Анализ технологичности детали

4

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Отчет о практических работах

Студент: Брагина Е.О.

Группа: М-302

Преподаватель: Расторгуев Д. А.

Тольятти, 2005 г.

Анализ исходных данных

Классификация баз	№ поверхности
Исполнительные Поверхности	5
Основные Конструкторские Базы	1,4
Вспомогательные Конструкторские Базы	3,7,5
Свободные Поверхности	1,2,6

№ поверхности	Габаритные размеры l/b	JТ	Ra, мкм	ТТ Технические условия	HRC
1	135/16	14	12,5		HRC 35
2	95/20	14	12,5		HRC 35
3	55/25	14	1,25	+0,03	HRC 35
4	135/25	14	12,5		HRC 35
5	38/8	H7 (+150)	12,5	ч0,03	HRC 35
6	40/16	H12 (0-210)			HRC 35
7	40/20	h6 (0-13)	0,63	/ 0,03	HRC 35
8	55/25	S7 (+56+35)	0,63		HRC 35

Анализ технологичности детали

1.Качественная оценка технологичности

1. Показатель технологичности заготовки.

Коэффициент обрабатываемости материала резанием К_об=1

2. Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку.

3. Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как:

прокат, штамповка, литье.

4. С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.

5. Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

6. Данная сталь способна легко подвергается ТО.

Показатели технологичности конструкции детали в целом

1. Материал не является дефицитным, стоимость приемлема.

2. Конфигурация детали простая.

2.1 Конструкционные элементы детали универсальны

2.2 Размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.

2.3 Конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.

2.4 Возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется: поверхности 6,7,2,3.

2.6 С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно. Невозможна обработка на проход.

2.7 Конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.

2.8 Технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

Показатели технологичности базирования и закрепления

3.1 Заготовка устанавливается удобно для обработки

3.2 Во время механической обработки единство баз соблюдается.

2. Количественная оценка технологичности

1. Коэффициент точности обработки

К_ТО=1-,

где -cредний квалитет поверхностей детали.

,

где n_i - количество поверхностей с i квалитетом;

JTi - квалитет.

А==11.

К_ТО=1-=0,91.

2. Коэффициент средней шероховатости поверхности детали

К_ТШ=1-, =,

=52,51.

К_ТШ=1-0,019=0,981.

Масса детали высчитывается так:

с стали =7850 кг/м³.

V_общ=

V_общ=46419,14 мм=46419,41*10^-9 м.

M=V_общ*с=46419,14*10^-9*7850=0,364 кг.

Программа выпуска: 3000 деталей.

Тип производства: среденесерийное.

Характеристика типа производства

1) Объём выпуска изделия: средний.

2) Номенклатура изделия: средняя.

3) Оборудование: универсальное и специализированное с ЧПУ.

4) Оснастка: универсальная и специализированная.

5) Степень механизации и автоматизации: средняя.

6) Квалификация рабочих: средняя.

7) Форма организации ТП: групповая и переменно-поточная.

8) Расстановка оборудования: по типам станков, предметно-замкнутые участки.

9) Вид ТП: единичный и типовой, операционный и групповой.

10) Коэффициент закрепления: 10…20

11) Метод операционных размеров: рассчитывается аналитически.

12) Метод обеспечения точности: на настроенном по пробным деталям оборудовании.

Выбор заготовки

1) Себестоимость заготовок из штамповки:

Определяется по формуле:

S ^шт =(Q*С_i*К_т*К_с*К_в*К_м*К_п)/1000 - (Q-q)S_отх/1000

Q=0,468 кг

Сi=373 р/тонна

Кс=0,77

Кв=1,64

Кт=1,0

Км=1,13

Кп=0,8

Sотх=27 р/тонна

S _шт=(373*0,468*1*0,77*0,8*1,64*1,13)/1000-(0,468-0,360)*27/1000=

=19,65 коп.

2) Себестоимость заготовок из проката:

S_заг=М+SС_о,з.

