Технологический раздел

 

3.3.1 Назначение и конструкция детали или узла.

В этом разделе дается краткая характеристика детали, ее роль в узле, условия ее работы, конструктивные особенности. Дается анализ точности размеров детали, допусков формы и взаимного расположения поверх­ностей, шероховатости поверхности и других особых требований. Например, “Поверхность диаметром 50к6 предназначена для посадки подшипника на вал. Точность размера этой поверхности обеспечивается по 6-му квалитету точности, так как подшипник имеет класс точности 0. Во избежание перекоса подшипника во время запрессовки c допуском Т = 0,02 мм ограничено торцовое биение буртиков 0,01 мм, прилегающих к этой же поверхности".

В записку помещается эскиз детали с указанием допусков и техниче­ских требований, дается таблица химического состава, технологических и механических свойств материала детали, указываются режимы термообработки (темпе­ратура нагрева, среда охлаждения и т.д.). Форма таблиц приведена в учеб­ном пособии [2]. Определяются исполнительные, основные базовые, вспомогательные базовые и свободные поверхности детали.

3.3.2 Анализ технологичности конструкции детали (узла)

Анализ технологичности является важным этапом разработки техноло­гического процесса, от которого зависят его основные технико-экономи­ческие показатели. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции детали, сводятся к возможному уменьшению трудоёмкости, энергоемкости и металлоемкости, возможности получения заготовки и обработки детали высо­копроизводительными методами.

Анализ технологичности выполняют, как правило, в два этапа: качест­венный и количественный.

На первом этапе производится качественная оценка формы детали и ее элементов с точки зрения использования прогрессивных методов получения заготовки, удобства и простоты обработки наиболее высокопроизводитель­ными методами, возможности совмещения технологических и измерительных баз при обеспечении точности размеров. Здесь же выявляются нетехнологич­ные элементы детали и разрабатываются предложения по их изменению. По­следовательность выполнения качественного анализа приведена в учебных пособиях [2, 5, 9].

Количественная оценка технологичности конструкции детали выполня­ется в соответствии с ГОСТ 14.201, ГОСТ 14.205. Точность определяется записью в технических требованиях на чертеже детали (например, Н14, h14, ±IТ14/2). При обозначении на чертеже раз­меров только с предельными отклонениями (без указания полей допусков и квалитетов точности) их квалитеты точности устанавливаются по ГОСТ 25347 .

В качестве количественных показателей технологичности могут рассматриваться: масса детали, коэффициент использования материала, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости поверхности, уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости. При этом для расчета коэффициента точно­сти и коэффициента шероховатости целесообразно составить таблицу (таблица 1, таблица 2).

Коэффициент использования материала [9]

 

К_и.м= , (6)

 

 

где - масса детали, кг;

- масса заготовки, кг;

- масса технологических потерь материала, (облой, окалина, некратность, литники, прибыли и т.д.), кг.

Коэффициент точности обработки определяется по формуле[9]

 

, (7)

где n _i– количество обрабатываемых поверхностей;

Т _i– квалитет точности обработки.

Таблица 1 - Исходные данные для определения коэффициента точности

обработки

Ti	ni	Ti*ni	Ti	ni	Ti*ni	Ti	ni	Ti*ni	Ti	ni	Ti*ni	Ti	ni	Ti*ni
	1	7		7	56		20	220		4	52		8	112

 

 

Если коэффициент точности обработки удовлетворяет условию К_Т>0,8, то деталь технологична по точности.

 

Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле[9]

 

, (8)

 

где n_i – количество поверхностей с обозначением шероховатости;

ш_i – значение шероховатости поверхности.

 

 

Таблица 2 - Исходные данные для определения коэффициента шероховатости поверхности

шi	n i	шi* ni	шi	n i	шi* ni	шi	n i	шi* ni	шi	n i	шi* ni
1,25		1,25	2,5

 

Если коэффициент шероховатости поверхности удовлетворяет условию К_ш<0,32, то деталь технологична по шероховатости поверхности.

