Учебное пособие: Технологии машиностроения

Δи ― погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента Δи = 2UоL/1000, мкм [10, с.73]. В этом выражении L ― длина резания, м; Uo ― относительный износ резцов, мкм/км. При точении партии деталей n = 200 шт, со скоростью V = 130 м/мин и времени обработки каждой заготовки t0 = 0,37 мин (см. табл.7).

L = n·V·t0 = 200·130·0.37 = 9620 м,

 

а величина U0 = 3 мкм/км [10, с. 74, табл.28].

Тогда

Δи = 2·3·9620/1000 = 58 мкм;

Δт ― погрешность, связанная с температурными деформациями системы СПИД, мкм. Величина Δт зависит от режима работы станка и длительности процесса резания. За время операционного цикла при отношении t0/ tш = 0,37/0,88 = 0,42 резец и заготовка не успевают разогреваться на столько, чтобы существенно изменить свои размеры. Поэтому примем Δт = 0;

Δф ― погрешность, связанная с геометрическими неточностями станков, мкм. Значение Δф рассчитывают по формулам, определяют по таблицам или принимают Δф ≤ 0,7 от соответствующих величин по ГОСТам на нормы точности [10, c. 53]. Для вертикальных многошпиндельных токарных полуавтоматов согласно ГОСТ 6820―75 погрешности подрезки торцов у партии заготовок не нормируются [10, c. 56, табл. 23].

Таким образом, суммарная погрешность

 мкм.

Поскольку технологический допуск на размер 27,42 – Td = 120 мкм, то условие обработки без брака выполняется.

Другие, более характерные примеры расчетов точности обработки приводятся в [7, c.146-149; 9, c.106 и др.]

Для определения общей погрешности обработки допустимо пользоваться иными методиками, например, из работ [8, 28] и пр.

12. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

Качество поверхности определяется величиной шероховатости и волнистости, ее твердостью, структурой, химико-физическим и физико-механическим состоянием поверхностного слоя и др. Оно является важнейшим показателем, определяющим надежность работы и долговечность изделий.

К настоящему времени машиностроители накопили определенный объем сведений для того, чтобы в результате лезвийной или абразивной обработки получать поверхности с заданным качеством.

На качество поверхности оказывают непосредственное влияние режим обработки, используемый инструмент (особенно геометрия его режущей части) и оборудование, наличие вибраций, применяемые СОЖ и другие факторы.

Увеличение сил резания и продолжительности силового воздействия приводят к образованию на поверхности наклепа (упрочненного слоя) и формированию остаточных напряжений сжатия. Этому способствует увеличение глубины резания (t), подачи (S), радиуса закругления режущей кромки (r), переход от положительных к отрицательным передним углам (γ), т.е. внедрение силового резания. Увеличение скорости резания (V) приводит к повышению температур в локальных зонах обработки, разупрочнению (возврату к исходному состоянию металла) с тенденцией образования на поверхности остаточных напряжений растяжения. Благоприятная геометрия обработки (уменьшение главного φ и вспомогательного угла в плане φ1, подачи S и увеличение r) способствует сокращению величины шероховатости поверхности. Интенсивное наростообразование, наблюдающееся в зоне скоростей резания  V = 20―40 м/мин, c увеличением V > 60 м/мин практически прекращается и поверхность получается чистой. Шлифование с выхаживанием, особенно твердых (закаленных на мартенсит) поверхностей, также приводит к существенному снижению шероховатости.

В ходе практикума следует подтвердить, что в результате обработки (принятым методом и в установленном режиме) одна из обрабатываемых поверхностей (желательно после окончательной обработки) будет обладать качеством, соответствующим требованиям чертежа или операционного (технологического) эскиза. Для этого следует воспользоваться материалами, изложенными в [8, с. 193-237; 9, с. 118-140], или др. Расчетные зависимости, связывающие показатели качества поверхностей с факторами, их определяющими, для многих видов обработки, можно найти в справочниках [10; с. 89-114; 27, c. 212-225]. Этот подраздел объемом до одной страницы следует закончить положительным выводом.

Как и в случае с точностью обработки, при невыполнении требований к качеству поверхностей, следует пересматривать условия обработки, добиваться того, чтобы качество поверхности соответствовало требованиям чертежа.

Пример 12. Согласно технологическому процессу торец 2 (см. рис.4) после предварительной обработки должен иметь шероховатость поверхности Rа = 10 мкм. Проверить, обеспечивает ли принятый в операции 05 режим обработки требуемую шероховатость.

Величину шероховатости при торцевом точении поверхности определяют по формуле [10, с. 104, табл. 5]

где γ ― передний угол резца, γ = 5°; KM ― коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемости стали 40Х на шероховатость поверхности KM = 1,2; r ― радиус закругления режущей кромки резца, r = 0,5 мм и S ― принятая подача, S = 0,42 мм/об. С учетом значений

 мкм,

Таким образом, в процессе обработки будет обеспечиваться заданная шероховатость торца венца.

