Расчётно-технологическая часть

2.1 Описание детали

В этом разделе необходимо отразить; класс детали, назначение детали, материал из которого деталь изготовлена, конструктивные особенности детали (габариты, поля допусков, отклонения по таким параметрам, как: круглость, цилиндричность.

2.2 Назначение детали

В разделе необходимо отобразить работу детали в конструкции, механические нагрузки которые она воспринимает, и воздействие среды в которой она работает, а также меры по предотвращению воздействия отрицательных факторов на деталь.

2.3 Материал детали и его свойства

Для изготовления деталей автомобилей и тракторов используют различные материалы, которые имеют механические, физические и технологические свойства. Эти свойства необходимо отобразить в данном разделе.

Например: материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88, из которого изготовлена шестерня редуктора, может быть разобрана в следующем виде.

Деталь изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88. Назначение -вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Химический состав (%)

C	Si	Mn	не более
Cr	S	P	Cu	Ni	As
0.42-0.50	0.17-0.37	0.50-0.80	0.25	0.04	0.035	0.25	0.25	0.08

Технологические свойства:

: начало 1250, конец 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость - трудносвариваемая. Способы сварки: ЭДС и ГРС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и

Склонность к отпускной хрупкости --не склонна

Плотность 7,8 г/см2

Если есть другие свойства, влияющие на технологичность, их также необходимо отобразить в данном разделе.

2.4 Анализ технологичности детали

В данном разделе рассматривают технологичность изготовления детали, например возможность применения нескольких операций на одном станке или применение станков одной группы, так например при изготовлении детали класса «Круглые стержни» деталь технологична, т.к. представляет собой тело вращения, и применяются станки токарно-шлифовальной группы, за исключением зубчатых и плоских поверхностей, находящихся на этой детали. Деталь легко базируется. Все поверхности детали легко доступны для обработки.

2.5 Определение типа производства

В машиностроении различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. На автомобильных заводах, как и на других машиностроительных предприятиях, могут быть различные типы производства. Поэтому характеризовать производство завода или цеха можно только по преобладающим производственным и технологическим процессам.

Единичным называется производство, при котором изделия изготовляют единичными экземплярами, разнообразными по конструкции. Производство должно быть очень гибким, приспособленным к выполнению разнообразных заданий. Производственные цехи завода оснащаются универсальным оборудованием, позволяющим изготовлять изделия широкой номенклатуры. Применяются универсальные приспособления, стандартизованный и нормализованный режущий и мерительный инструменты.

На одном станке выполняется последовательно большое число переходов и даже полная обработка детали. Всё это обуславливает относительно высокую себестоимость изготовляемых изделий.

Серийным называется производство, в котором выпуск изделий осуществляется партиями или сериями. В зависимости от количества выпускаемых изделий и их повторяемости в течении года производство может быть мелко-, средне- или крупносерийным. Мелкосерийное производство приближается по организации к единичному, крупносерийное- к массовому.

В серийном производстве технологический процесс дифференцирован. Отдельные операции закреплены за определёнными станками. Таким образом, станочный парк даёт возможность переходить от изготовления одной серии к другой. отличающейся в конструктивном отношении от первой..

Серийное производство экономичнее единичного, так как применяются и лучше используются более производительные станки, приспособления и режущий инструмент.

Увеличение производительности труда достигается путём специализации рабочих.

Массовым называется производство, в котором производство изделий одного и того же типа происходит непрерывно в течении длительного времени (нескольких лет). Характерным признаком массового производства является выполнение на подавляющем большинстве рабочих мест только повторяющихся операций.

Существует два метода изготовления заготовок и сборки машин: непоточный и поточный..

Поточным называют метод производства, при котором операции по обработке или сборке закреплены за определёнными оборудованием или рабочими местами. Поточному производству свойственно ритмичное протекание процессов и синхронность работы на участках или линиях. При одинаковой длительности операций на всех рабочих местах или кратности одной операции другой работа протекает непрерывным потоком с заранее установленным тактом.

1) Определяем такт выпуска Т_ВЫП по формуле

, (2.1)

где: -эффективный фонд времени работы оборудования;

N – производственная программа.

2) Определяем среднее штучное время , мин, по формуле

, (2.2)

где St_шт.ст- сумма штучно-сумарного времени;

i- количество изделий.

3) Определяем тип производства в зависимости от коэффициента закрепления ,по формуле

, (2.3)

где Т_ВЫП -такт выпуска;

t_шт.ст- время штучно-станочное.

Если, , то производство мелкосерийное, характеризуется следующими особенностями:

1) Применением станков общего назначения;

2) Применением универсальных и специализированных приспособлений;

3) Применением универсального и специального режущего инструмента;

4) Наличием кладовых для хранения полуфабрикатов;

5) Средней квалификацией производственных рабочих 2,3 разряда;

6) Применением заготовок с меньшим припуском на механическую обработку;

7) Подробным технологическим процессом;

8) Средней трудоемкостью.