М - затраты на материал заготовки.

М=QS - (Q - q)*S_отх/1000

Q=140*3,14*30²*10^-9*7850/4=0,78 кг.

S=0,150 р/кг,

S_отх= 25 р/т,

С_ПЗ=883 коп/ч.- резка заготовок,

С_ПЗ=121 коп/ч.- резка дисковыми пилами.

M=0,78*0,15-(0,78-0,364)*25/1000=0,1066 руб=10,66 коп.

С₀₃=,

С₀₃= коп.

С₀₃= коп.

S_заг=10,66 коп + 28,81 коп +3,31 коп=42,78 коп

Таким образом, себестоимость заготовки (штамповки) гарантированно окажется ниже себестоимости заготовки (проката), а значит необходимо принять метод получения заготовки - штамповка.

Класс точности: Т5.

Группа стали: М-2.

Степень точности поковки: C₂.

Исходный индекс: 9.

Разработка технологического маршрута обработки поверхностей

№ пов-ти	JТ	Ra	Переходы
1,2,4	14	12,5	Обтачивание черновое (JТ 14;Rа 10) ; Закалка (JТ 14).
3	14	1,25	Обтачивание торцов черновое ( JТ 14; Rа 10); Шлифование предварительное(JT9; Ra 2,5) Шлифование чистовое(JT6; Ra 1,25) Закалка (JТ 6).
6	h12		Обтачивание черновое (JТ 14; Rа 10); Шлифование предварительное(JT11; Ra 2,5); Нарезание резьбы (JТ 11); Закалка ( JТ 12).
7	h6	0,63	Обтачивание черновое (JТ 12; Rа 10) Шлифование предварительное (JТ 9; Ra 2,5) Закалка (JТ 9; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование чистовое (JТ 6; Ra 0,32 )
8	S7	0,63	Обтачивание черновое (JТ 12; Rа 10) Шлифование предварительное (JТ 9; Ra 2,5) Закалка (JТ 9; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование чистовое (JТ 6; Ra 0,32)
5	H9	2,5	Фрезерование черновое (JТ 14; Rа 10) Фрезерование чистовое (JТ 9; Ra 2,5) Закалка (JТ 10; Ra 2,5)



№ опер.	Наименование операции	JТ	Ra	Наименование переходов	Технологическое оборудование
000	Заготовит (штамповка)	14	Ra 20	Штамповка	ГШКП
010	Фрезерно-центровальная	14 9	Rа 12,5 Ra 2,5	Фрезерование торцев 1,4 черновое, чистовое; сверление центровых отверстий	МР 76
020	Токарная	14	Rа 10	Точить начерно, точить канавки, фаски Установ А: 8. Установ Б: 2,3,6,7.	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
030	Шлифовальная	9	Ra2,5	Шлифование цилиндрических и торцевых поверхностей начерно Установ А: 2,3,6,7. Установ Б: 8.	Торцекругло- шлифовальный станок 3Т160
040	Фрезерная	11 9	Rа 10 Ra2,5	Фрезерование шпоночного паза черновое. Фрезерование шпоночного паза чистовое.	Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом 6520ФЗ
050	Токарная	11		Нарезание резьбы резцом	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
060	ТО			Закалка
070	Шлифовальная	6	Ra0,63	Шлифование чистовое цилиндрических поверхностей и торца Установ А: 7,8,3	Торцекругло- шлифовальный станок 3Т160

