Технологічний процес виготовлення деталі «Стакан»

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9180

3 Технологічний процес виготовлення деталі «Стакан»

3.1 Вибір варіанта одержання заготівки

Продуктивність механічної обробки валів багато в чому залежить від вигляду матеріалу, розмірів і конфігурації заготівки, а також від характеру виробництва. Заготовки отримують відрізанням від гарячекатаних або холоднотягнутих нормальних прутків і відразу піддають механічній обробці. Заготовки такого вигляду застосовують в основному в дрібносерійному і одиничному виробництві, а також при виготовленні валів з невеликим числом рівнів і незначною різницею їх діаметрів.
У виробництві з чималим масштабом випуску, а також при виготовленні валів складнішої конфігурації з рівнями, що значно розрізняються по діаметру, заготовки доцільно отримувати методами пластичної деформації. Ці методи – кування, штампування, періодичний прокат, обтисканні на ротаційно – кувальних машинах, електровисадження, дозволяють отримувати заготовки формою і розмірам найбільш близькі до готової деталі, що значно підвищує продуктивність механічної обробки.
Дана деталь – стакан, має не великі перепади діаметрів, тому можна розглядати заготовку з прокату. Але, оскільки тип виробництва деталі – серійний, можна також розглядати заготовку - поковку.

3.1.1. Розрахунок заготівки виготовленої на ГКМ.

Розглянемо заготовку – поковку вироблену на горизонтально кувальній машині (ГКМ).
 
Розрахуємо ціну заготовки за формулою:
S_заг=(C_i/1000∙Q∙k_т∙k_с∙k_в∙k_м∙k_п )-(Q-q)∙S_отх/1000 (3.1)
де C_i - ціна сталі 20Х за тонну;
Q – маса заготовки;
q – маса деталі;
S_отх - ціна стружки;
k_т - коефіцієнт, що залежить від точності штампувань;
k_с – коефіцієнт, що залежить від групи складності заготівлі;
k_в - коефіцієнт, що залежить від маси заготівлі;
k_м - коефіцієнт, що залежить від марки матеріалу;
k_п - коефіцієнт, що залежить від об’єму виробництва;
Розрахуємо масу заготовки:
Q = q1,5;
Q = 91,5 = 13,5 кг.
Вибравши коефіцієнти з таблиць, ми можемо розрахувати ціну поковки [4]:
S_заг=(7500/1000∙13,5∙1∙0,87∙0,89∙1,13∙1,0)-(13,5-9)∙1800/1000;
S_заг=88,6-8,1=80,5 грн.
Розрахуємо коефіцієнт використання матеріалу:
К_(в.м.)=q/Q; (3.2)
К_(в.м.)=9/13,5=0,67;

3.1.2. Розрахунок заготівки з круглого прокату.
Розрахуємо ціну заготовки, виробленої з прокату, за формулою:
S_заг=(C_i/1000∙Q)-(Q-q)∙S_отх/1000 (3.3)
де C_i - ціна сталі 20Х за тонну;
Q – маса заготовки;
q – маса деталі;
S_отх - ціна стружки;
Розрахуємо масу заготовки, за допомогою об’єму та щільності матеріалу:
Q=π∙d^2/4∙h∙ρ; (3.4)
Q=3,14∙〖190〗^2/4∙230∙7,8∙〖10〗^(-6)=50,83 кг;
S_заг=(7500/1000∙50,83)-(50,83-9)∙1800/1000;
S_заг=381,225-75,294=305,931грн
Розрахуємо коефіцієнт використання матеріалу:
К_(в.м.)=q/Q; К_(в.м.)=9/(50,83 )=0,18;
Аналізуючи данні, приходимо до висновку що ціна з заготовки с круглого прокату набагато дорожче, та коефіцієнт використання матеріалу при поковці на багато більший від коефіцієнту використання матеріалу при заготовці з круглого прокату, якщо точніше то (0,67-0,18)/0,67∙100%≈73%.
ГКМ призначена для штампування з пруткового матеріалу висадкою і прошивкою поковок, форма яких близька формі тіл обертання. Отже, найбільш раціональним і економічно вигідним буде використання заготовки отриманої з поковки на горизонтально кувальній машині.
3.2 Технологічний процес виготовлення деталі

Розробка маршруту виготовлення деталі складає 14 операцій, операції ідуть в такій послідовності: токарна чорнова, токарна напівчистова, термообробка, токарна з ЧПК, вертикально-фрезерна, токарна чистова, круглошліфувальна, внутрішньо шліфувальна, токарна, координатна – розточна, різенарізна, токарна, радіально – свердлильна.
Детальніше маршрут обробки представлено у таблиці 3.1
Таблиця 3.1 - Маршрут обробки деталі вал ступінчатий
Номер, найменування та зміст операцій
Ескіз обробки, базування Обладнання, пристрої та
інструмент
005 Токарна чорнова.
Установ А.
Точити торець і зовнішній діаметр на прохід начорно, дотримуючись розмірів, які вказані на ескізі. Токарно-гвинторізний 16К20; різець прохідний відігнутий
Т15К6 ГОСТ 18877-73; патрон самоцентрувальний 3х кулачковий ГОСТ 2675-80

