Таблица 1.2 - Механические свойства стали 45Л

1.2 Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых в течение месяца, к числу рабочих мест.

где УО - суммарное число различных операций;

УР - суммарное число рабочих мест.

Располагая штучным временем по базовому технологическому процессу, определяем количество станков:

где N=1500 - годовой объем выпуска, шт;

Т_шт=58,274 - штучное время (фрезерная с ЧПУ), мин;

F_д=2032 - действительный годовой фонд времени, ч;

з_з.н= 0.75 - нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Значение фактического коэффициента загрузки рабочего места определяем по формуле:

где Р=1 - принятое число рабочих мест.

Определим количество операций О выполняемых на одном рабочем месте:

Все рассчитанные значения для остальных операций сводим в таблицу 1.3

Таблица 1.3 - Определение типа производства

Согласно ГОСТ 14.004-74 при 10?К_з.о?20 производство будет среднесерийным.

Количество деталей в партии определяем по формуле:

где С=1 - принятое число смен;

Тшт.ср=28,4 - среднее штучное время по всем операциям, мин.

Принимаем размер партии n = 13 шт.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Корпус.

Материал - сталь 45Л ГОСТ 977-88.

Обработка конструкции на технологичность представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по установленным показателям направленных на повышение производительности труда, снижении затрат и сокращении времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества.

Оценка технологичности конструкции бывает 2-х видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности конструкции детали выражается числовыми показателями и рациональна в том случае, если эти показатели существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Качественная оценка технологичности конструкции детали

Деталь корпус изготавливается из отливки по форме приближенной к готовой детали. В целом деталь является технологичной, так как все поверхности имеют простую форму и легко доступны для обработки, что позволяет применять автоматизированное и автоматическое оборудование.

Количественная оценка технологичности конструкции детали

Так как в задании используется одна деталь, то в качестве количественных показателей технологичность могут рассматриваться масса детали, коэффициент использования материала, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости поверхности. Коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости поверхности определяются в соответствии с ГОСТ18831-73.Для этого необходимо рассчитать среднюю точность обработки поверхности и среднюю шероховатость обработки поверхности. Данные сводим в таблицы 1.4 и 1.5 показателей точности и шероховатости.

Таблица 1.4 - Показатели коэффициента точности

Таблица 1.5 - Показатели коэффициента шероховатости

Определяем коэффициент точности:

,

где Т_ср - средняя точность обработки детали.

,

Т_i - точность обработки i-й поверхности;

n_i - количество i-х поверхностей обработанных по соответствующему классу точности.

Т_ср = 47/5 = 9,4

К_тч = 1-1/9,4= 0,89

Т.к. К_т.ч>0.8, то исходя из рекомендаций можно сделать вывод что деталь не относится к весьма точным.

Определяем коэффициент шероховатости:

,

где Ш_ср - средняя шероховатость детали.

,

Ш_i - Шероховатость i-й поверхности;

n_i - количество i-х поверхностей с соответствующей шероховатостью.

Ш_ср =377,7/28 =13,5

К_ш = 1/13,5 = 0.1

Определяем коэффициент использования материала:

,

где Мд=4,980 - масса детали, кг;

Мзаг=5,280 - масса заготовки, кг.

Проведенные качественный и количественный анализ технологичности конструкции детали показывает, что в целом деталь технологична.

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода плучения заготовки

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали; ее назначение и технические требования на изготовление; объем и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали.

Оптимальный метод получения заготовки определяется на основании всестороннего анализа названных факторов и технико-экономического расчета технологической себестоимости детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовляемой из нее детали, при минимальной себестоимости последней считается оптимальным.

Для проведения экономического обоснования выбора способа получения заготовки, необходимо сравнить несколько способов, на основании чего делается вывод о целесообразности применения того или иного способа получения заготовки. Деталь «Корпус ПКК 0108307» - изготавливается из стали 45Л способом литья в разовые песчано-глинистые формы с применением стержневой формовки. В проектируемом технологическом процессе рассмотрим вариант изготовления заготовки литьем в кокиль.

Себестоимость заготовки определим по формуле:

где Сi базовая себестоимость 1 т. заготовок , руб., [2],с.48 ;

Кт коэффициент зависящий от точности отливки, [2],с.48 ;

Км коэффициент ,зависящий от марки материала ,[2],с.49 ;

Кс коэффициент , зависящий от группы сложности отлтвки,[2],с.49 ;

Кв коэффициент ,зависящий от массы отливки ,[2],с.49 ;

Кп коэффициент , зависящий от объема производства,[2],с.50 ;

Sотх- стоимость отходов заготовки ,руб

Q ,q- масса заготовки и готовой детали соответственно ,кг

Данные для определения стоимости заготовок по сравниваемым вариантам сводим в таблицу 1.6

Таблица 1. 6 - Исходные данные для расчета стоимости заготовок

Литье в песчано-глинистые формы :

Сi = 8100000.руб/т , Кт = 1, Км = 1.22 , Кс = 1,Кв = 0,93 , Кп = 1

8100000 5,68

Sзаг 1= ( 110.931,221)

1000

(5,68-4,98) 1745000

= 50979 руб.