Также рекомендуется при расчетах коэффициентов выполнить эскиз детали с нумерацией обрабатываемых поверхностей в соответствии с рисунком 3 и составить таблицу по примеру таблицы 3, что дает наглядность и возможность проверки правильности вычислений.

 

Рисунок 3 – Обрабатываемые поверхности детали

 

Таблица 3 - Основные характеристики обрабатываемых поверхностей

Номер поверхности	Размер обработки	Квалитет точности	Шероховатость поверхности Rа, мкм	Количество поверхностей
	203±0,145
…	…	…	…	…
n	….	…	…	…

 

3.3.3 Определение типа производства.

Важной характеристикой типа производства является степень специализации рабочих мест, характеризуемая коэффициентом закрепления операций.

Он наиболее полно характеризует степень концентрации однопрофильных работ на одном рабочем месте.

Согласно ГОСТ 14.004 коэффициент закрепления операции определяется по формуле

 

= , (1)

 

где О_i – количество операций, необходимых для изготовления детали;

Р_i – число рабочих мест, необходимых для изготовления детали.

Такт выпуска рассчитывается по формуле

 

t_в=60*F_д / N , (2)

 

где N– объем выпуска деталей данного наименования, шт/год;

F_д – действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч/год.

Коэффициент загрузки оборудования для каждой операции определяется по формуле

 

, (3)

где, Т_шт.i – штучное время изготовления детали по i-й операции, мин;

t_в – такт выпуска, мин/шт.

Далее производится сравнение по условиям

 

если 0,5 то О_i =1;

 

если < 0.5 то О_i = . (4)

Округление значения О_i для второго условия производится в меньшую сторону “5,92=5”.

 

В соответствии с ГОСТ 14.004 различные типы производства характеризуются следующими коэффициентами закрепления операций К_зо:

- массовое производство 1

- крупносерийное производство 1 – 10

- среднесерийное производство 10 – 20

- мелкосерийное производство 20 – 40

- единичное производство более 40

Для серийного производства характерно производство партий изделий, регулярно повторяющихся через определенный промежуток времени. Характерный признак серийного производства – выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций.

Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по формуле

 

, (5)

 

где а – количество дней, регламентированных для пролеживания деталей на складе;

F – количество рабочих дней в году.

3.3.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

Метод получения заготовок для деталей машин, их качество и точность, определяет объем механической обработки, который, в свою очередь, устанавливает количество операций, переходов, рабочих ходов технологического процесса. Следует максимально приблизить форму и размеры исходной заготовки к форме и размерам готовой детали при условии наименьшей себестоимости ее изготовления.

Выбор метода получения заготовки определяется:

а) технологической характеристикой материала детали, т.е. его металлическими свойствами и способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, литейными свойствами, а также структурными изменениями материала заготовки;

б) конструктивными формами, массой и размерами заготовки;

в) требуемой точностью выполнения заготовки и качеством ее поверхностных слоев;

г) величиной объема выпуска и временем, на которое рассчитано выполнение этого задания;

д) экономичностью метода получения заготовки.

Выбрать заготовку - это значит установить способ ее получе­ния, определить величины припусков на обработку каждой поверхности и указать допуски на точность изготовления. При выполнении курсового проекта следует дать краткий анализ существующего на заводе способа полу­чения заготовки, изучить передовые методы получения аналогичных загото­вок на других заводах и предложить наиболее рациональный способ получе­ния заготовки.

При разработке заготовки детали необходимо придерживаться следующего порядка изложения:

- выбирается метод получения заготовки с учетом вышеприведенных признаков;

- на все обрабатываемые поверхности по ГОСТ 7505 и ГОСТ 26645 назначаются припуски и допуски на обработку. На две поверхности по указанию руководителя рассчитываются припуски аналитическим методом (в пункте расчета припусков);

- выполняется чертеж или эскиз заготовки, подсчитывается масса и коэффициент использования материала;

- рассчитывается стоимость заготовки;

- производится сопоставление предлагаемого и базового метода получения заготовки с целью выбора более экономичного и рационального варианта.

