Разработка технологического процесса обработки детали

Конструктивная форма детали, и  простановка размеров дают возможность  совмещения конструкторских, технологических  и измерительных баз при выполнении механических и контрольных операций. Требования к точности и шероховатости соответствуют служебному назначению детали и не представляют технологических трудностей. Рассмотрим все поверхности, начиная с самой ответственной:

• Внутренняя поверхность Æ193Н9 шероховатость Ra0,32 не представляет сложностей для обработки так как имеет достаточный размер для работы расточного и шлифовального инструмента. Для обработки данной поверхности деталь закрепляется по наружной поверхности которая в свою очередь является и конструкторской базой. Данная поверхность предназначена для перемещения шпинделя головки.
• Наружная поверхность Æ шероховатость Ra 1,6 также не представляет сложностей для обработки, предназначена данная поверхность для фиксации короны в корпусе головки.
• 8 пазов имеющие скосы предназначены для фиксации головки по  8 позициям, должны быть выполнены с высокой степенью точности расположению по окружности, отклонение на угол составляет ±7’, что требует точной наладки станка. Шероховатость Ra1,6 и закалка ТВЧ в данных пазах свидетельствует что поверхности подвергаются значительному износу. Для обработки трудностей не создают, так как все поверхности прямолинейные.
• Три овальных ступенчатых паза размерами 9мм на 16мм предназначены для закрепления короны в корпусе головки винтами, могут быть обработаны ступенчатой фрезой за 1 проход, обрабатываются по 14 квалитету и имеют шероховатость Ra12,5мкм.
• Отверстие диаметром 9,8мм  используются  для фиксации короны в корпусе, путем установки штифта.
• Отверстие 10Н7 выполняется высокой точности, так как в последующем используется как установочная база для дальнейшей обработки детали.
• Две срезанные лыски по краям короны выполнены в следствии нехватки пространства в корпусе. Трудностей для обработки не создают.
• Остальные поверхности также не создают трудностей для обработки.

Технологичность заготовки характеризуется  возможностью её получения наиболее рациональным для производственных условий способом с максимальным приближением её формы и размеров к форме и размерам готовой детали.  В данном случае заготовка представляет собой поковку довольно простой конфигурации.

Деталь достаточно технологична. Допускает применение высокопроизводительных режимов резания, имеет хорошие базовые поверхности, относительно проста по конфигурации и допускает применение высокопроизводительного оборудования с применением в основном стандартного и унифицированного инструмента.

 

 

1.3.2 Количественный анализ  технологичности

 

Количественная оценка технологичности  конструкции сводится к определению  следующих показателей: коэффициента точности обработки, коэффициента шероховатости  обрабатываемых поверхностей и коэффициента использования материала.

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

где Т_ср – среднее значение квалитета точности.

Среднее значение квалитета точности определяется по формуле

где Т_i – значение квалитета точности i-ой поверхности;

n_i – количество поверхностей с данным квалитетом точности.

 

Расчеты по определению коэффициента точности обработки сводим в таблицу 1.6.

 

Таблица 1.6 – Определение коэффициента точности

Ti	ni	Ti´ni
7	1	7
9	6	54
14	9	126
Итого	16	187

Тогда получим:

Деталь технологична по точности, так как К_тч=0,91 > 0,8.

Коэффициент шероховатости обработанных поверхностей определяется по формуле

где Ш_ср – среднее значение шероховатости обработанных поверхностей.

Среднее значение шероховатости обработанных поверхностей определяется по формуле

где:    Ш_i – значение параметра шероховатости i-ой поверхности;

n_i – количество поверхностей с данной шероховатостью.

Расчеты по определению коэффициента шероховатости обработанных поверхностей сводим в таблицу 1.7.

 

Таблица 1.7 – Определение коэффициента шероховатости

Шi	ni	Шi´ni
0,32	1	0,32
1,6	4	6,4
3,2	2	6,4
6,3	5	31,5
12,5	1	12,5
Итого	13	57,12

 

Тогда получим

Деталь технологична по шероховатости, так как К_ш=0,19<0,2

Коэффициент использования материала  детали определяется по формуле

где q – масса готовой детали, q=4,2 кг

Н_р – норма расхода материала, кг.

Норму расхода материала приблизительно можно определить по формуле

где Q – масса заготовки, Q=5,8 кг

Тогда коэффициент использования  материала будет равен

Коэффициент использования материала  близок к технологичному, который равен 0,7.

В результате выполненного анализа  технологичности можно сделать  вывод, что деталь достаточна технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и достаточно проста по конструкции.

1.4 Выбор и технико-экономическое  обоснование метода получения заготовки

 

Методы выполнения заготовок для  деталей машин определяются назначением  и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом  и серийностью выпуска, а также  экономичностью изготовления.

Деталь – корона УГ9326.0000.02 – изготавливается из стали 45 ковкой на молотах. Рассчитаем себестоимость получения заготовки

,

где  - базовая стоимость 1 т заготовок;

   - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

 

 

 

 

Результаты расчета себестоимости  сводим в таблицу 1.8.