1000

Литье в кокиль :

Сi = 13250000.руб/т , Кт = 1, Км = 1.22 , Кс = 1 ,Кв = 0,93 , Кп = 1

Так как при литье в кокиль масса заготовки снижается за счет уменьшения припусков на мех обработку то ориентировочно масса заготовки будет составлять 4,6 кг

13250000 5,33

Sзаг 2= ( 110.931,221)

1000

(5,33-4,98) 1745000

= 79517 руб.

1000

В результате сравнения двух методов можно сделать вывод ,что получение заготовки литьем в земляные формы наиболее целесообразно с экономической точки зрения.

1.5 Анализ базового и технико-экономическое обоснование предлагаемого варианта технологического процесса обработки детали

Базовый технологический процесс оформлен в виде таблицы 1.7.

Таблица 1.7 - Базовый технологический процесс

Проводя анализ базового технологического процесса (таблица 7) можно сделать некоторые замечания:

1. Исходя из того, что нами было заменено оборудование на станок HURON HMC 560 позволяющий обработать полностью деталь без использования другого оборудования, то мы объединяем операции 010 и 050,060,070-первый установ. Операция 030-второй установ.

2. В проектном варианте из первого установа мы получаем отверстие Ш 40H9 расфрезировыванием до Ш39H14 и растачиванием. Из второго установа отверстие Ш54H13 расфрезировыванием и отверстие Ш 72H7 расфрезировыванием до Ш70,5H14 и растачиванием.

Учитывая замечания по базовому техпроцессу можно ввести изменения и представить предлагаемый техпроцесс обработки детали в таблице 1.8.

Таблица 1.8 - Предлагаемый технологический процесс

Расчет технико-экономического эффекта приведем на примере операции 010 Комплексная на обр.центрах:

Стоимость станка:

Площадь станка в плане определяется по формуле

где - площадь станка в плане, м²;

- коэффициент, учитывающий производственную площадь проходов, проездов и др., .

Часовая тарифная ставка станочника 4-го разряда: руб./час.

Основная и дополнительная зарплата с начислениями и учетом многостаночного обслуживания определяется по формуле

где - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную

плату, равную 9, начисления на соц. страхование 7,6

и приработок к основной зарплате в результате

перевыполнения норм на 30

К - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика, К=1;

Y - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при

многостаночном обслуживании,Y=1.

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места определяются по формуле

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте при односменном режиме работы 1520 руб/час;

- коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы у базового станка,=1,8.

Капитальные вложения в станок определяются по формуле:

Капитальные вложения в здание К_З, тыс.руб./ч

где F - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м² , (см. таблицу 9);

Ц_пц - стоимость одного квадратного метра площади механического цеха, тыс. руб./м²; Ц_пц=1,8 млн.руб./м².

Производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов

F=f k _f=16,9 2=33,8

где f - площадь станка в плане, м²;

k_f - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную

площадь проходов, проездов и др. k_f=2

Часовые приведенные затраты определяются по формуле:

где - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, .

Технологическая себестоимость операции механической обработки определяется по формуле:

где - коэффициент выполнения норм,=1,3.

Расчет технико-экономических показателей для остальных изменяемых операций технологического процесса производим аналогичным образом и результаты сводим в таблицу 1.9

Результаты определения технологической себестоимости по отличающимся операциям сопоставляемых вариантов технологического процесса представлены в таблице 1.10

Таблица 1.9 - Технико-экономические показатели базового и проектируемого технологического процесса

Таблица 1.10-Сравнение вариантов технологического процесса

Годовой экономический эффект определяется по формуле

где Сб - технологическая себестоимость детали в базовом

варианте, коп.;

Cпр - технологическая себестоимость детали в

проектируемом варианте, коп.;

N - объём выпуска детали, шт/год.

млн.руб.

Как показывают выполненные расчеты по технологической себестоимости измененных операций, предлагаемый вариант технологического процесса дешевле базового. Таким образом, по минимуму приведенных затрат предпочтение следует отдавать предложенному варианту технологического процесса. Можно предположить, что при более точном расчете (с учетом многостаночного обслуживания и других производственных факторов) годовой экономический эффект может оказаться значительно выше.

1.6 Расчёт припусков на механическую обработку

При выполнении курсового проекта расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом и по таблицам.

