Проектирование технологического процесса изготовления детали 'диск'

Проектирование технологического процесса изготовления детали 'диск'

Введение

Машиностроение играет основополагающую роль в ускорении научно-технического прогресса, в повышении производительности труда, в переводе экономики на интенсивный путь развития, создает условия, определяющие развитие многих видов производства и отраслей промышленности.

Важными задачами машиностроения являются совершенствование технологических процессов, внедрение автоматизации производства и точечной механизации. Необходимо так же использовать достижения науки, совершенствовать методы управления персоналом, следить за нормами охраны труда, отдыхом, организацией питания персонала.

Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование технологического процесса изготовления детали - «диск». Для этого необходимо рассчитать припуски, режимы резания. Выбрать оборудование, приспособление, инструмент, с помощью которого будет производиться обработка. Кроме того, необходимо рассчитать время, требуемое для изготовления детали. Спроектированный технологический процесс должен удовлетворять требованиям экономичности изготовления детали.

1.Технологическая часть

.1 Техническое задание

Разработать технологический процесс изготовления детали типа «диск». Чертёж детали представлен на рис.1.1. Годовая программа выпуска: 5000 шт.

рис. 1.1 Чертеж детали

.2 Анализ технологичности детали

Чертёж детали содержит все необходимые виды и разрезы, дающие однозначное представление о форме и размерах детали. Размеры и требования чертежа охватывают все формообразующие поверхности с указанием допусков на изготовление. Обозначения посадок и шероховатостей выполнены в соответствии с требованиями по оформлению чертежей по ЕСКД. Т.о. чертёж удовлетворяет всем предъявляемым требованиям и может быть принят к производству.

Анализируя параметры точности размеров детали, можно заметить, что почти на все поверхности назначены относительно грубые допуски, что позволяет использовать не точное оборудование и простой измерительный инструмент. Наличие точной поверхности  подразумевает использование операции, обеспечивающей высокую точность размера, например - шлифования.

Что касается точности формы и расположения поверхностей, то в данном случае предъявлены жесткие требования к радиальному и торцевому биению поверхностей  и  ,в связи с этим не обходима шлифовальная операция.

Относительно качества поверхностного слоя не было предъявлено жестких требований по обеспечению низкого параметра шероховатости. Параметры шероховатости Rz 20 мкм для всех поверхностей, а также Ra2,5 для поверхностей  и могут быть выдержаны непосредственно при токарной и шлифовальной обработке, т.е. без необходимости применения доводочных операций.

Также на чертеже обозначена твердость HВ 303...363, в месте шпоночного паза допускается НВ 225…272, которая достижима при закалке стали 20Х13 при температуре 1050 С0 и дальнейшем отпуске.

Так как заказчик в технических требованиях указал группу поковки ГОСТ 25054-81, то заготовку получаем штамповкой. Программа выпуска деталей составляет 5000 штук.

Определение типа производства

Для определения типа производства на этапе проектирования технологического процесса необходимо рассчитать коэффициент закрепления операций:

Кз.о =  (1)

где tв - такт выпуска детали, мин.;ср - среднее штучно-калькуляционное время на выполнение операций технологического процесса, мин.

Такт выпуска детали определяем по формуле:

где Fг - годовой фонд времени работы оборудования, мин.;г - годовая программа выпуска деталей.

Годовой фонд времени работы оборудования определяем по таблице 2.1 [5,стр.22] при односменном режиме работы: Fг = 2030 ч.

Тогда

Среднее штучно - калькуляционное время на выполнение операций технологического процесса:

 (2)

где - Тш.к i - штучно - калькуляционное время i- ой основной операции, мин.;- количество основных операций.

В качестве основных операций выберем 3 операции (n=3).

Штучно - калькуляционное время i- ой основной операции определяем по рекомендациям приложения 1 [5,стр.147]:

 (3)

где к.i - коэффициент i- ой основной операции, зависящий от вида станка и типа предполагаемого производства;о.i - основное технологическое время i- ой операции, мин.

Для первой операции (токарная c ЧПУ ): к.1 = 2,14;

Для второй операции (долбление): к.2 = 1,73;

Для третьей операции (шлифовальной): к.4 = 2,10

Основное технологическое время определяем по рекомендациям приложения 1 [5, стр.146], где время зависит от длины и диаметра обрабатываемой поверхности, а также от вида обработки.

Основное технологическое время первой операции определяем только для наиболее продолжительных по времени переходов: растачивание отверстия, подрезка торца.