2.6 Выбор вида заготовки и его обоснование

В автомобильной промышленности применяются следующие виды заготовок: отливки из чёрных и цветных металлов, поковки и штамповки из стали и цветных металлов, штампово-сварные заготовки из стального проката и других материалов, штамповки и отливки из пластмасс, металлокерамические заготовки, заготовки из сортового профильного материала (прутков, труб, листов, лент).

Для получения заготовок детали могут быть использованы различные технологические процессы и их сочетания. При выборе вида заготовки необходимо учитывать материал, из которого должна быть изготовлена деталь, и её размеры, конструктивную форму и условия производства. Правильный выбор способа получения заготовки во многом предопределяет эффективность технологического процесса изготовления детали, так как себестоимость детали составляют себестоимость получения заготовки и себестоимость её обработки резанием. Поэтому процесс изготовления детали нужно рассматривать комплексно, включая процесс получения заготовки и её обработку.

Из возможных способов получения заготовки следует выбрать оптимальный для конкретных условий производства, который обеспечит минимальную себестоимость изготовления детали. При массовом производстве деталей более экономично получать заготовки, приближающиеся по форме и размерам к детали.

Объективной технологической характеристикой заготовки без оценки её точности и физических свойств металла является коэффициент использования металла К_и или коэффициент съёма металла К_с: которые определяются по формулам (2.4) и (2.5).

К_и = Р₁/Р_2,, (2.4)

К_с = (Р₁-Р₂)/ Р₂, (2.5)

где Р₁- вес изделия;

Р₂ -вес заготовки.

Рациональность выбора заготовки в условиях массового производства характеризуется большим коэффициентом использования металла и малым коэффициентом съёма металла. Предельные изменения этих коэффициентов для каждой группы деталей автомобиля могут быть установлены типизацией технологических процессов.

Каждый способ получения заготовки, также как и её обработка резанием, характеризуется трудоёмкостью и себестоимостью. При выборе вида заготовки из возможных способов её получения в некоторых случаях производят проверочный экономический расчёт.

В данном дипломном проекте выбор способа получения заготовки уже осуществлён при разработке технологического процесса производства детали с учётом материала, размеров, конструктивной формы и т.д. В данном разделе необходимо произвести расчёт коэффициентов К_и и К_с с расчетом веса отходов в виде стружки.

Вес отходов в виде стружки Р₀,,кг, рассчитываем по формуле

Р₀= Р₁- Р₂, (2.6)

где Р₁- вес изделия;

Р₂ -вес заготовки.

2.7 Выбор баз для обработки

Базовой поверхностью, или просто базой, называется поверхность или сочетание поверхностей детали, по отношению к которой (которым) определяется положение рассматриваемой поверхности исходя из условий (прямо или косвенно) правильной работы узла или механизма.

Кроме поверхностей, за базы принимаются также линии и точки.

Различают следующие виды баз: КОНСТРУКТОРСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И СБОРОЧНЫЕ.

Так как на предприятии при разработке технологического процесса обработки технологические базы уже выбраны, то необходимо обосновать выбор данных баз.

Технологической базой называется поверхность, определяющая положение заготовки в процессе её обработки резанием.

Технологические базы разделяют на установочные, опорные и проверочные.

Установочные опорные базы- это те поверхности заготовки, которые контактируя с установочными поверхностями станка или приспособления, ориентируют заготовку в нужном направлении с требуемой точностью.

Опорные установочные базы детали делятся на основные и вспомогательные. Если заготовку для обработки устанавливают по её основной поверхности, то эту поверхность называют основной опорной установочной базой. Если для обработки заготовки создают специальные поверхности, а для работы механизма эти поверхности не имеют значения. То эти поверхности называют вспомогательными опорными установочными базами.

В массовом или крупносерийном производстве установка заготовок по разметке не используется. Выверка заготовок- это сложная и трудоёмкая работа; поэтому установка по опорным установочным базам является более совершенным методом работы.

Для обработки баз на первой операции обработки резанием, когда ни одна поверхность заготовки ещё не обработана, за установочную базу принимаются необработанные поверхности, которые называются черновыми опорными установочными базами.

При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими правилами:

стремиться выполнять принцип совмещения баз- совместить технологическую, измерительную и конструкторскую базы;

добиваться осуществления принципа постоянства баз – по всему технологическому процессу использовать в качестве баз одни и те же поверхности;

стремиться выполнять принцип смены баз- в случае необходимости смены баз использовать наиболее точные базовые поверхности. На первых операциях необходимо обработать основные базовые поверхности. Черновую базовую поверхность следует использовать один раз на первой операции;

базовые поверхности должны иметь соответствующие размеры, точность их взаимного расположения, точную установку и жёсткость. Следует учитывать погрешность угла взаимного положения измерительной и технологической баз;

при механической обработке возникают упругие деформации, поэтому базовые поверхности следует приближать к обрабатываемой поверхности.

