Технологическая часть

 

В базовом технологическом процессе в качестве заготовки используется поковка. Более целесообразно для данной детали использовать поперечно-клиновой прокат, это позволит увеличить коэффициент использования материала и т.к. заготовка будет более точной, уменьшить затраты на механическую обработку.

В исходном технологическом процессе (ТП), на первой фрезерно-центровальной операции 005 заготовку базируют в приспособлении по необработанным поверхностям. На следующих токарных операциях 007; 010; 015; 020; 025 базирование заготовки происходит по уже обработанной поверхности. Разработчики исходного ТП соблюдают принцип однократного использования черновой базы при базировании в одном координатном направлении.

В качестве комплекта чистовых баз почти на всех операциях используются центровые отверстия. Поэтому можно сделать вывод, что разработчики исходного ТП учли и принцип постоянства технологических баз.

На операциях исходного ТП применяются только полуавтоматы и универсальные станки.

В качестве улучшения технологического процесса можно предложить объединить токарные операции 010 и 015, так как необходимую точность можно достичь и на одной операции, исключая потери времени на переустановку заготовки. Токарно-копировальную операцию 007 и токарно-автоматные операции 020 и 025 также было бы рациональным объединить и выполнять на токарно-копировальном станке в 2 прохода, что значительно сократит время на обработку заготовки и уменьшит количество необходимого оборудования. Для увеличения производительности и улучшения качества резьбы, резьбонарезную операцию 065 можно заменить на резьбонакатную.

 

Технологическая часть

3.1 Анализ конструкции детали с точки зрения технологичности

Как правило, детали типа «основание» являются основными во многих механизмах и как следствие самыми сложными, так как имеют множество поверхностей подлежащих обработке.

Деталь «Основание 10116» представлена на чертеже ТПЖА.110000.116.

Основание представляет собой сочетание поверхностей простой формы, обработка которых не вызывает трудностей.

Деталь изготавливается из дуралюмина марки Д16, который отлично обрабатывается резанием и допускает применение высокопроизводительных режимов обработки.

В связи с небольшим объемом партии и типичностью данной детали, наиболее целесообразные виды механической обработки – наружное точение, растачивание отверстия, подрезание торцов, сверление, нарезание резьбы, фрезерование возможно осуществить на широко распространенном оборудовании: токарном и фрезерном станках. Применение станков с ЧПУ, а именно многооперационных центров в данном случае значительно снизит стоимость обработки.

Механическую обработку целесообразней на выбранном оборудовании вести инструментом со сменными многогранными пластинами, а также имеющимся на каждом предприятии инструментом. Проходные, подрезные и расточные резцы, осевой инструмент являются широко распространенным, хорошо освоенным инструментом. На детали нет труднодоступных для обработки мест, что значительно упрощает обработку. Все заданные на чертеже размеры можно проконтролировать широко распространенным мерительным инструментом: пробками, скобами, шаблонами.

К детали не предъявляется никаких специфических требований, то есть не нужно никаких дополнительных технологических операций. Все размеры и заданную шероховатость поверхностей легко получить на выбранном оборудовании, таким образом, нет необходимости в дополнительной обработке. Все указанные на чертеже допускаемые отклонения по геометрической форме и взаимному расположению поверхностей можно получить на выбранном оборудовании, учитывая геометрические погрешности станков.

Таким образом, конструкция данной детали может быть признана технологичной.

3.2 Определение такта выпуска и типа производства

Тип производства в основном зависит от двух факторов, а именно: заданной программы и трудоемкости изготовления изделия. На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска изделия , а трудоемкость определяется средним штучным временем по операциям действующего на производстве или аналогичного технологического процесса. Отношение этих величин называется коэффициентом серийности

. (3.1)

Приняты следующие значения коэффициента серийности:

- для массового производства ;

- для крупносерийного производства ;

- для среднесерийного производства ;

- для мелкосерийного производства

Величина такта выпуска , мин/шт, рассчитывается по формуле

, (3.2)

где F_Д – действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч.;

N – годовая программа выпуска деталей, шт.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при двухсменном режиме равняется 4015 часам /4/. Значение годовой программы выпуска деталей приведено в задании на проект и равно двум тысячам штук. Подставив эти значения в формулу (3.2) определяют такт выпуска

Для определения среднего штучного времени по операциям нужно провести укрупненное нормирование вновь разрабатываемого технологического процесса. Так как разработка технологического процесса производится с использованием программного обеспечения ADEM, которое автоматически производит расчет штучного времени, то данные значения времени приводятся в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Значения штучного времени на операциях технологического процесса

Операция	Тшт, мин
015. Токарная с ЧПУ	6,87
025. Вертикально-фрезерная	2,139
035. Фрезерная с ЧПУ	6,745

 

Формула для расчета среднего штучного времени имеет вид

, (3.3)

где – штучное или штучно-калькуляционное время на каждой операции, мин;

n – число операций.