Установ Б.
Точити торець начорно, дотримуючись розміру, що вказаний на ескізі. - теж саме -
010 Токарна напівчистова з ЧПК
Установ А
Точити торець 5,
точити ступені 6,7,8,10,
свердлувати отвір 9,
точити фаску 11
Верстат токарно-револьверний
напівавтомат з ЧПК 1П732РФ3;
різець прохіднийГОСТ 18877-73;
свердло спіральне Р18 Ø42,патрон самоцентрувальний
3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
різець розточний ГОСТ 18882-73;
Установ Б
Точити торець витримучи розмір 15,
точити зовнішній діаметр 13, розточити отвір 14,12
015 Термічна обробка. Цементація
020 Токарна з ЧПК. Розточити внутрішній діаметр 24,
розточити внутрішній діаметр 23,17,
розточити внутрішній діаметр 21, 18
точити внутрішню канавку 30,31,34,35
точити фаски, 25,26,27,28,29 Верстат токарно-револьверний напівавтомат
з ЧПК 1П732РФ3; патрон самоцентрувальний
3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
різець прохідний ГОСТ 18877-73;
різець розточний
ГОСТ 18882-73;
Продовження таблиці 3.1

025 Вертикально-фрезерна.
Фрезерувати лиску витримуючи
розмір 36
Вертикально-фрезерний консольний верстат. Фреза торцева Ø63 по ГОСТ 22087-76, лещата.
030 Токарна з ЧПК
Точити зовнішні поверхні начисто,
дотримуючись розмірів Верстат токарно-револьверний напівавтомат
з ЧПК 1П732РФ3; патрон самоцентрувальний
3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
різець прохіднийГОСТ 18877-73;
035 Термообробка Піч ТВЧ
040 Круглошліфувальна
Шліфувати зовнішні діаметри,
витримуючи розміри 38, 39, 40, 41,
шліфувати торець, витримуючи розмір 37,
та дотримуючись вказаної
на ескізі шорсткості

Верстат круглошліфувальний 3М51;
патрон самоцентрувальний
3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
круг шліфувальний 1 450х63х203
63А 40-П СМ К 35м/с А 1кл. 92Е
ГОСТ 2424-83
Продовження таблиці 3.1
Продовження таблиці 3.1
045 Внутрішньошліфувальна
Шліфувати внутрішні поверхні
витримуючі розміри 49, 45, 48, 46,
шліфувати торець, витримуючи розмір 44
Верстат внутрішньошліфувальний 3К225В;
патрон самоцентрувальний 3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
круг шліфувальний 1 125х63х51 25А 16-П
С2 9 К 35м/с А 1кл. 93Е ГОСТ 2424-83,
прокладки спеціальні
050 Токарна
Розтичи внутрішній діаметр,
витримуючи розміри 50,51. Верстат токарно-гвинторізний 16К20;
патрон самоцентрувальний 3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
різець розточний ГОСТ 18882-73;
055 Координатно - розточна
Свердлувати 4 отвори витримуючи
розміри 56, 57, 58;
свердлувати 4 отвори напрохід
витримуючи розмір 54, 59, 55;
зенкувати 4 отвори, витримуючи
розміри 52, 53. Верстат координатно-розточний 2Е440А;
свердло спіральне Ø8,5 Р18 ГОСТ 10902-77;
свердло спіральне Ø13 Р18 ГОСТ 10902-77; зенковка конічна Ø20 Р6М6 ОСТ 2И22-2-80; лещата слюсарні ГОСТ 4045-75

Продовження таблиці 3.1
060 Різенарізна
Нарізати різь у 4 отворах
витримуючи розміри 61, 62, 63, 64
Метчик машин-ручний ГОСТ 3266-81;
лещата слюсарні ГОСТ 4045-75
065 Токарна
Довести чистоту фаски до вказаної
на ескізі, видержувуючи розміри 65, 66.
Верстат токарно-гвинторізний 16К20;
патрон самоцентрувальний 3х кулачковий ГОСТ 2675-80;
різець прохідний ВК8 ГОСТ 18881-73
070 Радіально - свердлильна
Свердлувати 2 отвтори, витримуючи розмір 72,75,
свердлувати отвір напрохід, витримуючи розмір 70,
розсвердлувати отвір 8 глубиною 33 мм,
витримуючи розміри 69,76 зенкувати фаску 1,6x45°,
нарізати різь витримуючи розміри 67,68, 71
Верстат радіально-свердлувальний 2М55;
свердло спіральне 8 Р18 ГОСТ 10902-77;
свердло спіральне 11,1 Р18 ГОСТ 10902-77;
зенковка конічна 11 ГОСТ 14953-80;
лещата слюсарні ГОСТ 4045-75


