5. Індивідуальне завдання
Вихідними даними для розробки технологічного процесу виготовлення деталі є креслення ступиці і комплект технологічних документів на механічну обробку. Програма випуску складає 50000 штук рік.
Конструктивна характеристика та технічні вимоги ступиці.
Деталь ступиця входить до вузла складальна ступиця. Ступиця з’єднується з піввіссю і відповідає за функцією передачі крутного моменту від редуктора до приводу коренезбиральника.
Ступиця утворена зовнішніми та внутрішніми поверхнями обертання, які мають загальну прямолінійну вісь. Для ступиці характерною є наявність базових поверхонь, основного отвору, та отворів кріплення.
Основною базою є внутрішня циліндрична поверхня 16. Точність цього отвору відповідає 9 класу і має шорсткість Ra=2,5 мкм. Постановчими поверхнями є торцеві поверхні (поверхні 1, 20). Для кріплення вузла до корпусу в ступиці присутні різьбові отвори (поверхня 3) діаметром М12. Точність цих отворів відповідає 7 класу, з шорсткістю Rz=20 мкм. Шліцьова поверхня 22 виготовляється по 10 квалітету точності і має шорсткість Rz=40 мкм. Торцеві поверхні 6, 9 виготовляються по 11 квалітету точності з шорсткістю Rz=20 мкм. Торцеве биття поверхонь 6, 9 встановлюють в межах 0,06-0.18 мм.
Найбільш точною поверхнею є зовнішня циліндрична поверхня 13, яка виготовляється по 9 класу точності з шорсткістю Ra=1,25 мкм. Ця поверхня призначена для установки підшипників. Відхилення отворів (поверхня 3) від співвісності складає 0,6 мм.
Ступиця виготовляється із сталі 4ОХ. Ця сталь використовується для виготовлення колінчатих валів, зубчастих коліс, осей валів, важелів, втулок, болтів, гайок. Сталь містить 2% хрому. Для сріблення зерна в сталь вводять титан.
Таблиця 5.1.
Хімічний склад (%) 4ОХ (ГОСТ 1050-74 та 4543-71)
Марка |
Елементи |
||||
Сталь 40Х |
C 0.41-0.49 |
Mn 0,5-0,8 |
Cr 0,8-1,1 |
Ni <0,25 |
Ti 0,03-0,09 |
Таблиця 5.2.
Механічні властивості сталі 40Х
в, МПА |
т, МПА |
, % |
|
MRC |
, % |
150-160 |
130-140 |
7 |
3 |
45-50 |
25 |
Деталі з цієї сталі, які працюють при середніх окружних швидкостях, високих тисках невеликих навантаженнях: зубчасті колеса, шпинделі, втулки, кільця, ротори, гідронасоси .
Вибір методів обробки ступиці
Вибір методу обробки поверхонь проводять на підставі забезпечення найбільш раціонального процесу обробки, службового призначення деталі, функціонального призначення поверхонь, вимоги до точності, шорсткості тощо.
Залежно від вимог, які ставляться до деталі, типу виробництва, вибирають один або декілька можливих методів обробки. Обробку поверхонь можна виконати за один чи декілька переходів, на кожному з яких використовують свій метод обробки. Якщо заготовка має високу точність то інколи можна починати з чистової обробки.
В тих випадках, коли до точності розмірів і якості поверхонь не ставляться високі вимоги можна здійснити напівчистову або чистову обробку.
Кожний наступний метод обробки однієї елементарної поверхні повинен бути точніший за попередній.
чорнових переходах на два-чотири квалітети, на чистових – на один-два квалітети по точності розмірів.
Необхідна точність поверхні може бути забезпечена різними варіантами методів обробки. Переважаючим методом вважається той, який містить меншу кількість переходів обробки даної поверхні
Треба прагнути до того, щоб в маршрутах обробки різних поверхонь, які належать до однієї деталі одній й ті ж методи обробки максимально повторюватися, що скорочує номенклатуру, необхідного різального інструмента, дозволяє проектувати технологічний процес за принципом концентрації операцій. Такий шлях веде до скорочення кількості установі, підвищує продуктивність праці; точність обробки.
