Виготовлення деталі шестерня в машинобудуванні - дипломная работа
1. Загальна частина
1.1. Склад проекту
Задача керівників і організаторів машинобудівного виробництва полягає в тому щоб, створити сітку переважно середніх і мілких підприємств, що спеціалізуються на виробництві деталей, вузлів модулів сучасної техніки, така практика виправдала себе в машинобудуванні розвинених країн Заходу. Ця сітка необхідна інфраструктура сучасного машинобудування разом зі спеціальним виробництвом заготовок, інструментів, оснащення. Вона повинна складати ядро комплексу галузей загально машинобудівного використання.
Підвищення продуктивності праці досягається розподілом праці і спеціалізації виробництва перед усім, на базі функціонального підходу до проектування і виробництва техніки. Найважливішою рисою прогресивної моделі машинобудування в сучасних умовах повинно бути поєднання високоспеціалізованого виробництва функціональних вузлів і деталей техніки з добросовісним, культурним і класифікованим рівнем розробки технічних пристроїв.
Основні задачі, що стоять на даному етапі переходу економіки нашої країни до ринкових відносин – являє не допускати спаду об’єму випуску товарної продукції, збільшення долі товарів народного споживання в об’ємі всієї продукції, що випускається перехід на нові методи ведення господарства. Підвищення продуктивності праці за рахунок зміни відношення людей до праці, використання нового обладнання і нових технологій розвинених країн переорієнтація економіки на нові ринки збуту і як наслідок освоєння випуску нової продукції що відповідає світовим стандартам, перехід на міжнародну систему ISO всього машинобудування.
Вітчизняне машинобудування дуже мало забезпечене високоякісним обладнанням, інструментом, швидкодіючими прогресивними пристроями. В майбутньому необхідно забезпечити значно випереджувальні темпи розвитку на Україні спеціалізованого виробництва і інструмента і технологічного оснащення.
1.2. Опис виробу, в який входить деталь
Дана деталь входить в лінію виробництва рослинної олії. Лінія виробництва рослинної олії використовується для пресового виробництва їстівних масел з насіння соняшника, сої, коноплі та інших масляних культур. Лінія складається з таких елементів як:
1 Прес шлековий
2 Рушка центр обіжна
3 Інактиватор
4 Камера вічна
5 Елеватор ковшовий
6 Камера вічна
7 Вібристо 2.5
8 Вібристо 1.25
9 Вібристо 0.25
Принципи дії рушки центробіжної
Зерна масляних культур із бункера засипки потрапляють в ротор. Ротор отримує обертальний рух від електродвигуна потужністю 1.1 кВт через клиноременну передачу. Лопості ротора пустотілі і зерна всередині переміщаються під дією центр обіжної сили. Дякуючи високим обертам ротора зерна вилітають зі значною швидкістю і розбиваються об сектори що розміщені по периметру корпуса. В результаті удару лузга відділяється від ядра зернят і вони зсипаються в бункер приймальний після чого просівається через вібросита.
Дана деталь відноситься до деталей тіл обертання, типу вал, має просту форму. За класифікатором ЕСКД визначаємо клас деталі.
Клас 710000 – деталі – тіла обертання типу кілець, дисків, шківів, блоків, стержнів, втулок, стаканів, колонок, валів, осей, штоків, шпинделів і таке інше.
Підклас 715000 – з L більше 2D – вали, шпінделі, осі, штоки, втулки, гільзи, колонки, стержні і таке інше з зовнішньою циліндричною поверхнею.
Група 715000 – Без закритих уступів,ступінчата, з зовнішньою різьбою.
Підгрупа 715530 – Зцентровим глухим отвором з однією чи двох сторін, з різьбою.
Вид 715534 – З пазами на зовнішній поверхні, з отвором, що не лежить на осі деталі.
Характеристика матеріалу, хімічний склад та механічні властивості
Для виготовлення деталі „вал” використовується конструкційна вуглецева сталь марки 45 ГОСТ 1050-88. Дана сталь поширена в машинобудуванні для виготовлення деталей типу шестерні, вали, втулки, муфти.
Дані про хімічний склад та механічні властивості наведені в таблицях 1 та 2 відповідно.
Таблиця 1
Хімічний склад сталі 45
Назва елементу
Позн.
Вміст в сталі, в %
Вуглець
С
0,42-0,5
Кремній
Si
0,17-0,37
Марганець
Mn
0.5-0.8
Хром
Cr
0.25
Сірка
S
0,04
Фосфор
Р
0,035
Мідь
Cu
0,25
Нікель
Ni
0,25
Миш’як
As
0,08
Таблиця 2
Механічні властивості сталі 45
Параметр
Позн.
Значення
Межа текучості
σог
395 МПа
Межа міцності при розтягу
σв
620 МПа
Відносне подовження після розриву
δб
17%
Відносне звуження
φ
45%
Ударна в’язкість
ψ
2
59Дж/см
Твердість по Брінелю
НВ
187-229
1.3 Технологічний аналіз конструкції деталі
Якісна оцінка
Дана деталь типу вал відноситяся до деталей тіл обертання. Деталь має просту конфігурацію. Заготовкою для двної деталі може служити штамповка, що одержується на КГШП. До всіх поверхонь, є доступ інструменту. Деталь виготовлена зі сталі 45 яка добре обробляється різанням на металорізальних верстатах. Поверхні деталі забезпечують надійне базування. Закріплення заготовки при обробці. Вцілому по якісним показникам деталь технологічна. Нетехнологічним є отвір діаметром 4 мм оскільки свердлиться після нарізання різьби М20-8q, що призводить до порушення точності нарізаної різьби.
Кількісна оцінка
Кількісна оцінка технологічності деталі виконується по слідуючим коефіцієнтам:
1 По коефіцієнту точності, який розраховується за формулою
Кт = 1 – 1/Асер 0.8
2 По коефіцієнту шорсткості, який розраховується за формулою
Кш = 1/Всер 0.32
Для визначення коефіцієнтів точності обробки обробки і шорсткості поверхні, заповнюємо таблицю 3 в якій вказуємо конструктивні елементи деталі виконуємих по квалітету точності і маючих параметр шорсткості Ra.