Таким образом, в курсовом проекте рассматриваются два метода по­лучения заготовки: базовый (заводской) и проектируемый (предлагаемый ав­тором проекта).

Стоимость заготовки по базовому варианту студент обязан выяснить на заводе во время прохождения преддипломной практики независимо от того, производится она непосредственно на заводе или является покупной

Стоимость заготовки по проектируемому варианту рассчитывается по методике, изложенной в учебных пособиях [2, 9] с учетом цен, действующих на момент расчета.

При отсутствии базового варианта в курсовом проекте рассматриваются два возможных варианта получения заготовки и рассчиты­вается их стоимость по каждому варианту.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле

 

, (9)

 

где , - стоимость заготовки по базовому и проектируемому варианту;

- годовой объем выпуска деталей.

Результаты вычислений рекомендуется сводить в таблицу

(см. приложение Б)

3.3.5 Предварительная разработка и выбор варианта технологического маршрута.

Выбор и обоснование методов обработки всех поверхностей заданной детали производится на основании размеров, точности, шероховатости и технических требований чертежа.

При назначении метода обработки следует стремиться к концентрации обработки возможно большего количества поверхностей заготовки одним и тем же методом, что дает предпосылки разработать операции с максимальным совмещением обработки отдельных поверхностей, сократить общее количество операций и установок, длительность цикла обработки.

В данном подразделе разрабатывается общий план обработки детали с формулировкой содержания операции ТП и выбор модели оборудования. При этом заполняется маршрутная карта ТП. Маршрут обработки составляется с учетом следующих положений:

а) каждая последующая операция должна уменьшать погрешность и улучшать качество поверхности;

б) в первую очередь обрабатываются те поверхности, которые будут служить базой для последующих операций;

в) далее обрабатываются поверхности, с которых снимается наибольший слой металла;

г) обработка поверхностей ведется в последовательности, обратной их квалитету – чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается;

д) обработка заканчивается поверхностями с наиболее низкой шероховатостью;

е) при термической обработке детали по ходу технологического процесса механическая обработка разбивается на две части: до термообработки и после нее;

ж) контрольные операции назначаются после тех операций, где вероятно получение брака, перед сложными операциями, перед термообработкой, после законченного цикла и обязательно в конце техпроцесса.

При разработке технологических операций устанавливается структура операций и последовательность переходов, производится выбор моделей оборудования применительно к типу производства, приспособлений, режущих, измерительных и вспомогательных инструментов. При этом оформляются операционные карты и карты эскизов по ГОСТ 3.1404.

При описании принятого технологического процесса необходимо обос­новать выбор черновых и чистовых установочных баз, уделяя особое внима­ние принципам единства и совмещения баз. Если принцип постоянства баз не выдерживается, то следует дать обоснование необходимости смены баз. При несовпадении установочных и измерительных баз следует произвести расчет размерных цепей и расчет точности обработки.

При обосновании нового технологического процесса после выбора за­готовки составляется маршрутный технологический процесс, в котором по ка­ждой операции приводятся принятые металлорежущие станки, приспособле­ния, режущие и мерительные инструменты.

Принятый маршрутный технологический процесс оформляется в виде таб­лицы 4. Таблицу целесообразно расположить вдоль длинной стороны листа.

После оформления маршрутного техпроцесса для самой точной поверх­ности детали рассчитывается необходимое количество операций по коэффици­енту уточнения. При правильно составленном маршрутном техпроцессе должно обеспечиваться условие

 

, (10)

 

где e_у - требуемая величина уточнения для выбранной поверхности;

e_ур – расчетная величина уточнения.

 

, (11)

 

 

где Т_заг – допуск на размер поверхности заготовки;

Т_дет – допуск на размер детали.

, (12)

где - произведение величин уточнений операций, принятых в маршрутном техпроцессе для обработки поверхности.