Пример 13. Согласно технологическому процессу отверстие в ступице Ф46Н11 после чистового зенкерования (перед протягиванием шлиц) должно иметь шероховатость Rа = 5 мкм, указанную на чертеже детали (см. рис. 1). Проверить, обеспечивает ли принятый в операции 05 (переход 10) режим обработки требуемую шероховатость.

Величину шероховатости при зенкеровании отверстия в стали 40Х определяют по формуле [10, с. 103, табл.5]

,

где V - скорость зенкерования, V = 34,5 м/мин; S ― подача при чистовом зенкеровании S = 0,85 мм/об; D ― диаметр зенкера (отверстия) D = 46.

С учетом значений

 мкм.

Так же, как и в примере 12, требуемая шероховатость поверхности отверстия Ф46Н11 принятым способом и режимом обработки обеспечивается.

13. ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ

Для разрабатываемых операций после окончательного уточнения схем их построения, расчетов режимов резания и точности обработки, а также проверки качества обработки поверхности и возможности рационального использования выбранной модели станка по формулам [12, с. 160-360; 9, с. 256-264] или другим определяют точное значение основного (машинного) времени обработки, t0.

Затем, пользуясь методикой и нормативами [18, 19, 20, 21 и 22] или [5, c. 197-22l], определяют вспомогательное (tв) и дополнительное (td) время, а также время на организационное (tо. об) и техническое (tт. об) обслуживание рабочего места, с учетом которых рассчитывают штучное время операций, мин.

tш. = tо + tв + tт об + tо об + tд .     (а)

В крупносерийном и массовом производстве часто применяют многоместные схемы с независимой (раздельной) установкой заготовок (автоматы, полуавтоматы, агрегатные станки и автоматические линии и т.д.). При этом заготовки на одних позициях обрабатываются, а на других снимаются со станка и заменяются необработанными. При последовательной обработке основное время t0 в таких случаях определяется лимитирующим переходом, а вспомогательное ─ складывается из времени управления (подвод ─ отвод инструмента и т.п.) и времени индексации (переход к следующей позиции), т.е. tв = tуп + tн

Для условий серийного производства по тем же нормативам устанавливают подготовительно-заключительное время (tПЗ) операции и штучно-калькуляционное время

tшк .= tш+tпз./n,

где n ― количество деталей в партии.

Для остальных (неразрабатываемых) операций технологического процесса основное и штучное время можно определить по приближенным формулам [5, 14, 23, 29] или другим.

Одновременно ориентировочно устанавливают разряд работ и раcсчитывают заработную плату рабочих за выполнение каждой технологической операции. Тарифные ставки для рабочих-станочников различной квалификации, нормативы заработной платы с коэффициентом доплат и начислений приводятся в [11, с. 428 табл. 19, 20 и 21].

Особенности нормирования операций, выполняемых на станках с ЧПУ, излагаются в [10, c. 603-622]. Среднее штучное время К операций данного техпроцесcа, мин

tш ср=

После определения технический нормы времени в поточном производстве определяют величину (обратную ей) ─ техническую норму выработки. Норма выработки должна обеспечивать заданную программу выпуска.

Для определения эффективности схем многоинструментальной обработки рассчитывают коэффициенты совмещения основного и вспомогательного времени Kсо и Ксв (см.разд.8). Раздел заканчивают заключением об эффективности спроектированного техпроцесса. Полученные значения tо, tш, tшк и tпз вносят в маршрутные карты, карты технологического процесса и таблицы к схемам технологических наладок оборудования. Объем задания, вместе с расчетами ti ― до 2. с.

Пример 14. Выполнить расчет производительности и определить зарплату рабочего за выполнение операции 05; по укрупненным нормативам установить время выполнения остальных механических операции.

При подрезке торца ступицы 1 и торца венца 2 на поз.III (cм. пример 8 и рис. 5) приняты подача S = 0,42 мм/oб и частота вращения шпинделя n = 185 мин-1, а длина обрабатываемых поверхностей соответственно равна l1 =14 мм и l2 = 29 мм.

Основное время обработки (toi = li/nS) поверхности 1 to = 0,18 мин перекрывается временем обработки поверхности 2 to = 0,37 мин. Время обработки остальных поверхностей дано в табл.8.

Таблица 8

Основное время обработки поверхностей детали (см. рис. 4)

№ повер-хности	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	St0
t0, мин	0,18	0,37	0,16	0,19	0,12	0,15	0,18	0,37	0,16	0,27	0,12	0,15	2,42

Вспомогательное неперекрываемое время операции tВ на многошпиндельных полуавтоматах складывается из времени индексации tИ и времени подвода и отвода инструментов tУ. Оно определяется конструкцией управляющих кулачков [21]. Для рассматриваемого случая tв = 0,18 мин.