Припуск определяем по следующей формуле ([1] с.62):

где и - значения, характеризующие качество поверхности заготовки;

- суммарное пространственное отклонение;

где - погрешность смещения; =1 мкм

- погрешность корабления ;

где Дk- удельная кривизна заготовки; Дk=0.9

L- длина заготовки; L=242

где - погрешность базирования;

- погрешность закрепления.

- погрешность положения заготовки в приспособлении

Рассчитаем припуски на обработку поверхности Ш93h14

Определим промежуточные значения припусков:

Определим погрешность установки:

Погрешность базирования

где TD - допуск на диаметр заготовки; TD=0,87

Smax - величина диаметрального зазора; Smax=0.149

Погрешность закрепления определим по таблице 4.10. ([1] с.75). .

Найдем значения припуска на фрезирование:

Найдем расчетный размер, путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

для фрезерования: ;

для заготовки: .

Для определения наименьшего предельного размера необходимо для каждого технологического перехода округлить до знака допуска расчетный размер. Все данные для наглядности заносим в таблицу.

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

Производим проверку правильности выполнения расчетов:

Общий номинальный припуск Zoном , мкм, определяется по формуле

Zoном=Zomin+Н_з - Н_d

где Н_з, Н_d - соответственно, нижнее отклонение поля допуска заготовки и детали, мкм; Н_d=800 мкм, Н_з=870 мкм;

Zoном=3497+800 - 870=3427 мкм

Lзном=93+3,427=96,427 мм

Таблица 1.11 - Расчет припусков на поверхность Ш93h14

Схема графического расположения припусков и допусков на обработку наружной поверхности Ш93h14 показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ш92h14

Рассчитаем припуски на обработку отверстия Ш72H7

Определим промежуточные значения припусков:

Определим погрешность установки:

Погрешность базирования

где TD - допуск на диаметр заготовки; TD=0,03

Smax - величина диаметрального зазора; Smax=0.149

Погрешность закрепления определим по таблице 4.10. ([1] с.75)

Найдем значения припусков на обработку:

Найдем расчетный размер, путем последовательного вычитания расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

Для определения большего предельного размера необходимо для каждого технологического перехода округлить до знака допуска расчетный размер. Все данные для наглядности заносим в таблицу .

Наименьшие предельные размеры вычисляем вычитанием допуска к округленному наибольшему предельному размеру:

Предельные значения припусков определяют как разность наименьших предельных размеров, а - как разность наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов:

Таблица 1.12 - Расчет припусков на обработку отверстия Ш72Н7

Производим проверку правильности выполнения расчетов:

Общие припуски Z_{o max}, мкм, и Z_{0 min}, мкм, определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф

Z_{o min} =3600+330=3930мкм;

Z_{0 max} =4760+1040=5800мкм.

Общий номинальный припуск

Z _{o ном} = Z_{0 min}+В_з - В_д,

где В_з - верхнее отклонение размера заготовки, мкм;

В_д - верхнее отклонение чертежного размера детали, мкм; Z _{o ном} = 3930+800-30=4700мкм; d_{З ном} = d_{д ном} - Z_{o ном}= 72-4,7=67,3мм.

Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ш72Н7 показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ш72Н7

На остальные поверхности корпуса припуска и допуска выбираем по ГОСТ 26645 - 85 и записываем их значения в таблицу 1.13

Таблица 1.13 Назначение допусков и припусков на отливку по ГОСТ2664585

Далее производим расчет размера поверхностейотливки с учетом припусков и сводим его в таблицу 1.14

Таблица 1.14 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса

1.7 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания производим аналитическим методом по рекомендациям [2].

Операция 010 установ Б переход 1-фрезерование плоскости.

Длинна рабочего хода Lрх, мм, определяется по формуле

Lрх=Lрез+Lдоп+y

где Lрез - длинна резания, мм; Lрез=292 мм;

Lдоп - дополнительная длинна хода, мм; Lдоп=0 мм;

y - длинна подвода и перебега инструмента, мм; y=7 мм;

Lрх=292+0+7=292 мм

Инструмент: торцевая насадная фреза со вставными ножами оснащенная пластинами из твердого сплава по ГОСТ9373-80. D=100 мм, Z=12; материал режущей части - твёрдый сплав Т15К6.; стойкость:

Число проходов i=1, глубина фрезерования t=1,7мм.

Подача на зуб: S_z = 0,12…0,18 мм/зуб. Примем S_z=0,15 мм/зуб

Подача на оборот фрезы:

S_о=S_z Z=0,15 12=1,8 мм./об.