Для вибору найліпшого варіанту обробки поверхонь визначають число ступенів та методів обробки поверхонь. За допомогою таблиць середньої економічної точності різних методів обробки вибираємо конкретні методи обробки поверхонь ступиці і заносимо до таблиці [2, стор.90]
Таблиця 5.3.
Методи обробки поверхонь ступиці
N пов |
Назва поверхні |
Розмір поверхні |
Квалітет і клас точності |
Шорст-кість мкм |
Методи обробки поверхонь |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Торцева |
39,3 |
h14 |
20 |
1) точіння одноразове |
2 |
Внутрішня циліндрична |
10,35 |
H9 |
2,5 |
1)свердлування |
3 |
Різьбова |
M12 |
H7 |
20 |
1)нарізання різьби |
4 |
Зовнішня конічна |
1.6x45° |
h14 |
20 |
1)обточування одноразове |
5 |
Зовнішня циліндрична |
115 |
d11 |
5 |
1)обточування попереднє |
6 |
Торцева |
35 |
h14 |
20 |
2)обточування чистове |
7 |
Зовнішня циліндрична |
80 |
h11 |
20 |
1)обточування попереднє |
8 |
Зовнішня конічна |
1x30° |
h14 |
20 |
1)обточування однофазове |
9 |
Торцева |
26.6 |
h14 |
20 |
1)обточування одноразове |
10 |
Зовнішня циліндрична |
55 |
h10 |
20 |
2)обточування чистове |
11 |
Зовнішня конічна |
1x45° |
h14 |
5 |
1)обточування одноразове |
12 |
Торцева |
15 |
h14 |
20 |
1)обточування одноразове |
13 |
Зовнішня циліндрична |
40 |
h9 |
1.25 |
1)обточування попереднє |
14 |
Зовнішня конічна |
1x45° |
h14 |
20 |
1)обточування одноразове |
15 |
Внутрішня циліндрична |
31 |
H14 |
20 |
1)розсвердлювання |
16 |
Внутрішня циліндрична |
30 |
H9 |
20 |
1)розточування 2)розгортання |
17 |
Внутрішня конічна |
2x60° |
H14 |
20 |
1)розточування |
18 |
Внутрішня циліндрична |
31 |
Is15 |
20 |
1)зенкування |
19 |
Внутрішня конічна |
2x60° |
H14 |
20 |
1)розточування 2)обточування одноразове |
20 |
Зовнішня торцева |
8 |
h14 |
20 |
1)обточування одноразове |
21 |
Внутрішня циліндрична |
26 |
H12 |
20 |
1)розточування |
22 |
Шліцьова |
6 |
F10 |
10 |
1)протягування 2)шліцешліфуванія |
Аналіз технологічності ступиці .
Під технологічністю розуміють сукупність її властивостей, які відповідають даної конструкції оптимальним витратам на виготовлення, експлуатацію та ремонт для заданих показників якості, обсягу випуску та умов виконання робіт.
Правила забезпечення технологічності конструкцій деталей встановлено в ГОСТ 14.301-83.
Ступиця має проміжну форму між втулкою та фланцем. Поверхні ступиці легкодоступні для обробки, тому оброблюються стандартними ріжучим обладнання. Деякі поверхні ступиці оброблюються напрохід. Відношення довжини деталі до її діаметра складає 73/115=0,6 ,що забезпечує достатню жорсткість конструкції для отримання потрібної точності та шорсткості обробки. Достатня жорсткість деталі дозволяє оброблювати її на верстатах з найбільш продуктивними режимами різання. Деталь зручно встановлюється на верстат.
Оцінку технологічності за кількісними показниками проводимо за ГОСТом 14,205-83.
Визначаємо показники, що найбільш часто застосовуються:
- Коефіцієнт точності:
(1.1)
де
-
середній квалітет точності обробки
виробу;
(1.2)
де
кількість
поверхонь і-того квалітету. Значення
та
беремо
з таблиці 5.4.
