Технологии машиностроения

П р и м е р 9. Расстояние между торцом венца и выступающим торцом ступицы зубчатого колеса 16 мм (см.с.8 и рис.1). Это номинальный размер. Его предельные значения легко определить, решая основную линейную размерную цепь (рис.7), в которой размер между торцами ступицы А? = 41-0,5 принят замыкающим звеном, а А1 = 25-0,13 и А2 - составляющими, увеличивающими звеньями.

Откуда

Для выполнения технологических переходов 1 и 2 на операции 05 следует установить размеры В1 и В2 соответственно между поверхностями 1 и 2 и технологической базой 5.

При разработке технологического маршрута (см.пример 6) отмечалось, что предварительное обтачивание заготовки будет выполняться с оставленным припуском Z = 0,3 мм на каждой поверхности, необходимого для последующей чистовой обработки.

Заметим, что расстояние между поверхностями рассматриваемых торцов при наличии на них одинаковых припусков должно оставаться неизмеримым, равным 16-0,37 мм.

С учетом изложенного определим технологические размеры В1 и В2. Номинальное значение размера

где t ? припуск (глубина резания), оставленный на предварительную обработку поверхности 5 (см. пример 8). Ориентируясь на экономическую точность предварительной обработки точением (см. приложение 3), назначим на размер В1 технологический допуск по 12 квалитету точности, тогда В1 = 43,3h12(-0.25).

Теперь решим производную размерную цепь (рис.7), в которой В1 и В2 ? составляющие звенья, соответственно увеличивающее и уменьшающее, а замыкающим звеном принято В? = А2 = 16-0,37.

Номинальное значение

Предельные значения

На изображениях на карте эскизов и при составлении схем технологических наладок станка между обрабатываемой поверхностью и базой рекомендуется проставлять технологические размеры с односторонним полем допуска, направленным в "тело" детали. Тогда, в данном случае, должно быть (см.рис.6)

В1 = 43,3-0,25 ;

В2 = 27,42-0,12 .

Значение размеров В1 и В2 проставляют на карте эскизов (КЭ), см. приложение 1. Размер между поверхностями 1 и 2 при правильной настройке станка будет выдержан автоматически.

В заключение отметим, что при решении основной (кратчайшей) размерной цепи А размер А2 не мог быть принят замыкающим звеном, так как требовалось точно выдержать расстояние между торцами ступицы, а при решении производной цепи В, в целях точного выполнения указанного размера, его пришлось включить в качестве замыкающего (В? = А2).

Пример 10. Этот пример, не связанный с основной темой технологического проектирования, приводится с целью изложения общей методики технологических пересчетов размеров для случаев, часто встречающихся в практике.

На рис.8, а изображен чертеж втулки, а на рис.8, б - ее заготовки. Рас-точку отверстий D производят на револьверном станке в два установа (рис.8, в и г) методом автоматического получения размеров. Для настройки станка требуется установить технологические размеры на глубину расточки этих отверстий.

Рассмотрим размерную цепь (рис. 8, д), в которой исходным (замыкающим) звеном принят трудно-контролируемый конструкторский размер между торцами отверстий D ? А? = 60 ± 0,2; А1 и А3 ? глубина расточки отверстий ? уменьшающие звенья и А2 ? длина втулки ? увеличивающее звено.

По чертежу А1=20H11(+0,13) и А2 = 100h14(-0,87).

Из основного уравнения линейной размерной цепи

А2 - (А1 + А? + А3) = 0,

номинальное значение звена

А3 = А2 - А1 - А? = 100 - 20 - 60 = 20.

При расточке отверстий D в размеры А1 и А2 примем в качестве проверочных технологических баз поверхности заготовки соответственно К и L. Для настройки станка удобно, чтобы

А3 = А1 = 20H11(+0.13).

Проверим возможность такой настройки. Поскольку цепь (рис.8, д) составлена из ограниченного количества звеньев и допуски на размеры достаточно велики, решим ее методом максимума и минимума, при котором

ТА? = ТА1 + ТА2 + ТА3, (а)

но, подставив численные значения допусков, получим неравенство

0,40 ? 0,13 + 0,87 + 0,13.

Из формулы (а) следует, что при фиксированных значениях ТА?, ТА1 и ТА3 должно быть

ТА2 = ТА? - (ТА1 + ТА3)= 0,40 - (0,13 + 0,13) = 0,14.

Ужесточим допуск на длину заготовки втулки, т.е. изготовим ее с более высокой точностью.

Уравнения размерной цепи

А?нб = А2нб - (А1нм + А3нм);

А?нм = А2нм - (А1нб + А3нб).

Решим относительно звена А2:

А2нб = А?нб + (А1нм + А3нм) = 60,2+(20+20)=100,20,

А2нм = А?нм + (А1нб + А3нб) = 59,8 - (20,13+20,13)=100,06.

Откуда А2 = 100 и ТА2 = 0,14.

На технологических эскизах (в КЭ и к схеме наладки станка) допуск направим в "тело" заготовки-вала, представив размер в следующем виде:

А2 = 100,2-0,14.