 

Величины уточнений операций рассчитывают по формулам

 

, , . (13)

 

 

Таблица 4 – Маршрутный техпроцесс изготовления детали

Номер операции	Наименование и краткое содержание операций	Модель станка	Режущий инструмент	Технологические базы
	…	…	…	…
	…	…	…	…
…	…	…	…	…

 

При несоблюдении условия (10) маршрутный техпроцесс пересмат­ривается, вводятся дополнительные операции.

На основании таблицы 4 составляются маршрутные карты (МК) в соответ­ствии с ГОСТ 3.1118.

3.3.6 Расчет припусков на механическую обработку.

После выбора заготовки и оптимального варианта технологического маршрута производится аналитический расчет операционных припусков и допусков на две разнохарактерные поверхности детали.

Методика приведена в [2,9,11]. На эти же поверхности строятся схемы

графического расположения припусков и допусков. На все остальные поверхности припуски выбираются по соответствующим стандартам и нормативам.

Для поковок по ГОСТ 7505 определяются: класс точности поковки - Т, группа стали - М, степень сложности - С, исходный индекс. По исходному индексу определяются припуски, предельные отклонения на размеры заго­товки и другие технические требования: радиусы закруглений, штамповочные уклоны, смещения поверхностей разъема, высота заусенца, допустимые зна­чения прямолинейности, плоскостности, соосности, симметричности и дру­гие.

Припуски и предельные отклонения литых заготовок назначаются по ГОСТ 26645.

3.3.7 Размерный анализ технологического процесса.

Одним из наиболее трудоемких и значимых этапов разработки операционного ТП является размерный анализ, связанный с выполнением размерных и точностных расчетов при проектировании изготовления деталей машин.

Цель размерного анализа – разработка оптимального технологического процесса изготовления деталей применительно к конкретным условиям производства.

На чертежах детали линейные размеры и их допустимые предельные отклонения устанавливаются конструктором на основе анализа и расчета ли­нейных сборочных цепей. Эти размеры проставляются от конструкторских баз, которые очень часто могут не совпадать с технологическими базами. В этих случаях, когда конструкторские базы не могут быть использованы в ка­честве технологических, т.е. не может быть осуществлен принцип совмеще­ния баз (установочной и измерительной), следует производить пересчет раз­мерных цепей и на некоторые линейные размеры устанавливать технологиче­ские допуски. Такие случаи характерны при обработке деталей на настроен­ных станках.

Таким образом, может быть два случая:

- установочные и измерительные базы совмещаются;

- установочная база не является измерительной.

В первом случае необходимо определить лишь операционные размеры, если заданные чертежом размеры выполняются не на одной, а на нескольких последовательных операциях. В этом случае технолог производит расчет операционных размерных цепей и определяет операционные размеры и до­пуски на них, которые проставляются на операционном эскизе.

Во втором случае необходимо установить новые размеры от принятых технологических (установочных) баз и определить допуски и предельные от­клонения на них, используя теорию размерных цепей. Новые размеры детали, в отличие от конструкторских, называются технологическими. Допуски тех­нологических размеров не должны быть больше конструкторских.

Методика расчета технологических размерных цепей приведена в [9,14].

3.3.8 Расчет режимов резания.

Расчет режимов резания в курсовом проекте выполняется для всех операций разрабатываемого технологического процесса с корректировкой по паспортным данным станков. Результаты расчетов помещаются в сводной таблице режимов резания, в пояснительной записке и операционных картах.

В пояснительной записке приводятся подробные расчеты ре­жимов резания на две разнохарактерные операции. В обязательном порядке расчет производится для измененных операций по проектируемому технологическому процессу.

На одну операцию расчет выполняется по эмпирическим формулам тео­рии резания. Методика расчета и расчетные формулы приведены в [2,12].

На другую операцию режимы резания выбираются по нормативам, приводимым в технологических справочниках [7,10,11,16].

Не менее чем на две любые операции, студент обязан представить рас­чет режимов резания на ЭВМ. Распечатка включается в пояснительную записку.

3.3.9 Техническое нормирование.