Таблиця 3
Найменування конструктивного елементу
По вимогам точності КЕД
По шорсткості КЕД по Ra
6
7
8
9
11
12
14
1,25
2,5
3,2
6,3
10
20
Зовнішня циліндрична поверхня
2
2
2
1
2
4
1
Канавки
1
1
Пази
2
2
Фаски
7
1
6
Різьба зовнішня
1
1
Різьба внутрішня
1
1
Торці
2
5
2
5
Центрові отвори
2
2
Визначаю середній квалітет точності в (1)
А сер = 6*2+7*1+8*1+9*4+11*2+12*12+14*6/28=11,17
Кт = 1-1/11,17=0,91>0,8
Визначаю середню шорсткість поверхонь в (2)
В сер = 1,25*4+2,5*4+3,2*7*6,3*5+10*1+20*7/28=7,8
Кш=1/7,8=0,13<0,32
Умова виконується, отже по кількісному показнику деталь також технологічна.
Аналіз технічних вимог
Таблиця 4
Технічні вимоги
Аналіз
Базування та контроль
O
0,007
Допуск округлості валу 0,007 мм
Базування на призми;
Контроль за допомогою ІГТ
0,007
Допуск профілю поздовжнього перерізу вала 0,007 мм
Базування на призми;
Контроль за допомогою ІГТ
0,02
Д
Допуск радіального биття вала відносно осі вала поверхні Д 0,02 мм
Базування в центрах; контроль за допомогою ІГТ
0,02
Е
Допуск радіального биття вала відносно осі вала поверхні Е 0,02 мм
Базування в центрах; контроль за допомогою ІГТ
Н 14, h14 ±IT14/2
Не вказані відхилення розмірів отворів та зовнішніх поверхонь по квалітету Н 14; h14
Визначення типу виробництва і технологічної партії
Тип виробництва визначається виходячи з кількості деталей, які підлягають обробці і маси деталей. При обробці 4100 шт. деталей при масі деталей 2.5кг тип виробництва – серійний.
Так як виробництво серійне, визначаємо величину передаточної партії.
n = (N/Pd)q
де N – річний об’єм випуску деталей
Pd – число робочих днів в рік
q- необхідний запас деталей на складі в днях приймаємо q = 8 днів
Pd = 365 – Твих – Тсвят
При Твих = 98
Тсвят=9 P
Pd = 365 – 98 – 9 = 258
Тоді за формулою (5) визначаємо величину передаточної партії
N = (4100/258)8 = 127.13шт
Приймаємо n = 130 шт
2. Технологічна частина
2.1. Вибір типу заготовки і обґрунтування методу її виготовлення
Скорочений опис методу виготовлення заготовки та порівняння його з заводським
Вид вихідної заготовки в значній мірі впливає на характер технологічного процесу обробки деталі. Для правильного вибору заготовки виконуємо порівняння двох видів заготовок.
Для даної деталі більш доцільно вибрати гарячу об’ємну штамповку на кривошипному гаряче штампованому пресі і заводським прокатом.
Об’ємна штамповка – це поєднання заготовці заданої форми і розмірів шляхом заповнення матеріалом на КГШП являється найбільш продуктивного, так як, ці преси швидкопрохідні (число подвійних рухів від 35 до 90 на хвилину). КГШП штампують з зусиллям 5 – 100т. Вони не потребують громіздких фундаментів і в сполученні з індукційним нагрівом покращують умови праці в цеху. Преси мають жорсткий графік руху повзуна, заготовки повинні бути частини, щоб уникнути корозій поверхні поковки.
Постійність ходу повзуна велика точність його руху, застосовування штампів з направляючими колонками забезпечують високу точність.
З малими допусками і витратами металу ККД пресів в 2 раза вище ККД молотів.
Для економічного забезпечення вибору заготовки необхідно провести порівняння з заготовкою отриманою прокатом.
Прокатка – це процес при якому зливок або заготовка під дією сил тертя втягується в зазор між обертаючими валиками прокатного стану і пластично деформується ними із зменшенням перетину. Основні види прокату слідуючі : продольний, поперечний, поперечно-гвинтовий.
Економічне обгрунтування вибору заготівки
Собівартість заготівки отриманих на КГШП визначаємо за формулою
G=(C1
MШТ
КШ
КС
КИ
КМ
)-( MШТ
– mд
)
Свід
де С1
– вартість 1 кг штамповки:С1
=2.3грн.
Свід
- вартість 1 кг відходів: Свід =
0.07 грн
Кш
: Кс
: Ки
: Км
: Кв
– коефіцієнти залежності від класу точності, маси, марки,матеріалу і об’єму виробництва
Собівартість заготівки з прокату визначається за формулою
Gзаг
=(С1
Мпр
+Ср
) – (Мпр
-Мд
)
Свід
де С1-
вартість 1 кг прокату: С1=
1.7грн.
Ср
– вартість різання: Ср
= 0.60 грн.
Gзаг
=(1.7
4.21+0.60) – (4.21-2.5)
0.07=7.02
Технічні вимоги до заготівки
До заготівки отриманої об`ємною гарячою штамповкою висуваються такі вимоги:
1.Клас точності Т3
2.Група сталі М2
3.Ступінь складності С1
4.Штомповочні нахили 5º
5.Допустимі відхилення від площинності 0,5мм
6.Невказані радіуси заокруглень 3мм
Висновки
Порівнявши два варіанти заготівок бачимо, що вигідніше є використання заготівки отриманої методом гарячої об`ємної штамповки так як в цьому випадку коефіцієнт використання металу більший, а вартість заготівки значно менша.
2.2.Розробка маршрутного технологічного процесу виготовлення деталі. Вибір технологічних баз
Аналіз заводського техпроцесу
Технологічний процес обрбки деталі вал 2052614.00301 для умов одиничного виробництва базується на використанні універсального обладнання, оснащеннята інструменту, що в багатьох випадках є недоцільним для серійного виробництва.
В якості заготівки використано прокат.В умовах серійного виробництва слід використати штомповку , так як припуски і вартість заготовки менші.