Таблиця 5.4.
Квалітети та кількість поверхонь
|
Н7 |
|
Н9 |
|
H10 |
D11 |
C11 |
H14 |
|
|
2 |
|
3 |
|
1 |
1 |
1 |
13 |
1 |
Коефіцієнт шорсткості:
(5.3.)
де
середня
шорсткість поверхонь;
(5.4)
де
-
і-та шорсткість поверхонь.
Значення та беремо з таблиці 5.5 .
Таблиця 1.5
Шорсткість поверхонь, мкм.
|
1,25 |
2,5 |
10 |
20 |
|
1 |
1 |
1 |
19 |
Ступиця оброблюється на чотирьох операціях: свердлувальній, токарній, протягувальній та шліфувальній. Річна програма – 50000 деталей.
Знаходимо основний час To для обробки поверхонь ступиці, хв.
Поверхня 1:
Чорнове підрізання торця:
T01.1.=0.37·(D2-d2)·10-3=0,037·(1152-113,42)·10-3=0,0135 (хв.);
Поверхня 2:
Свердлування отвору:
T02.1.=0,52d·l·10-3=0,52·10,35·12·6·10-3=0,415 (хв.);
Поверхня 3:
Чистове розгортання:
T03.1.=0,86·d·l·10-3=0,86·12·12·10-3·6=0,74 (хв.);
Поверхня 4:
Чорнове точіння:
T04.1.=0,17·d·l·10-3=0,17·113,4·1,6·10-3=0,029 (хв.);
Поверхня 5:
Чорнове точіння:
T05.1.=0,17·d·l·10-3=0,17·12·115·10-3=0,24 (хв.);
Чистове точіння:
T05.2.=0,1·d·l·10-3=0,1·12·115·10-3=0,14 (хв.);
Поверхня 6:
Чорнове підрізання торця:
T06.1.=0,037·(D2-d2)·10-3=0,037·(1152-802)·10-3=0,25 (хв.);
Поверхня 7:
Чорнове точіння:
T07.1.=0,17·d·l·10-3=0,17·80·22·10-3=0,294 (хв.);
2. Чистове точіння:
То7.2=0.1dl10-3=0.1802210-3=0.18 (хв.);
Поверхня 8:
1. Чорнове точіння:
Tо8.1=0.17dl10-3=0.1778.51.510-3=0.02 (хв.):
Поверхня 9:
1. Чорнове підрізання торця:
Tо9.1=0.037(D2-d2)10-3=0.037(802-53.42)10-3=0.15 (хв.);
Поверхня 10:
1. Чорнове точіння:
Т10.1=0.17dl10-3=0.17553710-3=0.35 (хв.);
2. Чистове точіння:
Т10.2=0.1dl10-3=0.1553710-3=0.199 (хв.);
Поверхня 11:
1 Чорнове точіння:
Т11.1=0.17dl10-3=0.1754110-3=0.01(хв.);
Поверхня 12:
1 Чорнове підрізання торця
То12.2=0,037(D2-d2)10-3=0.037(55238.42)10-3=0.07(хв.);
Поверхня 13:
1 Чорнове точіння
Т13.1=0,17dl10-3=0.17403110-3=0.22(хв.);
2 Чистове точіння:
Т13.l=0.1dl10-3=0.1403110-3=0.125(хв.);
3 Чистове шліфування:
Т13.3=0.1dl10-3=0.1403110-3=0.125(хв.);
Поверхня 14
1 Чорнове точіння:
Т14.1=0.17dl10-3=0.17363110-3=0.007(хв.);
Поверхня 15
1 Розсвердлювання
Т15.1=0,31dl10-3=0,313110-3=0,35(хв.);
Поверхня 16
Розточування:
Т16.1=0.18dl10-3=0.1830303810=0.21 (хв.);
2 Чистове розгортання:
Т16.2=0.86dl10-3=0,86303810-3=0,93 (хв.);
Поверхня 17
1 Розточування:
Т17.1=0.18dl10-3=0.1820210-3=0.008 (хв.);
Поверхня 18
1. Зенкування:
Т18.1=0.21dl10-3=0.21312610-3=0.17(хв.);
Поверхня 19
Розточування отвору:
Т19.1=0.18dl10-3=0.1831410-3=0.022 (хв.);
Поверхня 20
1. Підрізання торця:
Т20.1=0.037(D2-d2)10-3=0.037(402-52)10-3=1.6(хв.);
Поверхня 21
1. Розточування отвору:
Т21.1=0.18dl10-3=0.1831310-3=0.017(хв.);
Поверхня 22
1. Протягування шліців:
Т22.1=0.4l10-3=0.43810-3=0.4 (хв.);
2. Шліцешліфування:
Т22.2=0.1dl10-3=0.1303810-3=0.08 (хв.);
Визначаємо штучно-калькуляційний час для обробки поверхонь ступиці за формулою:
Тшт.к.=кТ0 (5.5)
Де к- коефіцієнт, який залежить від виду верстата і вибирається з таблиць .