где d - диаметр, мм;- длина обрабатываемой поверхности, мм.

Значения вышеперечисленных переменных определяем приближенно, по чертежу детали.

Тогда:

Штучно - калькуляционное время данной операции определяем по формуле (3):

 мин.

Основное технологическое время второй операции (см. чертеж детали)

где B - ширина обрабатываемой поверхности.

Тогда

Штучно - калькуляционное время данной операции рассчитываем по формуле (3):

 мин.

Основное технологическое время для третьей, шлифовальной операции (см. чертеж детали):

тогда

Штучно - калькуляционное время данной операции так же определяем по формуле (3):

 мин.

Среднее штучно - калькуляционное время на выполнение операций технологического процесса определяем по формуле (2):

 мин.

Коэффициент закрепления операция определяем по формуле (1):

Так как Кз. о = 10,59  10, то тип производства среднесерийный.

.3 Разработка маршрута изготовления детали

Маршрут технологии изготовления детали типа «диск» представлен в таблице 1. Предварительный маршрут включает в себя схемы базирования заготовки, выдерживаемые технологические размеры, а так же тексты переходов и их эскизы.

рис. 1.2 Размерная схема

рис. 1.3 Граф технологических размеров

2. Размерный анализ разрабатываемого технологического процесса изготовление детали

.1 Определение допусков на технологические размеры

Допуски размеров исходной заготовки находятся по соответствующим стандартам и справочным материалам. Допуски размеров, получаемых на операциях механической обработки, определяются с использованием таблиц точности. Эти таблицы включают в себя статистические данные по погрешностям размерам заготовок, обрабатываемых на различных металлорежущих станках. Величина допуска непосредственно зависит от вида и метода обработки, используемого оборудования, числа рабочих ходов и размера обрабатываемой поверхности.

.2 Проверка обеспечения точности конструкторских размеров

Для проверки обеспечения точности конструкторских размеров необходимо построить размерную схему отдельно в осевом и радиальном направлениях. На данную схему наносят все технологические размеры, припуски на обработку, а так же конструкторские размеры. На основании построенной размерной схемы выделяют размерные цепи, замыкающими звеньями в которых являются конструкторские размеры и припуски на обработку.

Конструкторские размеры выдерживаемые непосредственно:

Руководствуясь правилом, что при расчете размерных цепей методом максимума-минимума допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звеньев, проверим обеспечение допусков конструкторских размеров, непосредственно не выдерживаемых.

Проверка размера К2.

Проверка размера К8.

Проверка размера К10.

Проверка размера К5.

Проверка размера К4.

Данная технология обеспечивает получение всех конструкторских размеров.

3.Определение минимальных припусков на обработку и технологических размеров

.1 Расчет минимальных припусков

Существует два метода определения минимальных припусков на обработку: нормативный и расчетно-аналитический [7].

При нормативном методе значения zi min находят непосредственно по таблицам, которые составлены путем обобщения и систематизации производственных данных.

При расчетно-аналитическом методе zi min находят путем суммирования отдельных составляющих, что позволяет наиболее полно учесть конкретные условия обработки.

Расчет минимальных значений для диаметральных припусков производим, пользуясь формулой:

 , (4)

где:  - минимальный припуск на диаметр для рассматриваемой обработки, мкм; i-1 - шероховатость поверхности после предыдущей обработки, мкм; - толщина дефектного слоя после предыдущей обработки, мкм;

ρi-1 -суммарное пространственное отклонение формы и расположение поверхности, полученное на предыдущем переходе, мкм;

εi - погрешность установки и закрепления перед рассматриваемой обработкой (во время рассматриваемой обработки)

 , (5)

где:  - погрешность формы поверхности, полученная на предыдущем переходе.

 - погрешность расположения поверхности, полученная на предыдущем переходе.

Расчет минимальных значений для осевых припусков производим, пользуясь формулой:

 (6)

где:  - минимальный припуск на диаметр для рассматриваемой обработки, мкм; i-1 - шероховатость поверхности после предыдущей обработки, мкм; - толщина дефектного слоя после предыдущей обработки, мкм;

ρi-1 -суммарное пространственное отклонение формы и расположение поверхности, полученное на предыдущем переходе, мкм;

εi - погрешность установки и закрепления перед рассматриваемой обработкой (во время рассматриваемой обработки).

, (7)

где:  - погрешность формы поверхности, полученная на предыдущем переходе.

 - погрешность расположения поверхности, полученная на предыдущем переходе.