Операції заводського технологічного процесу містять велик кількість переходів та переустановок, що збільшує допоміжний час.
На відміну від заводського,у технологічному процесі для умов серійного виробництва обробку торців та цинтрових отворів слід виконувати на спеціальному фрезерному-центрувальному верстаті моделі МР-73М. Для токарної операції слід застосувати токарний верстат з ЧПК.Для свердління отворів на торці та фрезерування шпоночного пазу слід застосовувати спуціальні пристрої що виключить розмічувальні операції.
Маршрутно–операційний опис технологічного процесу
005 Фрезерно – центровочна МР-73М
1 Фрезерувати торці одночасно з обох сторін в розмір 447мм
2 Центрувати 2 отвори , одночасно з обох сторін форми А Ø8,5
010 Токарна програма 16Б16Ф3
1 Точити поверхню Ø 25h9 попередньо до Ø 25,35h12 наl=93мм
2 Точити поверхню Ø 30h11 попередньо до 30,3h12 на l=29мм
3 Точити поверхню Ø 30к6 попередньо до Ø 30,46h12 на 1=25мм
4 Точити поверхню Ø 36h14 в розмір на 1=169мм
5 Точити поверхню Ø 25h9 остаточно до Ø25,1h11 на 1=93мм
6 Точити поверхню Ø 30h11 в розмір 1=29мм
7 Точити поверхню Ø30к6 остаточно до Ø30,16h11 на 1=25мм
8 Точити фаску 2,5х450
9 Точити фаску 3х300
015 Токарна програма 16Б16Ф3
1 Точити поверхню Ø19,92h11 попередньо до Ø21h12 на 1=38мм
2 Точити поверхню Ø25h11 попередньо до Ø25,35h12 на 1=50мм
3 Точити поверхню Ø30h11 попередньо до Ø30,3h12 на 1=23мм
4 Точити поверхню Ø30к6 попередньо до Ø 30,46h12 на 1=20мм
5 Точити поверхню Ø25h9 остаточно до Ø25,1h11 на 1=38мм
6 Точити поверхню Ø30h11 в розмір на 1=23мм
7 Точити поверхню Ø30к6 остаточно до Ø 30,16 на 1=20мм
8 Точити поверхню Ø19,92 в розмір 1=38мм
9 Точити фаску 2,5х450
10 Точити фаску 3х300
11 Точити канавку в розмір 6мм
12 Нарізати різьбу М20-8q
020 Фрезерна программа 6Р13Ф3
1 Фрезерувати чотири шпонкових паза В=8N9 на 1=48мм
025 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø30к6 до Ø30,06h8 на 1=20мм
030 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø30К6 попередньо до Ø30,06h8 на l=25мм.
035 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø30К6 в розмірі на l=20 мм.
040 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø 30К6в розмірі на l=25 мм.
045 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø 25h9 в розмірі на l=93 мм.
050 Круглошліфувальна 3М151
1 Шліфувати шийку Ø 25h9 в розмірі на l=48 мм.
055 Вертикально – свердлувальна 2Р135
1 Свердлувати отвір Ø 6,8 мм на глибину l=34
2 Зенкувати фаску 1,6 ×45º
3 Нарізати різьбу М8-7Н на глибину l=25мм.
060 Вертикально – свердлувальна
1 Свердлувати отвір Ø 4 на прохід
Таблиця 5
№ і назва операції
Код операції
Модель обладнання
Код оюладнання
Код професії
005 Фрезерно- центрувальна
010,015 Токарна программа
020 Фрезерувальна
030,035,040,045,050
Круглошліфувальна
055,060
Свердлувальна
4269
хххх
хххх
4131
4121
МР-73М
16Б16Ф3
6Р13Ф3
3М151
2Р135
381825
381021
381021
381311
381212
18632
15292
15292
18873
17335
2.3 Вибір загальних припусків. Визначення розмірів заготовки з допусками та підтвердження на ЕОМ
Загальні припуски і допуски на розміри заготовки вибираємо по ГОСТ 7505-89. По прикладенню 1 табл. 19 встановлюємо штамповочне обладнання і клас точності поковки.
Приймаємо кривошипні штамповані преси закрита штамповка клас точності – Т3.
5.3 Встановлюємо відношення маси поковки до маси фігури
Мп.р. 3.25 0.79
Мф. 4.11
Цьому відношенню ступінь складності поковки складає – С1
6.Встановлюємо конфігурацію поверхні роз’єу штампу (табл.1.с.8.)
Конфігурація поверхні роз’єму штампу – Пласка (П)
7.Встановлюємо ісходний індекс (табл.2.с.10)
Ісходний індекс – 10.