Выбор средств технологического оснащения

№ операции	Технологическое оборудование	Станочные приспособления	Режущий инструмент	Контрольно измерительные средства
000 Заготовительная (штамповка)	ГКШП
010 Фрезерно-центровальная	МР 76	Самоцентрирующие тиски c гидравлическим приводом	Торцевая насадная фреза с пластинами из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 9473-80 Сверло центровочное комбинированное типа А ГОСТ 14952-75	Калибр
020 Токарная	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3	1) Поводковый 3-х кулачковый патрон 7160 с утопающим центром по МН4050-62 2) центр вращаю- щийся ГОСТ 8742-75	1)Резец токарный проходной упорный с напаянной пластиной Т15К6 ГОСТ 18879-73	Штангенциркуль ШЦ-1
030 Шлифовальная предварительная	Торцекругло- шлифовальный станок 3Т160	1) 3-х кулачковый спирально -реечный патрон класса В ГОСТ 2675-80 2) центр упорный ГОСТ 18259-72 3) центр вращаю-щийся ГОСТ 8742-75	Шлифовальный эльборовый круг с двусторонним профилем 1Е1х150 50ЛП М40 СТ1 6 К2 по ГОСТ 17123-82	Штангенциркуль ШЦ-1 Калибр-скоба
040 Фрезерная	Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом 6520ФЗ	призма установочная ГОСТ 12194-66	Шпоночная фреза оснащённая твёрдосплавными пластинами Т30К4 по ГОСТ 6396-78	Калибр ШЦ-2
050 Токарная	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3	1) Центр поводковый по ГОСТ 18257-72 2) центр вращающийся ГОСТ 8742-75	Резьбовой резец призматический фасонный	Гладкая скоба, пробка
060 ТО		Установка ТВЧ Центра специальные		Твердомер "Racherter"
070 Шлифовальная	Торцекругло- шлифовальный станок 3Т160	3) Центр поводковый по ГОСТ 18257-72 4) центр вращающийся ГОСТ 8742-75	1) шлифовальный круг ПВК с конической выточ- кой, 1А (2А) Зернистость 32 Связка К8 ГОСТ 2424-67	Калибр-скоба

Расчет режимов резания для чернового точения

Дано:

Материал. Заготовка - Сталь 45;

Вид заготовки - штамповка;

Прочность матер. - загот. HRС 40…44.

Модель станка - 16К20Ф3.

Операция-черновое точение.

Сумма длин обрабатываемых поверхностей L=135 мм;

Квалитет точности - IT 14;

Шероховатость обработанной поверхности Ra=10 мкм

Определение режимов резанья по справочным нормативам

Установ А

Выбор размеров и материала режущей части инструмента.

Установ А

Для точения заготовки по корке с неравномерным сечением среза нелегированной стали (незакалённой), принимаем в качестве материала режущей части инструмента твёрдый сплав Т15К6. Для этих условий обработки принимаем размеры сечения державки резца

В * Н = 16 * 25 толщину пластины h=8 мм

Назначение геометрических параметров режущей части инструмента твёрдосплавный инструмент принимает форму передней поверхности с фаской.

Передний угол г =0 ^о

Угол фаски г_f =-10^o F=0,8

Задний угол б =6 ^о

Для обработки ступенчатой поверхности принимаем угол в плане ц=90 ^o .

Для шероховатости обработанной поверхности R_a=3,2…12,5 мкм

Величина радиуса при вершине r = 1,5 мм.

Определение глубины резания: припуск на механическую обработку разбиваем на 3 зоны- точение черновое 1,17 мм,

шлифование предварительное 0,3 мм,

шлифование чистовое 0,03 мм.

t= ==1,17 мм

- назначаем черновую обработку и глубину резания

t₁=1,17мм.

4) Назначаем предварительную подачу для черновой обработки

S₁ = 0,5 мм/об

5) Рассчитываем скорости резания по формуле

,

Коэффициент К_V является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки К_MV, состояние поверхности К_ПV, материала инструмента К_ИV,

К_ИV =1, С_V=350 x= 0,15 m=0,20

К_MV=1, T= 60 мин y=0,35

К_ПV=0,8.

v₁=.

v=; n=

n==1907,6 об/мин.

6) Расчёт силы резания

Pz - тангенциальная составляющая силы резания, рассчитывается по формуле

поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов

=1*0,89*1,1*1*0,93=0,91

К_mp=1, С_Р=300

К_цp=0,89, x=1

К_гp=1,1, y=0,75

К_лp=1 n=-0,15

К_rp=0,93

.