Таким образом, среднее штучное время:

.

Подставив значение среднего штучного времени в выражение (3.1) определяется коэффициент серийности производства

.

Из этого следует, что данное производство является мелкосерийным.

Рассчитывается число деталей N_п в партии:

(3.4)

где а – число дней, на которое необходимо иметь запас деталей, принимается, а = 10 дней;

F – число рабочих дней в году, F = 247 дней.

штука.

Расчетное число смен на обработку партии деталей:

, (3.5)

смены.

Принимается число смен с_пр = 1.

Тогда число деталей в партии будет равно

, (3.6)

штука.

Принимается количество деталей в партии 81 штука.

3.3 Анализ требований к точности обрабатываемых поверхностей

В детали «Основание 10116» большинство основных элементов под обработку составляют гладкие цилиндрические поверхности различных квалитетов точности: от свободных размеров по тринадцатому квалитету, до поверхностей десятого квалитета. Отверстия обрабатываются в сплошном материале детали. Также фрезеруются боковые плоские поверхности и горизонтальные установочные плоскости. Дополнительными элементами являются фаски.

Самые жесткие требования предъявляются к поверхности Æ71.8, которая обрабатывается по 10 квалитету точности и имеет шероховатость Rz=20мкм. Но данные требования без проблем обеспечиваются за счет обработки детали на современном оборудовании с ЧПУ импортным режущим инструментом.

Ко многим поверхностям детали предъявляются требования взаимного расположения и позиционные допуски, которые обеспечиваются за счет обработки за один установ, что позволяет избежать погрешности установки, что может возникнуть при перезакреплении детали, и за счет применения специально разработанного станочного приспособления. Также требования к расположению поверхностей полностью обеспечиваются современным оборудованием с ЧПУ фирмы Spinner.

3.4. Техническое обоснование выбора заготовки

Для правильного выбора способа получения заготовки необходимо тщательно проанализировать чертеж изделия. Анализ сопровождается критической оценкой чертежа с точки зрения технологичности и обоснованности технических требований. Согласно вышеприведенным расчетам в пункте 3.2 тип производства продукции - мелкосерийный. В соответствии с материалом, конструкцией детали и предъявляемыми к ней требованиями устанавливаются основные факторы, определяющие выбор вида заготовки и технологию её изготовления. Анализируя степень влияния этих факторов, выбирается один или несколько технологических процессов, обеспечивающих получение заготовок требуемого качества.

Выбор способа получения заготовки – всегда очень сложная, трудноразрешимая задача, так как часто различные способы могут надежно обеспечить технические и экономические требования, предъявляемые к детали. Таким образом, выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим высокое качество детали, производительным, нетрудоемким процессом. Оценку целесообразности и технико-экономической эффективности применения того или иного способа необходимо производить с учетом всех его недостатков и преимуществ.

Деталь «Основание 10116» принадлежит к группе деталей, у которых все поверхности подлежат обработке путем снятия стружки. Материал, из которого изготавливается данная деталь – деформируемый алюминиевый сплав Д16. Данный сплав применим во всех сферах народного хозяйства, помимо этого активно используется в авиации и примечателен тем, что способен к хорошей деформации, обладает высокой прочностью, подкрепляемой присутствием в его составе меди. Сплав Д16 поставляется как в форме листов, так и в форме прессованных полуфабрикатов (круг Д16) и является основным материалом, из которого изготовляются силовые элементы конструкций самолетов (каркас, обшивка, тяги управления) и другие нагруженные конструкции. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Горячая деформация возможна в широком интервале температур от 350 °С до 450 °C.

Исходя из вышесказанного, в качестве заготовки применяется прессованный пруток круглого сечения диаметром 75мм, полученный согласно ГОСТ 21488–97. Получение такой заготовки – один из простых, дешёвых и распространенных процессов. Данный вид заготовки облегчает процесс последующей обработки наружной цилиндрической поверхности Æ71.8, к которой предъявляются достаточно жёсткие требования.

Получение штамповкой или ковкой единичных заготовок не позволит получить приемлемую для обработки форму и только приведёт к увеличению стоимости заготовительной операции.

3.5 Обоснование выбора черновых и чистовых баз

Основным при разработке процесса механической обработки является вопрос о правильном базировании заготовки на станке при ее обработке. От того, как осуществляется базирование и закрепление заготовки на станке, зависит в большой степени точность ее обработки.

Назначение технологических баз начинается с выбора черновых баз для 015 операции. Черновая база - это поверхность, относительно которой могут быть обработаны поверхности, которые при дальнейших операциях будут использоваться в качестве чистовых баз. Выбранная поверхность для черновой базы используется только один раз.