Расчет диаметральных технологических размеров

 мм,

 мм,

 мм,

 мм,

 мм,

 мм,

 мм.

Найдем технологический размер D15.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D15.

Принимаем

Найдем технологический размер D12.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D12.

Принимаем

Найдем технологический размер D03.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D03.

Принимаем

Найдем технологический размер D02.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D02.

Принимаем

Найдем технологический размер D01.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D01.

Принимаем

Найдем технологический размер D1.10.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера D1.10.

Принимаем

Расчет осевых технологических размеров

Найдем технологический размер А52.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А52.

Принимаем

Найдем технологический размер А13.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А13.

Принимаем

Найдем технологический размер А15.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А15.

Принимаем

Найдем технологический размер А16.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А16.

Принимаем

Найдем технологический размер А1.11.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А1.11.

Принимаем

Найдем технологический размер А1.15.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А1.15.

Принимаем

Найдем технологический размер А19.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А19.

Принимаем

Найдем технологический размер А18.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А18.

Принимаем

Найдем технологический размер А11.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А11.

Принимаем

Найдем технологический размер А01.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А01.

Принимаем

Найдем технологический размер А1.12.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А1.12.

Принимаем

Найдем технологический размер А17.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А17.

Принимаем

Найдем технологический размер А1.13.

Принимаем

Найдем технологический размер А02.

Из цепи составляем уравнение для замыкающего звена. Далее находим среднее значение размера А02.

Принимаем

Расчет режимов и мощности резания переходов

При назначении режимов резания следует учитывать вид обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал заготовки, тип и состояние станка [6].

Токарная операция с ЧПУ.

Выполняется на токарном станке с ЧПУ Victor Vturn - X200 со следующими характеристиками:

Частота вращения шпинделя 0-4200 об/мин регулируется бесступенчато, что позволяет использовать почти любую частоту.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 22

Установ А.

Подрезка торца 1.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=600 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания:

За два прохода: t1=1 мм, t2=0,56 мм.

Подача: S1=0.3 мм/об., S2=0,49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

где Kv - общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания. Kv=Kmv·Kuv··Kпv, где Kmv - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки.=Kг·(750/sв)nv , nv=1, Kг=1, sв=647 МПа , Kmv=1·(750/647)1=1.16 ;

пv - коэффициент учитывающий состояние поверхности, Kпv=0.8; - коэффициент учитывающий материал инструмента, Kuv=1

=1.16·0.8·1=0,93= 350, x = 0.15, y = 0.2, m = 0.2

= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

где Kp - поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Kp=KmpKjpKgpKlpKrp ; Kmp=(sв/750)n n=0.75, sв=647МПа, Kmp=(647/750)0.75=0.9

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Растачивание отверстия до  мм.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=600 ;γ=10; λ=00; R=2 мм

Глубина резания:

За два прохода: t1=1 мм, t2=0,42 мм.

Подача: S1=0.6 мм/об., S2=0,32 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Наружное точение до , с подрезкой торца.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Для снятия припуска z D13.

Глубина резания:

За два прохода: t=0,75 мм,

Подача: S=0.49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Для снятия припуска z13.

Глубина резания:

За два прохода: t=1,03 мм,

Подача: S=0.49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Точение канавки 4.

Инструмент

Фасонный резец из твердого сплава Т15К6

Глубина резания:=30 мм,

Подача: S=0.07 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 350, x = 0.15, y = 0.2, m = 0.2

Расчет сил резания.:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Точение фаски 5.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания:

За два прохода: t=1,725 мм,

Подача: S=0.42 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Точение фаски 6.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания:

За один проход: t=2,4 мм,

Подача: S=0.42 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Установ Б.

Наружное точение до

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания:

За два прохода: t1=1 мм, t2=0,65 мм.

Подача: S1=0.8 мм/об., S2=0,49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 280, x = 0.15, y = 0.45, m = 0.2

= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Обработка торца 8 по контуру.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Для снятия фаски в размер  мм.

Глубина резания:

За пять проходов: t=2,07 мм,

Подача: S=0.49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Для контура.

Глубина резания:

За два прохода: t=1 мм,

Подача: S=0.49 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Для снятия фаски в размер .

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=450 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания:

За два прохода: t=1,855 мм,

Подача: S=0.42 мм/об.

Скорость резания:

При наружном продольном точении скорость резания рассчитывается по формуле

=1.16·0.8·1=0,93= 290, x = 0.15, y = 0.35, m = 0.2

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 300, x = 1, y = 0.75, n = -0.15

Р= 243, x = 0,9, y = 0.6, n = -0.3

Р= 339, x = 1, y = 0.5, n = -0.4

Фрезерование паза 9.

