протяжний напівавтомат мод. 7Б55; ріжучий інструмент – протяжка кругла ø26,5мм з бістро ріжучого стала Р6М5.
Швидкість різання при протягуванні приймаємо рівною 5м/хв.
сила різання
Pz = , H
V=
Максимальна швидкість різання більше за попередньо обрану, тому приймаємо 5м/хв.
Визначаємо машинний (основний) час, що витрачається на протягування:
Тпрот. = (3.13)
де L = lотв. + lп. + lдоп.
lотв. – довжина оброблюваного отвору, мм;
lп. – довжина робочої частини протяжки, мм;
lдоп. – допоміжна довжина ходу, мм;
К – коефіцієнт.
lотв.= 17 мм,
Тпрот.. = = 0,1 хв.
Шліфування:
Верстат – внутрішньо-шліфувальний 3К225В; інструмент – шліфувальний круг типу ПП 24×10×18 СМ1-СМ2 ГОСТ 2424-73.
Призначаємо швидкість заготовки:
Визначаємо частоту обертання заготовки:

По паспорту верстату приймаємо найближче значення частоти обертання шпинделя : . Тоді визначимо дійсну швидкість різання:

Визначаємо ефективну потужність різання за формулою:
(3.14)
де – діаметр шліфування, мм;
– переміщення шліфувального кругу, мм;
– глибина шліфування, мм;
– швидкість обертання заготовки, м/хв;
– коефіцієнт та показники ступені в формулі потужності різання.


Назначаємо продольну подачу:


Приймаємо

Виконаємо перевірку, чи достатня потужність електродвигуна верстата для здійснення процесу різання, для чого порівняємо ефективну потужність з потужністю електродвигуна верстата:

де – ККД верстата.

Тоді:
Визначаємо основний машиний час обробки:
(3.15)
де – довжина шліфуємої поверхні, мм;
– кількість проходів;
– поправочний коефіцієнт.

На решту поверхонь, режимів різання, вибираємо табличним методом згідно [5], результати заносимо в таблицю 3.4.

Таблиця 3.4.
Найменування операції Швидкість різання V, м/хв Подача S, мм/об Глибина різання
t, мм Частота обертання
n, об/хв Машиний час
То, хв. Стійкість інструмента Т, хв.
005 Токарна 85,1 0,4 1,3 315 0,12 60
010 Токарна 85,1 0,4 1,3 315 0,11 60
015 Токарна 135 0,2 0,6 500 0,15 60
020 Токарна 135 0,2 0,6 500 0,14 60
025 Плоскошліфувальна 4,1 0,6 0,2 35 0,18
030 Плоскошліфувальна 4,1 0,6 0,2 35 0,18
035 Шпоночно-протяжна 8 2,8 0,41 60
040 Протяжна
5 0,5 0,34 1500
045 Фрезерна 78,5 2,8 28 200 2,73 160
050 Довбальна 0,8 14 1,2 60
055 Довбальна 0,4 26 0,95 60
065 Внутрішньошліфувальна 40
42,4 0,5 0,025 11500
500 0,43
070 Плоскошліфувальна 5,2 0,2 0,025 35 0,21
085 Шліфувальна 30
27 10 0,02 2350
100 1,26
090 Заточна 25 0,01 0,05 3500 2,3