Таблиця 7
Діаматральні розміри
Номіна-льний розмір
Шорсткість по Ra
Ісходний індекс
Основний
припуск
Додатковий
припуск
Розрахункові
Розміри поковки з відхиленнями
Прийняті
Розміри поковок з відхиленнями
Ø 36.00
20.00
10
+2*1.1
+2*03
+0.9
Ø 38.80
-0.5
+0.9
Ø 39
-0.5
Ø 25.00
2.50
10
+2*1.4
+2*03
+0.9
Ø 28.40
-0.5
+0.9
Ø 29
-0.5
Ø 30.00
2.50
10
+2*1.4
+2*03
+0.9
Ø 33.40
-0.5
+0.9
Ø 34
-0.5
Ø 30.00
1.25
10
+2*1.5
+2*03
+0.9
Ø 33.60
-0.5
+0.9
Ø 34
-0.5
Ø 30.00
1.25
10
+2*1.5
+2*03
+0.9
Ø 33.60
-0.5
+0.9
Ø 34
-0.5
Ø 30.00
2.50
10
+2*1.4
+2*04
+0.9
Ø 33.40
-0.5
+0.9
Ø 34
-0.5
Ø 25.00
2.50
10
+2*1.4
+2*03
+0.9
Ø28.40
-0.5
+0.9
Ø29
-0.5
Ø 25.00
2.50
10
+2*1.4
+2*03
+0.9
Ø23.40
-0.5
+0.9
Ø24
-0.5
Таблиця 8
Лінійні розміри
Номіна-льний розмір
Шорсткість по Ra
Ісходний індекс
Основний
припуск
Додатковий
припуск
Розрахункові
Розміри поковки з відхиленнями
Прийняті
Розміри поковок з відхиленнями
Ø 447.00
20
20
10
+1.7
+1.7
+0.25
+0.25
+1.8
Ø 451.20
-1.0
+1.8
Ø 452
-1.0
Ø 93.00
20
20
10
+1.7
-1.2
+0.25
+0.25
+1.1
Ø 94.00
-0.5
+1.1
Ø 94.00
-0.5
Ø 147.00
20
1.25
10
+1.7
-1.6
+0.25
+0.25
+1.3
Ø 147.60
-0.7
+1.3
Ø 148.0
-0.7
Ø 169.00
1.25
2.50
10
+1.6
+1.6
+0.25
+0.25
+1.4
Ø 173.10
-0.8
+1.4
Ø 174
-0.8
Ø 38.00
-0.4
20
20
10
+1.7
-1.1
+0.25
+0.25
+0.9
Ø 39.10
-0.5
+0.9
Ø 39
-0.5
Ø 88.00
20
20
10
+1.7
-1.2
+0.25
+0.25
+1.1
Ø 89
-0.5
+1.1
Ø 89
-0.5
Аналітичний розрахунок припусків на одну поверхню,з підтвердженням на ЕОМ.
Таблиця 9
Елементарна поверхня деталі і технологічний маршрут обробки
Елементи припуск мм
Допуск на виготовлення Td мкм
Rz
h
E
Штамповка
Чорнове точіння
Чистове точіння
Чорнове шліфування
Чистове шліфування
200
50
25
10
5
250
50
25
20
15
676
41
27
20
14
-
-
-
-
-
2500
250
100
39
16
0
=
кор=
ц 1=0.15 . 447=67.05мкм
ц=0,25
0 =
Кц-
коефіцієнтуточнення
Кц
=0,06 – після чорнового точіння
Кц
=0,04 – після чистового точіння
Кц
=0,03 – після чорнового шліфування
Кц
=0,02 – після чистового шліфування
1
=0,06
676=40,56=41мкм
2
=0,04
676=27,04=27 мкм
3
=0,03
676=20,28=20 мкм
4
=0,02
676=13,52=14 мкм
1. Мінімальний припуск на чорнове точіння
2Zmin1
=2(200+250+676)=2252
2. Максимальний припуск на чорнове точіння
2Zmax1
=2252+2500-250=4502
3. Мінімальний припуск на чистове точіння
2Zmin2
=2(50+50+41)=282
4. Максимальний припуск на чистове точіння
2Zmax2
=282+250-100=432
5. Мінімальний припуск на чорнове шліфування
2Zmin3
=2(25+25+27)=154
6.Максимальний припуск на чорнове шліфування
2Zmax3
=154+100-39=215
7.Мінімальний припуск на чистове шліфування
2Zmin4
=2(10+20+20)=100
8.Максимальний припуск на чистове шліфування
2Zmax4
=100+39-16=123
Перевіряємо правильність Td0
-Td2
=
2Zmax
-
2Zmin
2500-16=(4502+432+215+123)-(2252+282+154+100)
2484=2484
Таблиця 10
Розрахунковий припуск
Розрахунковірозміри
2Zmin
2Zmax
dmin
dmax
Штамповка
Точіння чорнове
Точіння чистове
Чорнове шліфування
Чистове шліфування
2252
282
154
100
4502
432
215
123
32,79
30,538
30,256
30,102
30,002
35,29
30,788
30,356
30,141
30,018
Коефіцієнт використання матеріалу розраховується за формулою.
Квм=
де mзаг
- маса деталі,кг
Мзаг.1 –
маса заготовки,кг
Мзаг
=V
де V – об’єм заготівки, см3
- питома вага матеріала заготівки, г/см3
V=A1*lзаг=
V=3
М заг
=V
=540*7,8=4,21кг
Коефіцієнт використання металу при обробці заготівки з прокату буде дорівнювати
Квм
=
2 Варіант: Заготівка штамповка
При штампуванні на КГШП об’єм заготівки розраховується за формулою
V=V1
+V2
+V3
+V4
+V5
+V6
де V1
- об`єм першої сходинки валу
V2
- об`єм другої сходинки валу
V3
-об`єм третьої сходинки валу
V4
- об`єм четвертої сходинки валу
V5
-об`єм п’ятої сходинки валу
V6
- об`єм шостої сходинки валу
V1
=A1
×lзаг
=
×1заг1
=
(32)
V2
=
V3
=
V4
=
V5
=
V6
=
V=59,94+47,57+207,75+35,23+31,88+17,34=400
Мзаг2
=400
7,8=3,12кг
Коефіцієнт використання матеріалу буде дорівнювати
Квм
=2,5/3,12=0,8
Порівнюючи коефіцієнт використання матеріалупри обробці заготівки з прокату та заготівок штамповок ми бачимо що коефіцієнт використання матеріалу при обробці штомповок значно вище ніж при обробці штамповок значно вище ніж при обробціпрокату,це пояснюється тим,що заготовка штамповка максимально можливо схожа на деталь (рис.1) а заготівка прокат ні (рис.2)
План обробки поверхонь деталі з визначеннм ступеня точності, класів шорсткості операційних припусків та розмірів з допусками
Таблиця 11
План обробки
поверхонь
Квалітет
Шорсткість
Ra
Припуск
мм
Міжопераційний
розмір
Ø25h9
Шліфування одноразове
Точіння кінцеве
Точіння попереднє
Штамповка
h9
h11
h12
2,5
6,3
20
0,1
0,25
3,65
4
0
Ø25-52
0
Ø25,1-130
0
Ø25,35-210
+0,9
Ø29-0,5
Ø30h11
Точіння кінцева
Точіння попереднє
Штамповка
h11
h12
6,3
20
0,3
3,7
4
0
Ø30-160
0
Ø30,3-250
+0,9
Ø34-0,5
Ø30k6
Шліфування кінцева
Шліфування попереднє
Точіння кінцеве
Точіння попереднє
Штамповка
k6
h8
h11
h12
1,25
2,5
6,3
20
0,06
0,1
0,3
3,54
4
+18
Ø30+2
Ø30,06-39
Ø30,16-160
Ø30,46-210
Ø34-0,5
Ø36h14
Точіння попереднє
Штамповка
h14
20
3
3
0
Ø36-620
Ø39-0,5
M20-8q
Нарізання різьби
Точіння кінцеве
Точіння попереднє
Штамповка
h11
h12
3,2
6,3
20
0,3
3,7
4
M20-8q
Ø19,92
Ø20,22
Ø24-0,5
2.4 Вибір обладнання з коротким описом технічних характеристик
Характеристика верстату 16Б16Ф3
- Максимальний діаметр над станиною 360 мм
- Максимальний діаметр оброблюваної деталі над супортом 140 мм
- Максимальна довжина оброблюваної деталі 750 мм
- Межі частот обертання шпинделя 20-2500 хв. -1.
