Разработка оптимального технологического процесса производства детали "Вал" (стр. 2 из 4)
1) определить тип производства и выбрать стратегию разработки ТП;
2) выбрать оптимальный метод получения заготовки, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку;
3) разработать технологический маршрут, выбрать схемы базирования заготовки и составить план обработки;
4) выбрать средства технологического оснащения (СТО) ТП - оборудование, приспособления, режущие инструменты, средства контроля;
5)разработать технологические операции – определить их содержание, рассчитать режимы резания и нормы времени. Решению этих задач и посвящены следующие разделы работы.
2. Выбор стратегии разработки ТП.
Задача раздела – в зависимости от типа производства выбрать оптимальную стратегию разработки ТП – принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), способствующих обеспечению заданного выпуска деталей заданного качества с наименьшими затратами.
Тип производства – крупносерийное – определен заданием. Согласно рекомендациям 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.
Фома организации ТП – переменно – поточная.
Повторяемость изделий – периодическая партиями.
2) В области выбора и проектирования заготовки:
Метод получения заготовки – прокат или штамповка.
Выбор методов обработки – по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат КУД.
Припуск на обработку незначительный.
Метод определения припусков – укрупненный по таблицам, в отдельных случаях расчет по переходам.
3) В области разработки технологического маршрута:
Степень унификации ТП – разработка ТП – маршрутный ТП, в отдельных случаях – маршрутно-оперативный 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(одношпиндеольные полуавтоматы, револьверные группы станков, многошпиндельный станок и т.д.) в том числе с ЧПУ, используется с периодической переналадкой.
Приспособления – универсальные, стандартные, универсально-сборные, в отдельных случаях специальные.
Режущие инструменты – стандартные, в отдельных случаях специальные и специализированные инструменты и оснастка.
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 Кзо=1…10.
Расстановка оборудования – типам и размерам станков, местами по последовательно по этапам обработки заготовки.
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-статическим нормам, в отдельных случаях – детальное пооперационное.
Квалификация рабочих – не очень высокая.
Технологическая документация – маршрутно-операционные карты.
3. Выбор и проектирование заготовки
Задача раздела – выбрать методы получения заготовки и обработки поверхностей вала, обеспечивающие минимум суммарных затрат на получение заготовки и ее обработку, рассчитать припуски на обработку и спроектировать заготовку.
3.1 Выбор метода получения заготовки
Для детали типа «Валы» средней сложности из стали для крупносерийного производства целесообразно применить в качестве заготовки прокат или горячую штамповку. Для окончательного выбора метода получения заготовки выполним сравнительный экономический анализ. Расчет ведем согласно методике (1):
Для проката:
Sзаг = М + ΣСо.з. = 7,24+0,21=7,45
где М – затраты на материал заготовки, ΣСо.з. – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, нарезки их на штучные заготовки:
= 250*5/6000 = 0,21где Спз = 250 коп/ч–приведенные затраты на рабочем месте коп./ч;( по данным приведенным в таблицах: резка заготовок диаметром до 140 мм на ножницах сортовых модели 1838-1629; резка на отрезных станках, работающих дисковыми пилами,-121; правка на автоматах – 200-250 коп/ч.
Тшт(ш-к) = 5 мин. – штучное или штучно-калькуляторное время выполнения заготовительной операции (правки, калибрования, резки и др.);
Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружки. При этом надо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате некратности длины заготовок этой стандартной длине:
М = QS – (Q-q) * Sотх / 1000 = 52,7*0,15-(52,7-29)*28/1000 = 7,24
Где Q = 52.7 – масса заготовки,кг; S = 0,150 – цена 1кг.материала заготовки, руб.;q = 29 – масса готовой детали, кг.; Sотх = 28 – цена 1 т отходов,руб.
Q = Мдет / Км = 29/0,55 = 52,7 кг.
Где: М – масса готовой детали;
Км – коэффициент использования материала.
Для штамповки или литья:
Sзаг = (С*Q*Кт*Кв*Кс*Км*Кп/1000) – (Q-q)*Sотх/1000 =
= (150*52,7*0,78*1,2*1*1*1,13/1000) – (52,7-29)*28/1000 = 7,7
Исходя из данных расчетов, можно сделать вывод, что получение заготовки методом проката более выгодно, чем получение заготовки штамповкой.