Следует учитывать, что повторный установ изделий на черновые базы не допустим.

При выборе черновых баз у изделий, у которых не все поверхности обрабатываются, за черновую базу принимают поверхность, не подвергающуюся обработке.

Если у детали обрабатываются все поверхности, то для первого установа за базы можно принять поверхности с наименьшим припуском.

Условные обозначения опор и зажимов в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Условные обозначения опор и зажимов

Примеры выполнения схем установок заготовок на станках в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 - Схемы установок заготовок на станках

2.8 Анализ базового (заводского) технологического процесс

В данном разделе необходимо расписать технологический процесс механической обработки детали.

Технологический процесс изготовления детали на предприятии уже существует, а дипломный проект предусматривает его модернизацию, то в данном разделе рассматриваем все операции с переходами по механической обработке. На каждую операцию обозначаем трудоёмкость и записываем в таблице 1 Пример заполнения приводим ниже.

005 токарная операция.

Операция состоит из десяти переходов, включающих:1- установку детали, 2- подрезку торца, 3- протачивание поверхности под резьбу за три прохода, 4- снятие фаски, 5- нарезание резьбы, 6- отрезание заготовки, 7- переустановку в патроне, 8- подрезку торца, 9- снятие фаски и 10- снятие детали со станка.

Таблица 1 – Порядок технологического процесса

Номер и наименование операции	Разряд рабочего	Трудоёмкость операции (чел/час)	Тарифные ставки (руб/час)	Стоимость работ (руб)
005 Токарная	5	0.5	80	40
010 фрезерная	5	0.2	80	16
015 сверлильная	4	0.1	60	6

2.9 Разработка оптимального варианта технологического

процесса

В нашем примере видна возможность объединения двух операций 005 и 015. Это токарная и сверлильная операции. Объединение будет заключаться в следующем, т.к. у нас не будет одного станка, то сократится время на изготовление детали, производственная площадь уменьшится, а следовательно деталь станет дешевле. Таким образом последовательность операции будет такая:

005 Токарная 1- установку детали, 2- подрезку торца, 3- протачивание поверхности под резьбу за три прохода, 4- снятие фаски, 5- нарезание резьбы, 6- отрезание заготовки, 7- переустановку в патроне, 8- подрезку торца, 9- снятие фаски, 10- переустановку в патроне со смещением, 11- сверление отверстия, 12 -снятие фаски в отверстии, 13- снятие детали со станка.

010 Фрезерная (фрезерование шпоночной канавки).

2.10 Выбор технологического оборудования. Его техническая

характеристика

Выбор оборудования производится, учитывая следующее:

1) Вид обработки;

2) Соответствие основных режимов станка, габаритные размеры обрабатываемой детали;

3) Соответствие производительности станка заданной программе выпуска детали;

4) Учитывается точность и жесткость станка.

Полуавтомат токарный вертикальный 1К282.

Полуавтомат предназначен для токарной обработки деталей в патроне деталей сложной конфигурации: обточки цилиндрических, конических и сферических поверхностей, подрезки торцов, прорезки различных канавок, нарезания резьбы, сверления, развертывания центральных отверстий, растачивания в условиях серийного, крупносерийного производства

Технические характеристики:

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм, - 250

Наибольшая высота обрабатываемой детали, мм, - 350

Количество шпинделей - 8

Масса, кг, - 17700

Мощность, кВт, - 55

Габариты, мм, -3070x2945x3805.

Станок токарно-винторезный 16К20.

Станок предназначен для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой резьбы. Детали устанавливаются в центрах или патроне.

Технические характеристики:

Наибольший диаметр детали, обрабатываемой над станиной, мм,- 400

Наибольший диаметр детали, обрабатываемой над суппортом, мм, - 220

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм, - 1000

Масса, кг, - 3035

Мощность, кВт, - 11

Габариты, мм, - 2795x1198x1810.

Полуавтомат торцекруглошлифовальный 3Т161.

Полуавтомат предназначен для одновременного шлифования наружной цилиндрических конических и торцовых поверхностей деталей методом врезания в условиях крупносерийного и массового производства.

Технические характеристики:

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм, - 280

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм, - 700

Масса, кг, - 6000

Мощность, кВт, - 13

Габариты, мм, - 3060x2460x1730.

Радиально-сверлильный 2А53.

Станок предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, зенкерования, развертывания отверстий и нарезания резьбы.