Скорость резания - окружная скорость фрезы:

CD^q

=K

T^mt^xS_z^yB^uz^p

где С_V- постоянный коэффициент, С_V=332;

К_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

К_V =K_mv K_nvK_uv;

K_mv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

;

у_В - предел прочности материала, МПа (см. таблицу 1.2);

К_г - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; К_г=0,9

n_v - показатель степени, n_v=0,9;

K_nv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; для заготовки с коркой K_nv=0,8;

K_uv - коэффициент, учитывающий материал инструмента; для материала инструмента Т15К6 K_uv=1;

К_V = 1,10,81=0,88;

D - диаметр фрезы, мм;

Т - период стойкости инструмента, мин;

t - глубина фрезерования, мм;

S_z - подача на один зуб фрезы, мм/зуб; рекомендуемая подача S_z=0,15 мм/зуб;

B - ширина фрезерования, мм; B=90 мм;

q; m; x; y; u; p - показатели степени влияния соответственно на диаметра, стойкости, глубины, подачи, ширины и числа зубьев фрезы на скорость резания: q=0,2; x=0,1; y=0,4; u=0,2; p=0; m=0,2;

Т - период стойкости инструмента.T=180 мин.

332·100^0,2

= 0,88 = 203,7 м./мин.

180^0,2·1,7^0,1·0,15^0,4·90^0,2·12⁰

Частота вращения шпинделя:

об/мин

принимаем об/мин.

Уточняем скорость резания:

м/мин

Минутная подача S_м, мм/мин

S_м=S_zZn=0,1512650=1170 мм/мин.

Уточняем минутную подачу по паспорту станка - S_М=800мм/мин.

Сила резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании -окружная сила Р_z, Н:

10С_р t^xS_z^yB^uz

P_z= K_мр,

D^qn^w

где z-число зубьев фрезы;

С_р=825; x=1,0; y=0,75; u=1,1; =0,2; q=1,3;

K_мр - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, K_мр=0,85;

108251,70,15^0,75 90^1,112

P_z= · 0,85 = 3748 Н.

100^1,3 ·650^,2

Крутящий момент М_кр, Н?м, на шпинделе станка

Мощность резания рассчитываем по формуле

кВт

Рассчитываем основное время обработки , t_о в мин:

Lр.х 292

t _о = = = 0,25 мин.

S_о· n 1.8·650

Расчет табличным или опытно-статистическим методом будем производить согласно методике, изложенной в [ ]. Произведём расчёт для операции 010 установ А-сверлильная (пять отверстий Ш 13,5).

Рассчитываем длину рабочего хода для сверления:

Lр.х = Lрез + y + Lдоп = 10+4+0 = 14 мм,

где Lрез длина резания, Lрез = 10 мм;

y длина подвода, врезания и перебега инструмента, y=4мм;

Lдоп дополнительная длина хода, L=0 мм;

Определяем рекомендуемую подачу на оборот по нормативам:

S_О=0,32 мм/об.

По паспорту станка принимаем S_{О ПР} = 0,3 мм/об.

Определяем стойкость инструмента Тр:

Тр=Тм·л = 30 · 0,7 = 21 мин,

где Тм - стойкость машинной работы, Тм = 30 мин;

л - коэффициент времени резания, определяемый по формуле:

л = Lрез./Lр.х = 10/14 = 0,7.

Определяем рекомендуемую нормативную скорость резания: V=5 м/мин.

V=vтаблK1K2K3=22·1·1.25·1=27.5

Где K1- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;K1=1

K2-от стойкости инструмента;K2=1,25

K3-от отношения длины резания к диаметру;K3=1

Vтабл=22

Рассчитываем частоту вращения шпинделя по формуле:

1000 V 1000 27,5

n = = = 648 об/мин;

р D р · 13,5

Уточняем частоту вращения по паспорту станка и принимаем

n_пр = 640 об/мин.

Уточняем скорость резания по принятой частоте вращения шпинделя:

n р D 640 р 13,5

V = = = 27,1 м/мин.

1000 1000

Рассчитываем основное время обработки , t_о в мин:

Lр.х 14

t _м = = = 0,07 мин.

S_о · n 0,3 · 640

Осевая сила резания Po=Pтабл.Kp=620·0,9=558

Где Kp- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;Kp=0,9

Мощность резания (эффективная), кВт:

Nрез = Nтабл · K_N · V / 1000 = 3,4 · 0,9 · 27,1 / 1000 = 0,08 кВт.

где Nтабл - мощность резания по таблице, Nтабл = 3,4 кВт.;

V - скорость резания в м/мин;

К_N- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N = 0,9.

Аналогичным образом определяем режимы и для других операций, а для наглядности полученные значения сводим в таблицу 1.15

Таблица 1.15 - Сводная таблица по режимам резания

1.8 Техническое нормирование

Расчет производим согласно методике изложенной в [2].

