Задачи работы

По сборочному чертежу выполнить рабочий чертежа заданной детали.

Описать служебное назначение и условия работы детали.

Пронумеровать и систематизировать поверхности детали.

Проанализировать технические требования к детали.

Пример выполнения работы №1

Деталь - «Вал-шестерня», черт. 07.ТМ.13.001.

Служебное назначение и условия работы детали

Деталь «Вал-шестерня», черт. 07.ТМ.13.001, является быстродным валом цилиндрического редуктора и предназначена для передачи крутящего момента от привода к промежуточному валу редуктора. Вал-шестерня получает вращение от привода через муфту, установленную по пов. 4 на шпонке, и воспринимает крутящий момент боковыми поверхностями 3 шпоночного паза. Вал-шестерня передает крутящий момент боковыми поверхностями 12 зубьев зубчатого венца зубьям венца промежуточного вала. Вал-шестерня установлен в подшипниках качения в корпусе редуктора.

Вал-шестерня работает в условиях действия радиальной знакопеременной сосредоточенной нагрузки и крутящего момента. Зубья зубчатого венца испытывают действие изгибающего усилия, контактного давления и сил трения. Под действием последних происходит нагрев и изнашивание зубьев.

1.2 Систематизация поверхностей

Все поверхности детали на эскизе нумеруем и систематизируем по их назначению.

Исполнительные поверхности (И), выполняющие служебные функции вала-шестерни - передачу крутящего момента - боковые поверхности 12 зубьев и боковые пов. 3 шпоночного паза.

Основные конструкторские базы (ОБ), определяющие положение вала-шестерни в редукторе - цилиндрические подшипниковые шейки, пов. 6 и

17 , и торцовая пов. 8 .

Вспомогательные конструкторские базы (ВБ), определяющие положение присоединяемых деталей - цилиндрическая пов. 4 , торцовая пов. 5 , шпоночный паз, пов. 2 и 3 , торцовая пов. 15 .

Свободные поверхности (С), не сопрягающиеся с другими деталями, -

пов. 1 , 7 , 9 , 10 , 11 , 13 , 14 , 16 , 18 .

Номера поверхностей и их назначение заносим в графы 1-3 табл. 1.4. В таблице приняты обозначения формы поверхностей:

Ц - цилиндрическая наружная,

КВ - коническая внутренняя,

П - плоская,

Ф - фасонная.

1.3 Анализ технических требований

Марка материала - сталь 40ХГНМ, ГОСТ 4543-71, указана в основной надписи. Твердость 46±2 HRC, п.1 технических требований. На чертеже даны все размеры, необходимые для изготовления и контроля детали. Точность размеров задана комбинированным способом в виде посадки, квалитета точности и предельных отклонений по ГОСТ 2.307-79. Точность свободных размеров 14 квалитет, п.2 технических требований. Шероховатость поверхностей указана

непосредственно на изображении и в правом верхнем углу чертежа. Предельные отклонения формы и расположения поверхностей 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 15 , 17 заданы в виде условных обозначений по ГОСТ 2.308-79, отклонения для остальных поверхностей должны укладываться в допуск на размер.

Форма и размеры шпоночного паза заданы по ГОСТ 23360-78. Фаски и радиусы закруглений выполнены по ГОСТ 10948-64.

Таблица 1.4. Характеристика поверхностей детали «Вал - шестерня»

Вывод: черт. 07. ТМ. 13. 001 содержит все необходимые сведения для разработки ТП обработки детали “Вал промежуточный”.

2. Анализ технологичности детали

Цель работы - научиться анализировать технологичность конструкции детали по ее рабочему чертежу.

Общие положения

Под технологичностью детали понимают совокупность ее свойств, позволяющих изготовить деталь с наименьшими затратами.

Перед тем, как приступить к разработке ТП, технолог должен проанализировать конструкцию детали с точки зрения ее технологичности и в случае необходимости дать предложения по изменению конструкции с целью повышения ее технологичности.

Оценку технологичности детали проводят по 4 группам признаков (критериев технологичности):

· технологичность заготовки

· технологичность общей конфигурации детали

· технологичность базирования и закрепления

· технологичность обрабатываемых поверхностей.