P_x-осевая составляющая силы резания

,

=1*1,17*1,4*1,07*1=1,75

К_mp=1, С_р=339

К_цp=1,17, x=1

К_гp=1,4, y=0,5

К_лp=1,07 n=-0,4

К_rp=1

10*339*1,17¹*0,5^0,5*153,7^-0,4*1,75=654,997 Н.

P_y-осевая составляющая силы резания

,

К_mp=1, С_р=243

К_цp=0,5, x=0,9

К_гp=1,4, y=0,6

К_лp=0,75 n=-0,3

К_rp=0,82

K_P=1*0,5*1,4*0,75*0,82=0,43

P_Y=10*243*1,17^0,9*0,5^0,6*153,7^-0,3*0,43=175,316 H.

7) Расчёт мощности резания

рассчитывают по формуле

N=кВт.

N=2,24 кВт.

8) Проверка режимов по мощности станка

По паспорту станка 16К20Ф3

Nдв = 10кВт , КПД=0,85 Nстан=10*0,85=8,5кВт

Nстан>Nрасч

принимаем выбранные режимы резанья.

Основное время обработки: То==0,1 мин.

Установ Б

В целях уменьшения времени на переналадку станка (смену инструмента), увеличения производительности, и уменьшения себестоимости на обработку одной детали следует отставить тот же инструмент, (с теми же геометрическими параметрами), оставить выбранные режимы резания, но необходимо пересчитать штучно-калькуляционное время.

9) Расчёт технической нормы времени

Рассчитывается по формуле:

,

Тп-з - подготовительно-заключительное время;

Тшт- штучное время.

N= число деталей в партии n=200.

Определяем состав подготовительно-заключительного времени:

-установка заготовки в патроне самоцентрирующемся с поджатием центром задней бабки - 10 мин,

-установка резца- 2 мин,

-получение инструмента и приспособлений до начала работы и сдачи их после завершения работы - 10 мин

Тп-з=10+10+2=22 мин.

Штучное время при среднесерийном производстве находится по формуле

Тшт=То+Тв+Тоб+Тот,

где

- То - основное время обработки, То=0,1 мин.

- Тв- вспомогательное время,

- Тоб - время на обслуживание рабочего места,

- Тот - время перерыва.

В условиях среднесерийного производства время на обслуживание рабочего места и время перерыва по отдельности не определяется. Высчитывается общее время в процентах от оперативного времени

Т_{об отд}=,

Вспомогательное время вычисляется по формуле

Тв=(Тус+Тзо+Туп+Тиз)*k,

- Тус - время установки и снятия детали,

- Тзо - время на закрепление и открепление детали,

- Туп - время на приёмы управления,

- Тиз - время на измерение детали,

- k- поправочный коэффициент; k=1,85.

Тус=0,07 мин.

Тзо=0, так как деталь самозакрепляется.

Время на приемы управления состоит из:

- времени включения и выключения станка кнопкой -0,01 мин,

- времени подвода и отвода резца к детали - 2*0,025 мин,

- времени подвода и отвода резца для снятия одной фаски- 2*0,016 мин

Туп=0,01+2*0,025+2*0,016=0,092 мин.

Время, затраченное на измерение детали, равно 0,15 мин; при 20% контролируемых деталей, получим

Тиз==0,03 мин.

Поправочный коэффициент на вспомогательное время при среднесерийном производстве k=1,85.

Вспомогательное время Тв=(Тус+Туп+Тизм)*k,

Тв=(0,07+0,092+0,03)*1,85=0,355 мин.

Оперативное время

Топ=0,355+Тосн,

Топ=0,355+0,1=0,455 мин.

Т_{об отд}=,

Т_{об отд}=0,455*0,065=0,0296 мин.

Исходя из этого вывода, мы получаем формулу

Т_ш.к =+Т₀+( Тус+Туп+Тизм)*k+Т_{об от},

Т_ш.к =+0,1 +0,355+0,0296=0,59 мин.