В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:

Т_п-з

Т_ш-к = + Т_шт ;

n

где Т_п-з подготовительно - заключительное время , мин;

n количество деталей в настроечной партии , шт;

Т_шт штучное время, мин;

Т_шт = Т_о + Т_в + Т_об.от,

где Т_о основное время, мин;

Т_о= Т_оj;

Т_в вспомогательное время, мин;

Т_в=Т_ус+Т_зо+Т_уп+Т_из,

где Т_.ус- время на установку и снятие заготовки, мин;

Т_зо- время на закрепление и открепления детали, мин.

Т_уп- время на приемы управления, мин.;

Т_из- время на измерения детали, мин.;

Т_об.от время на отдых и организационное обслуживание

рабочего места, мин;

Т_об.от=Т_оп П_об.от%,

где П_об.от%- затраты времени на отдых в процентном отношении

к оперативному;

Т_шт = Т_о + Т_ус+Т_зо+Т_уп+Т_из+Т_об.от.

Пример определения штучно-калькуляционного времени Тш-к покажем на примере операции 010 установ А -комплексная на обр.центрах.

Основное машинное время: Т_о=Тм+Тсм.инстр.+Тпозиционир.

Тсм.инстр.=0,04*16=0,64(время смены инструмента)

Тпозиционир.=0,02*16=0,32(время позиционирования инструмента)

Т_о=4,73+0,64+0,32=5,69мин. (смотри таблицу 1.10).

Время, затрачиваемое на установку детали: Т_ус=0,096 мин.;

Время, затрачиваемое на закрепление детали: Т_зо=0,138 мин.;

Время, затрачиваемое на приёмы управления станком, так как в данном случае это станок-полуавтомат то это время на его включение: Т_уп=0,02мин.;

Время, затрачиваемое на приёмы измерения детали в зависимости от средств измерения, контролируемого размера и процента контроля при использовании станка модели HURON HMC560 перекрывается основным временем: Т_из=0 мин.;

Вспомогательное время в серийном производстве:

Т_в = 0,096+0,138+0,02+0=0,254мин.

Операционное время равно:

Т_оп = Т_о+Т_в = 5,69+0,254 = 5,95 мин.

Время, затрачиваемое на отдых и личные надобности в серийном производстве берётся в размере 6 % от операционного:

Т_об.от = 5,95 6/100=0,36 мин.

Подготовительно - заключительное время на настройку станка, а также получение и сдачу инструмента и приспособлений:

Т_пз= 14+12 = 26 мин.

Штучное время данной операции будет равно:

Т_шт = 5,69+0,254 + 0,36 = 6,31 мин.

Штучно-калькуляцонное время данной операции будет равно:

Т_шт-к = (26/13)+6,31=10,31мин.

Аналогично производим расчёт нормы времени для других операций технологического процесса, результаты нормирования сводим в таблицу:

Результаты нормирования технологического процесса приведены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 - Нормирование технологического процесса

1.9 Выбор оборудования и расчет его количества

Правильный выбор оборудования определяет его рациональное использование. При выборе станков для разработанного технологического процесса этот фактор должен учитываться таким образом, чтобы исключить их простои, т.е. нужно выбирать станки по производительности. С этой целью определяют наряду с другими технико-экономическими показателями критерии, показывающие степень использования каждого станка в отдельности и всех вместе по разработанному технологическому процессу.

Для каждого станка в технологическом процессе должны быть подсчитаны коэффициент загрузки и коэффициент использования станка по основному времени. Коэффициент загрузки станка определяется как отношение расчетного количества станков , занятых на данной операции процесса, к принятому (фактическому) :

.

Расчетное количество станков определяется по формуле

.

Коэффициент использования оборудования по основному времени свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка. Он определяется как отношение основного времени к штучно-калькуляционному :

.

Использование оборудования по мощности привода характеризуется коэффициентом использования оборудования , который представляет собой отношение необходимой мощности на приводе станка к мощности установленного электродвигателя

.

Для операции 010 Компл. на обр. центр. с ЧПУ - установ А:

Результаты расчета коэффициентов загрузки, использования оборудования по времени и мощности приведены в таблице 1.17.

Таблица 1.17 - Расчет коэффициентов загрузки оборудования

Рисунок 1.3 - График загрузки оборудования.

Рисунок 1.4 - График использования оборудования по основному времени.

Рисунок 1.5 - График использования оборудования по мощности.

1.10 Обоснование выбора транспортных средств цеха

При выполнении проекта отделения механического цеха и плана расположения оборудования необходимо выбрать следующие транспортные средства:

- доставки заготовок в механический цех;

- погрузки и выгрузки заготовок, а также необходимую тару для транспортировки и хранения;

- передачи детали от станка к станку;

- подъемные средства и устройства для установки и снятия деталей на станке;

- транспортировки готовых деталей на сборку или склад;

- методы и средства уборки стружки от станка, транспортировки ее по отделению и цеху.

Виды и количество транспортных средств определяются на основании расчетов годовых грузопотоков деталей и стружки по участку.