1) Вычерчиваем контур детали. На этом же эскизе вычерчиваем контуры заготовки из проката (в масштабе).
2) Определяем ориентировочно припуск на обработку 2Z
3.2 Выбор методов обработки поверхностей
Методы обработки и их последовательность назначаем в соответствии с рекомендациями [6], при этом учитываем, что:
1) кроме указанных переходов необходимо, согласно требованиям чертежа вала, ввести термообработку (ТО) – закалку с отпуском;
2) вал – деталь нежесткая, поэтому в процессе термообработки возможно его коробление и снижение точности на 1 квалитет;
3) обработку вала до ТО экономически целесообразно производить методами лезвийной обработки, а после ТО – методами абразивной обработки.
Выбор методов начинаем с самой точной поверхности. Такими поверхностями являются шейки под подшипники, поверхности 7 и11.
Определяем, что для поверхностей 7 и 11 (6 квалитет точности, шероховатость Ra=0,63 мкм) могут быть применены следующие варианты последовательности методов обработки
Таблица 3.1.
| № вар. | Номера операций по порядку | ΣKу | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 1 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТТ(6) | ТО(7) | ШЧ(6) | 8,9 |
| 2 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТО(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 12,8 |
| 3 | Т(12) | ТП(10) | ТЧ(8) | ТО(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 11,6 |
| 4 | Т(12) | ТП(10) | ТО(11) | ШП(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 13,1 |
| 5 | Т(12) | ТП(10) | ТО(11) | ШП(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 12,7 |
| 6 | Т(12) | ТО(13) | Ш(11) | ШП(9) | ШЧ(7) | ШЧ(6) | 13,5 |
| 7 | Т(12) | ТО(13) | Ш(11) | ШП(9) | ШП(8) | ШЧ(6) | 12,3 |
Варианты обработки поверхностей
В табл. 3.1 обозначено
Т – точение черновое;
Тп – точение получистовое;
Тч – точение чистовое;
Тт – точение тонкое;
Ш – шлифование черновое;
Шп – шлифование получистовое;
Шч – шлифование чистовое;
ТО – термообработка.
Рядом с обозначением метода обработки в скобах указан квалитет точности, получаемый на данном переходе.
Оптимальный вариант обработки выбираем по минимуму суммарных удельных затрат, характеризуемых суммой Куiвсех переходов данного варианта. При этом поскольку переходу Т(12) и ШЧ(6), а так же ТО присутствуют во всех вариантах обработки, их из расчета исключаем.
Из табл. 3.1. видно, что минимальный коэффициент удельных затрат Ку=8,9 соответствует варианту № 1. Принимаем для обработки шеек под подшипник следующую последовательность обработки:
Т(12; 12,5)-ТП(10; 6,3)-Тч(8;3,2)-Тт(6;1,25)-ТО(7)-ШЧ(6; 0,63).
Полученным выше результатом воспользуемся для назначения методов обработки других поверхностей.
Свободные шейки: 6, 8, 10 и торцы: 1, 2, 5 и 13:
Т(12; 12,5)-ТО(13).
Канавки:16 и 15 и торцы: 3 и 4:
Т(12;12,5)-Тп(10;6,3)-Тч(8;3,2)-Тт(6;1,25)-ТО(7)
Шпоночные пазы: 12 и 14:
Ф(8;6,3)-ТО(9)
Центровые отверстия: 17 и 18:
СЗ-ТО-Шп
СЗ сверление-зенкерование
3.3 Расчет припусков на обработку
Припуск на самую точную поверхность 7 или 11 (ф90к6) рассчитаем аналитическим метом по переходам. Результаты расчета будем заносить в таблицу 3.3.
1) В графы 1 и 2 заносим номера и содержание переходов по порядку, начиная с получения заготовки и кончая окончательной обработкой; заготовительной операции присваиваем № 0, а термообработке – № ТО.
2) В графу 3 записываем квалитет точности, получаемый на каждом переходе. По таблицам данным в учебнике Касиловой 2т. определяем величину T допуска для каждого квалитета и записываем в графу 4.
3) Для каждого перехода определяем составляющие припуска. Определяем суммарную величину а=Тhi-1+Rzi-1, где Rz– высота неровностей профиля, мм Тh1-i – глубина дефектного слоя, мм. Значения а заносим в графу 5 табл 3.3.