Инструмент:

Дисковая фреза

Параметры инструмента: D=63 мм, В=6мм, z=16

Глубина резания:=5 мм,

Подача: S=0.12 мм/ зуб.

Скорость резания.

Kv=1.16·0.8·1=0,93= 690 x = 0.3, y = 0.4, u = 0.1 p=0 m =0,35 T=120мин.

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

CР= 261, x = 0,9, y = 0.8, u=1,1, q=1,1, w=0,1, KMP=0,96

Расчет крутящего момента:

Расчет требуемой мощности:

Необходимую мощность оборудования производим по наибольшему значению .

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции.

Сверлильная операция.

Выполняется на вертикально- сверлильном станке 2Н135 со следующими характеристиками:

Частота вращения шпинделя, об/мин: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400;

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 4

Сверление двух отверстий

Инструмент:

Спиральное сверло из быстрорежущей стали .

Глубина резания:

Подача: S=0.27 мм/ об.

Скорость резания:

=1.09·1·1=1,09= 9,8 q = 0.4, y = 0.5, m =0,2 T=45мин.

Расчет крутящего момента:

= 0,0345, , y = 0.8, q=2, КР = KMP=0,9

Расчет осевой силы:

Р= 68, , y = 0.7, q=1, КР = KMP=0,9

Расчет требуемой мощности:

Принимаем по паспорту станка: ,

Тогда

Снятие двух фасок.

Инструмент:

Зенковка.

Глубина резания:

Подача: S=0.25 мм/ об.

Скорость резания:

=1.09·1·1=1,09= 9,8 q = 0.4, y = 0.5, m =0,2 T=30мин.

Расчет крутящего момента:

= 0,0345, , y = 0.8, q=2, КР = KMP=0,9

Расчет осевой силы:

Р= 68, , y = 0.7, q=1, КР = KMP=0,9

Расчет требуемой мощности:

Принимаем ,

Тогда

Нарезание резьбы М20 в двух отверстиях.

Инструмент:

Метчик с проходным хвостовиком для нарезания метрической резьбы из быстрорежущей стали Р6М5.

Параметры: D=20мм.

Глубина резания:

Подача: S=2,5 мм/ об.

Скорость резания:

,

Где  - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

 - коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента.

= 64,8 q = 1,2, y = 0.5, m =0,9 T=90мин.

Расчет крутящего момента:

= 0,0270, , y = 1,5, q=1,4, КР = KMP=1

Расчет требуемой мощности:

Принимаем ,

Тогда

Необходимую мощность оборудования производим по наибольшему значению .

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции.

Долбежная операция.

Выполняется на долбежном станке 7Д430 со следующими характеристиками:

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 10

Долбление шпоночного паза.

Инструмент:

Резец с пластинами из твердого сплава Т15К6

Геометрия инструмента: φ=600 ;γ=10; λ=00; R=1,5 мм

Глубина резания: t=2,6 мм,

Подача: S=0,2 мм/дв. ход

Скорость резания:

=1.16·0.8·0,6=0,56= 350, x = 0.15, y = 0,2, m = 0,2 Т=40мин.

Расчет сил резания:

Силы резания рассчитываются по формуле:

Р= 408, x = 0,72, y = 0.8, n = 0

Р= 173, x = 0,73, y = 0.67, n = 0

Расчет мощности:

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции.

Число двойных ходов долбяка в минуту:

Где L - длина хода долбяка.

Внутришлифовальная операция

Выполняется на внутришлифовальном станке 3К229В со следующими характеристиками:

Частота вращения шпинделя, об/мин: 3500; 4500; 6000.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 7,5

Внутреннее шлифование до

Инструмент: Шлифовальный круг.

Параметры: Ширина(В) = 8 мм.

Основные параметры резания при шлифовании:

Скорость круга: VK=35 м/с,

Скорость заготовки: Vз = 40м/мин,

Глубина шлифования: t=0,01 мм,

Продольная подача: S=0,25В=0,25*8=2 мм/ об.

Расчет эффективной мощности:

где d - диаметр шлифования.

СN=0,36, r=0,35, x=0,4, y=0,4, q=0,3.

Шлифование торца.

Инструмент: Шлифовальный круг.

Параметры: Ширина(В) = 8 мм.