Поверхня 1:
Тшт.к.1.1=0,01351,36=0,02 (хв.);
Поверхня 2:
Тшт.к.2.1=1,30,415= 0,54 (хв.);
Поверхня 3:
Тшт.к.3.1= 1,30,74= 0,96 (хв.);
Поверхня 4:
Тшт.к.4.1= 1,360,029= 0,04 (хв.);
Поверхня 5:
Тшт.к.5.1= 1,360,14= 0,19 (хв.);
Тшт.к.5.2= 1,360,24= 0,32 (хв.);
Поверхня 6:
Тшт.к.6.1= 1,360,25= 0,34 (хв.);
Поверхня 7:
Тшт.к.7.1= 1,360,294= 0,4 (хв.);
Тшт.к.7.2= 1,360,18= 0,24 (хв.);
Поверхня 8:
Тшт.к.8.1= 1,360,02= 0,03 (хв.);
Поверхня 9:
Тшт.к.9.1= 1,360,15= 0,2 (хв.);
Поверхня 10:
Тшт.к.10.1= 1,360,35= 0,47 (хв.);
Тшт.к.10.2= 1,360,199= 0,27 (хв.);
Поверхня 11:
Тшт.к.11.1= 1,360,01= 0,013 (хв.);
Поверхня 12:
Тшт.к.12.1= 1,360,07= 0,1 (хв.);
Поверхня 13:
Тшт.к.13.1= 1,360,22= 0,3 (хв.);
Тшт.к.13.2= 1,360,125= 0,17 (хв.);
Тшт.к.13.3= 1,360,125= 0,17 (хв.);
Поверхня 14:
Тшт.к.14.1= 1,360,007= 0,01 (хв.);
Поверхня 15:
Тшт.к.15.1= 1,360,35= 0,74 (хв.);
Поверхня 16:
Тшт.к.16.1= 1,360,21= 0,28 (хв.);
Тшт.к.16.2= 1,360,93= 1,27 (хв.);
Поверхня 17:
Тшт.к.17.1= 1,30,008= 0,01 (хв.);
Поверхня 18:
Тшт.к.18.1= 1,30,17= 0,22(хв.);
Поверхня 19:
Тшт.к.19.1= 1,360,022= 0,03(хв.);
Поверхня 20:
Тшт.к.20.1= 1,361,6= 2,17(хв.);
Поверхня 21:
Тшт.к.21.1= 1,360,017= 0,023(хв.);
Поверхня 22:
Тшт.к.22.1= 1,30,4= 0,5 (хв.);
Тшт.к.22.2= 1,360,08= 0,114 (хв.);
Визначаємо штучно-кулькуляційний час для кожної операції:
для свердлувальної: Тшт.к.св.= Тшт.к.св.