2.1 Технологичность заготовки

С точки зрения снижения себестоимости обработки заготовка должна быть максимально приближена по форме к готовой детали. Однако усложнение заготовки ведет к повышению ее стоимости. Оптимальную сложность заготовки и способ ее получения определяют путем экономического анализа (см. работу №4). Кроме того, технологичность заготовки характеризуется следующими критериями:

1) Обрабатываемость материала заготовки. Обрабатываемость материала - это способность его к обработке резанием. Характеризуется коэффициентом обрабатываемости

(2.1)

где V и V₀ - скорость резания при стойкости инструмента 60 мин. при обработке соответственно данного материала и стали 45 твердостью HB 179. По значению К₀ материалы разделяют на 5 групп: св.1,5 - высокая обрабатываемость; 1,5…1,0 - повышенная; 1,0…0,8 - удовлетворительная; 0,8…0,5 - пониженная; менее 0,5 - низкая. Ухудшение обрабатываемости снижает производительность и удорожает изготовление детали. Следовательно, чем выше обрабатываемость, тем выше уровень технологичности.

2) Использование унифицированной заготовки. Применение проката, в т.ч. профильного, сокращает мехобработку. Применение одинаковых заготовок для групп деталей хотя и удорожает мехобработку, может существенно снизить затраты на заготовку.

3)Возможность получения заготовки рациональным способом. Рациональной считают заготовку, в которой все элементы имеют простую геометрическую форму и плавно сопряжены друг с другом. Литая заготовка должна иметь достаточную толщину стенок, литейные уклоны, по возможности не иметь стержней. Штампованная заготовка должна иметь плоскую поверхность разъема, штамповочные уклоны, расположение выступающих элементов с одной стороны, высоту меньше длины и ширины. Иногда целесообразно сложную заготовку выполнить сварной.

4)Окончательное формирование свободных поверхностей на заготовительных операциях. Поскольку свободные поверхности не контактируют с др. деталями во время работы машины, их следует по возможности получать без обработки резанием, что существенно снизит затраты на обработку в целом.

Технологичность общей конфигурации

1) Использование стандартных и унифицированных элементов. Унификация диаметров проката, толщины листа, диаметров валов и осей, межосевых расстояний, посадочных размеров, галтелей, фасок, радиусов, уклонов позволяет унифицировать инструмент и приспособления, применять высокопроизводительное оборудование.

2) Возможность применения типового ТП. Применение группового и типового ТП с наименьшими изменениями удешевляет разработку ТП и гарантирует его качество. Эта возможность повышается при приближении конструкции данной детали к базовой за счет унификации ее элементов.

3) Возможность одновременной обработки нескольких заготовок. Конфигурация детали должна позволять устанавливать несколько заготовок в одном приспособлении, обрабатывать совместно сопрягаемые детали.

4) Возможность одновременной обработки нескольких поверхностей. Обрабатываемые поверхности следует располагать так, чтобы можно было обработать их одновременно несколькими инструментами: торцы бобышек располагать в одной плоскости, отверстия - с межцентровым расстоянием не менее 50 мм.

5) Возможность применения простых средств технологического оснащения, средств механизации и автоматизации. Следует избегать расположения отверстий и торцов бобышек под углом к базе, обеспечивать вход и выход осевого инструмента под углом, близким к 90? к поверхности, избегать фасок на поверхностях сложного профиля.

6) Доступ к местам обработки и контроля. Удобный доступ к обрабатываемым поверхностям позволяет применить более простую оснастку для обработки и контроля.

Технологичность базирования и закрепления

1) Наличие опорных поверхностей (баз). Чтобы лишить заготовку определенного числа степеней свободы (перемещений, поворотов) при установке в приспособлении, она должна иметь соответствующее количество баз. Отсутствие баз требует дополнительной выверки каждый раз при установке новой заготовки. Наиболее технологичной является конструкция, позволяющая полностью обработать деталь от одних и тех же баз. При этом базы должны иметь достаточные размеры, обеспечивающие устойчивое положение при обработке.

2) Совпадение технологической и измерительной баз. Технологическая база - это поверхность, по которой заготовка устанавливается в приспособлении при обработке. Измерительная база - поверхность, от которой производят измерение размера после обработки. Минимальная погрешность будет при их совпадении.