Главным резервом повышения производительности труда и улучшения использования основного технологического оборудования в промышленности является совершенствование и дальнейшее снижение трудоемкости операций перемещения деталей. Транспорт неразрывно связан с производством, он является частью производственного процесса, непосредственно влияет на длительность его цикла и способствует точному выполнению каждым рабочим установленных норм времени.

При выборе транспортных средств исходят из величины грузопотока. Рассчитывается масса на годовую программу следующих грузопотоков:

а) межцехового - из заготовительного в данный механический цех или из всех заготовительных на центральный склад заготовок (при механическом цехе);

б) межоперационного - от станка к станку при механической обработке;

в) массы стружки, образующейся в отделении за один час при обработке детали.

Определение межцехового грузопотока Q, кг, из заготовительного в механический цех

,

где G - черновая масса детали, кг;

N - годовая программа, шт.

Определение межоперационного грузопотока q,кг

,

где g - чистовая масса детали, транспортируемой в отделение механического цеха.

Определение массы грузопотока стружки Qc, кг/ч, образующейся в отделении за 1 ч обработки детали

На данном участке, как видно из формулы, выделяется небольшое количество стружки, но с учетом того, что соседние участки также специализируются на обработке деталей, и количество получаемой стружки будет выше, то выбираем линейный конвейер, который транспортирует стружку на накопительную площадку или бункерную эстакаду, расположенную за пределами участка для погрузки в специальную тару. Для транспортирования стальной стружки выбран линейный скребковый конвейер.

С точки зрения техники безопасности и требований охраны труда для внутрицехового транспортирования деталей и полуфабрикатов наиболее приемлем электротранспорт - электропогрузчик. Для транспортировки СОЖ и вспомогательных средств производства применяем электрокар, для перемещения деталей и вспомогательных материалов между операциями технологического процесса применяем кран балку.

1.11 Уточненние типа производства и установление его организационной формы

По рассчитанным нормам времени (см. таблицу 13) уточняем тип производства. Расчет выполняется в последовательности, приведенной в пункте 1.2. Расчет производим для операции 010 «Компл. на обр. центр. с ЧПУ - установ А»

; принимаем Р=1;

_; принимаем О_пр.11 шт.

Аналогично выполняем расчеты для остальных операций. Результаты расчета сводим в таблицу 1.18.

Таблица 1.18 - Уточнение типа производства

Коэффициент закрепления операций определяем по формуле

Полученное значение по ГОСТ 3.1108-74 соответствует мелкосерийномуому типу производства.

Количество деталей в партии для одновременного запуска определяем по формуле:

шт.

где а - периодичность запуска в днях (а=6 дней)

Корректируем размер партии по степени загрузки оборудования: Расчётное число смен:

(принимаем С=1)

где среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин;

476 действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;

0,8 нормативный коэффициент загрузки станков в мелкосерийном производстве.

Принимаем размер партии n = 37 шт.

Как известно, существует 2 формы специализации основных цехов машиностроительного производства - технологическая и предметная. В проектируемом варианте будем использовать предметную специализацию, когда цеха специализируют по признаку изготавливаемых изделий (деталей); при этом в цехе сосредотачивается все оборудование, необходимое для полного изготовления детали.

Последовательность размещения оборудования определяется технологическим процессом, то есть последовательностью выполнения операций. Различают следующие варианты размещения: продольное, поперечное, угловое и кольцевое.

При продольном обеспечиваются благоприятные условия механизации и автоматизации обслуживания, деталь подается от станка к станку, поперечном - минимальная площадь размещения, компактная планировка, но ухудшаются условия обслуживания и загрузки.

При многостаночном обслуживании благоприятно гнездовое расположение оборудования. В зависимости от длины линий и длины участков применяют одно- и многорядные расположения станков.

В данном технологическом процессе выбираем продольное размещение оборудования по ходу выполнения технологического процесса в один ряд.

1.12 Разработка планировки цеха

Промышленные здания должны обеспечить нормальные условия для протекающих в них производственных процессов и защиту работающих на предприятии людей и оборудования от атмосферных воздействий.

Промышленные помещения подразделяются в соответствии с их функциями по отношению к технологическому процессу производства на:

-производственные помещения, в которых осуществляется основные технологические процессы;

-вспомогательные помещения, где расположено оборудование, обслуживающие основное производство (ремонтные и инструментальные цехи, компрессорные и кислородные подстанции, воздуходувные вентиляционные, трансформаторные станции и др.);

-административно-бытовые помещения, где располагаются наладчики цехов, конструкторские и технологические бюро, гардеробные, душевые, столовые, медицинские пункты и др.;

-складские помещения, где хранится сырье, полуфабрикаты, готовые изделия.

Общая площадь цеха:

S=S_o+S_в+S_a,

где S_o- производственная (основная) площадь цеха, м²;

S_в- вспомогательная площадь цеха, м²;

S_a- административно-бытовая площадь цеха, м².