Основные параметры резания при шлифовании:

Скорость круга: VK=25 м/с,

Скорость заготовки: Vз = 10м/мин,

Глубина шлифования: t=0,005 мм,

Расчет эффективной мощности:

где b - ширина шлифования.

СN=1,31, r=0,5, x=0,5, z=0,6.

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции.

Круглошлифовальная операция.

Выполняется на круглошлифовальном 3М163В станке со следующими характеристиками:

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин: 1260.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 13

Наружное шлифование до

Инструмент: Шлифовальный круг.

Параметры: Ширина(В) = 16 мм.

Основные параметры резания при шлифовании:

Скорость круга: VK=30 м/с,

Скорость заготовки: Vз = 20м/мин,

Глубина шлифования: t=0,01 мм,

Продольная подача: S=0,2В=0,7*16=3,2 мм/об.

Расчет эффективной мощности:

где d - диаметр шлифования.

СN=2,65, r=0,5, x=0,5, y=0,55, q -

Шлифование торца.

Инструмент: Шлифовальный круг.

Параметры: Ширина(В) = 16 мм.

Основные параметры резания при шлифовании:

Скорость круга: VK=30 м/с,

Скорость заготовки: Vз = 20м/мин,

Глубина шлифования: t=0,005 мм,

Расчет эффективной мощности:

где b - ширина шлифования.

СN=1,31, r=0,5, x=0,5, z=0,6.

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции.

Плоскошлифовальная операция.

Выполняется на плоскошлифовальном станке 3Д740А со следующими характеристиками:

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин: 1630.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 7,5

Шлифование плоскости 15.

Инструмент: Шлифовальный круг.

Параметры: Ширина(В) = 8 мм.

Основные параметры резания при шлифовании:

Скорость круга: VK=30 м/с,

Скорость заготовки: Vз = 35м/мин,

Глубина шлифования: t=0,01 мм,

Продольная подача: S=0,5В=0,5*8=4 мм/об

Расчет эффективной мощности:

где d - диаметр шлифования.

СN=1,3, r=0,75, x=0,85, y=0,7, q -

Мощность электродвигателя достаточна для выполнения операции

6.Нормирование технологических операций

.1 Расчет основного времени

Основное время - время, затрачиваемое на движение инструмента на рабочей подаче.

Расчет основного времени производят на основании следующей зависимости [8]:

где L - расчётная длина обработки, мм;

 - число рабочих ходов;- частота вращения шпинделя, об/мин;- подача, мм/об (мм/мин).

Расчетную длину обработки определяют как:

здесь  - размер детали на данном переходе, мм;

 - величина подвода инструмента, мм;

 - величина врезания инструмента, мм.

 - величина перебега инструмента, мм.

Величины подвода и перебега для токарной, сверлильной и фрезерной принимаем равной 1мм, для шлифовальной операции данный параметр принимаем равным 0.

Величина врезания инструмента в каждом конкретном случае определяется как:

где t - глубина резания, мм;

- угол в плане.

Токарная операция с ЧПУ .

1.1 Для подрезки торца 1.

Расточка отверстия до .

Точение поверхности 3 до  с подрезкой торца.

Для снятия припуска z D13.

Для снятия припуска z13.

Точение канавки 4.

Снятие фаски 5.

Снятие фаски 6.

Наружное точение до .

Обработка торца 8 по контуру.

Снятия фаски в размер  .

Для контура.

Снятие фаски в размер .

Для фрезерования паза.

Сверлильная операция.

Сверление двух отверстий.

Снятие двух фасок в двух отверстиях.

Нарезание резьбы в двух отверстиях.

Долбежная операция.

Долбить шпоночный паз.

Внутришлифовальная.

Внутренне шлифование до

Шлифование торца 12.

Круглошлифовальная операция.

Наружное шлифование до

Шлифование торца 14.

Плоскошлифовальная операция.

Шлифование поверхности 15.

Расчет вспомогательного времени

Вспомогательное время для операции будет складываться из времени на установку и снятие детали, управление станком, измерение детали [8].

 (10)

Где  - время на установку и снятие детали;

 - время на управление станком;

 - время измерения детали.

Токарная операция с ЧПУ.

На станке с ЧПУ время измерений перекрывается временем управления станком.

Из справочника 3.

Первый установ.

Второй установ.

Сверлильная операция.

Долбежная операция.

.Внутришлифовальная операция.

.Круглошлифовальная операция

Плоскошлифовальная операция.

Расчет оперативного времени

 (11)

Токарная операция с ЧПУ.