3) Точность и шероховатость базовых поверхностей. Чтобы обеспечить точность установки при обработке и контроле, базовые поверхности сами должны иметь достаточную точность формы и шероховатость.

4) Возможность захвата роботом. При обработке с использованием роботов заготовка должна иметь поверхность захвата, соответствующую типу схвата робота и расположенную возможно ближе к центру тяжести заготовки.

Технологичность обрабатываемых поверхностей

1) Номенклатура обрабатываемых поверхностей. Уменьшение номенклатуры обрабатываемых поверхностей по форме, размерам, точности, шероховатости за счет их унификации сокращает цикл обработки, номенклатуру режущего и мерительного инструмента, облегчает настройку станков.

2) Количество и протяженность обрабатываемых поверхностей. Число

поверхностей обработки и их величина определяются служебным назначением детали. После достижения оптимального значения дальнейшее их увеличение не улучшает существенно выполнение деталью своих функций и в то же время удорожает обработку. Технологичной является замена сплошной опорной обрабатываемой поверхности опорными выступами.

3) Точность и шероховатость. Эти показатели также обусловлены служебным назначением детали. Стоимость обработки резко возрастает с повышением требований к точности и шероховатости поверхности. Поэтому предельные отклонения размеров и формы, шероховатость поверхностей детали должны быть максимальными, допустимыми требованием к выполнению деталью своих функций.

4) Возможность обработки на проход. Расположение поверхностей с возможностью обработки их при одном установе сокращает число переустановок заготовки, что повышает точность обработки и сокращает вспомогательное время операции. Технологичными являются расположение поверхностей ступенчатого вала по одну сторону бурта, отсутствие выступов на плоской обрабатываемой поверхности, соосное расположение отверстий, меньший диаметр внутреннего отверстия по отношению к наружному или их равенство, замена отверстий с двух сторон одним сквозным отверстием, замена глухих отверстий на сквозные.

5) Разделение поверхностей различного назначения. Поверхности детали,

имеющие различное служебное назначение, различаются конфигурацией, точностью, шероховатостью, что требует различных условий их обработки. Для обеспечения этого необходимо отделять поверхности различного назначения друг от друга канавкой, уступом.

6) Возможность выхода инструмента. При обработке поверхности инструмент не должен касаться других поверхностей. Конструкция детали должна предусматривать возможность выхода инструмента в конце рабочего хода, например, наличие канавки.

Задачи работы

Проанализировать технологичность данной детали и в случае необходимости дать предложения по изменению конструкции детали.

Пример выполнения работы №2

Деталь - «Вал-шестерня», черт. 07.ТМ.13.001.

Технологичность заготовки

Материал детали - сталь 40ХГНМ ГОСТ 4543-71: 0,360,44 С; 0,170,37 Si; 0,60,9 Mn; 0,60,9 Cr; 0,71,1 Ni;0,150,25 Mo; 0,150,3 Pb . Твёрдость в состоянии поставки до 241 НВ, после закалки- 46 HRC. Прочность _в в состоянии поставки до 795 МПа, после закалки-8801080 МПа 1 .Эти механические характеристики обеспечивают нормальную работу вала-шестерни в редукторе. Материал не является дефицитным. Термообработка выполняется по типовому техпроцессу и не требует специальных условий. Сталь имеет удовлетворительную обрабатываемость резанием, коэффициент обрабатываемости Ко=0,8 при обработке твёрдосплавным инструментом и Ко=0,7 при обработке инструментом из быстрорежущей стали 1 .

Заготовку вала можно получить как из проката, так и обработкой давлением - штамповкой или высадкой. В обоих случаях форма заготовки и её элементов достаточно простая.

Свободные поверхности выполнены по 14 квалитету точности. На заготовительных операциях такой точности не добиться, поэтому предусматривается обработка всех поверхностей

Таким образом, с точки зрения получения заготовки, деталь можно считать технологичной.

2.2 Технологичность общей конфигурации

Радиусы закруглений и фаски выполняются по ГОСТ 10948-64, форма и размеры канавок - по ГОСТ 8820-69, размеры шпоночного паза - по ГОСТ 23360-78. Такая унификация упростит обработку и контроль этих элементов вала-шестерни.