Административно-бытовые помещения часто располагаются в отдельно стоящем здании и его площадь не включается в площадь цеха.

Укрупнено производственную площадь цеха S_o, м², можно определить по формуле:

S_o=S_уд.оС_пр.=25150=3000м²,

где S_уд.о- площадь приходящаяся на единицу технологического оборудования, м².

Для предприятий машиностроения:

S_уд.о=25 м²,

где С_пр.- принятое число единиц технологического оборудования, шт. Ориентировочно для цеха средней мощности принимаем С_пр.=120 шт.

Площадь вспомогательных отделений, S_в, м², можно укрупнено определить:

S_в=(0,3…0,4)S_o=(0,3…0,4)3000=900…1200 м²,

принимаем Sв=1000 м², тогда общая площадь цеха S, м².;

S=S_o+S_в=3000+1000=4000 м².

Как правило, промышленное здание механообрабатывающих производств создают из железобетонных конструкций на основе унифицированных типовых секций с размерами основных секций в плане 7272 и 72144 м. Площадь указанных секций составляет соответственно 5184 м² и 10368 м².

Площадь проектируемого участка определим по показательно удельной площади. Для деталей типа корпус и условий среднесерийного производства S_уд.о=25 м².

Площадь проектируемого участка S_у, м²:

S_у= S_уд.оС_пр.=25 6=150 м².

Большинство промышленных зданий выполняются обычно одноэтажными. Это объясняется сравнительно простой их конструкцией, отсутствием дорогостоящего и сложного оборудования для вертикального перемещения грузов и большей экономичностью по сравнению с многоэтажными зданиями.

Одноэтажное промышленное здание выполняется обычно с несущим каркасом. Основной элемент несущей каркасной основы одноэтажного здания колонны, установленные на фундаменты и являющиеся, в свою очередь, опорами для несущих конструкций кровли.

Фундамент каркасного здания выполняется, как правило, сборным, состоящим из железобетонного основания с отверстиями под колонны и подфундаментные плиты, являющиеся опорой для стеновых панелей.

Фундамент под оборудование выбирается в зависимости от массы, конструкции и класса точности оборудования. Технологическое оборудование устанавливается на виброизолирующие опоры ОВ-30 и ОВ-31.

Производственное помещение разделяется стеной колон прямоугольного и квадратного сечения. Ширина пролета - 24 м, шаг колон 12 м. Расстояние между колоннами крайнего ряда принято равным 6 м, то есть сетка колон 24(6)12(6).

Для крыш здания используются сборные железобетонные покрытия из ребристых плит 1,5(3)6(12) м. Плиты скрепляются с балками и фермами сваркой закладных элементов. В соответствии со своим функциональным назначением покрытия отапливаемых помещений состоят из:

-несущих элементов покрытий, к которым относятся плиты, опирающиеся на пролеты конструкций - фермы;

-слоя пароизоляции, служащая препятствием проникновению паров воздуха в толщу утеплителя.

-теплоизолирующего слоя, выполняющего основную роль ограждения внутренних помещений от влияния температурных воздействий;

-выравнивающей стяжки, укладываемой поверх теплоизоляционного слоя и являющейся основанием для гидроизоляционного ковра;

-гидроизоляционный ковер, назначение которого препятствовать проникновению в толщу утеплителя и во внутрь помещения температурных осадков;

-защитного слоя, предохраняющего гидроизоляцию покрытия от механических, атмосферных воздействий, и от радиации.

Светоаэрационные фонари применяются в тех случаях, когда помещение освещается естественным способом, либо помещение необходимо периодически проветривать. Применяются светоаэрационные фонари прямоугольной формы.

В отапливаемых одноэтажных промышленных зданиях, с нормальным температурно-влажностным режимом, оконные проемы в стенах, по экономическим соображением, применяются с двойным остеклением лишь в зоне пребывания человека, то есть до высоты 2,4 - 3,6 м от пола.

Двери по ширине имеют нормальные размеры проемов 1,0; 1,5; 2,0 м, а по высоте 1,8; 2,0; 2,3; 2,4 м. Все двери на пунктах эвакуации должны быть распахными и открываться по движению людей.

Ворота промышленных зданий служат для проезда напольных транспортных средств: авто- и электрокар, авто- и электропогрузчиков, тягачей и обычных автомашин.

Полы в промышленных зданиях устраиваются по грунту. Конструкция пола состоит из ряда последовательно лежащих слоев: покрытие пола, прослойка, стяжка, гидроизоляция, тепло и звукоизолирующий слой, подстилающий слой и основа для пола. Отдельные слои могут отсутствовать. Это зависит от жесткости принятого покрытия пола, материала прослойки и требований к оборудованию. Приняты бетонные полы, возможно воздействие воды, эмульсий, минеральных масел, а так же интенсивное истирание в проездах для напольного безрельсового транспорта.