Установ А.

Установ Б.

Сверлильная операция.

Долбежная операция.

.Внутришлифовальная операция.

.Круглошлифовальная операция.

.Плоскошлифовальная операция.

Расчет времени на обслуживание рабочего места

 (12)

Токарная операция с ЧПУ.

Установ А.

Установ Б.

Сверлильная операция.

Долбежная операция.

.Внутришлифовальная операция.

. Круглошлифовальная операция.

.Плоскошлифовальная операция.

Расчет времени на отдых

 (13)

Токарная операция с ЧПУ.

Установ А.

Установ Б.

Сверлильная операция.

Долбежная операция.

Внунтришлифовальная операция.

Круглошлифовальная операция.

Плоскошлифовальная операция.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Целью конструкторской части является разработка приспособления для одной из операций механической обработки, определения силы закрепления и точности установки детали.

Разрабатываем приспособление для сверлильной операции, в которой сверлится два радиальных отверстия и в них нарезается резьба.

Расчет силы закрепления

Деталь, установленная в трехкулачковом патроне, находится под воздействием момента  и осевой силы  (рис. 2.1).

рис.2.1 Расчетная схема приспособления

Расчет силы закрепления будем производить по условию непроворачиваемости заготовки в приспособлении под действием момента:

где  - момент, пытающийся провернуть заготовку;- коэффициент запаса.

Указанные коэффициенты принимаем из [6, стр 117]:

где К0 = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки: при черновой обработке К1 = 1;

К2 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (выбираем по таблице в зависимости от метода обработки и материала заготовки: К2 = 1,15;

К3 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании: для непрерывного резания К3 = 1;

К4 - коэффициент характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: для механизированных приводов К4 = 1,3;

К5 -коэффициент характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма (удобство расположения органов зажима): К5=1 Коэффициент К6 вводится в расчёт только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры.

Таким образом

Если , то принимаем .

 - момент силы трения при провертывание заготовки.

Определяется как сила трения  умноженная на соответствующее плечо.

где r - расстояние от оси отверстия до оси детали.

После подстановки выражения для силы трения ,

где f - коэффициент трения на поверхностях кулачков; f=0,3

Окончательно получим формулу для расчета силы закрепления:

 - для одного кулачка.

При заданной силе зажима на кулачке сила на рукоятке ключа зависит от передаточного отношения и КПД патрона.

Для трехкулачкового патрона потребную силу на рукоятке ключа можно найти по формуле:

где Q - сила на рукоятке ключа.- коэффициент учитывающий передаточное отношение и КПД механизма патрона, а так же длину рукоятки ключа . Значение коэффициента k берется из таб. 1, [3]; k= 0,017

Определяем силу на рукоятке ключа:

Расчет приспособления на точность

Погрешность рассчитываем для лимитирующего параметра. В данном случае это размер  (расстояние между осями отверстий)

Допустимую погрешность приспособления определим по формуле [2, стр 63]:

Здесь  - допустимая погрешность приспособления;

 - допуск на выполняемый операционный размер;

 - коэф., учитывающий отклонение рассеяния значений от закона нормального распределения ();

 - погрешность метода обработки;

 - погрешность настройки приспособления;

 - другие погрешности.

Из таб. 2.7 и таб. 2.8 [2] определяем указанные погрешности и получаем:

Фактическая погрешность приспособления:

 ,

Где  - погрешность несовмещения измерительной и технологической баз;

 - погрешность закрепления заготовки;

 - погрешность из-за износа базирующих элементов;

 - погрешность изготовления деталей приспособления;

 - погрешность из-за смещения режущего инструмента, данная погрешность учитывается только при наличии в приспособление направляющих инструментов в виде кондукторных втулок.

 - погрешность установки приспособления на стол станка.

С учетом того, что указанные погрешности относятся как к систематическим так и к случайным величинам, выражение примет следующий вид:

 ,

Где k1 - коэф. уменьшения погрешности вследствие того, что действительные размеры установочной поверхности редко равны предельным значениям (в расчетах рекомендуется принимать ).

Из [2] определяем указанные погрешности и получаем:

Так как , следовательно приспособление разработано верно и может использоваться на сверлильной операции.

Описание работы приспособления

Приспособление применяется для точной установки и надежного закрепления заготовки «диск», при сверление 2 отверстий с нарезанием резьбы в них (рис. 2.2).