3.3 Проектування заготовки
Заготовку проектуємо по ГОСТ 7505-89. Для проектування нам потрібні слідуючи данні відносно деталі: маса поковки, група сталі, ступінь складності, клас точності.
Масу поковки визначаємо за формулою:
m_пок=m_дет∙K_p (3.1)
де m_дет – маса деталі;
K_p - коефіцієнт що враховує відходи металу в стружку при механічній обробці поковки;
Для поковки для на ГКМ у відкритих штампах K_p=1,5
m_пок=9∙1,5=13,5 кг
Група сталі М1, так як заготовка має до 0,35% карбону.
Розрахункове значення ступеня складності визначається по формулі:
С=Мр/Мф, (3.2)
де Мр – маса поковки;
Мф – маса простої фігури, в яку може бути описана заготовка;
Мф =50,83 гр. (з розрахунків вибору методу отримання заготівкі).
С = 13,5/50,83=0,27, так як С<0,63, то степінь складності поковки С1.
Так як заготовка – поковка на ГКМ, то клас точності Т4.
Вихідний індекс – 11.
По вихідному індексу назначаємо припуски, та заносимо до таблиці 3.2.
Розмір Припуск Допуск
180 2∙1,5 _(-0,9)^(+1,6)
130 2∙1,7 _(-0,8)^(+1,4)
48 2∙1,6 _(-0,4)^(+0,8)
225 2∙2,3 _(-1)^(+1,8)
35 2∙1,6 _(-0,4)^(+0,8)
Таблиця 3.2 – Припуски на механічну обробку
3.4 Розрахунок припусків на механічну обробку
Технологічні переходи обробки поверхні Ø130js5 Елементи припуску, мкм Розрахунковий припуск, мкм Розрахунковий розмір,мм Допуск, мкм Граничний розмір, мм Граничне значення припусків, мкм
Rz h ρ  2Zmin dp Т dmin dmax 2Zmin 2Zmax
Заготовка - штамповка 100 100 2062 - - 135,404 1000 135,40 136,40 - -
Точіння чорнове 50 50 124 110 2264,5 130,875 400 130,90 131,27 4528,97 5128,97
Точіння напівчистов 30 30 82,5 5,5 223,82 130,428 160 130,43 130,58 447,63 687,63
Точіння чистове 20 10 41,2 5,5 142,65 130,142 40 130,14 130,18 285,29 405,29
Шліфування чистове 5 15 - - 71,23 130,00 18 130,00 130,01 142,46 164,46
5404,35 6386,354
Розрахуємо припуски на механічну обробку поверхні діаметром Ø130js5, записуючи результати у таблицю 3.3.
Таблиця 3.3 – Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічних переходах на обробку поверхні діаметром Ø130js5
Коефіцієнти Rz і T характеризують якість поверхні заготовки, залежать від обраного типу отримання заготовки, і вибираються з таблиць [5]
Розрахуємо значення просторових відхилень для даної заготовки за формулою:
ρ_заг=ρ_экс+ρ_кор; (3.3)
Значення ρ_экс та ρ_кор вибираємо з таблиць. [4]
ρ_экс=2,0мм; ρ_кор=0,5мм;
ρ_заг=√(〖2,0〗^2+〖0,5〗^2 )=2062 мкм;
На подальшу обробку сумарне просторове відхилення знаходимо за емпіричною формулою:
ρ_ост=k_y∙ρ_заг; (3.4)
Значення коефіцієнта k_y для заданих видів обробки:
точіння чорнове – 0,06;
точіння полу чистове – 0,04
точіння чистове – 0,02
ρ_1=0,06∙2062=124 мкм;
ρ_2=0,04∙2062=82,5 мкм;
ρ_3=0,02∙2062=41,2 мкм;
Погрішність установки при чорновому розточуванні:
ε_1=√(ε_б^2+ε_з^2 ); (3.5)
При базуванні у трикулачковому патроні ε_б^ =0, тому вибравши з таблиці ε_з^ =110, розрахуємо погрішність установки [4]
ε_1=√(0_^2+〖110〗_^2 )=110;
Погрішність установки при напівчистовому розточуванні:
ε_2=0,05∙ε_1+ε_інд; (3.5)
Так як обробка здійснюється на одній установці, то ε_інд=0, тоді:
ε_2=0,05∙110+0=5,5;
На підставі записаних в таблиці даних розраховуємо мінімальні значення міжопераційних припусків, користуючись основною формулою:
〖2z〗_min=2(R_(z_(i-1) )+T_(i-1)+√(ρ_(i-1)^2+ε_i^2 )); (3.6)
 
〖2z〗_(min_1 )=2(100+100+√(〖2062〗^2+〖190〗^2 ))=2264,49 мкм;
〖2z〗_(min_2 )=2(50+50+√(〖124 〗^2+〖9,5〗^2 ))=223,82 мкм;
〖2z〗_(min_3 )=2(30+30+√(〖82,5〗^2+〖9,5〗^2 ))=142,65 мкм;
〖2z〗_(min_4 )=2(20+10+√(〖41,2〗^2+0^2 ))=71,23 мкм;
Графа таблиці 3.3 Розрахунковий розмір заповнюється починаючи з кінцевого (креслярського) розміру шляхом послідовного додавання розрахункового мінімального припуску кожного технологічного переходу.
d_p3=130,00+2∙71,23∙0,01=130,14 мкм;
d_p2=130,14+2∙142,65∙0,01=130,43 мкм;
d_p1=130,43+2∙223,82∙0,01=130,88 мкм;
d_pзаг=130,88+2∙2264,49∙0,01=135,40мкм;
У графі граничний розмір найменше значення виходить по розрахункових розмірах, закруглених до точності допуску відповідного переходу .
Найбільші граничні розміри визначаються з найбільших граничних розмірів додаванням допусків відповідних переходів.
d_(max_4 )=130,00+0,018=130,02 мм;
d_(max_3 )=130,14+0,040=130,18 мм;
d_(max_2 )=130,43+0,160=130,59 мм;
d_(max_1 )=130,88+0,400=131,28 мм;
d_(max_заг )=135,40+1=136,40 мм;
Мінімальні граничні значення припусків Z_min^пр рівні різниці найбільших граничних розмірів виконуваного і передуючого переходів, а максимальні значення Z_max^пр - відповідно різниці найменших граничних розмірів.
〖2Z〗_(min_4)^пр=130,142-130,00=142,46 мкм;
〖2Z〗_(min_3)^пр=130,428-130,142=285,29 мкм;
〖2Z〗_(min_2)^пр=130,875-130,428=447,63мкм;
〖2Z〗_(min_1)^пр=135,404-130,875=4528,97 мкм;
Загальні припуски визначаємо, підсумовуючи проміжні припуски, і записуємо їх значення внизу відповідних граф:
〖2Z〗_(〖заг〗_min)^ =142,46+285,29+447,63+4528,97=5404,35 мкм;
〖2Z〗_(〖заг〗_max)^ =164,46+405,29+687,63+5128,97=6386,35 мкм;
Загальний номінальний припуск розраховуємо за формулою:
Z_(〖заг〗_ном )=z_(〖заг〗_min )+В_з-В_д; (3.7)
Z_(〖заг〗_ном )=8878,2 +1400- 0,009 =6804,34 мкм;
Тоді можна розрахувати номінальний діаметр заготовки за формулою:
d_(з_ном )=〖d_(д_ном )-Z〗_(〖заг〗_ном ); (3.8)
d_(з_ном )=130+6,8=136,8 мм;
Перевірка розрахунків:
〖2z〗_(max_4 )-〖2z〗_(min_4 )=164,46-142,46=22;
Т_3-Т_4=40-18=22;
〖2z〗_(max_3 )-〖2z〗_(min_3 )=405,29-285,29=120;
Т_2-Т_3=190-70=120;
〖2z〗_(max_2 )-〖2z〗_(min_2 )=687,63-447,63=240;
Т_1-Т_2=460-220=240;
〖2z〗_(max_1 )-〖2z〗_(min_1 )=5128,97-4528,97=600;
Т_заг-Т_1=1000-400=600.