- Межі робочих подач мм/хв.
- повздовжня -2400
- поперечна 1-1200
- Швидкість бистрого переміщення супорта
- повздовжнього 10000
- поперечного 5000
- Потужність головного електродвигуна 11 кВт
- Габарити 4800 х 1900 мм
- Маса 4.6 т
Характеристика верстату 3М151
- Клас точності П
- Діаметр оброблюваної деталі 200 мм
- Довжина деталі 700 мм
- Потужність головного привода 10 кВт
- Габарити верстату
- довжина 4635 мм
- висота 2450 мм
- ширина 2170 мм
- Маса верстату 6 т
2.5 Вибір оснащення технологічного процесу
Вибір різального та вимірювального інструменту зводимо по таблиці
Таблиця 12
Операція
Код, назва віжущого інструменту(шифр Рі)
1
2
005 Фрезерно-центрувальна
391855 Фреза торцова Т15К6
391242 Центровочне свердло Р6М5 Ø 8,5
010,015 Токарна программа
392104 Різець прохідний,підрізний
MWLNR 1616 H06
φ =950
T14K8
392104 Різець прохідний, підрізний
MWLNR 1616 H06
φ =950
T14K8
392104 Різець
канавочний Т15К6
035-2126-1801
392104 Різець
різьбовий Т15К6
035-2159-0535
020 Фрезерувальна программа
391820 Фреза шпонкова Ø 8 зі швидкоріжучої сталі Р6М5
Таб. 12.1
025 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 125х20х32
ПВ24А40СТ1К
030 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 125х20х32
ПВ24А40СТ1К
035 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 125х20х32
ПВ24А40СТ1К
040 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 125х20х32
ПВ24А40СТ1К
045 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 400х50х203
ПП24А40СТ1К
050 Круглошліфувальна
398110 Шліфувальний круг 400х50х203
ПП24А40СТ1К
055,060 Свердлувальна
392167 Свердло спіральне
Ø6,8 Р6М5
391630 Зенківка Р6М5
391330 Мітчик М8-7Н Р6М5
392167 Свердло спіральне Ø4 Р6М5
2.6. Вибір методів контролю та вимірювальних інструментів
Таблиця 13
Операція
Код назва і шифр вимірювального інструменту та допоміжного іструменту
1
2
005 Фрезерно-центрувальна
хххххх Оправка для фрези
хххххх Цанговий патрон
393311 Штангельциркуль
ШЦ1-125-0,1
393610 Шаблон на 447 мм
010,015 Токарна программа
39110 Поводковий
Самозатискний
Патрон з плаволочим
центром
392841 Центр обертаючийся
393311 Штангельцикуль
ШЦ1-125-0.1
393120 Калібр скоба 30h11
020 Фрезерувальна программа
396110 Пристрій спеціальний
хххххх Цанговий патрон
393180 Калібр шпонковий комплексний
2.7 Визначення режимів різання табличним аналітичним методом на одну операцію
Вибір режимів різання
015 Токарна программа
1. Перехід.Точити Ø19,92h11 попередньо до Ø21h12 на 1=38мм
3.1 Розробка керуючої програми обробки деталі на верстаті з ЧПК
Токарні верстати із числовим програмним керуванням (ЧПК) впроваджуються для автоматизації виробництва при дрібносерійному випуску продукції і є основним типом верстатів, призначених для побудови гнучких автоматичних виробництв.
Автоматами називаються верстати, у яких автоматизовані всі робочі і допоміжні рухи, необхідні для виконання технологічного циклу обробки деталі. До обов'язків робітника, що обслуговує верстат, входять періодичне завантаження заготовками, періодичний контроль розмірів і якості оброблених деталей, під налагодження верстата, а також загальне спостереження за його роботою. Токарні автомати підрозділяються на однопшиндельні і багатошпиндельні, застосовуються для виготовлення деталей із прутка, але в деяких випадках зі штучних заготовок.
Одношпиндельні автомати підрозділяються на револьверні, фасонно-відрізні і фасонно-поздовжні. Багатошпиндельні автомати випускаються двох різновидів: верстати паралельної дії і верстати послідовної дії (багатопозиційні). У верстатах паралельної дії на всіх шпинделях відбуваються однакові операції, тобто протягом одного циклу кожна деталь повністю обробляється в одній позиції. Ці верстати являють собою кілька одношпиндельних автоматів, з'єднаних в один агрегат, і призначені для обробки деталей простої форми. У верстатах послідовної дії заготовка обробляється послідовно в декількох позиціях. Напівавтоматами називаються верстати, у яких процес обробки здійснюється без участі робітника. Установку і закріплення заготовки, а також зняття готової деталі робить робітник. Токарні напівавтомати підрозділяються на одношпиндельні і багатошпиндельні, на горизонтальні і вертикальні, застосовуються для обробки штучних заготовок.
