3 Расчётно-технологическая часть
3.1 Описание детали
Деталь «матрица» относится к деталям класса полый стержень, изготовлена из материала сталь У8А. Представляет собой цилиндр с отверстием и выступом размером 50*28 мм.
3.2 Назначение детали
Деталь «матрица» является неотъемлемой деталью штампа 01-055.00. Она предназначена для изготовления шайб.
3.3 Материал детали и его свойства
Деталь «матрица» изготовлена из материала сталь У8А ГОСТ 1435-99, которая предназначена для изготовления инструмента работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки, подверженного сильным нагрузкам. Инструментальные стали всегда подвергаются закалке с последующим низким отпуском для достижения высокой твёрдости
Химический состав инструментальной стали У8А:
Si - кремний 0,17-0,33
Mn - марганец 0,17-0,33
Cu - медь 0,20
Ni - никель 0,20
S - cера 0,018
С - углерод 0,76-0,83
Р - фосфор 0,030
Cr - хром: 0,20
Технологические свойства инструментальной стали У8А:
Температура плавления 1350°C;
НВ твердость по Бринеллю - 260 МПа;
ρ плотность материала - 7850 кг/м 3.
3.4 Анализ технологичности детали
Деталь является технологичной в изготовлении. Представляет собой тело вращения, легко обрабатывается на станках токарной группы.
3.5 Определение типа производства
На предприятии «ОАО Механический завод» деталь «Матрица» выпускается массовым поточным производством.
В машиностроении различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. На автомобильных заводах и машиностроительных предприятиях, могут быть различные типы производства.
При годовой программе 127000 штук и весе заготовки 0,035кг производство считается массовым.
Массовым называется производство, в котором производство изделий одного и того же типа происходит непрерывно в течение длительного времени. Характерным признаком массового производства является выполнение на подавляющем большинстве рабочих мест только повторяющихся операций.
Существует два метода изготовления заготовок и сборки машин: непоточный и поточный.
Поточным называется метод производства, при котором операции по обработке или сборке закреплены за определенным оборудованием или рабочими местами. Поточному производству свойственно ритмичное протекание процессов и синхронность работы на участках или линиях. При одинаковой длительности операций на всех рабочих местах или кратность одной операции другой работа протекает непрерывным потоком с заранее установленным тактом.
1) Определяем такт выпуска Твып по формуле (3.1).
, (3.1)
где -эффективный фонд времени работы оборудования;
N - производственная программа.
2) Определяем среднее штучное время ,мин. по формуле (3.2).
, (3.2)
где -сумма штучно-станочного времени;
i – количество операций.
3.6 Выбор вида заготовки и его обоснование
Так как деталь имеет цилиндрическую форму с отверстием внутри, то заготовкой выберем стальной профильный трубопрокат диаметром 54мм с отверстием диаметром 23мм.
Объективной технологической характеристикой заготовки без оценки ее точности и физических свойств металла является коэффициент использования металла или коэффициент съема металла , которые вычисляются по формулам (3.4) и (3.5).
(3.4)
, (3.5)
где Р2 - вес изделия;
Р1 - вес заготовки
В массовом производстве должен быть большим, а маленьким.
Вес отходов в виде стружки , кг рассчитываем по формуле (3.6)
, (3.6)
где Р2 - вес изделия;
Р1 - вес заготовки.
кг
3.7 Выбор баз для обработки
Заготовка при обработке закрепляется. Базирование заготовки осуществляется с помощью трехкулачкового самоцентрирующегося патрона за цилиндрические поверхности, они являются черновыми.
Эта поверхность является технологической установочной опорной базой. Она будет основной, так как заготовку устанавливают по её основной поверхности и не создают специальных поверхностей для установки в станок.
Технологическая база - поверхность определяющая положение заготовки в процессе ее обработки резанием.
Установочные опорные базы-поверхности заготовки, которые, контактируя с установочными поверхностями станка или приспособления, ориентируют заготовку в нужном направлении с требуемой точностью. Так как поверхность базирования не была создана специально, то она считается основной.
3.8 Анализ базового (заводского) технологического процесса
Заводской технологический процесс включает операции:
- 005 фрезеровочная
Она включает следующие переходы: А - установить и закрепить заготовку; 1-отрезать заготовку выдержав заданный размер; 2-снять деталь и уложить в тару.
- 010 Токарная
Эта операция включает следующие переходы: А - установить и закрепить заготовку; 1 - точить диаметр 54 до диаметра 50 проходным резцом; 2 - точить диаметр 50 до диаметра 45 проходным резцом; 3 - расточить внутренний диаметр 23 до диаметра 27 расточным резцом; 4 - отрезать деmаль выдержав заданный размер; 5 - снять деталь и уложить в тару.