3.5 Розрахунок режимів різання

Визначимо режими різання для операції 005. Розточування напівчистове
t=1,61;
Відповідно до розрахованої глибини різання вибираємо подачу:
S=0,9 мм⁄об;
Значення стійкості різця коливається від 30 до 60 хв, обираємо Т = 45 хв.
Розрахуємо швидкість різання за формулою:
V= C_v/(T^m t^x S^y )∙K_v; (3.9)
де Т – стійкість інструменту;
t – глибина різання;
S – подача;
C_v, m, x, y – коефіцієнти що залежать від подачі, та ріжучої частини інструменту;
де K_v - коефіцієнт є множенням коефіцієнтів, що враховують вплив матеріалу заготівки K_мv, стан поверхні K_пv, матеріалу інструменту K_іv, та розраховується за формулою:
K_v=K_мv∙K_пv∙K_іv (3.10)
де K_мv - поправочний коефіцієнт враховує вплив фізико - механічних властивостей оброблюваного матеріалу на швидкість різання, та розраховується за формулою:
K_мv=K_г (750/σ_в )^(n_v ); (3.11)
де K_г - коефіцієнт, що характеризує групу сталі по оброблюваності,
n_v - показник степені,
K_мv=1,0(750/590)^0,9=1,24;
K_v=1,24∙1∙1∙1=1,24;
 
V= 420/(〖45〗^0,2 〖1,19〗^0,15 〖0,1〗^0,2 )∙1,24=201,3 м⁄хв;
Розрахуємо частоту обертання шпинделя за формулою:
n= (1000∙V)/πD; (3.12)
n= (1000∙301,5)/(3,14∙130)=503,6 〖хв〗^(-1) ;
Розраховану частоту необхідно звести до найближчого стандартного значення частоти обертання шпинделя, на якому ведеться обробка деталі, тому приймаємо n=500 〖хв〗^(-1)
Значення частоти обертів тепер не відповідає розрахованому раніше
значенню швидкості, тому швидкість різання потрібно перерахувати відповідно
до нового значення n за формулою (10.2):
V= (3,14∙130∙500)/1000= 205,6 м⁄хв;
Визначимо тангенціальну силу за формулою:
P_z=10∙C_p∙t^x∙S^y∙K_p; (3.13)
де t – глибина різання;
S – подача;
C_р, q, x, y – коефіцієнти що залежать від подачі та ріжучої частини інструменту;
K_p - поправочний коефіцієнт, що є добутком ряду коефіцієнтів, що враховують фактичні умови різання. Чисельні значення цих коефіцієнтів вибирають із довідкових таблиць. [6]
K_р=1,24∙1∙1∙1=1,24;
P_z=10∙200∙〖1,19〗^1∙〖0,3〗^0,75∙1,24=550,3 Н;
Визначаємо ефективну потужність різання, кВт:
; (3.14.)

 
Потужність електродвигуна головного руху верстату 16К20Ф3 дорівнює 30 кВт, тому розраховані режими різання для даної операції не перевищують технічних можливостей верстата.
Розрахуємо машинний час, затрачуваний на чорновий прохід:
; (3.15)
де l - розмір оброблюваної поверхні в напрямку подачі;
- величина врізання;
t - глибина різання, мм;
 - головний кут у плані, град.;
мм - вихід (перебіг) ріжучого інструменту.

Аналогічним методом розраховуємо режими різання на інші операції, визначенні дані записуємо до таблиці 3.4
Таблиця 3.4 – Дані режимів різання, розрахованих табличним методом
Найменування операції Швидкість різання V,м/хв Подача S,мм/об Глибина різання t,мм Кількість проходів ,шт. Частота обертання
n, 1/хв Машиний час
То, хв. Стійкість інструмента Т,хв.
005 Токарна чорнова
Установ А
Точити торець 205,6 0,9 1,6 1 500 0,98 45
Точити зовнішній діаметр 130 83,81 0,9 1,25 1 200 0,191 45
Установ Б
Точити торець начорно 114,9 0,9 1,66 1 200 0,75 45
010 Токарна напівчистова
Установ А
Точити торець 205,6 0,8 0,7 1 500 0,169 45
Точити торець Ø180 128,9 0,8 0,7 1 315 0,266 45
Свердлувати отвір Ø 42 26,38 0,5 21 1 200 0,46 90