Вал-шестерню можно отнести к типу деталей “Валы”, для которых разработан типовой ТП. Деталь не содержит каких-либо специфических особенностей формы, поэтому может быть обработана непосредственно по типовому ТП.

Форма детали позволяет вести обработку одновременно нескольких поверхностей - цилиндрических 4 , 6 , 9 , 11 и торцовых 5 , 8 , 10 ; цилиндрических 17 , 14 , 11 и торцовых 13, 15 . Одновременно несколько заготовок удастся обработать только на многошпиндельном станке, что вряд ли целесообразно для серийного производства. В остальных случаях оборудование может быть простым, универсальным. Оснастку можно также применить универсальную. Все поверхности вала-шестерни доступны для контроля.

Таким образом, с точки зрения общей компоновки детали, её можно считать технологичной.

Технологичность базирования и закрепления

Черновыми базами для установки заготовки на 1-й операции могут быть цилиндрические шейки и торцовые поверхности заготовки. В дальнейшем за базы могут быть приняты как цилиндрические поверхности 4 , 6 , 17 , так и специально выполненные центровые отверстия 19 и 20 по ГОСТ 14034-74.

Измерительные базы детали можно использовать в качестве технологических баз. Точность и шероховатость этих баз обеспечит требуемую точность обработки. В случае применения гибкого технологического модуля имеется возможность захвата заготовки роботом за пов. 9 .

Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления, деталь следует считать технологичной.

Технологичность обрабатываемых поверхностей

Предполагается обработать все поверхности детали, т.к. заданные точность и шероховатость не позволяют получить их на заготовительных операциях. Правда, можно исключить из обработки торцы пов. 1 и 18 в случае обеспечения их точности и шероховатости при отрезке проката, но целесообразность этого может быть установлена только после детального анализа. Всего обрабатывается 18 поверхностей: 6 цилиндрических 4 , 6 , 9 , 11 , 14 , 17 ; 7 торцовых 1 , 5 , 8 , 10 , 13 , 15 , 18 ; зубья 12 ; шпоночный паз пов. 2 ,

3 ; 2 канавки пов. 7 и 16 . Т.е., даже при полной обработке число обрабатываемых поверхностей относительно невелико.

Протяжённость обрабатываемых поверхностей относительно невелика и определяется условиями компоновки редуктора и работы вала-шестерни.

Точность и шероховатость рабочих поверхностей 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 12 , 15 , 17 определяются условиями работы вала-шестерни. Уменьшение точности приведёт к снижению точности установки вала в редукторе и надёжности его работы. Увеличение шероховатости этих поверхностей приведёт к снижению надёжности сопряжений и интенсивному изнашиванию поверхностей.

Форма детали позволяет обрабатывать пов. 1 , 6 , 11 , 17 , 18 на проход.

Обработка поверхностей 3 , 4 , 5 , 7 , 8 , 9 , 10 , 13 , 14 , 15 , 16 в упор затруднений не вызывает.

Поверхности различного назначения разделены, что облегчает обработку. Для выхода резца и шлифовального круга при обработке пов. 6 и 17 предусмотрены канавки 7 и 16 . Нетехнологичным следует считать отсутствие канавки для выхода шлифовального круга на пов. 4 , что затрудняет её обработку. По согласованию с конструктором введём такую канавку, пов. 21 , что не ухудшит эксплуатационные свойства детали, но сделает её более технологичной.

Таким образом, с точки зрения обрабатываемых поверхностей деталь следует считать технологичной.

Поскольку деталь “Вал-шестерня” отвечает требованиям технологичности по всем 4 группам критериев, можно сделать вывод о её достаточно высокой технологичности.

3. Выбор стратегии разработки техпроцесса

Цель работы - научиться определять стратегию разработки ТП механической обработки.

Общие сведения

Стратегия разработки ТП - принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), которые определяются в первую очередь типом производства, а также его технологическими возможностями.