Порядок технологического процесса представлен в таблице 3.1
Таблица 3.1 - Порядок технологического процесса
Номер и наименование операции |
Разряд рабочего |
Трудоемкость операции, чел/час на 1000шт |
Тарифные ставки, руб/час |
Стоимость работ, руб |
005 фрезеровочная |
4 |
25378 |
27 |
685206 |
010Токарная |
4 |
44524 |
27 |
1202148 |
3.9 Разработка оптимального варианта технологического процесса
Усовершенствование данного технологического процесса в том, что вместо одного диаметра на токарной операции будут обрабатываться сразу два. Это будет осуществляться с помощью специальной державки для двух резцов. За счет этого производительность станка возрастет, себестоимость изготовления уменьшится.
Таким образом уменьшится количество переходов в токарной операции:
010 Токарная
А - установить и закрепить заготовку; 2 - точить диаметр 54 до диаметра 50 и диаметр 50 до диаметра 45; 3 - точить внутренний диаметр 27 до диаметра 23; 4 - отрезать деталь выдержав заданный размер; 5 - снять деталь и уложить в тару.
3.10 Выбор технологического оборудования.
Техническая характеристика
На предприятии используется токарно-винторезный станок 16К20. Станок предназначен для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой резьбы. Детали устанавливаются в центрах или патроне.
Технические характеристики:
Наибольший диаметр детали обрабатываемый над станиной, мм - 400;
Масса, кг - 3035;
Мощность, кВт - 11;
Габариты, мм - 2795х1198х1810.
3.11 Выбор режущего и мерительного инструмента
Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,10 ГОСТ 166-89;
Резец токарный проходной прямой правый Т5К10 по ГОСТ 18884-73;
Резец расточной Т5К10 по ГОСТ 18884-73;
Резец отрезной Т5К10 по ГОСТ 18884-73.
3.12 Расчет режима резания для проектируемых операций
Выбор режимов резания для проектируемой операции производится по справочникам.
1) глубина резания t, мм рассчитывается по формуле (3.7).
, (3.7)
где D-диаметр до обработки мм;
d-диаметр детали после обработки мм.
П1 - Проход
П2 - Проход
П3 - Расточка отверстия
П4 - Отрезка
2) Подача резца S, мм/об выбирается из справочника.
Определение подачи по справочнику:
П1 S=0,6;
П2 S=0,6;
П3 S=0,6;
П4 S=0,2(т.к. поперечная подача равна половине продольной).
По паспорту станка уточняем подачу
П1 S=0,61;
П2 S=0,61;
П3 S=0,61;
П4 S=0,21.
3) Скорость резания, V, м/мин рассчитывается по формуле (3.8).
, (3.8)
где:V -расчетная скорость резания;
Vтабл - табличная скорость резания;
К1; К2; К3 - коэффициенты.
П1 V=100*0,65*0,8*1=52 м/мин;
П2 V=100*0,65*0,8*1=52 м/мин;
П3 V=105*0,65*0,8*0,85=46,1 м/мин;
П4 V=95*0,65*0,8*1=49,4 м/мин.
4) Скорость вращения, n, об/мин, рассчитывается по формуле (3.9).
, (3.9)
где n-число оборотов шпинделя;
V-скорость резания;
d-диаметр заготовки.
П1 об/мин;
П2 об/мин;
П3 об/мин;
П4 об/мин;
По паспорту станка уточняем:
П1 n=315 об/мин;
П2 n=315 об/мин;
П3 n=630 об/мин;
П4 n=315 об/мин.
5) Длина рабочего хода, Lр.х., мм, рассчитывается по формуле (3.10).
, (3.10)
где Lпер - длина перехода;
Lврез - длина врезания;
L - длина резания (со снятием стружки).
П1 Lр.х.=1,22+28+3=32,22 мм;
П2 Lр.х.=1,53+22+3=26,53 мм;
П3 Lр.х.=1,15+18+12=31,15 мм;
П4 Lр.х.=16,56+27+3=46,53 мм.
Рассчитаем штучное время на изготовление детали при закреплении двух резцов в державку, за счёт чего объединятся первый и второй переходы и сократится время на изготовление детали.
Скорость резания, V, м/мин, рассчитывается по формуле (3.8)
Скорость вращения, n, об/мин, рассчитывается по формуле (3.9).
При увеличении количества инструмента в наладке до двух изменяется:
глубина резания t=4,5;
подача S=0,4;
П1 V=95*0,65*0,8*1=49,4 м/мин;
П1 об/мин/
По паспорту станка уточняем:
П1 n=315.