Продовження таблиці 3.4
Точити Ø 130 прохід 205,6 0,8 0,235 1 500 0,147 45
Точити торець 178,1 0,8 0,76 1 315 0,106 45
Точити Ø120 130,7 0,8 10,75 5 315 0,35 45
Установ Б
Точити торець 178 0,8 0,7 1 315 0,127 45
Точити зовнішній діаметр 141,8 0,8 0,25 1 250 0,185 45
Розточити внутрішній діаметр 97,77 0,8 1,12 1 315 0,295 45
020 Токарна
Розточити діаметр 103 128,2 0,6 0,75 1 400 0,63 45
Розточити діаметр 116 130,1 0,6 1,56 2 315 0,48 45
Розточити діаметр 120 158,7 0,6 0,48 1 500 0,507 45
Точити внутрішню канавку 73,9 0,25 3,5 1 315 0,12 45
025 Вертикально-фрезерна 113,1 0,24
Sz=0,04 19 5 1000 0,313 30
030 Токарна чистова
Точити діаметр Ø120 301,9 0,32 0,055 1 800 1,57 45
Точити діаметр Ø130 327 0,32 0,145 1 800 1,27 45
Точити торець 180,9 0,33 0,7 1 320 0,92 45
Точити канавку І 73,9 0,25 0,5 1 315 0,57 45
Точити канавку ІІ 75,2 0,25 0,5 1 315 0,27 45
040 Круглошліфувальна
Шліфувати торець 22,6 0,002 0,2 40 2,7
Шліфувати сходинку 1 16 0,005 0,25 40 4,7
Шліфувати сходинку 2
Прохід 1 15 0,01 0,3 40 4,8
Прохід 2 15 0,005 0,05 40 3,6
045 Внутрішньошліфувальна
Внутрішня поверхня 1 19 0,005 0,25 60 1,05
Внутрішня поверхню 2 20,6 0,1 0,001 90 1,1
Шліфувати торець 56 0,002 0,3 100 1,01
050 Токарна
Розточити отвір 1й прохід 74 0,15 0,5 1 200 0,26 45
2й прохід 74 0,1 0,1 1 200 0,58 45
055 Координатно –розточна
Свердлувати 4 отвори 21 0,05 4,25 4 800 0,64 25
Свердлувати 4 отвори напрохід 25 0,05 6,5 4 630 0,95 25
Зенкувати 4 отвори 20 0,16 3,5 4 315 0,58 25
Нарізати різь у 4х отворах 2,8 1,4 1,1 1 80 0,8 30
Продовження таблиці 3.4
060 Радіально – свердлильна
Свердлувати 2 отвори 12 0,16 4 2 500 0,62 25
Свердлувати отвір напрохід 12 0,16 4 1 500 0,51 25
Розсвердлувати отвір 10 0,16 1,6 1 315 0,45 25
Зенкувати фаску 1,6x45° 14 0,08 1,6 1 315 0,07 60
Нарізати різь 2,8 1,4 1,1 1 80 2,15 20

3.6 Нормування технологічного процесу
Технічні норми часу в умовах серійного виробництва встановлюються розрахунково-аналітичним методом.
Розраховуємо норми штучно-калькуляційного часу на токарну операцію 015, яка виконується на токарному верстаті .
(3.14)
(3.15)
де - підготовчо-заключний час, хв.;
- основний час, хв.;
n – кількість деталей в настройковій партії, шт.;
- час на встановлення та зняття деталі, хв.;
- час на закріплення та відкріплення деталі, хв.;
- час приймання керування, хв.;
- час на вимірювання деталі, хв.;
- час на обслуговування робочого місця та відпочинок, хв.;
к – поправочний коефіцієнт.


Час на вмикання верстата кнопкою – 0,01хв; підвести та одвести різець від деталі – 2*0,05 хв. [1]Тоді:


Поправочний коефіцієнт на допоміжний час при серійному виробництві:

Допоміжний час:
(3.16)

Оперативний час:
(3.17)

Час на відпочинок та обслуговування робочого місця складає 6% від оперативного часу:

Підготовчо-заключний час на налагоджування станка – 6 хв.;отримання інструмента та пристосування й здача його після закінчення обробки – 10 хв. [1].
Тоді:

Кількість деталей в партії [1]:
; (3.18)
де N – програма випуску деталей,шт.;

Штучно-калькуляційний час:

Результати визначення часу на інші операції розраховуємо аналогічним чином. Всі дані заносимо до таблиці 3.5.
Таблиця 3.5 - Таблиця норм часу по операціям, хв.

Номер та найменування операції То Тв Топ Тоб.от
Тшт Тп-з N Тш-к
Тус,
Тзо Туп Тиз
005 Токарна
1,921 0,22 0,11 0,16 3,0125 0,18075 3,1932 16 32 3,69325
010 Токарна чорнова з ЧПК
2,105 0,22 0,11 0,32 3,4925 0,20955 3,7020 17 32 4,2333
020 Токарна
1,737 0,22 0,11 0,18 2,8655 0,17193 3,0374 17 32 3,56868
025 Вертика-льно-фрезерна 0,313 0,22 0,26 0,12 1,5895 0,09537 1,6848 18 32 2,24737
030 Токарна чистова 4,913 0,22 0,11 0,16 6,0045 0,36027 6,3647 17 32 6,89602
040 Круглошліфувальна 15,8 0,22 0,26 0,24 17,0395 1,02237 18,061 17 32 18,5931
045 Внутрішньошліфувальна 3,16
0,22 0,26 0,24 4,307 0,25842 4,5654 18 32 5,12792
050 Токарна
0,84
0,22 0,11 0,16 1,7465 0,10479 1,8512 18 32 2,41379
055 Координатно –розточна 2,97 0,32 0,26 0,24 4,487 0,26922 4,7562 17 32 5,28747
060 Радіально – свердлильн 3,8 0,32 0,26 0,84 6,427 0,38562 6,81262 18 32 7,37512

3.7 Розрахунок необхідної кількості верстатів та коефіцієнта їх використання
Для кожного верстату у технічному процесі повинен бути прорахований коефіцієнт використання верстата по основному часу.
Приводимо розрахунки для операції 005 токарна.
Коефіцієнт використання обладнання по основному часу n0 свідчить о частці машинного часу в спільному часі роботи верстата. Воно визначається як відношення основного часу до штучно-калькуляційного часу.
(3.19)
де - штучно-калькуляційний час, хв.;
- основний час, хв.;