Оборудование в цеху расставлено в соответствии с технологической последовательностью с учетом норм и требований техники безопасности, пожарной безопасности и охраны окружающей среды, а также норм и правил технологического проектирования, технической эстетики, эргономики и согласно рекомендациям изложенных в литературе.

2. Конструкторский раздел

2.1 Приспособление для комплексной обработки на станке HURON HMC 560.

2.1.1 Назначение и описание работы приспособления

Приспособление предназначено для установки и закрепления корпуса ПКК 0108307 для второго установа.

Приспособление состоит из корпуса 1 , на котором установлены пальцы 2 и 3. Деталь устанавливается на палец 2 базовым отверстием Ш 40мм и ромбический палец 3 отверстием Ш13,5 мм. Опорной плоскостью детали является ложенент 6 закрепленный посредством винтов 21 на корпусе. Для предварительной установки положения детали используется опора 7 и опора 8. Зажим детали осуществляется через прихват 9,10 и 26, закрепленных в корпусе приспособления с помощью стаканов 11,12,13. Прихваты приводятся в движение с помощью гаек 24.

Для установки на столе станка используются две шпонки 4 и 5 Ш40f9 и Ш18f9. Закрепление осуществляется болтами 20 и гайками 24 через проушины корпуса приспособления.

2.1.2 Расчет приспособления на точность

Погрешность изготовления приспособления , мм, определяется по формуле

,

где - допуск на выдерживаемый размер, мм; =0,87 мм;

К - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения; К=1…1,2; принимаем К=1,1;

- коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках; =0,8…0,85; принимаем =0,82;

- погрешность базирования, мм;

Погрешность базирования

где TD - допуск на диаметр заготовки; TD=0,87

Smax - величина диаметрального зазора; Smax=0.149

- погрешность закрепления, мм; =0,14 мм;

- погрешность установки, мм; так как обеспечен надежный контакт приспособления со столом станка и обработка производится без переустановок приспособления =0;

- погрешность от изнашивания установочных элементов, мм, [5]

_И=N,

где - постоянная, зависящая от вида установочных элементов и условий контакта, =0,002;

N - количество контактов заготовки с опорой, N=1500;

=0,0021500=0,003мм;

- погрешность от смещения инструмента, мм, так как отсутствуют направляющие элементы для режущего инструмента, то =0 мм;

- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления ; =0,6…0,8; принимаем =0,6;

- средняя экономическая точность обработки, мм; =0,87мм .

Таким образом, из равенства видно, что погрешность приспособления составляет 0,08 мм, что обеспечивает требуемую точность.

2.1.3 Расчет приспособления на усилие зажима

Во время процесса фрезерования паза на деталь действуют сила резания и зажима. Сила зажима W и сила резания P действуют на обрабатываемую деталь во взаимно перпендикулярном направлении. Силе резания P противодействуют силы трения между левым торцом детали и корпусом приспособления и между правым торцом детали и быстросъёмной шайбой.

При этом требуемая сила зажима

.

На рисунке 2.1 показана схема взаимодействия силы резания и усилия зажима

Рисунок 2.1 - Схема взаимодействия силы резания и силы зажима на деталь

Для определения усилия зажима необходимо знать силу резания. Наибольшее влияние на деталь оказывает главная составляющая силы резания P_z, стремящаяся сдвинуть деталь. Составляющая силы резания Р_у оказывает наименьшее действие на обрабатываемую деталь.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила, Н

P_z=,

где C_p- постоянный коэффициент, C_p=825;

t- глубина фрезерования, t = 2,4 мм;

S_z- подача на зуб фрезы, S_z = 0,15 мм/зуб;

В- ширина фрезерования, В=90мм;

D- диаметр фрезы, D = 125 мм;

Z- число зубьев фрезы, Z = 12;

n- частота вращения фрезы, n = 485об/мин;

x,y,u,q,w- коэффициенты резания :

x=1,0; y=0,75; u=1,1; q=1,3; w=0,2;

K_мр - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, K_мр=0,85;

Тогда главная составляющая силы резания

P_z= H

Потребное усилие зажима W, Н, определяется по формуле

=3748 Н

Py=P2=0,35*Pz=0,35*3748=1311 Н

.Н

где f - коэффициенты трения для гладких поверхностей, f = 0,25 [ 9 ];

P = P_z = 1140 H;

К - коэффициент запаса [ 10 ]

К₀ - гарантированный коэффициент запаса; К₀ = 1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К₁ = 1,2;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за заступления режущего инструмента; К₂ = 1,3;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; К₃ = 1;

К₄ - коэффициент, характеризующий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления; К₄ = 1,3;