Заметим, что допуск на длину заготовки для такого варианта построения операции должен быть уменьшен более чем в 6 раз

Другой вариант: расточка обоих отверстий с использованием в качестве контактных (опорных) технологических баз при установе 1-поверхности L, а при установе 2 ? поверхности К (см.рис. 8, в, г). Для определения размера между базой и режущей кромкой инструмента, необходимого для настройки станка, в этом случае достаточно решить трехзвенную размерную цепь (рис.8, е), состоящую, например, из размеров: В? = 60 ± 0,2 мм, В1 = 20+0,13 и В2 - имеющего следующие значения:

номинальное В2 = В1 + В? = 20 + 60 = 80;

максимальное В2нб = В1нм+ В?нб = 20 + 60,2 = 80,20;

минимальное В2нм = В1нб + В?нм = 20,13+59,8 = 79,83;

откуда В2 = 80 и ТВ2 = 0,27.

Технологический размер с односторонним расположением поля допуска, обеспечивающий продолжительную работу станка без подналадки, будет В2 = 79,93+0,27. Аналогичный результат получим при решении размерной цепи, составленной из звеньев В2 , В3 и В?..

Максимальное и минимальное значения замыкающего размера, как и в случае использования проверочных баз, лежат в пределах заданных конструктором

В?нм = В2нб - В1нм = 80,2 - 20 = 60,2,

В?нм = В2нб - В1нм = 79,93 - 20,13 = 59,8.

Так же, как и в первом варианте, длина заготовки должна быть в пределах размера А2 = 100,2-0,14, при этом остальные размеры детали А1, А3 (или В1 и В3 ) и В? при правильной настройке станка, будут получаться автоматически.

Далее следует выполнить расчет точности обработки одной-двух поверхностей.

*?у ? погрешность, возникающая из-за упругих отжатий технологической системы под действием сил резания. ?у ? это рассеивание выполняемого размера, равное разности предельных значений отмеченных отжатий. Величину ?у ? определяют в тех сечениях заготовки, где она получается наибольшей (обычно в местах, где жесткость технологической системы минимальна). Действительные значения ?у случайны. На практике изменение их величин связано с режимом обработки, колебаниями припуска и твердости поверхностей заготовок в партии и другими причинами. В [8, 9, 26] и прочей литературе приводятся расчетные зависимости, по которым определяют предельные значения ?у для различных схем обработки. Пользуясь этими зависимостями, а также справочным материалом о жесткости технологической системы (например, из [10]), удается заранее рассчитать величину ?у для конкретных условий выполнения технологической операции;

*?н ? погрешность настройки, представляющая собой разность возможных предельных положений режущего инструмента на станке при его настройке на выполняемый размер. Предельная величина ?н зависит от метода настройки. Для каждой последующей настройки (или поднастройки) станка действенное значение ?н случайно и отличается от предыдущего. В справочнике [10] приводятся методика, расчетные зависимости и таблицы со значениями параметров, необходимые для расчетов величины ?н на практике. При обработке всей партии заготовок с одной настройки станка погрешность ?н из расчетов можно исключить [9];

*? погрешность установки, случайная величина, складывающаяся из погрешностей базирования , закрепления и положения заготовки в приспособлении или на станке . Погрешность базирования для различных схем определяют по формулам [10, 2.3 и др.].При совпадении технологических (установочных) баз с измерительными она отсутствует. Погрешность определяется величиной смещения проекции измерительной базы на направление выполняемого размера в процессе закрепления заготовки. При постоянных силе зажима и условиях контакта баз заготовок с опорами величину можно из расчета исключить. Обычно принимают ? 0,01?0,015. Как и другие составляющие значение считают случайной величиной и суммируют с и по правилу сложения векторов;

*?и ? погрешность, связанная о износом режущего инструмента. Погрешность обусловлена систематическим изменением положения режущей кромки относительно технологической базы заготовки. Нормальный износ протекает пропорционально времени обработки или пути резания. Его интенсивность зависит от свойств обрабатываемого материала и материала инструментов, метода обработки, режима и условий резания, конструкции инструмента и других факторов; характеризуется величиной относительного износа U0, мкм/км. Для наиболее распространенных случаев зависимости для расчета ?и и значения Uo приводятся в [8, 9, 10, 30] . Величину ?и сокращают посредством своевременной ручной или автоматической поднастройки станка, использованием более износостойких режущих материалов, конструированием широких режущих кромок, позволяющих увеличить подачу (например, при строгании) и тем самым сократить путь резания, выбором рациональных режимов резания и СОЖ и др.;

*?т ? погрешность, обусловленная температурными деформациями оборудования, инструмента и обрабатываемых заготовок. С началом работы технологическая система разогревается, при этом удлиняются режущие кромки инструментов, увеличиваются в размерах заготовки, изменяют первоначальное положение оси шпинделей и т.д. Вследствие первоначального нагрева отдельных частей происходит раскоординация системы, нарушающая настройку станка и приводящая к изменению технологических размеров. После разогрева и наступления в системе теплового равновесия указанные процессы прекращаются. Повторной поднастройкой системы в разогретом состоянии удается величину ?т свести к минимуму. Этим же целям способствует организация обработки с ритмичными перерывами машинного времени, обильное охлаждение зоны резания и др.[8, 9, 10, 30];