3.2 Проектування маршрутної технології обробки з вибором ріжучих і допоміжних інструментів та пристосувань
Таблиця 14
3.3 Розробка операційної технології з розрахунком режимів різання і побудовою траєкторії рухів ріжучих інструментів
3.4 Визначення координат опорних точок траєкторії руху ріжучого інструменту
Чорнове точіння
Таблиця15
T
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
х
100
21
21
25.36
25.36
30.30
30.30
30.46
30.46
100
z
450
450
409
409
359
369
339
339
319
450
Т
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
х
100
16.50
16.50
19.92
19.92
25.1
25.1
27
30
30
30.16
30.16
100
100
z
450
450
447
445.5
409
407
359
359
357
339
339
319
319
450
Чистове точіння
Таблиця 16
Точіння канавки
Таблиця 17
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x
100
22
22
16
22
22
16
100
100
z
450
447
409
409
409
412
412
412
450
Нарізання різьби
Таблиця 18
T
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x
100
19.58
19.58
24
24
19.36
19.36
24
24
19.16
19.16
z
450
450
412
412
450
450
412
412
450
450
412
T
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
x
24
24
19.04
19.04
24
24
18.94
18.94
100
10
z
412
450
450
412
412
450
450
412
412
450
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
x
0
38
38
78
78
355
355
355
403
403
403
y
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
-60
z
0
-61
-55
-55
0
0
-61
-55
-55
0
0
Фрезерувальна операція
Координати опорних точок Таблиця 19
T
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
x
403
403
355
355
78
78
78
38
38
0
0
y
-60
-60
-60
-60
-60
-60
-60
-60
-60
-60
0
z
-61
-55
-55
0
0
-61
-55
-55
0
0
0
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
x
0
38
0
40
0
277
0
0
40
0
0
y
60
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-120
z
0
-61
0
0
55
0
-61
6
0
55
-61
T
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
x
0
-48
0
-277
0
0
-40
0
-38
0
y
0
0
0
0
0
0
0
0
0
60
z
6
0
55
0
-61
6
0
55
0
0
3.5 Складання розрахунково-технологічної карти і карти наладки верстатів
Розрахунок норм часу
015 Токарна програма
1 Вибираємо допоміжний час на установку закріплення та зняття заготовки
Тд = 0.4 хв ( ст. 39 [7] )
2 Вибираємо допоміжний час зв’язаний з обробкою не включений в програму
4 Техніко-економічне планування механічної ділянки
4.1 Характеристика виробничої структури
1 Річний випуск деталей – 4100
2 Планове завантаження дільниці – 91000 м/год
3 Найменування деталі – вал
4 Тип заготовки – штамповка
5 Матеріал заготовки сталь 45
6 Маса деталі 2.5 кг
7 Маса заготовки – 3.12 кг
Таблиця 20
Операція
Модель
обладнання
При багатоверстатному
обслуговуванні
Трудом
мкість
роботи
Розряд
роботи
Т.м.в
Тзай
005
010
015
020
025
030
035
040
045
050
055
060
Фрезерно-центрувальна
Токарна з ЧПК
Токарна з ЧПК
Фрезерна з ЧПК
Круглошліфувальна
Круглошліфувальна
Круглошліфувальна
Круглошліфувальна
Круглошліфувальна
Круглошліфувальна
Свердлувальна
Свердлувальна
МР73М
16Б16Ф3
16Б16Ф3
6Р13Ф3
3М151
3М151
3М151
3М151
3М151
3М151
2Р135
2Р135
-
1.38
0.89
4.25
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1.9
1.98
1.07
-
-
-
-
-
-
-
-
1.79
3.18
2.96
5.77
2.31
2.31
2.28
2.28
2.25
1.93
1.72
0.99
4
2
2
2
4
4
4
4
4
4
4
4
Розрахунок річного приведеного випуску деталей на дільниці тобто умовна кількість догружаючих деталей по конструктивним і технологічним признакам приблизні до деталі представника і відрізняються тільки не значимою масою і річною програмою випуску визначаємо за формулою
Nпр = Тшт.к 60/ + tшт.к
Де Тшт.к – трудомісткість річного приведеного випуску деталей
Tшт. к – трудоємкість виготовлення деталі в хв.
Nпр = 91000 60/29.77 = 183406.11 шт
Приймаємо Nпр = 183406 шт
Кількість верстатів вхідних в нормативну зону обслуговування визначаємо по формулі
Но = ( Тмв/Тз + 1 )Кдз
де Тмв – машиновыльний час напротязі якого робітник вільний від роботи на обслуговування верстатів
Тз – час зайнятості робітника
Кдз – коефіцієнт допустимої зайнятості Кдз = 0.85
010 Токарна з ЧПК
Но1 = ( 1.38/1.9 + 1 )0.85 = 1.5
приймаємо Но1 = 2 верстата
015 Токарна з ЧПК
Но2 = ( 0.89/1.9 + 1 )0.85 = 1.23
приймаємо Но2 = 2 верстата
020 Фрезерувальна з ЧПК
Но3 = ( 4.25/1/.7 + 1 )0.85 = 4.23
приймаємо Но3 = 4 верстата
Розрахункова кількість верстатів необхідних для обробки річного приведеного випуску деталей на відповідному обладнанні визначаємо по формулі
Ср = Тшт.к/Фд Квu
де Фд – дійсний річний фонд часу при двозмінному режимі роботи верстатів
Квu – коефіцієнт виконання норм виробітки приймаємо Фд = 4055 ст.4 – для універсального обладнання
Фд = 3935 ст.4 – для верстатів з ЧПК
Квu = 1
Ср = 9100/4000 = 22.75 шт
Приймаємо Срн = 26 верстатів
Визначаємо коефіцієнт завантаження обладнання за формулою
Кз.ср = Ср/Срн
де Ср – розрахункова кількість обладнання шт.
Срн – прийнята кількість верстатів шт.