Время основное на обработку после усовершенствования.
Длина рабочего хода Lр.х. мм рассчитывается по формуле (3.10).
.
3.13 Нормирование проектируемых операций
1) Время основное на обработку
Время основное на обработку мин рассчитываем по формуле (3.11).
, (3.11)
где Lр.х.-длинна рабочего хода;
n -число оборотов шпинделя;
S -подача станка;
i -число проходов.
П1 мин;
П2 мин;
П3 мин;
П4 мин.
Основное время по всей операции составило 1,07 мин.
2) Время вспомогательное по всей операции , мин, рассчитываем по формуле (3.12).
, (3.12)
где tуст =0,169 - время на установку заготовки;
tизм =0,15 - время на измерения;
tвпп =0,42 - время вспомогательное по переходам.
П1 мин;
П2 мин;
П3 мин;
П4 мин.
Суммарное вспомогательное время составило 2,449 мин.
3) Время оперативное, Топ, мин, рассчитываем по формуле (3.13).
Топ =То+Тв,, (3.13)
где То - время основное, мин;
Тв - время вспомогательное, мин.
Топ =1,07+2,449=3,519 мин.
4) Время дополнительное, tдоп; мин, рассчитываем по формуле (3.14).
, (3.14)
где - время основное, мин;
- время вспомогательное, мин.
.
5) Трудоемкость выполнения токарной операции, , мин, при массовом производстве, рассчитывается по формуле (3.15).
, (3.15)
.
Основное время по всей операции после модернизации составило:
Тос=П1+П2+П3=0,276+0,08+0,7=1,056 мин.
1) Время основное на обработку, , мин, рассчитываем по формуле (3.11).
П1 .
2) Время вспомогательное по всей операции, , мин, рассчитываем по формуле (3.12).
П1 ;
П2 ;
П3 .
Суммарное вспомогательное время после модернизации составило 1,879 мин.
3) Время оперативное, Топ, мин, рассчитываем по формуле (3.13).
Топ =1,056+1,879=2,935.
4) Время дополнительное, Тдоп, мин, рассчитываем по формуле (3.14)
.
5) Трудоемкость выполнения токарной операции, , мин, при массовом производстве, рассчитывается по формуле (3.15).
.
Время на изготовление одной детали Тшт составляет:
- до усовершенствования 3,694 мин;
- после усовершенствования 3,081 мин.
Расчёт времени на выполнение всей годовой программы, Tгод, мин выполняется по формуле (3.16).
.
до модернизации:
.
после модернизации:
час
Для выполнения годовой программы необходимо:
- до усовершенствования: 4 рабочих и 5 станков 16К20;
- после усовершенствования: 4 рабочих и 4 станка 16К20.
3.14 Мероприятия по контролю за качеством продукции
Для каждого объекта должен быть установлен соответствующий производственным условиям вид контроля. По этапам производственного процесса различают следующие виды контроля: входной, выходной.
Входной - контроль, осуществляемый перед началом работы, с целью своевременного снятия недоброкачественного материала; операционный контроль, выполняемый в процессе обработки изделий с целью проверки качества выполняемых операций, деталей с целью установления соответствующего качества и предупреждения появления брака важное значение имеют статистические методы управления качеством.
Статистический метод основан на применении методов математической статистики и систематического контроля за качеством изделий и составлением техпроцесса, с целью обеспечения заданного уровня качества изготовляемой продукции.
3.15 Применение энергосберегающих технологий при производстве
3.15.1 Нормативно-правовая база энергосбережения России. Энергосберегающие технологии - это технологии экономии топливно-энергетических ресурсов и связанных с ними затрат при производстве продукции и услуг, получаемые при соблюдении технологических параметров, обеспечивающих высокое качество, отвечающие требованием нормативов и стандартов.
Федеральный закон «Об энергосбережение» №28 - ФЗ от 03.04.1996. Определены: порядок разработки и государственного надзора за реализацией энергосберегающей политики; источники финансирования; обязательность оснащения предприятий и организаций приборами учета и контроля, энергетических обследований и организации государственной статистики в области энергосбережения.
Указ Президента РФ №472сот 07.05.1995 «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройке ТЭК РФ на период до 2010». Определена необходимость разработки федеральной целевой программы «Энергосбережение России» и важнейшая роль энергосбережения при формировании энергетической политики).
Федеральный закон №41 - ФЗ от 14.04.95 «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Российской Федерации». Определена необходимость включения в себестоимость электрической и тепловой энергии затрат на энергосбережение.