Расчет технических норм времени производится на все операции техноло­гического процесса. Для одной операции приводится подроб­ный расчет норм времени по элементам. Необходимо дать расчет основного времени, вспомогательного времени по элементам для каждого рабочего хода, времени организационного и технического обслуживания рабочего места, време­ни на отдых.

В крупносерийном и массовом производстве рассчитывается норма штучного времени

Т_шт = Т_о + Т_в + Т_об + Т_от , (15)

 

где Т_о – основное время, мин.;

Т_от – время перерывов на отдых и личные надобности, мин.;

Т_в – вспомогательное время, мин.;

Т_об – время на обслуживание рабочего места, мин.

В серийном производстве рассчитывается норма штучно-калькуля­ционного времени

 

, (16)

 

где Т_п.з. – подготовительно-заключительное время, мин.;

п – количество деталей в партии, шт.

Нормы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места выбираются из нормативной литературы для металлорежущего оборудования. Нормы времени на все операции сводятся в таблицу и записываются в операци­онные карты техпроцесса (см. таблицу 5). Примеры расчета норм времени приведены в учеб­ных пособиях [2, 5].

Таблица 5 – Сводная таблица технических норм времени по операциям, мин

Номер и наименование опера­ции

То

Тв

Топ

Тоб

Тоб.с

Тшт

Тпз

n

Тш.к

Тус+ +Тзо

Туп

Тиз

Ттех

Торг

005 Токарная

010 Токарная

015 Шлифовальная

3.3.10 Выбор оборудования и расчет его количества.

Правильный выбор оборудования и его количества определяет его ра­циональное использование во времени. В массовом производстве расчет обо­рудования на участке (линии) производится по операциям, а в серийном - по типам станков. Расчетные формулы приведены в литературе [2, 5].

По расчетному количеству станков устанавливается их принятое число, рассчитывается коэффициент загрузки каждого типа станка и его среднее значение по участку (линии). Результаты расчетов сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 – Расчетное и принятое число станков, коэффициент загрузки

№ опе­рации		mn
	17,1/ 11,58 =1,47		1,47/2*100=73%
	12,9/ 11,58 =1,11		1,11/2*100=55%
	10,96/ 11,58 =0,94		0,94/1*100=94%
	7,63/ 11,58 =0,65		0,65/1*100=65%
	10,1/ 11,58 =0,87		87/1*100=87%

h_{з ср}=74,8%

 

Среднее значение коэффициента загрузки станков обычно принимается в следующих пределах:

- массовое производство h =0,65...0,77;

- крупносерийное производство h=0,75...0,8;

- среднесерийное производство h=0,8...0.,85;

- мелкосерийное и единичное производство h =0,8...0,9.

При получении в условиях среднесерийного, мелкосерийного и единич­ного производства коэффициентов загрузки меньших, чем указано выше, производится дозагрузка станков деталями, имеющими сходные конструк­тивно-технологические признаки. Расчет необходимого количества станков повторяется, но с учетом суммарного времени, необходимого для обработки деталей всей номенклатуры. Составляется расчетная таблица 6 и строится график загрузки оборудования.

Далее определяется коэффициент использования станка по основному времени и коэффициенту использования станка по мощности с построением графиков. Результаты расчетов сводятся в таблицу 7

Таблица 7 -

№ операции	То	Тшт		NР	Nст

 

 

3.3.11 Технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса

 

При оценке эффективности того или иного варианта техпроцесса наи­более выгодным признается тот, у которого сумма текущих и приведенных капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.

Расчет приведенных затрат технологической себестоимости выполняет­ся для всех операций техпроцесса.

При отсутствии базового варианта техпроцесса рассматриваются два возможных в принятых производственных условиях варианта, из которых выбирается наиболее эффективный, т.е. обеспечивающий минимум приве­денных затрат на единицу продукции.

Методика расчета приведенных затрат, технологической себестоимости и экономического эффекта приведена в учебном пособии [2, 9].

Стоимость оборудования, производственных зданий и тарифные ставки ра­бочих принимаются такими, которые действуют на момент выполнения расчетов.