Кз.ср = 22.75/26 = 0.875
Розрахунок кількості верстатів по моделям представляємо в таблиці
Таблиця 21
Показники
Моделі верстатів
Всього
МР73М
16Б16Ф3
6Р82
6Р13Ф3
3М151
2Р135
1
2
3
4
5
6
7
8
Трудомісткість оброб-ки деталі представник
Теж в розрахунку на річний випуск
Трудомісткість річно-го випуску догруже-них деталей
Трудомісткість річного приведеного випуску деталей на дільниці
Дійсний річний фонд
часу роботи обладнан-ня при роботі в 2-і зміни
Коефіцієнт перевищення норм виробки Квu
Розрахункова кількість верстатів Ср
Прийнята кількість
Коефіцієнт завантаження обладнання
Встановлена потужність
- одного верстата
- прийнятої кількості
0.03
120
14356
14476
4055
1.06
3.36
4
0.84
23.1
92.4
0.1
400
13766
14166
3935
1
3.6
4
0.9
15.2
60.8
-
-
7066
7066
4055
1.08
1.62
2
0.81
.5
15
0.096
384
13782
14166
3935
1
3.6
4
0.9
10.5
21
0.0223
892
26390
27280
4055
1.01
6.66
8
0.83
10
80
0.045
180
13666
13846
4055
1.01
3.38
4
0.85
4.0
16
0.494
1976
89024
91000
-
-
22.22
26
0.86
285.2
Продовження Таблиці 21
Показники
Моделі верстатів
Всього
МР73М
16Б16Ф3
6Р82
6Р13Ф3
3М151
2Р135
1
2
3
4
5
6
7
8
Балансова вартість обладнання
- одного верстата
- прийнятої кількості
Категорія ремонтної складності
Механічні частини
- одного верстата
- прийнятої кількості
Електрична частина
- одного верстата
- прийнятої кількості
Габарити
11780
47120
14
56.0
15.0
60.0
2.5 1.3
58100
234800
17
68
21
84
3.3 1.9
13145
26290
9
18
8
16
2.47 1.95
28300
56600
24
4.8
21
42
3.3 2.6
28800
230400
12
96
23.5
188
4.6 2.4
25500
102000
4.3
17.2
5.5
22
1.03 0.83
-
697210
-
412
4.2 Визначення кількості верстатів і робітників визначення виробничої площі
Виробнича площа діяльності визначається виходячи з прийнятої кількості верстатів відповідної моделі цільної площі верстата в плані. Розрахунок виробничої площі дільниці приведені в таблиці.
Розрахунок виробничої площі дільниці
Таблиця 22
Моделі
верстатів
Площа верстата в плані ( довжина + ширина м )
Прийнята кількість верстатів
Удільна площа в плані по нормативу м
Одного верстату
Прийнятої к-ті
МР-73М
16Б16Ф3
6Р82
6Р13Ф3
3М151
2Р135
2.5 1.3
3.3 1.9
2.47 1.95
3.3 2.6
4.6 2.4
1.03 0.825
4
4
2
4
8
4
25
35
25
35
25
12
100
140
50
140
200
48
Всього
-
26
26
678
Розмір допоміжної площі приймаємо 20-25% від виробничої
Sдоп =Sпр( 0.2 – 0.25 )
Sдоп1 =100 0.25 = 25м
Sдоп2 =140 0.25 = 35м
Sдоп3 =50 0.25 = 12.5м
Sдоп4 =140 0.25 = 35м
Sдоп5 =200 0.25 = 50м
Sдоп6 =48 0.25 = 12м
Sдоп = 169.5м
Ширина прольоту становить 24 м колони розташовані через 12 м розмір колони в плані 600 800. Ширина магістрального проходу ( при умовах транспортування деталі при площі електрокара приймається 2м ) Довжина прольоту визначається з відношення
L =Sзаг/B
де Sзаг – загальна площа дільниці м
B – ширина прольоту м
Загальна площа дільниці становить
Sзаг = Sвир + Sдоп
де Sвир – виробнича площа дільниці
Sзаг = 678 + 170 = 848м
L = 848/24 = 35м
Об’єм будівлі розраховуємо виходячи з цього, зовнішньої і висоти. Розмір зовнішньої площі приймаємо на 10% більше внутрішньої. Для прольотів шириною 24 м що мають припуск висоту приймаємо 9.25 м.
Розрахунок площі дільниці і об’єму будівлі приведено в таблиці
Таблиця 23
Найменування площі
Внутрішня площа
м
Зовнішня площа
м
Об’єм будівлі
м
Виробнича
678
-
-
Допоміжна
170
-
-
Загальна площа
848
932.8
8628.4
В механічному цеху до виробничих робітників відносяться верстатники. Розрахунок чисельності робітників проводимо по кожній професії ( спеціальності ) по формулі
Рпр = Тшт.к.і/Феф Квu.і Кмн.і
де Тшт.к.і – трудоємкість приведеного випуску деталей на дільниці по відповідній професії
Феф – ефективний рівень фонду часу роботи
Квu.і – коефіцієнт враховуючий перевиконання норм виготовлення
Кмн.і – коефіцієнт враховуючий багатоверстатне обслуговування
Феф = 1840 рік
005 Фрезерно-центрувальна
Рпр = 14476/1840 1.15 1 = 6.84
Приймаємо Рпр = 8
010 015 Токарна з ЧПК
Рпр = 14166/1840 1 2 = 3.8
Приймаємо Рпр = 4
020 Фрезерувальна з ЧПК
Рпр = 14166/1840 1 4 = 1.9
Приймаємо Рпр = 2
025 030 035 040 045 050 Круглошліфувальна
Рпр = 27280/1840 1.15 1 = 15
Приймаємо Рпр = 16
055 060 Свердлувальна
Рпр = 13846/1840 1.15 1 = 7.5
Приймаємо Рпр = 8
Фрезерувальна
Рпр = 7066/1840 1.15 1 = 3.8
Приймаємо Рпр = 4
Середній тарифно-кваліфікаційний розряд верстатників визначаємо за формулою
Rcp = Rті Рпрі/Pпр. сум
де Rті - тарифний розряд і-тої групи робітників
Рпрі – чисельність робітників які мають і-тий розряд
Pпр.сум – загальна чисельність робітників по групі яких визначається середній розряд
Rcp = 2 6 + 14 3 + 4 16 + 6 8/42 = 3.76
Розрахунок чисельності виробничих робітників по професіям і поділ по розрядах зводимо в таблицю
Таблиця 24
Найменування операції
Трудом
Випуску
деталей
Річний
Ефективний
фонд
Квu
Кмн
Чисель-ність
Прийнята кількість
В тому числі
2
3
4
5
1 Фрезерно-центрувальна
2 Токарна з ЧПК
3 Фрезерувальна з ЧПК
4 Шліфувальна
5 Свердлувальна
6 Фрезерувальна
Всього
14476
14166
14166
27280
13846
7066
91000
1840
1840
1840
1840
1840
1840
-
1.15
1
1
1.15
1.15
1.15
-
1
2
4
1
1
1
-
6.84
3.8
1.9
15
7.5
3.8
42
4
2
6
2
4
2
2
10
4
8
4
2
18
2
4
2
8
4.5
2
2
4.5
4.5
3.5
3.76
Розрахунок чисельності допоміжних робітників проводимо виходячи із норм обслуговування. Для зручності розрахунку чисельності допоміжних робітників зводимо в таблицю.