Оперативное время обработки, с учетом лимитирующего основного,

tоп .= tо+tс = 0,37+0,18 = 0,55 мин.

По табл. 5.17, 5.21 и 5.22 [5] примем время на техническое обслуживание станка tт.об = 0,27 мин, организационное обслуживание tо.об = 0.02 мин и время перерывов tд = 0,04 мин. С учетом значений, штучное время операции tш = 0,86 мин.

Подготовительно-заключительное время для наладки токарного станка с 12 инструментами, при установке заготовок в самоцентрирующий патрон tп.з = 30 мин, табл. 6.3[5].

Штучно-калькуляционное время обработки партии n = 200 шт:

tшк = 0,88+30/200 = 1,03 мин.

Зарплата токаря III разряда за обработку одной детали

Зс = tшк·К = 1,03·2,68 = 2,76 коп,

где К ― минутная ставка станочника (со всеми начислениями).  К = 2,68 коп/мин - [11, с. 429, табл.21].

Часовая норма выработки на операции 05

N = 60/tш = 60/0,88 = 68 шт/ч

Коэффициент совмещения основного времени при ∑tO = 2,42 мин

Кс о = t0lim/∑t0 = 0,37/2,42=0,153.

Расчеты показывают, что для обработки партии заготовок n = 200 шт на операции 05 станок мод. 1K282 будет загружен всего половину рабочей смены (3,45 ч, из которых почти час тратится на его наладку, техническое и организационное обслуживание). Стоимость выполнения операции получается низкой, а рациональность схемы операции ― коэффициент совмещения основного времени ― хорошая.

Расчет времени выполнения отдельных из оставшихся операций выполним по приближенным формулам, [14, с. 247―258, прил. 2].

Операция 10 ― протяжная. Длина шлицевой протяжки l = 800 мм:

tшк = 0,0005l·ψ = 0,0005·800·1,72 = 0,69 мин.

где ψ ― коэффициент, учитывающий вспомогательное и дополнительное время, [ 14, с. 259, прил. 3] .

Операция 25 ― зубофрезерная. Ширина венца B = 25 мм, число зубьев Z = 86:

tшк = 0,00943B·Z·ψ = 0,00943·86·25·1,66 = 33,6 мин.

Операция 30 ― закругление зубьев. Число зубьев Z = 86:

tшк =0,00384Z ψ = 0,0384·86·1,27=4,19 мин

Операция 40 ― шлифование по диаметру (d = 220) и обоим торцам венца (врезанием):

tшк.=3·0,0068d·ψ=3·0,0068·220·2.1=9,42 мин

и т. д. Расчетные значения норм времени вносят в соответствующие графы маршрутной :карты или карты технологического процесса. Другие примеры технологического нормирования- в : [5, с. 44-50 и с. 101-105; 7, с. 83-85; 14, с. 80, I20, 150; 23, c. I2I-I24; 29 и др].

14. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

При современном уровне развития технологии машиностроения имеется возможность изготовить практически любую деталь разними способами. Проектируя технологический процесс, важно установить его оптимальный вариант, отвечающий всем техническим и экономическим требованиям производства. Те же соображения относятся к необходимости выбора оптимального варианта выполнения каждой операции данного технологического процесса. Задача по определению эффективности вариантов сложна и трудоемка. Для практики студентам достаточно сравнить показатели эффективности только одной механической операции при выполнении ее двумя, тремя и более различными способами, на разном оборудовании с использованием различных инструментов, схем и режимов обработки поверхностей. Критерием целесообразности считают наименьшую технологическую себестоимость операции. Технологическая себестоимость ― часть себестоимости изделия, определяемая суммой затрат на осуществление технологических процессов изготовления изделия (ГОСТ 14.205―83). Для детали она складывается из стоимости материала или заготовки и себестоимости механической обработки (без учета накладных расходов). Выбор экономически наивыгоднейшего варианта построения операции проводят путем сравнения технологических себестоимостей выполнения операции в сравниваемых вариантах. Для определения технологической себестоимости рекомендуется применять упрощенный нормативный метод, расчета [11]. По результатам сравнения выбирают вариант, обеспечивающий наименьшую себестоимость выполнения данной операции.

Подробнее методика выполнения экономического сравнения вариантов излагается в примере 15. В табл. 9 приводятся итоговые показатели эффективности. Из анализа и сравнения этих показателей, в курсовых и дипломных проектах, должен следовать однозначный вывод о том, что принятый и изложенный в маршруте обработки вариант выполнения операции является наиболее выгодным. На учебном практикуме по технологии машиностроения вывод может получиться и отрицательным. В этом случае студент должен постараться самостоятельно определить и затем изложить ошибки, допущенные в процессе технологического проектирования. Объем текста с расчетами не должен превышать 2―3 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9