Закрепление заготовки происходит в трехкулачковом патроне 1. Центрирование осуществляется установкой по диаметру . Зажим осуществляется вручную завинчиванием винта в центре патрона. Усилия передается от винта через диск с архимедовой спиралью к кулачкам патрона, которые фиксируют заготовку. Базовые поверхности заготовки контактируют с установочными поверхностями приспособления.

Трехкулачковый патрон с заготовкой установлен на поворотный стол. При повороте рукоятки 22, вращается ведущий вал 11, далее через шестерню 23 и колесо 15 передается вращение на ведомый вал 10, который соединен с планшайбой 21. Число зубьев шестерни и колеса подобрано таким образом, что при повороте рукоятки 22 на один оборот, планшайба 21 повернется на . Фиксация положения планшайбы 22 осуществляется фиксатором 2.

Рис. 2.2 Приспособление для сверления двух отверстий.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Целью экономической части является расчет технологической себестоимости.

Состав затрат

Определение затрат на изготовление детали производится путем составления калькуляции по отдельным статьям затрат всех видов необходимых ресурсов. Калькуляция является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат.

Калькуляция плановой себестоимости изготовления детали в соответствии с методическими рекомендациями по планированию, учету и калькулированию себестоимости научно-технической продукции [1] составляется по следующим статьям:

материалы и покупные изделия;

основная заработная плата;

дополнительная заработная плата;

отчисления в социальные фонды;

расходы на электроэнергию;

амортизационные отчисления;

цеховые расходы.

Формирование затрат, включаемых в себестоимость

Затраты на материалы

Стоимость материалов формируется исходя из цены их приобретения и платы за транспортировку, осуществляемую сторонними организациями. При разработки проекта использовались материалы, представленные в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Расходные материалы.

Затраты на оплату труда

Заработная плата производственных рабочих с дополнительной зарплатой и начислениями:

, (1)

где  - полная заработная плата;

 - основная заработная плата;

 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату ();

 - районный коэффициент ();

 - коэффициент премирования ().

где  - стоимость одного часа производственного рабочего;

 - штучное время операции.

Тогда

Единый социальный налог

Единый социальный налог: 30% от суммы затрат на оплату труда работников, т.е. 63,7 руб.

Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию состоят из затрат на электроэнергию при работе оборудования во время изготовления детали.

Затраты на электроэнергию при работе оборудования для технологических целей рассчитывают по формуле:

Эоб = Роб·Цэ·tоб,

гдеЭоб - затраты на электроэнергию, потребляемую оборудованием, руб.;

Роб - мощность, потребляемая оборудованием, кВт;

Цэ - тарифная цена за 1кВт·час, Цэ = 4,3 руб./кВт·час;об - время работы оборудования, час.

Мощность, потребляемая оборудованием, определяется по формуле:

Роб =Руст. об·Кс,

гдеРоб - мощность, потребляемая оборудованием, кВт;

Руст. об - установленная мощность оборудования, кВт;

Кс - коэффициент спроса, зависит от количества загрузки групп электроприемников, для технологического оборудования малой мощности, Кс =0,85

Затраты на электроэнергию для технологических целей приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Затраты на электроэнергию для технологических целей

Амортизация основных фондов

Данная статья отражает сумму амортизационных отчислений на полное восстановление основных средств используемых при реализации проекта. К амортизируемым основным фондам относится оборудование, стоимость которого выше 20000 рублей и срок эксплуатации более года. В противном случае оно включается в материальные расходы.

Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:

Зам = ((Цi * На)/100%)/N

где Зам - сумма амортизационных отчислений на одну деталь;

Цi - цена (балансовая стоимость) i-го оборудования;- годовая программа выпуска.

На - норма амортизационных отчислений (%).

где Тп.и. - срок полезного использования объекта (год)

Таблица 3.3 - Амортизационные отчисления

Берем 50% от амортизационных отчислений, так как данная деталь только на половину загружает данное оборудование, т.е. Зам=148,7 руб.

Цеховые расходы

К данным расходам относят затраты на другие расходы, не относящиеся к ранее перечисленным прямым статьям.

Цеховые затраты составляют 50% от суммы полной заработной платы и социальных отчислений.

Технологическая себестоимость

Калькуляция технологической себестоимости рассчитывается в

таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Технологическая себестоимость.

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

Данный раздел дипломной работы посвящен анализу и разработке мер по обеспечению благоприятных для творческой работы инженера-технолога условий труда. Здесь рассмотрены вопросы производственной безопасности, эргономики, пожарной безопасности и охраны окружающей среды.

Анализ опасных и вредных факторов.