Таблиця 25
Професія
Прийнята одиниця
виміру
для
обслуговування
Прий
нята
к-ть
за
розр.
Норм
на 1
доп.
роб.
в змін.
Число
допом.
робітн.
Всього
Чисельність допоміжних робітників по
розрахунку
1
2
3
4
5
Наладчики
верстатів зЧПК
Слюсарі-ремонтники
Слюсарі-електрики
Контролери верстатних робіт
Розподілювачі робіт
Розподілювачі робіт
Підсобні робітники
Число верстатів з ЧПК
Одиниця ремонтної складності
Одиниця ремонтної складності
Число виробничих робітників
Число виробничих робітників
Число виробничих робіт
Кількість стружки
8
303
412
42
42
0.62
8-10
700-800
1520
30-40
40-50
1.2-1.6
2
0.9
0.6
1.05
0.84
0.9
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
6
4
4
3
2
1
Rcp = 1 1 + 2 1 + 4 2 + 3 1 + 5 2/7 = 3.42
Чисельність керівників і спеціалістів приймаємо по нормативам в залежності від чисельності виробничих робітників.
Розпорядження чисельності керівників і спеціалістів дільниці по посадам представлено в таблиці
Таблиця 26
Найменування посади
Чисельність
чол
Керівники
Майстер виробничої дільниці
2
Спеціалісти
Технік по плануванню
1
Всього
3
З ціллю більш повного завантаження спеціалістів дільниці інженер-технолог зміщує посаду інженера по плануванню праці.
Розподілення робітників дільниці по категоріям і по змінам приводимо в таблицю
Таблиця 27
Категорія робітників по змінам
Чисельність чол.
В відсотках до чисельності виробничих робітників
В відсотках до чисельності і робітників дільниці
Розподілення по змінам
1
2
Виробничі робітники
Допоміжні робітники
Керівники і спеціалісти
Всього робітників
дільниці
42
7
3
52
100
16.7
7.1
-
80.8
13.46
5.8
100
21
4
2
27
21
3
1
25
В приведених раніше розрахунках визначені розміри партії “п “ і передаточної партії “ Р “
п = 130 шт Р =26 шт
Визначаємо час обробки усієї партії деталі і передаточної партії. Для зручності розрахунки зводимо в таблицю.
Тривалість технологічного циклу при паралельно-послідовному вигляді руху деталей визначаємо по формулі
Тпп = р ( t шт.к/Соб )сум + ( п – р )tк/Соб + Sсум
де ( tшт.к/Соб )Сум – час обробки деталей по усім операціям технологічного процесу з врахуванням кількості верстатів на яких одночасно здійснюється обробка деталі на одній операції.
Таблиця 28
Nоп
Тшт.к
Соб
Тшт.к’
Розрахунок тривалості обробки
Всієї партії “п “
Партії “ Р “
005
010
015
020
025
030
035
040
045
050
055
060
Всього
1.79
3.18
2.96
5.77
2.31
2.31
2.28
2.28
2.25
1.93
1.72
0.99
29.77
1
2
3
4
1
1
1
1
1
1
1
1
17
1.79
1.58
1.48
1.44
2.31
2.31
2.28
2.28
2.25
1.93
1.72
0.99
22.37
232.7
206.7
192.4
187.2
300.3
300.3
296.4
296.4
292.5
250.9
223.6
128.7
8.96
7.95
7.4
7.2
11.55
11.55
11.4
11.4
11.25
9.65
8.6
4.95
tк - час на кінцевий операції
Sсум – сума зміщень при перході від більш тривалої операції до менш тривалої з врахуванням кількості верстатів на даній операції
S = ( п – р ) ( tб – tм )
S1 = ( 130 -26 ) ( 1.79 – 1.59 ) = 20.8
S2 = ( 130 -26 ) ( 1.59 – 1.48 ) = 11.44
S3 = ( 130 -26 ) ( 1.48 – 1.44 ) = 4.16
S4 = ( 130 -26 ) ( 2.28 – 2.25 ) = 3.12
S5 = ( 130 -26 ) ( 2.26 – 1.93 ) = 33.28
S6 = ( 130 -26 ) ( 1.93 – 1.72 ) = 21.84
S7 = ( 130 -26 ) ( 1.72 – 0.99 ) = 75.92
S8 = ( 130 -26 ) ( 2.31 – 2.28 ) = 3.12
Тпп = 26 22.37 +104 0.99 + 173.68 = 858.26 хв
4.3 Вибір типу і основних параметрів виробничої будівлі, транспортно-складської системи, системи забезпечення інструментом
Для транспортування деталей на дільниці приймаємо електричну кран-балку управлінням з полу вантажопідйомність Q = 3.2 т.
Потрібну кількість кранів визначаємо за формулою
zкр = (Nпр m ( 2l/V + tn + tp ))/60 Фд Р
деm – кількість транспортних операцій га одну деталь
l – середня довжина пробігу кран балки між двома визовими
V – середня швидкість пересування кран-балки
tn = tp– час завантаження і розвантаження
D – кількість виробів що одночасно захоплюються кран-балкою ( рівне передаточній партії