Тшт.к.св.= Тшт.к.2.1+Тшт.к.3.1+Тшт.к.15.1+Тшт.к.16.1+Тшт.к.16.2+
+Тшт.к.17.1+Тшт.к.18.1+Тшт.к.19.1+Тшт.21.1
Тшт.к.св.= 0,54+0,96+0,47+0,28+1,27+0,010,22+0,33+0,023= 3,52(хв.);
для токарної операції:
Тшт.к.т.=Тшт.к.1.1+Тшт.к.4.1+Тшт.к.5.1+Тшт.к.5.2+Тшт.к.6.1+Тшт.к.7.1+ +Тшт.к.7.2+Тшт.к.8.1+Тшт.к.9.1+Тшт.к.10.1+Тшт.к.10.2+Тшт.к.11.1+Тшт.к.12.1+
+Тшт.к.13.1+Тшт.к.13.2+Тшт.к.13.3+Тшт.к.14.1+Тшт.к.т=0.02+0.0034+ +0.4+0.24+0.03+0.2+0.47+0.27+0.013+0.1+0.3+0.17+0.01+2.17=4.563(хв.);
- для протягувальної:
Тшт.к.прот.=Тшт.к.22.1
Тшт.к.прот.=0.5(хв.);
- для шліфувальної:
Тшт.к.шліф.=Тшт.к.22.2+Тшт.к.13.3
Тшт.к.шліф.=0.114+0.125=0.239(хв.).
Тип виробництва визначається ступенем спеціалізації робочих місць, номенклатурою об’єкта виробництва, формою руху виробів по робочих місцях. Кількість верстатів, необхідних для кожної операції визначають за формулою:
m=
(5.6)
де N - річна програма, N=50000 шт./рік;
Тшт. - штучний час, хв.;
Fg – дійсний річний фонд часу;
- нормативний
коефіцієнт навантаження обладнання.
Середні значення нормативного коефіцієнту навантаження обладнання по дільниці цеху при двозмінній роботі приймають:
а) для дрібносерійного виробництва 0.8-0.9
б) для серійного виробництва 0.75-0.85
в) для масового виробництва і багатосерійного 0.65-0.75.
Оскільки, на початку проектування, тип виробництва невідомий, то приймаємо усереднене значення коефіцієнта навантаження обладнання nзн=0,77 [3, стор.4]; Fд приймаємо для металооброблюючих верстатів 1-30 категорій ремонтної складності, Fд=4029.
Визначаємо кількість верстатів для кожної операції:
- для токарної операції:
- для свердлувальної операції:
- для протягувальної операції:
- для шліфувальної операції:
Встановлюємо прийняту кількість робочих місць та наближаємо до найближчого цілого числа отримані значення m:
p1=2; p2=1; p3=1; p4=1.
Розраховуємо фактичний коефіцієнт навантаження робочого місця за формулою:
(1.7)
Кількість операцій “О”, що виконується на робочому місці, визначають за формулою:
(5.8)
Результати розрахунків заносимо до таблиці
Таблиця 5.7.
Результати розрахунків, які визначають тип виробництва
№ |
Назва операції |
Tшт., хв. |
mp |
P |
|
O |
1 |
Токарна |
4,427 |
1,2 |
2 |
0,6 |
1,3 |
2 |
Свердлувальна |
3,77 |
1 |
1 |
1 |
0,71 |
3 |
Протягувальна |
0,614 |
0,1 |
1 |
0,1 |
7,7 |
4 |
Шліфувальна |
0,284 |
0,08 |
1 |
0,08 |
9,6 |
Ступінь спеціалізації робочих місць характеризується коефіцієнтом закріплення операцій, під якими розуміють кількість різноманітних операцій, які виконуються на одному місці протягом місяця. Відповідно з ГОСТ 31.108-74, коефіцієнт закріплення операцій для групи робочих місць визначається за формулою:
(5.9)
де
-
кількість різноманітних операцій, що
виконуються на робочих дільницях або
цеху;
-
кількість робочих місць на дільниці
або цеху.
Якщо 1<K<10, виробництво багатосерійне.