Технические характеристики:

Наибольший диаметр сверления, мм, -35

Наибольший ход шпинделя, мм, - 300

Масса, кг, - 3050

Мощность, кВт, - 2,4

Габариты, мм, - 2250х910х3070.

Станок вертикально-сверлильный 2Н125.

Предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы; применяется в условиях единичного и серийного производства.

Технические характеристики:

Наибольший условный диаметр сверления в стали 45, мм, - 25

Ширина рабочей поверхности стола, мм, - 400

Длина рабочей поверхности стола, мм, - 450

Масса, кг,- 1020

Мощность, кВт, - 2.2

Габариты, мм, - 1130x805x2290.

2.11 Выбор режущего и мерительного инструмента для

проектируемой операции

Режущий инструмент должен быть по возможности стандартным и максимально дешевым без ущерба режущим свойствам.

Режущий инструмент.

2301-0030 Сверло 10,2 Р6М5

2629-1423 Метчик Р6М5 М12х1,75

Указать ГОСТ

Мерительный инструмент должен быть удобным в работе и обеспечивать быстроту измерений.

Мерительный инструмент.

8133-0923 Пробка 10,2

8221-3053 Пробка М12

2.12 Расчет режима резания для проектируемой операции

Выбор режимов резания для проектируемой операции производится по справочникам

Первый переход

1) глубина резания t, мм, рассчитывается по формуле

t=D-d/2, (2.8)

где D- диаметр детали до обработки мм;

d-диаметр детали после обработки мм.

2) Подача резца S, мм/об, выбирается из справочника

3) Скорость резания V, м/мин, выбирается из справочника

4) Скорость вращения n, об/мин, рассчитывается по формуле

, (2.9)

где V-линейная скорость резания, м/мин;

D- диаметр детали, мм;

p- число p-3,14.

5) Длина резания L, мм, рассчитывается по формуле

L=l+l₁+l₁, (2.10)

где l-длина обрабатываемой поверхности;

l₁-длина врезания;

l₂-длина перебега.

Например:

1)

2)

3)

4)

(по паспорту станка)

,

5) L₁ =3мм по справочнику

L₂=3мм

L=7,5мм

L=3+7,5+3=13,5мм

Второй и последующие переходы рассчитываются аналогично.

2.13 Нормирование проектируемой операции

1) Время основное на обработку

Время основное на обработку Т_о, мин, рассчитываем по формуле

, (2.11)

где l-длина резания, мм;

S_пасп- подача по паспорту станка, мм/об;

N_пасп- скорость вращения по паспорту станка, об/мин.

2) Время вспомогательное по всей операции Tв, мин, рассчитываем по формуле

Tв=tву+tизм+tвп (2.12)

где-Тв время вспомогательное по всей рперации, мин;

tву-время вспомогательное на установку мин

(из справочника);

tизм- время вспомогательное на измерения мин

(из справочника);

tвп- время вспомогательное по переходам мин

(из справочника).

3) Время оперативное Tоп, мин, рассчитываем по формуле

Tоп=То+Тв, (2.12)

где То- время основное, мин;

Тв- время вспомогательное, мин.

4) Время дополнительное Тдоп,мин, рассчитываем по формуле

Тдоп= Топ× %/100 (2.13)

где Топ- время оперативное.

5) Трудоёмкость выполнения токарной операции Т,шт, при массовом производстве рассчитывается по формуле

Тшт=То+Тв+Тдоп, (2.14)

Трудоёмкость выполнения токарной операции Тшк при мелкосерийном или единичном рассчитывается по формуле

Тшк=Тшт+ Тпз/Z, (2.15)

где Тпз-время подготовительно-заключительное; мин;

Z-количество деталей в смену.

2.14 Мероприятия по контролю за качеством продукции

Для каждого объекта должен быть установлен соответствующий производственным условиям вид контроля. По этапам производственного процесса различают следующие виды контроля: входной, выходной.

Входной - контроль, осуществляемый перед началом работы, с целью своевременного снятия недоброкачественного материала; операционный - контроль, выполняемый в процессе обработки изделий с целью проверки качества выполняемых операций, деталей с целью установления соответствующего качества изделия. Для анализа качества и предупреждения появления брака важное значение имеют статистические методы управления качеством.

Статистический метод основан на применении методов математической статистики и систематического контроля за качеством изделий и составлением техпроцесса, с целью обеспечения заданного уровня качества изготовляемой продукции. Для выявления брака строятся контрольные карты статистического контроля.

2.15 Применение энергосберегающих технологий

при производстве

Данный раздел дипломного проекта должен содержать перечень мероприятий по энергосбережению на производстве. Для написания этого раздела необходимо ознакомиться с методическим пособием «Энергосберегающие технологии».