*?ф ? погрешность формы и.размеров обрабатываемых поверхностей, возникающая вследствие погрешностей изготовления и сборки станков, износа и деформации их составных частей (например, станин при длительной эксплуатации и оседании фундаментов и пр.). Допустимые погрешности изготовления различных типов станков (осевое и радиальное биение шпинделей, неперпендикулярность или не параллельность их осей станинам, столам или поверхностям других узлов и т.п.) лимитированы и приводятся в [8, 10, 25, 30], а также в соответствующих стандартах на приемку станков. Этими сведениями следует воспользоваться, предварительно проанализировав влияние допустимых погрешностей на точность обработки в проектируемой операции. В отличие от других, погрешность ?ф при выполнении конкретной технологической операции имеет определенную величину, постоянную для всех деталей партии. Кроме перечисленных в процессе механической обработки заготовок могут возникнуть погрешности, связанные с перераспределением внутренних напряжений в заготовке или недостаточной жесткостью заготовок, возникающие из-за кинематической неточности станка, присущие принятой схеме (или методу) обработки поверхности и пр.

На практике весьма важно уметь определить величину и правильно оценить степень влияния каждой начальной погрешности (с учетом возможностей их взаимной компенсации) на точность изготавливаемой детали.

Методика расчета суммарной погрешности обработки ? изложена в [8, 9, 10, 15, 30] и другой литературе, где одновременно приводятся таблицы или формулы для определения численных значений всех начальных погрешностей. Точность обработки считается достаточной, если технологический допуск на выполняемый размер Тd ? ? и погрешности формы и расположения поверхностей укладываются в допустимые пределы.

Зная условия обработки (оборудование, инструмент, режим резания, схему закрепления, действующие силы и прочее), студенту следует первоначально тщательно проанализировать и обосновать, какие из начальных погрешностей влияют на точность выполнения операции, а затем определить суммарную погрешность размеров на выполняемых операциях и сравнить результат с допуском.

В случае, если ? > Тd. необходимо, варьируя факторами, определяющими условия обработки, добиться необходимой точности.

Следует помнить, что проектировать технологический процесс операции, не обеспечивающий заданной точности и других технических требований, бессмысленно.

Подраздел может быть изложен на 2?3 с., при этом должны делаться ссылки на ранее составленные эскизы и схемы обработки, а также на первоисточники.

Пример 11. Проверить, обеспечивается ли точность размера 27,42-0,12 при подрезке торца 2 (см. рис.4 и 6) на операции 05. Условия обработки соответствуют рассмотренным в примерах 6 и 8.

Условие обработки без брака ? ? ? Тd (Тd = 0,12 ? допуск на выполняемый размер).

Суммарная погрешность обработки, мкм

,где ?у ? погрешность, связанная с деформациями системы СПИД, мкм. Для принятой схемы обработки ?у возникает из-за взаимных отжатий резцов с суппортом и заготовки. По [10, с.30, табл.11] жесткость в этом направлении для станков типа 1K282 J = 900/50 = 196 Н/мкм. При суммарной составляющей сил резания Рy = 1262,4 Н (см. с. 40).

?у = Рy/J = 1262,4/196 = 6,4 мкм;

?н ? погрешность настройки станка на размер, мкм. Для обработки плоских поверхностей [10, c.70].

Коэффициенты Кр = 1,2 и Kи = 1 учитывают отклонения закона распределения элементарных величин ?р и ?и от нормального; ?р ? погрешность регулирования. При настройке станка по эталону с контролем металлическим щупом, по [10, с. 71, табл.26] ?p = 10 мкм; ?и ? погрешность измерения, по [10, с. 72, табл,27] для размеров до 50 мм и при возможной точности станка в пределах jТ10 ? ?и = 20 мкм.

В таком случае

мкм;

? погрешность установки. Для принятой схемы обработки технологические базы заготовки совпадают с измерительными, а силы зажима направлены перпендикулярно выдерживаемому размеру. По этой причине отсутствует;

?и ? погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента ?и = 2UоL/1000, мкм [10, с.73]. В этом выражении L ? длина резания, м; Uo ? относительный износ резцов, мкм/км. При точении партии деталей n = 200 шт, со скоростью V = 130 м/мин и времени обработки каждой заготовки t0 = 0,37 мин (см. табл.7).

L = n?V?t0 = 200?130?0.37 = 9620 м,

а величина U0 = 3 мкм/км [10, с. 74, табл.28].

Тогда

?и = 2?3?9620/1000 = 58 мкм;

?т ? погрешность, связанная с температурными деформациями системы СПИД, мкм. Величина ?т зависит от режима работы станка и длительности процесса резания. За время операционного цикла при отношении t0/ tш = 0,37/0,88 = 0,42 резец и заготовка не успевают разогреваться на столько, чтобы существенно изменить свои размеры. Поэтому примем ?т = 0;

?ф ? погрешность, связанная с геометрическими неточностями станков, мкм. Значение ?ф рассчитывают по формулам, определяют по таблицам или принимают ?ф ? 0,7 от соответствующих величин по ГОСТам на нормы точности [10, c. 53]. Для вертикальных многошпиндельных токарных полуавтоматов согласно ГОСТ 6820?75 погрешности подрезки торцов у партии заготовок не нормируются [10, c. 56, табл. 23].