Тип производства характеризуется годовым объемом выпуска данных деталей и их сложностью, размерами, массой. Ориентировочно тип производства можно определить по формуле:

(3.1)

где m - масса детали, кг;

N₀ и N - расчетный и фактический объемы выпуска, дет/год;

K_T - коэффициент трудоемкости изготовления (сложности) детали; для средней сложности K_T = 1, простой - K_T =0,75, сложной - K_T = 1,35.

Тогда при N₀ <400 производство считают единичным,

400…2300 - мелкосерийным,

2300…15000 - среднесерийным,

15000…100000 - крупносерийным,

N₀ >100000 - массовым.

Показатели ТП можно разделить на 6 групп, характеризующих организацию ТП, заготовку, технологический маршрут, средства технологического оснащения (СТО), технологические операции, нормирование ТП.

Наиболее вероятные показатели по каждой из этих групп для единичного, серийного и массового типов производства приведены в таблице При мелкосерийном типе производства применяют промежуточные значения показателей между единичным и серийным типами, а при крупносерийном - между серийным и массовым типами.

Задачи работы

По заданному объему выпуска определить тип производства.

Для данного типа производства определить показатели ТП по всем 6 группам.

Таблица 3.1.

Показатели ТП для различных типов производства

Продолжение табл. 3.1

Пример выполнения работы №3

Деталь - «Вал-шестерня», черт. 07.ТМ.13.001. Объем выпуска N = 2000 дет/год.

Определение типа производства

Тип производства определяем исходя из расчетного объема выпуска N₀, дет/год:

(3.1)

где m - масса детали, m = 9 кг;

K_T - коэффициент трудоемкости изготовления, для детали средней сложности K_T = 1.

что соответствует среднесерийному производству.

Выбор стратегии разработки ТП

Пользуясь табл. 3.1, принимаем следующую стратегию разработки ТП:

1) В области организации ТП:

Вид стратегии - последовательная, в отдельных случаях циклическая; линейная, в отдельных случаях разветвленная; жесткая, в отдельных случаях адаптивная.

Повторяемость изделий - периодическая партиями.

Форма организации ТП - переменно-поточная или непоточная.

2) В области выбора и проектирования заготовки:

Метод получения заготовки - прокат или штамповка.

Выбор методов обработки - по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат К_уд.

Припуск на обработку незначительный.

Метод определения припусков - укрупненный по таблицам, в отдельных случаях расчёт по переходам.

3) В области разработки технологического маршрута:

Степень унификации ТП - разработка ТП на базе типового ТП.

Степень детализации разработки ТП - маршрутный ТП, в отдельных случаях - маршрутно-операционный ТП.

Принцип формирования маршрута - экстенсивная, в отдельных случаях интенсивная концентрация операций.

Обеспечение точности - работа на настроенном оборудовании, с частичным применением активного контроля.

Базирование - с соблюдением принципа постоянства баз и по возможности - принципа совмещения баз.

4) В области выбора средств технологического оснащения (СТО):

Оборудование - универсальное, в том числе с ЧПУ.

Приспособления - универсальные, стандартные, универсально-сборные, в отдельных случаях специальные.

Режущие инструменты - стандартные, в отдельных случаях специальные.

Средства контроля - универсальные, в отдельных случаях модернизированные.

5) В области проектирования технологических операций:

Содержание операций - по возможности одновременная обработка нескольких поверхностей, исходя из возможностей оборудования.

Загрузка оборудования - периодическая смена деталей на станках.

Коэффициент закрепления операций К_зо = 20…30.

Расстановка оборудования - по типам и размерам станков, местами по ходу ТП.

Настройка станков - по измерительным инструментам и приборам, либо работа без предварительной настройки, по промерам.

6) В области нормирования ТП:

Определение режимов резания - по общемашиностроительным нормативам, в отдельных случаях - по эмпирическим формулам.

Нормирование - укрупненное по опытно-статистическим нормам, в отдельных случаях - детальное пооперационное.

Квалификация рабочих - достаточно высокая.

Технологическая документация - маршрутно-операционные карты.

Принятой стратегией мы будем руководствоваться при разработке ТП.

4. Выбор метода получения заготовки

Цель работы - овладеть методикой экономически обоснованного выбора оптимального метода получения заготовки детали.