3.8 Розрахунок норм часу

Під технічно обґрунтованою нормою часу розуміється час, необхідний для виконання заданого обсягу роботи при певних організаційно-технічних умовах і найбільш ефективному використанні всіх засобів виробництва. Від правильності й точності визначення необхідних норм часу на всіх операціях буде залежати вид продуктивності ділянки механічної обробки; обране згідно цих норм кількість верстатів, а отже й кількість робітників, що обслуговують це устаткування.
Технічні норми часу в умовах масового й серійного виробництв встановлюються розрахунково-аналітичним методом.
У серійному виробництві визначається норма штучно-калькуляційного часу:
, (3.16)
де Тп-з – підготовчо-завершальний час, хв.;
n – кількість деталей в партії, шт.;
Тшт – штучний час, хв.
Для обробки на токарному верстаті деталі, яка кріпиться в самоцентруючому патроні Тп-з складає 22 хв. (операція 005).
Кількість деталей в партії визначається по формулі:
(3.17)
де N – річна програма випуску, шт.;
– періодичність запуску в днях, приймаємо день.
шт.
Приймаємо кількість деталей в партії шт.
Штучний час визначається по формулі:
, (3.18)
де Т0 – основний час, хв.;
Тд – допоміжний час, хв.;
Тоб – час на обслуговування робочого місця, хв.;
Тот – час перерв на відпочинок і особисті потреби, хв.
Основний час був розрахований раніше і складає Т0=0,12 хв.
Допоміжний час визначається по формулі:
(3.19)
де Тус – час на установку і знаття деталі, хв.;
Тзо – час на закріплення і відкріплення деталі, хв.;
Туп – час на прийом управління, хв.;
Твим – час на вимірювання деталі, хв.;
k=1,85 – коефіцієнт для серійного виробництва.
Час на установку деталі в патроні Тус=0,22 хв., на закріплення і відкріплення деталі Тзо=0,024 хв.
Час на управління верстатом складає Туп=0,12 хв. (ввімкнення і вимкнення верстата кнопкою, підведення і відведення різця в горизонтальному напрямі).
Час на вимірювання дорівнює 0,17 хв., при 25% контролюємих деталей. Тоді отримаємо:
хв.
Таким чином, допоміжний час складає:
хв.
Отже, оперативний час складає:
хв.
У серійному виробництві значення Тоб і Тот окремо не визначаються. У нормативах дається сума цих двох складових (Тоб.от.) у відсотках від оперативного часу:
(3.20)
де Поб.от. – витрати часу на обточування робочого місця і відпочинок у відсотках від оперативного.
В даному випадку Поб.от=7%, отже
хв
Штучний час складає:
хв.
Визначаємо склад підготовчо-завершального часу: на наладку верстата, інструменту і пристосувань при закріпленні деталі в патроні – 8 хв.; на додаткові прийоми – 4 хв.; отримання інструменту і пристосувань до початку і здача після закінчення обробки – 10 хв.
Таким чином, штучно-калькуляційний час на 005 токарну операцію складає:
хв.
Норми часу на інші операції механічної розробки деталей розраховані аналогічно і зведені в таблицю.
Таблиця 3.4 – Технічні норми часу в хвилинах
Номер та зміст операції Т0 Тд Топ Тоб+Тот,
% Тшт Тп-з n Тш-к
Тус+ Тзо Туп Твим
005 Токарна 0,12 0,24 0,12 0,04 0,87 7 0,93 22 120 1,11
010 Токарна 0,11 0,24 0,12 0,04 0,86 7 0,92 22 120 1,1
015 Токарна 0,15 0,24 0,12 0,04 0,9 7 0,96 22 120 1,15
020 Токарна 0,14 0,24 0,12 0,04 0,89 7 0,95 22 120 1,14
025 Плоскошліфувальна 0,18 0,24 0,1 0,13 1,05 9,4 1,15 19 120 1,31
030 Плоскошліфувальна 0,18 0,24 0,1 0,13 1,05 9,4 1,15 19 120 1,31
035Шпоночно-протяжна 0,41 0,13 0,18 0,14 1,24 8 1,34 14 120 1,46
040 Протяжна 0,34 0,13 0,18 0,14 1,17 8 1,26 14 120 1,38
045 Фрезерна 2,73 0,47 0,2 0,14 4,23 8 4,57 25 120 4,78
050 Довбальна 1,2 0,24 0,12 0,04 1,94 8 2,1 25 120 2,31
055 Довбальна 0,95 0,24 0,12 0,04 1,69 8 1,83 25 120 2,04
065 Внутрішньо-шліфувальна 0,43 0,24 0,1 0,13 1,3 9,4 1,42 19 120 1,58
070 Плоскошліфувальна 0,21 0,24 0,1 0,13 1,08 9,4 1,18 19 120 1,34
085 Шліфувальна 1,26 0,24 0,1 0,13 2,13 9,4 2,33 19 120 2,49
090 Заточна 2,3 0,24 0,1 0,13 3,17 9,4 3,47 19 120 3,63

3.9 Розрахунок кількості верстатів і визначення завантаження

Правильний вибір обладнання та раціональне його використання дозволяє виключити простої верстатів, для цього необхідно врахувати показники ступені використання кожного верстату.
Для кожного верстату у технологічному процесі повинен бути розрахований коефіцієнт завантаження та коефіцієнт використання верстату за основним часом.
Проведемо розрахунки для токарної операції 005.
Коефіцієнт завантаження обладнання в серійному виробництві складає приблизно ηз = 0,85.
Коефіцієнт використання обладнання по основному часу η0 свідчить про частку машинного часу в спільному часі роботи верстата. Коефіцієнт визначається за формулою:
(3.21)

Визначаємо розрахункову кількість обладнання за формулою:
(3.22)
де N – річна програма випуску, шт.;
 коефіцієнт завантаження обладнання;
N = 10000 шт.; год.

Приймаємо кількість верстатів = 1 шт.



Уточнюємо значення коефіцієнту завантаження верстата по формулі:
(3.23)

Аналогічно розраховуємо кількість обладнання та коефіцієнти на інші операції, дані зводимо в таблицю 3.5. По отриманим даним будуємо графік використання обладнання за основним часом (рис. 3.3) та графік завантаження обладнання (рис. 3.4).

Таблиця 3.5 – Дані по завантаженню та використанню обладнання
Найменування операції
Т0, хв Тш-к, хв ,%


,%

005 Токарна 0,12 0,93 5 1 0,05 13
010 Токарна 0,11 0,92 5 1 0,05 12
015 Токарна 0,15 0,96 5 1 0,05 16
020 Токарна 0,14 0,95 5 1 0,05 15
025 Плоскошліфувальна 0,18 1,15 6 1 0,06 16
030 Плоскошліфувальна 0,18 1,15 6 1 0,06 16
035 Шпоночно-протяжна 0,41 1,34 7 1 0,07 31
040 Протяжна 0,34 1,26 7 1 0,07 27
045 Фрезерна 2,73 4,57 24 1 0,24 60
050 Довбальна 1,2 2,1 11 1 0,11 57
055 Довбальна 0,95 1,83 10 1 0,1 52
065 Внутрішньошліфувальна 0,43 1,42 7 1 0,07 30
070 Плоскошліфувальна 0,21 1,18 6 1 0,06 18
085 Шліфувальна 1,26 2,33 12 1 0,12 54
090 Заточна 2,3 3,47 18 1 0,18 66
Всього =8,93
15 =32,2



Рисунок 3.3 - Графік використання устаткування за основним часом

Рисунок 3.4 - Графік завантаження устаткування