На 015 операции (установ А) заготовка устанавливается в трехкулачковый патрон с упором в торец (рисунок 3.1).

 

Рисунок 3.1 – Черновые технологические базы

 

При выборе чистовых баз также следует соблюдать правила:

- в качестве установочных баз должны быть использованы поверхности, от которых координируются размеры (принцип совмещения баз);

- на всех операциях по возможности нужно использовать одни и те же базовые поверхности (принцип постоянства баз);

- в качестве чистовых установочных баз рекомендуется использовать только обработанные поверхности и желательно более точные.

Таким образом, для достижения наивысшей точности обработки используется комплект чистовых баз, представленный на рисунке 3.2.

Плоскость и поверхности отверстий. Установка производится на два пальца (цилиндрический и ромбический) и плоское основание.

 

 

Рисунок 3.2 – Чистовые технологические базы

3.6 Обоснование принятого техпроцесса обработки детали, выбора станков и технологических баз для каждой операции

Так как в данном случае производство мелкосерийное то целесообразнее использовать станки с ЧПУ и универсальное оборудование.

а) операция 010 – ленточно-отрезная. Выбирается ножовочный станок модели 872А, который предназначен для холодной резки металла машинным ножовочным полотном.

б) операция 015 – токарная с ЧПУ. Выбирается токарный станок с ЧПУ фирмы Spinner модели TS46 SMC. Этот станок предназначен для комплексной обработки деталей из различных конструкционных материалов, и обеспечивает необходимую точность размеров. На этой операции производится подготовка комплекта чистовых баз и обработка детали по программе: точение, сверление, растачивание, зенкерование, зенкование.

в) операция 025 – вертикально-фрезерная. Выбирается универсальный вертикально-фрезерный станок модели 676. На данной операции производится фрезерование паза. Деталь устанавливается в специальное станочное приспособление на два пальца: цилиндрический и ромбический с базированием на торец детали.

г) операция 035 – фрезерная с ЧПУ. Выбирается фрезерный станок с ЧПУ фирмы Spinner модели VC560. На данной операции производится последовательная обработка по программе: фрезерование поверхностей, сверление отверстий и нарезание резьб. Деталь устанавливается в специальное станочное.

3.7 Расчет межоперационных припусков и операционных размеров

3.7.1 Расчет припусков на обработку отверстия Æ71,8d10

При проектировании технологических процессов механической обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечивают заданную точность и качество обработанной поверхности.

Нужно рассчитать припуск для обработки наружной цилиндрической поверхности Æ

Заготовка – пруток прессованный, нормальной точности, масса заготовки – 0,68 кг. Технологический маршрут обработки состоит из двукратного точения. Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку приводятся в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 – Расчёт припусков и предельных размеров

Технологи-ческие переходы обработки	Элементы припуска	Расчет-ный припуск	Расчет-ный размер	Допуск	Предельный размер, мм	Предельное значение припусков, мкм
Rz	h
Заготовка			–		–	75,0		74,50	75,50	–	–

Продолжение таблицы 3.2

Черновое точение				3,3		72,30		71,90	72,20
Получистовое точение				0,165		71,80		71,58	71,70

 

Минимальное значение припуска для перехода определяется по формуле

2Z_{min I} =2×(R_{zi -1} +h_i-1 + ). (3.7)

Определяются элементы минимального припуска для перехода:

- заготовка

- черновое точение ,

- получистовое точение .

Пространственной погрешность прутковых заготовок является кривизна оси. Общая кривизна отрезанной заготовки определяется по формуле:

(3.8)

где – удельное значении кривизны, – длина заготовки.

После каждого технологического перехода механической обработки резанием значение суммарной пространственной погрешности уменьшается

(3.9)

где – пространственная погрешность, сформированная в ходе предшествующей обработки;

– коэффициент уменьшения исходной погрешности, который зависит от вида обработки:

- черновое точение – ;

- получистовое точение –

Погрешность установки определяется по формуле

. (3.10)

Погрешность базирования

Погрешность закрепления

.

После каждого технологического перехода механической обработки резанием значение погрешности установки уменьшается

(3.11)

Минимальные значения припусков для каждого из переходов:

Номинальный припуск по переходам определяется в соответствии с формулой

(3.12)

Общий припуск заготовки:

, (3.13)

Определяются номинальные размеры детали: для готовой детали для чернового прохода ; для исходной заготовки Полученный размер округляется в сторону увеличения массы до размера но пруток согласно ГОСТ имеет стандартное значение равное 75мм, поэтому

3.7.2 Расчет припуска на обработку и промежуточные размеры отверстия Æ