Общие положения

Выбор метода получения заготовки определяется технологическими возможностями как заготовительного производства, так и механической обработки. Чем точнее заготовка, чем ближе она по форме к готовой детали, тем меньше мехобработки она требует, меньше расход металла, дешевле мехобработка. Но сама заготовка при этом тоже становится дороже. Если же взять простую, дешевую заготовку, возрастают отходы металла и затраты на мехобработку.

На первой стадии разработки ТП при выборе вариантов метода получения заготовки можно руководствоваться таблицей 4.1. Согласно табл. 4.1 метод получения заготовки определяется типом детали (корпус, вал, диск, втулка), видом материала (чугун, сталь, алюминиевый сплав, бронза), сложностью фор-мы детали, типом производства (единичное, серийное, массовое). Наиболее распространенными методами получения заготовок являются: литье в земляные (песчаные) формы (ЛЗ), литье в металлические формы (кокили) (ЛМ), литье по выплавляемым моделям (ЛВ), литье в оболочковые формы (ЛО), литье под давлением (ЛД), центробежное литье (ЦЛ), свободная ковка (К), штамповка (Ш), холодная штамповка (ХШ). Иногда целесообразно в качестве заготовки принимать прокат (П) - круг, шестигранник, трубу, лист. Средняя точность заготовок, обеспечиваемая этими методами, приведена в табл. 4.3.

Следует иметь в виду, что каждый метод имеет несколько технологических разновидностей, из которых тоже важно выбрать оптимальные для данных условий.

Если имеется несколько альтернативных методов получения заготовки, ни один из которых не имеет явного преимущества перед остальными, необходимо провести экономический анализ. В качестве критерия оптимальности при выборе наивыгоднейшего метода получения заготовки в первом приближении можно принять минимальный объем С, руб., переменной доли затрат на получение заготовки С₃ и ее механическую обработку С_м, которые зависят от метода получения заготовки:

С= С₃ + С_м (4.1)

Переменные затраты на получение заготовки С₃, руб., составляют:

(4.2)

где Ц_м - цена 1 кг исходного материала, которую определяют по действующим на момент анализа прейскурантам. Для некоторых конструкционных материалов ориентировочное значение Ц_м приведено в табл. 4.2;

М_з - масса заготовки, кг;

К_сп, К_сл - коэффициенты, учитывающие соответственно способ получения заготовки и ее сложность. Ориентировочные значения этих коэффициентов для различных условий приведены в табл. 4.3 и 4.4

Переменные затраты на механическую обработку С_м, руб., составляют:

(4.3)

где С_уд - удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой мехобработке, руб./кг. Значение С_уд берут по данным предприятия. При отсутствии таких данных для предварительных расчетов можно воспользоваться таблицей 4.5;

М_д - масса детали, кг;

К_о - коэффициент обрабатываемости материала, значения которого приведены в справочной литературе. Для некоторых конструкционных материалов значения К_о приведены в таблице 4.6.

Отметим, что данная методика пригодна и при изменении цен, поскольку их соотношение, как правило сохраняется. Однако это справедливо только для оценки правильности выбора метода получения заготовки. При определении же себестоимости изготовления детали следует пользоваться специальной литературой.

Справочные данные

Таблица 4.1

Методы получения заготовок

Таблица 4.2

Стоимость исходного материала Ц_м

Таблица 4.3

Значение коэффициентов К_сп

Таблица 4.4

Значение коэффициента К_сл

Таблица 4.5

Удельные затраты на снятие 1 кг стружки С_уд

Таблица 4.6

Значение коэффициента обрабатываемости К_о

Таблица 4.7

Приблизительные значения припусков на обработку Z, мм на сторону

Задачи работы

На основе экономического анализа вариантов выбрать оптимальный способ получения заготовки заданной детали для заданного типа производства.

Порядок выполнения работы

1) Вычерчивают в масштабе контур детали с простановкой размеров

2) По табл. 4.1 выбирают возможные методы получения заготовки (обычно

2 - 3 метода)

3) По упрощенной методике, табл. 4.7, определяют припуск на черновую

обработку для каждого метода. На том же эскизе вычерчивают контуры заготовки с учетом припусков для каждого метода.