Таким образом, суммарная погрешность

мкм.

Поскольку технологический допуск на размер 27,42 - Td = 120 мкм, то условие обработки без брака выполняется.

Другие, более характерные примеры расчетов точности обработки приводятся в [7, c.146-149; 9, c.106 и др.]

Для определения общей погрешности обработки допустимо пользоваться иными методиками, например, из работ [8, 28] и пр.

12. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

Качество поверхности определяется величиной шероховатости и волнистости, ее твердостью, структурой, химико-физическим и физико-механическим состоянием поверхностного слоя и др. Оно является важнейшим показателем, определяющим надежность работы и долговечность изделий.

К настоящему времени машиностроители накопили определенный объем сведений для того, чтобы в результате лезвийной или абразивной обработки получать поверхности с заданным качеством.

На качество поверхности оказывают непосредственное влияние режим обработки, используемый инструмент (особенно геометрия его режущей части) и оборудование, наличие вибраций, применяемые СОЖ и другие факторы.

Увеличение сил резания и продолжительности силового воздействия приводят к образованию на поверхности наклепа (упрочненного слоя) и формированию остаточных напряжений сжатия. Этому способствует увеличение глубины резания (t), подачи (S), радиуса закругления режущей кромки (r), переход от положительных к отрицательным передним углам (?), т.е. внедрение силового резания. Увеличение скорости резания (V) приводит к повышению температур в локальных зонах обработки, разупрочнению (возврату к исходному состоянию металла) с тенденцией образования на поверхности остаточных напряжений растяжения. Благоприятная геометрия обработки (уменьшение главного ? и вспомогательного угла в плане ?1, подачи S и увеличение r) способствует сокращению величины шероховатости поверхности. Интенсивное наростообразование, наблюдающееся в зоне скоростей резания V = 20?40 м/мин, c увеличением V > 60 м/мин практически прекращается и поверхность получается чистой. Шлифование с выхаживанием, особенно твердых (закаленных на мартенсит) поверхностей, также приводит к существенному снижению шероховатости.

В ходе практикума следует подтвердить, что в результате обработки (принятым методом и в установленном режиме) одна из обрабатываемых поверхностей (желательно после окончательной обработки) будет обладать качеством, соответствующим требованиям чертежа или операционного (технологического) эскиза. Для этого следует воспользоваться материалами, изложенными в [8, с. 193-237; 9, с. 118-140], или др. Расчетные зависимости, связывающие показатели качества поверхностей с факторами, их определяющими, для многих видов обработки, можно найти в справочниках [10; с. 89-114; 27, c. 212-225]. Этот подраздел объемом до одной страницы следует закончить положительным выводом.

Как и в случае с точностью обработки, при невыполнении требований к качеству поверхностей, следует пересматривать условия обработки, добиваться того, чтобы качество поверхности соответствовало требованиям чертежа.

Пример 12. Согласно технологическому процессу торец 2 (см. рис.4) после предварительной обработки должен иметь шероховатость поверхности Rа = 10 мкм. Проверить, обеспечивает ли принятый в операции 05 режим обработки требуемую шероховатость.

Величину шероховатости при торцевом точении поверхности определяют по формуле [10, с. 104, табл. 5]

где ? ? передний угол резца, ? = 5°; KM ? коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемости стали 40Х на шероховатость поверхности KM = 1,2; r ? радиус закругления режущей кромки резца, r = 0,5 мм и S ? принятая подача, S = 0,42 мм/об. С учетом значений

мкм,

Таким образом, в процессе обработки будет обеспечиваться заданная шероховатость торца венца.

Пример 13. Согласно технологическому процессу отверстие в ступице Ф46Н11 после чистового зенкерования (перед протягиванием шлиц) должно иметь шероховатость Rа = 5 мкм, указанную на чертеже детали (см. рис. 1). Проверить, обеспечивает ли принятый в операции 05 (переход 10) режим обработки требуемую шероховатость.

Величину шероховатости при зенкеровании отверстия в стали 40Х определяют по формуле [10, с. 103, табл.5]

,

где V - скорость зенкерования, V = 34,5 м/мин; S ? подача при чистовом зенкеровании S = 0,85 мм/об; D ? диаметр зенкера (отверстия) D = 46.

С учетом значений

мкм.

Так же, как и в примере 12, требуемая шероховатость поверхности отверстия Ф46Н11 принятым способом и режимом обработки обеспечивается.

13. ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ

Для разрабатываемых операций после окончательного уточнения схем их построения, расчетов режимов резания и точности обработки, а также проверки качества обработки поверхности и возможности рационального использования выбранной модели станка по формулам [12, с. 160-360; 9, с. 256-264] или другим определяют точное значение основного (машинного) времени обработки, t0.