Визначаємо розрахункову кількість обладнання за формулою:
(3.20.)
де N – річна програма випуску, шт;
N – 5000шт.;
- коефіцієнт завантаження обладнання;
= 0,75

Після розрахунку приймаємо кількість верстатів, округлюючи в більшу сторону до цілого числа ( ).
Приймаємо =1 шт
Коефіцієнт завантаження верстата знаходимо по формулі:
(3.21)

Отримані значення на інші операції заносимо до таблиці 3.6. та будуємо графіки отриманих значень: рисунок 3.1 - графік завантаження обладнання, та рисунок 3.2 - графік використання обладнання по основному часу.
Таблиця 3.6 – Звідна таблиця завантаження коефіцієнтів обладнання
Номер, найменування операції Т ,мин
Т ,мин
,%


,%

005 Токарна 1,921 3,6933 33,499 1 0,335 52,014
010 Токарна 2,105 4,2333 38,397 1 0,384 49,725
020 Токарна 1,737 3,5687 32,369 1 0,3237 48,673
025 Фрезерна 0,313 2,2474 20,384 1 0,2038 13,927
030 Токарна чистова 4,913 6,896 62,549 1 0,6255 71,244
040 Круглошліфувальна 15,8 18,593 84,323 2 1,6865 84,978
045 Внутрошліфувальна 3,16 5,1279 46,512 1 0,4651 61,623
050 Токарна 0,84 2,4138 21,894 1 0,2189 34,8
055 Координатно–роз. 2,97 5,2875 47,959 1 0,4796 56,171
060 Радіально–свердл. 3,8 7,3751 66,895 1 0,6689 51,525

Розраховуємо середню завантаженість верстатів за формулою:
; (3.22)
де - кількість операцій;

Так як на деяких операціях верстати мають мале навантаження (операціі 005, 020, 025, 050, 055, 050), і середня завантаженість верстатів менше 75%, потрібно буде довантажити їх однотипними деталями у наступних розрахунках.
 
3.8 Вибір типу виробництва

На підприємстві яке виготовляє деталь служба маркетингу вивчила ринок і пришла до висновку, що потреба в машинах які випускає підприємство складає приблизно 8000 штук на рік. Виходячи з цього, спираючись на масу деталі, та використовуючи табличні дані, можна сказати що тип виробництва відноситься до серійного. Але деталь що виробляється є частиною нового модернізованого механізму, тому випуск даної деталі буде залежати від кількості замовлень на модернізацію.
Точно можна визначити тип виробництва тоді, коли розрахуємо коефіцієнт закріплення операцій, формула якого має вигляд:
К_(з.о.)=(∑▒О)/(∑▒С) ; (3.23)
де О – кількість операцій, які виконуються на робочому місці;
С - прийняте число робочих місць.
Кількість операцій, визначаємо за формулою:
(3.24)
де - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання;
- фактичний коефіцієнт завантаження обладнання;
Приймаємо
Тоді для операції 005:

Для наступних операцій:









Аналогічним чином розраховуємо кількість операцій для кожного робочого місця і результати зводимо в таблицю 3.8.
Тоді,
;
Так як, 1< <10, то виробництво серійне.
Таблиця 3.8 – Таблиця розрахунку кількості операцій на робочому місці
Номер та найменування
операції
шт ,%
О
005 Токарна 1 33,499 2,24
010 Токарна 1 38,397 1,95
020 Токарна 1 32,369 2,32
025 Фрезерна 1 20,384 3,67
030 Токарна чистова 1 62,549 1,19
040 Круглошліфувальна 2 84,323 0,89
045 Внутрошліфувальна 1 46,512 1,61
050 Токарна 1 21,894 3,42
055 Координатно–роз. 1 47,959 1,56
060 Радіально–свердл. 1 66,895 1,12
20

Кінематична схема верстата СТП – 220АП

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9179

Кінематична схема верстата СТП – 220АП

Привод головного руху здійснюється від електродвигуна М1, рисунок 1.2. У верстаті СТП – 220АП один рухливий зубчастий блок 12, переміщуваний гідроциліндром, дозволяє мати 2 діапазони обертів шпинделя. Зхва чисел обертів шпинделя усередині діапазонів виробляється регулюванням обертів електродвигуна внизу зі співвідношенням 1:15,4 і зверху зі співвідношенням 3,6:1.

Рисунок2.1 – Схема кінематична верстата моделі СТП-220АП
Число обертів шпинделя верстата СТП- 220АП:
діапазон 11…610 хв
діапазон 51…2800 хв
Як видно з кінематичної схеми Рисунок2, (СТП- 220ТР) для спрощення конструкції верстат рухливого зубчастого блоку не має, тому число обертів двигуна мають один діапазон: 30..1000 хв , крім того.
Так само для спрощення конструкції в нього револьверна головка замінена на різцетримач.
Електродвигуни М2 і М3 через без шпонкові з єднання й кулькові гвинтові пари 12 і 14 (мал. 1,2) здійснюють поздовжню й поперечну подачу хрестового супорта.
Прискорення переміщення в поздовжньому напрямку 10000 мм/хв.
Прискорення переміщення в поперечному напрямку 5000 мм/хв.
Крок гвинтових пар:
- поперечної: t= 5мм;
- поздовжньої: t= 10мм.

Рисунок 2.2 – Схема кінематична верстата СТП – 220ТР
Датчики зворотного зв язку ДПФ100Д приєднуються безпосередньо до кулькових гвинтів.

Дискретність поздовжнього переміщення 0,001мм.
Дискретність поперечного переміщення 0,001мм.
Привод транспортера здійснюється від електродвигуна М5 через мотор – редуктор з кількістю обертів вихідного вала 35,5 хв і ланцюговою передачею з передаточним числом = 3,2.