Производственные условия на рабочем месте характеризуются наличием некоторых опасных и вредных факторов (ГОСТ 12.0.002-80 «ССБТ. Основные понятия. Термины и определения»), которые классифицируются по группам элементов: физические, химические, биологические и психофизиологические (ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные факторы. Классификация»).

На работающего за ЭВМ инженера-технолога могут негативно действовать опасные и вредные производственные факторы, которые приведены в таблице 1.

Таблица 4.1 - Опасные и вредные факторы.

При работе на ЭВМ к концу рабочего дня возникают типичные ощущения: переутомление глаз, головная боль, тянущие боли в мышцах шеи, рук и спины, снижение концентрации внимания.

Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ(А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере.

Основным источником шума в кабинете являются вентиляторы блоков питания ЭВМ. Уровень шума колеблется от 35 до 40дБА. По СанПиН 2.2.2.542-96 при выполнении основной работы на ЭВМ уровень звука на рабочем месте не должен превышать 50дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами.

Электромагнитное и ионизирующее излучения

Большинство ученых считают, что как кратковременное, так и длительное воздействие всех видов излучения от экрана монитора не опасно для здоровья персонала, обслуживающего компьютеры. Однако исчерпывающих данных относительно опасности воздействия излучения от мониторов на работающих с компьютерами не существует и исследования в этом направлении продолжаются.

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в табл. 4.1.

Максимальный уровень рентгеновского излучения на рабочем месте оператора компьютера обычно не превышает 10мкбэр/ч, а интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучений от экрана монитора лежит в пределах 10…100мВт/м2.

Таблица 4.2 - Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96)

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.

Поражение электрическим током.

К опасным факторам можно отнести наличие в помещении большого количества аппаратуры, использующей однофазный электрический ток напряжением 220 В и частотой 50Гц.[4] По опасности электропоражения кабинет относится к помещениям без повышенной опасности, так как отсутствует влажность, высокая температура, токопроводящая пыль и возможность одновременного соприкосновения с имеющими соединение с землей металлическими предметами и металлическими корпусами оборудования.

При нормальном режиме работы оборудования опасность электропоражения невелика, однако, возможны режимы, называемые аварийными, когда происходит случайное электрическое соединение частей оборудования, находящегося под напряжением с заземленными конструкциями.

Поражение человека электрическим током или электрической дугой может произойти в следующих случаях:

при прикосновении к токоведущим частям во время ремонта ПЭВМ;

при однофазном (однополюсном) прикосновении неизолированного от земли человека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением;

при прикосновении к нетоковедущим частям, находящимся под напряжением, то есть в случае нарушения изоляции;

при соприкосновении с полом и стенами, оказавшимися под напряжением;

при возможном коротком замыкании в высоковольтных блоках: блоке питания, блоке развертки монитора.

Основными мероприятиями по обеспечению электробезопасности являются:

изолирование (ограждение) токоведущих частей, исключающее возможность случайного прикосновения к ним;

установки защитного заземления;

наличие общего рубильника;

своевременный осмотр технического оборудования, изоляции.

Эргономический анализ трудового процесса.

Микроклимат.

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата - создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой.

Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения (см. табл. 4.2).

Объем помещений, в которых размещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19,5м3/человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры, приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.2 - Параметры микроклимата для помещений, где установлены компьютеры

Таблица 4.3 - Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).

Освещение.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;

обладают более высоким КПД (в 1,5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

более длительный срок службы.

Помещение имеет размеры: длина А=4м, ширина В=3м, высота Н=3,5м. - расстояние светильников от перекрытия (свес);= H - hc - высота светильника над полом, высота подвеса;=0,9 м - высота рабочей поверхности над полом [Должностная инструкция инженера-технолога, п. II ];=hn - hp - расчётная высота, высота светильника над рабочей поверхностью.- расстояние от крайних светильников или рядов до стены.- расстояние между соседними светильниками или рядами.

Оптимальное расстояние l от крайнего ряда светильников до стены рекомендуется принимать равным L/3.

Рассчитываем систему общего люминесцентного освещения.

Н=3,5 м; hc=0,5 м; hn=3 м.

Найдем расчетную высоту: h =hn - hp=3-0,9=2,1 м.

Расстояние между светильниками L определяется как:

= l × h=1,1*2,1=2,3 м/3=0,7 м

Интегральным критерием оптимальности расположения светильников является величина l = L/h, уменьшение которой удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение ведёт к резкой неравномерности освещённости.