Затем, пользуясь методикой и нормативами [18, 19, 20, 21 и 22] или [5, c. 197-22l], определяют вспомогательное (tв) и дополнительное (td) время, а также время на организационное (tо. об) и техническое (tт. об) обслуживание рабочего места, с учетом которых рассчитывают штучное время операций, мин.

tш. = tо + tв + tт об + tо об + tд . (а)

В крупносерийном и массовом производстве часто применяют многоместные схемы с независимой (раздельной) установкой заготовок (автоматы, полуавтоматы, агрегатные станки и автоматические линии и т.д.). При этом заготовки на одних позициях обрабатываются, а на других снимаются со станка и заменяются необработанными. При последовательной обработке основное время t0 в таких случаях определяется лимитирующим переходом, а вспомогательное - складывается из времени управления (подвод - отвод инструмента и т.п.) и времени индексации (переход к следующей позиции), т.е. tв = tуп + tн

Для условий серийного производства по тем же нормативам устанавливают подготовительно-заключительное время (tПЗ) операции и штучно-калькуляционное время

tшк .= tш+tпз./n,

где n ? количество деталей в партии.

Для остальных (неразрабатываемых) операций технологического процесса основное и штучное время можно определить по приближенным формулам [5, 14, 23, 29] или другим.

Одновременно ориентировочно устанавливают разряд работ и раcсчитывают заработную плату рабочих за выполнение каждой технологической операции. Тарифные ставки для рабочих-станочников различной квалификации, нормативы заработной платы с коэффициентом доплат и начислений приводятся в [11, с. 428 табл. 19, 20 и 21].

Особенности нормирования операций, выполняемых на станках с ЧПУ, излагаются в [10, c. 603-622]. Среднее штучное время К операций данного техпроцесcа, мин

tш ср=

После определения технический нормы времени в поточном производстве определяют величину (обратную ей) - техническую норму выработки. Норма выработки должна обеспечивать заданную программу выпуска.

Для определения эффективности схем многоинструментальной обработки рассчитывают коэффициенты совмещения основного и вспомогательного времени Kсо и Ксв (см.разд.8). Раздел заканчивают заключением об эффективности спроектированного техпроцесса. Полученные значения tо, tш, tшк и tпз вносят в маршрутные карты, карты технологического процесса и таблицы к схемам технологических наладок оборудования. Объем задания, вместе с расчетами ti ? до 2. с.

Пример 14. Выполнить расчет производительности и определить зарплату рабочего за выполнение операции 05; по укрупненным нормативам установить время выполнения остальных механических операции.

При подрезке торца ступицы 1 и торца венца 2 на поз.III (cм. пример 8 и рис. 5) приняты подача S = 0,42 мм/oб и частота вращения шпинделя n = 185 мин-1, а длина обрабатываемых поверхностей соответственно равна l1 =14 мм и l2 = 29 мм.

Основное время обработки (toi = li/nS) поверхности 1 to = 0,18 мин перекрывается временем обработки поверхности 2 to = 0,37 мин. Время обработки остальных поверхностей дано в табл.8.

Таблица 8

Основное время обработки поверхностей детали (см. рис. 4)

Вспомогательное неперекрываемое время операции tВ на многошпиндельных полуавтоматах складывается из времени индексации tИ и времени подвода и отвода инструментов tУ. Оно определяется конструкцией управляющих кулачков [21]. Для рассматриваемого случая tв = 0,18 мин.

Оперативное время обработки, с учетом лимитирующего основного,

tоп .= tо+tс = 0,37+0,18 = 0,55 мин.

По табл. 5.17, 5.21 и 5.22 [5] примем время на техническое обслуживание станка tт.об = 0,27 мин, организационное обслуживание tо.об = 0.02 мин и время перерывов tд = 0,04 мин. С учетом значений, штучное время операции tш = 0,86 мин.

Подготовительно-заключительное время для наладки токарного станка с 12 инструментами, при установке заготовок в самоцентрирующий патрон tп.з = 30 мин, табл. 6.3[5].

Штучно-калькуляционное время обработки партии n = 200 шт:

tшк = 0,88+30/200 = 1,03 мин.

Зарплата токаря III разряда за обработку одной детали

Зс = tшк?К = 1,03?2,68 = 2,76 коп,

где К ? минутная ставка станочника (со всеми начислениями). К = 2,68 коп/мин - [11, с. 429, табл.21].

Часовая норма выработки на операции 05

N = 60/tш = 60/0,88 = 68 шт/ч

Коэффициент совмещения основного времени при ?tO = 2,42 мин

Кс о = t0lim/?t0 = 0,37/2,42=0,153.

Расчеты показывают, что для обработки партии заготовок n = 200 шт на операции 05 станок мод. 1K282 будет загружен всего половину рабочей смены (3,45 ч, из которых почти час тратится на его наладку, техническое и организационное обслуживание). Стоимость выполнения операции получается низкой, а рациональность схемы операции ? коэффициент совмещения основного времени ? хорошая.

Расчет времени выполнения отдельных из оставшихся операций выполним по приближенным формулам, [14, с. 247?258, прил. 2].