Комплекс числового програмного керування

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9178

Комплекс числового програмного керування

Підготовка виробництва для верстатів зі ЧПК охоплює різні заводські служби. Тільки спільний розгляд усього комплексу питань, пов язаного із застосуванням верстатів зі ЧПК, забезпечує їхню раціональну експлуатацію. Креслення деталі одночасно надходить у систему підготовки програм і систему технологічної підготовки, що забезпечує відділ підготовки програм даними про технологічний процес обробки деталі, режимах різання. На підставі отриманих даних створюється програма, що надходить у систему ЧПК. Система ЧПК переробляє отриману інформацію й видає команди робочим органам верстата. Верстат попередньо набудовують наладчики, які встановлюють інструменти й пристосування відповідно до документації, розробленої в системі технологічної підготовки.

Даний комплекс ЧПК може видозмінюватися залежно від виду програмоносія, способів кодування інформації й передачі її в систему ЧПК.

Комплекс ЧПК з управлінням від перфострічки

Комплекс складається із систем підготовки програм і ЧПК й верстата, що реалізує програму. Система підготовки програм може бути ручний і автоматизованої. У цей час автоматизована підготовка програм одержала найбільше поширення.

Програми контролюються за допомогою автоматичних пристроїв або візуальну при перегляді перфострічки. Геометричну інформацію на перфострічці заносять у вигляді координат опорних крапок, а заданий контур між цими крапками аппроксиммируется інтерполятором. Інтерполятор декодує геометричну інформацію перфострічки у форму, зручну для обробки системою керування верстата, тобто перетворює її в певну послідовність розподілених у часі й по координатних осях імпульсів, кожний з яких викликає елементарне переміщення робочих органів верстата.

Комплекс ЧПК з управлінням від перфострічки найпоширеніший і може застосовуватися з будь-яким верстатом. Цьому сприяють достоїнства перфострічки: дешевина програмоносія й простота зберігання, малий обсяг перфострічки, тому що її довжина залежить не від часу обробки деталі на верстаті, а від складності деталі, числа опорних крапок і так далі. Програма, записана на перфострічці, може містити необмежене число технологічних команд. Система керування від перфострічки дозволяє вводити корекції на довжину інструмента, положення інструмента й так далі, що дуже важливо для високоавтоматизованих верстатів.

Інформація на перфострічку наноситься перфострічками, а зчитування інформації може здійснюватися різними способами. При електричному способі зчитування контактні щітки при наявності отвору в перфострічці вступають у контакт із барабаном і видають сигнал у схему автоматично. Метод забезпечує досить висока швидкодія, але має низьку надійність із- за можливості забруднення щіток.

В електромеханічних системах зчитування перфострічки обмацується кульками, що підтискаються до неї пружинами й штифтами. При наявності пробивання замикаються відповідні контакти, передається команда в схему автоматики верстата й видається сигнал великої величини. Спосіб має швидкодія мале й низька надійність.

У фотоелектричних системах зчитування при наявності пробивання від лампи через лінзу спрацює фотоелемент і видасть команду в систему автоматично. Такі системи мають висока швидкодії до 1000 знаків/з, високу надійність. Недоліки способу: малий сигнал і мале перешкодозахищеність.

Комплекс ЧПК з керуванням від магнітної стрічки

Комплекс застосовується для ряду верстатів з низьким ступенем автоматизації, призначених для контурної обробки й не потребуючої додаткової інформації крім інформації про рух інструмента. Магнітна стрічка містить декодовану інформацію, тому система ЧПК в такому комплексі досить проста, надійна й дешева. Трохи ускладнена система підготовки програм у порівнянні з комплексом ЧПК від перфострічки, тому що вона включає пристрій запису на магнітну стрічку й інтерполятор.

Достоїнства комплексу керування від магнітної стрічки - простота, надійність і дешевина системи ЧПК. Недоліки:

1) дорогою програмоносій;

2) велика витрата програмоносій;

3) громіздкість апаратури запису;

4) відсутність можливості введення корекції й візуального контролю програми.

Зазначені недоліки обмежують можливості застосування даного комплексу.

Магнітна стрічка має ширину 35,4мм із записом на дев яти доріжках. Як правило, шість доріжок використовують для інформації про прямі й зворотні переміщення по осях x, y, z і тільки три доріжки виділяють для технологічної інформації.

Комплекс ЧПК з керуванням ЕОМ

Комплекс ЧПК з керуванням ЕОМ - призначений для керування групою верстатів зі ЧПК безпосередньо від ЕОМ без запису програми на перфострічку. У такому комплексі ЧПК програма обробки у вигляді електричних сигналів передається до систем ЧПК спрощеного типу, які у свою чергу мають пульт зв язку з ЕОМ. По такому каналі зв язку з пам яті ЕОМ вибирається потрібна програма й у неї вводяться різні корекції.