4) Исходя из технологических возможностей методов получения заготовки

(уклоны, радиусы, отверстия, число ступеней и т.п.) устанавливают напуски. На том же эскизе вычерчивают контуры заготовки с учетом напусков для каждого метода, проставляют размеры заготовки.

5) Определяют объем и массу детали М_д и заготовок М_зi (i - порядковый

номер метода).

6) По табл. 4.2 определяют цену материала Ц_м.

7) По табл. 4.3 и 4.4 определяют К_сп и К_сл для каждого метода.

8) По формуле (4.2) определяют С_зi для каждого метода.

9) По табл. 4.5 и 4.6 определяют С_уд и К_о.

10) По формуле (4.3) определяют С_мi для каждого метода.

11) По формуле (4.1) определяют C_i для каждого метода получения заготовки. Метод получения заготовки, обеспечивающий наименьшее значение C_i, будет оптимальным для данных условий.

Пример выполнения работы №4

Выбрать оптимальный метод получения заготовки детали «Вал-шестерня», черт. 07.ТМ.13.001. Производство среднесерийное.

По табл. 4.1 определяем, что для детали типа «Валы» средней сложности из стали для серийного производства целесообразно применить в качестве заготовки прокат или горячую штамповку. Для окончательного выбора метода получения заготовки выполним сравнительный экономический анализ. В основу анализа положим сравнение суммарных стоимостей С переменной доли затрат на получение заготовки С_з и ее механическую обработку С_обр:

C_i=C_зi+C_обрi (4.1)

где i -- номер варианта получения заготовки. В нашем случае i=1 для заготовки из проката, i=2 для штампованной заготовки.

Переменные затраты на получение заготовки С_з, руб., составляют:

С_зi=Ц_мi М_зi К_спi К_слi (4.2)

где Ц_мi-- цена 1 кг исходного материала, руб./кг;

М_зi-- масса заготовки, кг;

К_спi, К_слi,-- коэффициенты, учитывающие соответственно способ получения заготовки и ее сложность.

Рассчитаем С_з для каждого из вариантов.

1) Вычерчиваем контур детали (рис. 4.1). На этом же эскизе вычерчиваем контуры заготовки из проката и штамповки (без масштаба).

2) По табл. 4.7 определяем ориентировочно припуск на обработку Z:

а) для заготовки из проката:

пов. 1 , 18 , l1=400, l2=128, Z=8

пов. 11 , l1=64, l2=400, Z=4,2.

б) для штампованной заготовки:

пов. 1 , l1=160, l2=50, Z=5

пов. 6 , l1=50, l2=60, Z=3,5

пов. 8 , l1=60, l2=70, Z=4

пов. 9 , l1=70, l2=60, Z=4

пов. 10 , l1=50, l2=128, Z=3,5

пов. 11 , l1=128, l2=50, Z=5

пов. 13 , l1=50, l2=128, Z=3,5

пов. 14 , l1=60, l2=130, Z=5

пов. 18 , l1=400, l2=50, Z=7,5

Определяем размеры заготовки с учетом припусков и проставляем на рис. 4.1.

3) Определяем напуски.

Для заготовки из проката принимаем ближайший диаметр прутка Ж140.

Для штамповки назначаем предварительно уклон 5⁰ и радиусы переходов R3.

Вычерчиваем напуски на рис. 4.1 и проставляем размеры заготовки с учетом припусков и напусков.

4) Определяем массу детали М_Д и заготовки М_З, кг:

М_Д=0,785( d₁²l₁ + d₂² l₂ + . . . + d_n²l_n ) ?,

где d₁, d₂, … d_n, l₁, l₂, … l_n -- диаметры и длины элементарных объемов, на которые разбиваем объем детали, см;

n ? число элементарных объемов;

? ? плотность стали; ?=0,00785 кг/см³.

М_Д=0,785(4²8 + 5²8 + 7²6 + 12,8²5 + 6²7 + 5²6)0,00785=11,35 кг

М_З1=0,785d²l?,

где d--диаметр проката, см;

l--длина заготовки, см.

М_З1=0,78514²41,60,00785=50,2 кг

М_З2=0,785·(5,7²16,1 + 7,8²6,05 + 13,8²5,7 + 7²13)0,00785 =16,1 кг.