Операция 10 ? протяжная. Длина шлицевой протяжки l = 800 мм:

tшк = 0,0005l?? = 0,0005?800?1,72 = 0,69 мин.

где ? ? коэффициент, учитывающий вспомогательное и дополнительное время, [ 14, с. 259, прил. 3] .

Операция 25 ? зубофрезерная. Ширина венца B = 25 мм, число зубьев Z = 86:

tшк = 0,00943B?Z?? = 0,00943?86?25?1,66 = 33,6 мин.

Операция 30 ? закругление зубьев. Число зубьев Z = 86:

tшк =0,00384Z ? = 0,0384?86?1,27=4,19 мин

Операция 40 ? шлифование по диаметру (d = 220) и обоим торцам венца (врезанием):

tшк.=3?0,0068d??=3?0,0068?220?2.1=9,42 мин

и т. д. Расчетные значения норм времени вносят в соответствующие графы маршрутной :карты или карты технологического процесса. Другие примеры технологического нормирования- в : [5, с. 44-50 и с. 101-105; 7, с. 83-85; 14, с. 80, I20, 150; 23, c. I2I-I24; 29 и др].

Подробнее методика выполнения экономического сравнения вариантов излагается в примере 15. В табл. 9 приводятся итоговые показатели эффективности. Из анализа и сравнения этих показателей, в курсовых и дипломных проектах, должен следовать однозначный вывод о том, что принятый и изложенный в маршруте обработки вариант выполнения операции является наиболее выгодным. На учебном практикуме по технологии машиностроения вывод может получиться и отрицательным. В этом случае студент должен постараться самостоятельно определить и затем изложить ошибки, допущенные в процессе технологического проектирования. Объем текста с расчетами не должен превышать 2?3 с.

Пример15. Определить технологическую себестоимость и сделать заключение об экономической целесообразности выполнения операции 05 (см. пример 6) на станках мод. 1K282 (вариант I) и мод.1К341 (вариант II).

Технологическая себестоимость складывается из стоимостей материала (заготовки) и себестоимости обработки. Стоимость заготовки для сравниваемых вариантов одинакова и равна 206 коп (см. пример 3). Себестоимость обработки складывается из зарплаты станочника с начислениями ЗС и затратами на содержание и эксплуатацию оборудования ЗОБ

По варианту I имеем: ЗС1 = 2,76 коп; tоп = 0,55 мин и tшк = 1,03 мин (см. пример 14).

Для определения ЗС2 по варианту II выполним техническое нормирование. Будем считать, что обработка на станке 1КЗ41 ведется c теми же режимами и таким же режущим инструментом (установленным попарно в б позициях револьверной головки), как и на станке 1K282. Приняв длительность обработки на каждой позиции, равной наибольшему неперекрываемому основному времени по табл. 8 и с учетом последовательности выполнения переходов определим основное время операции:

tо2 == 0,37+0,19+0,15+0,37+0,27+0,15 = 1,5 мин

Расчет вспомогательного (tв) и подготовительно-заключительного (tпз) времени выполним сложением составляющих элементов (табл. 9).

Оперативное время операции,

tоп = tо+tв = 1,5+0,61 = 2,11 мин,

в том числе время работы станка (станкоемкость)

= tо+tупр = 1,5+0,37 = 1,87 мин.

Примем время на техническое обслуживание рабочего места и перерывы 6% tоп, [5, c. 214, табл. 6,1], т. е.

tд = 0,06?2,11 = 0,13 мин,

а время организационного обслуживания 4%, т.е.

tо об.= 0,04?2,11 = 0,08 мин.

Таблица 9

Полное штучно-калькуляционное время операции составит

tшк.= tоп+tо об+tд+tнз./n = 2,11+0,08+0,13+30/200 = 2,45 мин.

Зарплата токаря-револьверщика III разряда с начислениями за обработку одной детали

Зс2 = tшк2?К = 2,45?2,68 = 6,57 коп,

где К = 2,68 коп/мин ? [11, с. 429, табл.21].

Затраты, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования, приходящиеся на одну деталь, определим нормативным методом [11]:

Зобi.=t?Ki?M,

где t? станкоемкость, мин; К ? коэффициент машино-часа по [11, с. 429, табл.22] для многошпиндельного токарного полуавтомата К1 = 2,2, а для токарно-револьверного станка К2 = 1; М ? минутная стоимость работы станка, принятого за эталон. При двухсменной работе М = 0,594 коп/мин, [11, с. 431, табл.24].

Тогда

Зоб1. = 0,55?2,2?0,594 = 0,72 коп,

Зоб2. = 1,87?1,0?0,594 = 1,11 коп.

Все показатели технологической себестоимости сведем в таблицу 10

Таблица10

Показатели технологической себестоимости

Сравнение показателей позволяет заключить, что выполнять операцию 05 на станке мод. 1К282 целесообразнее. Производительность труда повышается более чем вдвое, а технологическая себестоимость обработки оказывается ниже. После обработки партии деталей ТВС 1Н61?02?116 станок легко перестроить для обработки других деталей.

Другие примеры экономического сравнения и обоснования вариантов техпроцессов приводятся в [5, c.39?50; 7, c.197?208; 11] и пр.