Призначення й основні переваги верстатів із ПУ

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9177

Призначення й основні переваги верстатів із ПУ

Верстати з ПУ є одним з ефективним засобів автоматизації технологічних процесів у дрібносерійному й одиничному виробництві. Якщо в умовах крупносерійного й масового виробництва продуктивність праці підвищується в результаті застосування верстатів - автоматів і напівавтоматів, автоматизованих агрегатних верстатів, автоматичних ліній, то в одиничному й дрібносерійному виробництві з- за необхідності частих переналагоджень на новий вид виробу ці методи були неефективними.
Верстати з ПУ дозволяють автоматизувати обробку невеликих партій деталей складної конфігурації з мінімальними витратами часу на налагодження; можливе застосування верстатів з ПУ й у крупносерійному виробництві при частій зміні об єктів виробництва. У деяких випадках при обробці деталей зі складними профілями використання верстатів з ПУ є майже єдиним технічно виправданим рішенням. Це встаткування доцільно застосовувати й у тих випадках, коли неможливо швидко виготовити оснащення або висока її вартість.
Виходячи зі сказаного вище, укажемо основні переваги застосування верстатів з ПУ :
1) продуктивність праці підвищується в 1,5...5 разів у порівнянні з обробкою деталей на аналогічних спеціалізованих і універсальних верстатах;
2) якісно змінюється машинобудування на базі сучасної електроніки й обчислювальної техніки;
3) знижується прогресуюча потреба у кваліфікованих робітниках –
верстатниках, а підготовка виробництва переноситься в сферу інженерної праці;
4) у цих верстатах сполучається гнучкість універсального встаткування з точністю й продуктивністю верстата – автомата, що дозволяє вирішити питання комплексної автоматизації одиничного, дрібносерійного й почасти серійного виробництва;
5) скорочуються приганяльні роботи в процесі складання, тому що деталі зроблені по одній програмі, є взаємозамінними;
6) скорочуються строки підготовки виробництва й переходу на нові вироби внаслідок завчасного централізованого запису програм і більше простій і універсальне технологічне оснащення;
7) знижується тривалість циклу обробки деталей і їхні запаси на складі.

Розвиток верстатів із програмним управлінням

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9176

Розвиток верстатів із програмним управлінням

Ідея цифрування програми роботи який - або машини у формі пробивань на перфокартах. Перфострічках або на інших носіях програми використовується давно: в ткацькому верстаті, у складальній машині - монотипі. Всі ці машини працювали за принципом : є отвір - є дію. Ні отвору - дія не відбувається; причому дії були гранично прості й не залежали від складності програми. У верстатобудуванні програмне керування стало застосовуватися значно пізніше через складність процесів металообробки.
Рішення цього завдання стало можливим, коли машинобудування, електротехніка, обчислювальна техніка досягли певного рівня розвитку.
Перше покоління верстатів із ЧПК в нашій країні було створено на базі верстатів, що випускаються серійно. Від базових моделей верстата із програмним управлінням відрізняються тільки автоматизацією привода подач - установлювалися крокові електрогідравлічні або гідравлічні приводи, безлюфтові редуктори, кулькові гвинтові пари. Система ЧПК, виконана на електронних лампах, здійснювала тільки обробку заданих розмірів з необхідною регульованою подачею.
Для верстатів зі ЧПК другого покоління характерне застосування систем керування, виконаних на напівпровідникових приладах. Такі системи могли застосовувати в автоматичному циклі не тільки подачі, але й частоту обертання шпинделя, включати технологічні команди на автоматичну зхву інструмента, подачі охолодної рідини, затискач деталі. Тому що подібні системи мали високу вартість, то застосування їх на універсальних верстатах з малим ступенем автоматизації виявилося нерентабельним. Були створені нові моделі верстатів, що мають пристрої автоматичної зхви інструмента. Автоматичної коробки швидкостей.
Третій етап розвитку верстатів зі ЧПК характеризується появою багатоопераційних верстатів. Для цього етапу характерний високий рівень автоматизації, ускладнення конструкцій, розширення технологічних можливостей верстатів

Основні поняття про верстати із програмним управлінням

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9175

Основні поняття про верстати із програмним управлінням

Програма керування верстатом - послідовність команд, що забезпечує задане функціонування робочих органів верстата. При ручному керуванні верстатом необхідну послідовність команд задає робітник, що, попередньо вивчивши креслення й технічну документацію, становить програму робіт, обробляє деталь, вимірює, порівнює неї із кресленням і усуває неточності.

При автоматичному керуванні верстатом необхідна послідовність команд задається програмоносієм.

Програмоносій може бути виготовлений у вигляді матеріального аналога оброблюваної деталі. По командах від такого програмоносія працюють автомати, напівавтомати, копіювальні верстати. При зхві об єкта виробництва необхідно виготовити нові кулачки, копіри й т.д.

У верстатах із програмним керуванням застосовують програмоносії у вигляді перфокарт, перфострічок, магнітних стрічок, що містять інформацію в алфавитно - цифровому коді. Такі програмо носії дозволяють автоматизувати процес підготовки програм і знижувати трудомісткість виготовлення програмоносія.

Під верстатами із програмним керуванням мають на увазі верстати, керовані системами, що задають програму робіт в алфавитно - цифровому коді.

На програмоносії може бути встановлена геометрична й технологічна інформація. Технологічна інформація містить дані про послідовність уведення в роботу різних інструментів, зміна режимів різання, включенні охолодної рідини.

Геометрична інформація характеризує форму, розміри елементів деталі й інструмента і їхнє взаємне положення в просторі.

По виду управління верстати із програмним управлінням поділяють на верстати із системами циклового програмного керування й верстати із системами числового програмного керування. В окрему групу виділяють верстати із цифровою індикацією й преднабором координат. У верстатах із цикловим програмним керуванням у програмоносій уводять тільки технологічну інформацію, а розмірне настроювання забезпечується на верстаті упорами. У верстатах із ЧПК керування здійснюється від програмоносія, на який у закодованому виді занесена й технологічна й розмірна інформація.

У верстатах із цифровою індикацією й преднабором координат є електронний пристрій, якому задаються координати потрібних крапок і хрестовий стіл уводиться в необхідну позицію. У хрестового стола є датчик зворотного зв язку, на пульті висвічується кожне миттєве положення стола.

У цих верстатах можна застосовувати що- або одне: або преднабор координат, або цифрову координацію.

Гидроцилиндр двойного действия + спецификация

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9174

Гидроцилиндр двойного действия + спецификация