5) Коэффициент использования материала:

К_ИМ1=М_Д/М_З1=11,35:46,7=0,23

К_ИМ2=М_Д/М_З2=11,35:16,1=0,7

6) Определяем Ц_М, руб./кг по табл. 4.2 и поправочные коэффициенты по табл.4.3-4.4:

Ц_М1=Ц_М2=14

К_СП1=1,2

К_СП2=2,5; К_СЛ2=1

7) Подставляем найденные значения в формулу (4.2):

С_З1 = 1450.21,21 = 843,4 руб.

С_З2 = 1416,12,51 = 563,5 руб.

Переменные затраты на черновую обработку С_обр, руб. составляют:

С_Мi = С_уд (М_зi -- М_д) / К_о (4.3)

где С_уд --удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой обработке, руб./кг;

К_о -- коэффициент обрабатываемости материала.

Рассчитаем С_М для каждого из вариантов.

По табл. 4.5 определяем для среднесерийного производства С_уд=26.

По табл. 4.6 определяем для стали 40ХГНМ К_о = 0,8.

Подставляем найденные значения в формулу (4.3):

С_М1=26(50,2-11,35):0,8=1262 руб.

С_М2=26(16,1-11,35)/0,8=154,3 руб.

Подставляя полученные значения С_з и С_М в формулу (4.1), получим:

С₁ = 843,4 + 1262 = 2105,4 руб.

С₂ = 563,5 + 154,3 = 717,8 руб.

С₂ < С₁

По минимуму переменных затрат принимаем 2-й вариант - штамповку.

5. Выбор методов обработки поверхностей

Цель работы - овладеть методикой назначения оптимальных методов обработки поверхности детали и их последовательности.

Общие положения

Выбор методов обработки поверхностей детали и их последовательности для каждой поверхности определяются:

? видом поверхности (наружная или внутренняя поверхность вращения, плоскость, фасонная поверхность и т.п.);

? материалом заготовки и его состоянием (чугун, незакаленная сталь, закаленная сталь, цветные сплавы и т.п.);

? типом заготовки (литье, штамповка, их разновидности, прокат и т.п.), ее точностью и состоянием поверхности;

? требуемой точностью и шероховатостью поверхности детали;

? типом производства (единичное, серийное, массовое).

Экономически целесообразно в результате каждого перехода:

? начиная с 12 квалитета повышать точность не более, чем на 2 квалитета (12,10,8,6), а начиная с 6 квалитета - не более, чем на 1 квалитет;

? при черновой обработке (Ra?3,2) шероховатость уменьшать не более, чем в 4 раза, а при чистовой обработке (Ra?2,5) - в 2 раза.

Варианты экономических методов обработки приведены в табл. 5.1.

В табл. 5.1 обозначены:

Индексы обозначают:

о - обдирочное, п - получистовое, ч - чистовое, т - тонкое.

Выбор экономически целесообразных методов в каждом конкретном случае делают по результатам экономического анализа из условия минимума суммарных расходов на обработку. Для сравнения затрат при каждом из методов обработки в табл. 5.2 приведены значения коэффициента удельных затрат К_у, представляющего отношение стоимости данного метода при данных условиях к стоимости базового метода при этих же условиях. Оптимальным сочетанием методов обработки поверхности следует считать такое, которое обеспечивает минимальный суммарный коэффициент

(5.1)

где j - № перехода,

n - число переходов,

i - № варианта

Справочные данные

Таблица 5.1

Методы обработки поверхностей

Примечание: Если ТП обработки детали пониженной жесткости (l/d?6) включает термообработку ТО, ее точность в результате коробления при ТО снижается ~ на 1 квалитет.

Задачи работы

Для каждой поверхности детали определить количество переходов мехобработки для достижения заданной точности и шероховатости поверхности и путем экономического анализа вариантов выбрать оптимальные для каждого перехода методы обработки при заданном типе производства.

Таблица 5.2

Коэффициент удельных затрат К_у

Примечание: Для мелкосерийного производства К_у соответствует среднему значению между единичным и серийным, а для крупносерийного - между серийным и массовым.