Схемы технологических наладок оборудования разрабатывают для рабочих-наладчиков в условиях крупносерийного и массового производств, а при обработке сложных, дорогостоящих деталей - в условиях серийного и, даже, единичного производств. Наладки вычерчивают после того, как технологический процесс полностью разработан. На практических занятиях их составляют на одну подробно проработанную технологическую операцию, независимо то типа производства, конструкции детали и оборудования, для того, чтобы подтвердить, что студент хорошо представляет, как будет обрабатываться заготовка.

В комплект наладки входят: заготовка, инструмент, рабочая зона станка (оборудования) и станочного приспособления. Масштаб схемы может быть произвольным, но обязательно строчное соблюдение пропорций между всеми элементами схемы.

Первоначально вычерчивают заготовку в рабочем положении (смотреть со стороны рабочего-станочника). Контуры необрабатываемых поверхностей и сечений чертят синим цветом (карандашом, фломастером, шариковой ручкой и т.д.). Поверхности обрабатываемые (образующиеся на данном технологическом переходе) следует показывать красным цветом. Далее черными контурными линиями (простым карандашом) показывают элементы оборудования и оснастки. Обычный инструмент (резцы, фрезы, протяжки и др.) изображает в конечном положении, а инструмент для обработка отверстий (сверла, зенкера, развертки и пр.) ? в исходном.

На схеме приводят элементы приспособлений для крепления заготовки (кулачковые или цанговые патроны, центра, установочные и зажимные детали фрезерных приспособлений, кондукторные плиты сверлильных и т.д.) и элементы оборудования (передняя и задняя бабка, шпиндель, суппорт, стол, станина и пр.).

Наладки изображают в достаточном количестве проекций. Обязательно проставляют технологические размеры поверхностей, подлежащие выполнению на данном переходе. Все размеры проставляют с односторонними допусками: для валов ? в минус; для отверстий ? в плюс; для межцентровых расстояний и расстояниями между осями и базами ? плюс-минус (d -Td, D+Td, ATa ). На каждую обрабатываемую поверхность с помощью условных символов ЕСКД ставят требуемую шероховатость. Если все поверхности обрабатывают с одинаковой шероховатостью, то ее указывает в правом верхнем углу схемы (или эскиза).

В необходимых случаях на схемах проставляют также размеры, необходимые для настройки инструмента и (или) размеры перемещений частей станка-циклограммы (быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод и т.п.).

Кроме перечисленного схемы технологических наладок обязательно сопровождают следующей информацией:

-- в левом верхнем углу формата шрифтом № 7 или 10 (по ГОСТ 2.304--68) пишут номер и наименование операции, наименование и модель станка, например: операция 05 -- токарная, станок -- токарный восьмишпиндельный полуавтомат мод. 1K282;

-- в любом свободном месте по образцу, принятому на кафедре, вычерчивают таблицу с режимами обработки, в которой указывают: № позиции, № инструмента, его полное наименование, № стандарта и материал режущей части, глубину, подачу, скорость резания и частоту вращения шпинделя, а также основное время работы каждого инструмента и штучное время операции;

-- особые технические требования к выполнению конкретной операции, если они диктуются необходимостью более полного понимания ее содержания (записывают обычно под схемой, слева от основной надписи).

Для первоначальной практики студентам достаточно составить схему технологической наладки на листе формата А1, А2 илиA3. При ее вычерчивании и оформлении следует руководствоваться образцами наладок, вывешенными (или из альбома) в кабинете курсового и дипломного проектирования.

16. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ

Технологичность конструкции изделия -- совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ (ГОСТ 14.205--83, ЕСТПП).

Технологичность конструкции детали анализируют с учетом условий её производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовления. Выявляют возможные трудности обеспечения параметров шероховатости, размеров форм и расположения поверхностей, делают увязку с возможностями методов окончательной обработки, возможностями оборудования и метрологических средств. Анализируют возможность тех или иных изменений, не влияющих на параметры качества детали, но облегчающих изготовление ее, открывающих возможности применения высокопроизводительных технологических методов и режимов обработки. Унифицируют элементарные поверхности деталей: фаски, галтели, канавки, резьбы отверстия и пр. Изменения, направленные на усовершенствование и повышение технологичности конструкции, вносят в чертеж детали. ГОСТ 14.201--83 устанавливает основные положения, систему показателей, последовательность и содержание работ по обеспечению технологичности. Согласно этому стандарту обязательными показателями технологичности являются: трудоемкость изготовления изделия, технологическая себестоимость и коэффициент использования материала.

Общие методики анализа технологичности конструкции детали (с примерами) приводятся в [5, с. 10-18; 7, с.31-35; 9, с. 160-182), в отмеченных стандартах и другой литературе. Пользуясь этими методиками, студенты делают качественные оценки различных показателей технологичности собственной детали, указывают (рассчитывают) количественные значения для трех обязательных показателей и одновременно стараются их улучшить, т.е. внести коррективы в чертеж. Объем раздела должен быть до одной страницы с.

Цель разработки типовых технологических процессов -- систематизировать технологические процессы обработки деталей каждого класса; стандартизировать технологические процессы и добиться, чтобы обработка одинаковых или схожих конструктивно деталей осуществлялась с помощью общих, наиболее совершенных и эффективных методов.

Типовые технологические маршруты (процессы) разрабатываются: для обработки определенного класса деталей (валы, втулки, корпуса и др.) на всех технологических операциях; на стандартные и характерные типы деталей данного производства; на стандартные узлы и отдельные изделия; на ответственные, наиболее сложные и точные детали и узлы одного назначения, изготавливаемые на различных заводах; на отдельные прогрессивные методы обработки; на процессы сборки отдельных узлов и изделий. Они могут служить базой для разработки единичных техпроцессов изготовления прочих деталей и изделий.

Метод групповой обработки, является дальнейшим развитием идей типизации технологических процессов. При групповой обработке детали объединяют в классы, причем под классами понимают совокупность деталей, характеризуемую общность типа оборудования, необходимого для получения или обработки заготовки в целом или отдельных ее поверхностей, Далее формируются группы: основным признаком для объединения заготовок в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей и их сочетаний.

Групповой технологической операцией называется общая для группы различных по конструктивным признакам заготовок операция, выполняема с определенной оснасткой, обеспечивающей обработку заготовок на данном типе оборудования.

Групповым технологическим процессом называется совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих обработку различный заготовок группы (или нескольких групп) по общему технологическому маршруту. .

Организация групповой обработки с внедрением групповых поточных или автоматических линий, как и типизация технологических процессов, способствует росту производительности и эффективности производства.

Оба специальных вопроса рассматривают на аудиторных практических занятиях и подготовка к ним студентов сводится в этом случае к самостоятельной проработке материала по литературе [8 , с. 338-355; 9 , с. 283-293 и др.]

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора. В 3-х томах. - М.: Машиностроение, 1979.

2. Допуски и посадки: Справочник. Ч.1 и Ч.2./ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. -М.: Машиностроение, 1982.

3. Детали машин. Атлас конструкций/Под ред. Н.Р. Решетова.- М.: Машиностроение, 1970.

4. Ансеров М. А. Приспособление для металлорежущих станков. -Л.: Машиностроение, 1975.

5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Уч. пособие для вузов. - Мн.: Вышэйшая школа, 1983.

6. Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. - М.: Высшая школа, 1969.

7. Дипломное проектирование по технологии машиностроения: Уч. пос. для вузов / Под ред. В.В. Бабука. - Мн.: Вышэйшая школа, 1979.

8. Маталин А.А. Технология машиностроения. -Л.: Машиностроение, 1985.

9. Основы технологии машиностроении / Под ред. B.C. Корсакова: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1977.

10. Справочник технолога машиностроителя. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985.

11. Справочник технолога машиностроителя. T.2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985.

12. Егоров М.Е. Технология машиностроения: Уч. для вузов/ М.Е. Егоров, В.И. Дементьев, В.Л. Дмитриев. - М.: Высшая школа, 1979.

13. Режимы резания металлов. Справочник /Под ред. Ю.В. Барановского. - М.: Машиностроение, 1972.

14. Картанвов С. А. Технология машиностроения. - Киев: Вища школа, I984.

15. Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник / А.Г. Косилова, Р.Л. Мещеряков, М.А. Калинин. -М.: Машиностроение, 1976.

16. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. -М.: Машиностроение I98I.

17. Технология машиностроения: Учебник для вузов / А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1986.

18. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть I. Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки, - М.: Машиностроение, 1974.

19. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть II . Зуборезные, горизонтально-расточные, резьбонакатные и отрезные станки М.: Машиностроение, 1974.

20. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Среднесерийное и крупносерийное производство. - М.: Изд-во НИИ труда, 1984.

21. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на токарно-автоматные работы. - М.: Машиностроение, 1970.

22. Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Массовое производство. - М.: Экономика, 1988.

23. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Уч. пос. для вузов / Под ред. В.В. Бабука. -Мн.: Вышэйшая школа, 1987.

24. Проектирование технологии: Уч. для вузов /Под общ. ред. Ю.М. Соломинцева. - М.: Машиностроение, 1990.

25. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ Под общ. ред., А.А, Панова. - М.: Машиностроение, 1988.

26. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Уч. пос. для вузов / Под общ. ред. О.А.Горленко. - М.: Машиностроение, 1988.

27. Качество машин: Справочник. В 2т. Т.1 /А. Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. - М.: Машиностроение, 1995.

28. Технология машиностроения: В 2т. Т.1 Основы технология машиностроения: Уч. для вузов /Под ред. А.М. Дальскочи. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана , 1999-564с.

29. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя М.: Изд-во стандартов, 1992.

30. Справочник технолога-машиностроителя. В2-х т. Т.1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Т. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. -5-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 2001.

31. Справочник технолога-машиностроителя. В2-х т. Т.2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Т. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. -5-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 2001.

32. Лебедев Л.В. Альбом технологических схем. Белгород изд-во БГТУ каф. ТМ и РК, компьютер -1экз., 2003.

Страницы: 1, 2, 3