 

Таблица 1.8 - Результаты расчета стоимости заготовки

Параметр
Стоимость 1 т заготовок, тыс. руб. Масса заготовки, кг Масса готовой детали, кг Цена 1 т отходов, тыс. руб.	3730 5,8 4,2 50
Стоимость заготовки, тыс. руб.	20,52

 

1.5 Анализ базового и технико-экономическое  обоснование  предлагаемого вариантов технологического процесса обработки детали

Базовый технологический процесс представлен  в таблице 1.9.

 

Таблица 1.9 – Базовый технологический процесс

Операция	Оборудование
040 Токарная с ЧПУ	16К20Т1
060 Токарная с ЧПУ	16К20Т1
070 Комплексная на обрат. центре с ЧПУ	ГФ2171С5
080 Вертикально-сверлильная	2Н135
090 Комплексная на обрат. центре с ЧПУ	ГФ2171С5
130 Горизонтально-фрезерная	2Р82Г
180 Токарно-винторезная	16К20
210 Внутришлифовальная	3К228А
220 Токарно-винторезная	16К20
230 Специально шлифовальная	3Д642Е
240 Специально шлифовальная	3Д642Е

Изучая базовый техпроцесс можно  отметить правильность выбора черновых, чистовых и промежуточных баз. Черновая база используется единожды на первой операции это Æ203мм, на остальных операциях используются поверхности прошедшие обработку это Æ201мм, Æ192,6мм. На всех операциях соблюдается принцип единства технологических баз.

Следует отметить правильность выбора последовательностей операций, что  позволяет достичь заданной точности детали, а именно фаски, канавки обрабатываются на последних операциях (на чистовой обработке) на которых температурные деформации минимальны. Для получения пазов и отверстий на детали используется чистовая база, что позволяет снизить погрешности обработки поверхностей. Обработка проводится с минимальным количеством переустановке детали что позволяет, обеспечит постоянство баз. Для повышение твердости детали присутствует термообработка в виде закалки и отпуска перед чистовой обработкой, что позволяет исправить коробление детали на чистовой обработке.

Применяемое оборудование подобранно рационально. Однако возможно внести некоторые изменения, такие как не рационально использовать станок на 080 операции, вертикально сверлильной, для снятия заусенцев, что можно сделать и на слесарной операции. Также 130 операцию, горезонтально-фрезерную возможно реализовать на предыдущей операции, так как базирование детали совпадают на данных операциях и возможности станка позволяют.

В данном техпроцесс применяется высокопроизводительный режущий инструмент. Для обработки данной детали в основном используются инструмент с режущей частью которого является твердый сплав.

Таблица 1.10 – Проектируемый технологический процесс.

Операция	Оборудование
010 Токарная с ЧПУ	16К20Т1
020 Токарная с ЧПУ	16К20Т1
030 Токарно-винторезная	16К20
040 Комплексная с ЧПУ	ГФ2171С5
050 Комплексная с ЧПУ	ГФ2171С5
060 Внутришли-фовальная	3К228А
070 Специально-шлифовальная	3Д642Е
080 Специально-шлифовальная	3Д642Е

 

С целью экономическо обоснования  предлагаемого варианта необходимо произвести расчет его экономической  эффективности.

Критерием оптимальности проектируемого варианта, по сравнению с базовым, является минимум приведенных затрат на деталь.    

Часовые приведенные затраты по эксплуатации рабочего места определяются по формуле:

 

где: С_з – основная и дополнительная зарплата с начислениями, руд/час;

         С_ч.з. – часовые затраты на эксплуатацию рабочего места, руб/час;

         Е_и – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений; Е_и=0,15;

         К_с – удельные часовые капитальные вложения в станок, руб/час;

         К_з – удельные часовые капитальные вложения в здания, руб/час;

 

Операция: токарная с ЧПУ 010 16К20Т1.

Исходные  данные: Ц=53098000 руб; f=5,2м²; Т_шт-к=3,8мин; С_чз=5000руб/час; К_м=4,5; Ц_зд=800000руб; К₁=2,0; третий разряд работ С₃=1200руб/час; тогда:

С_з=ε∙С_тф∙К∙y=1,53∙1200∙1∙1=1836руб/час;

С_чз=5000∙4,5=22500руб/час;

Капитальные вложения в станок: 

 

F=f∙K_f=5,2∙2,0=10,4м²;

Капитальные вложения в здания:

 

С_пз=1836+22500+0,15∙(32535+5098)=29980 руб/час;

Технологическая себестоимость операции механической обработки:

 

Результаты расчетов технологической  себестоимости других операций представлены таблице 1.11.

Таблица 1.11 – результаты расчета технологической себестоимости.

Базовый техпроцесс	Ц, руб	f,м2	Тшт-к, мин	Спз, руб/мин	Со, руб	∑Со, руб
040 Токарная с ЧПУ	53098000	5,2	8	29981	3074	3074
060 Токарная с ЧПУ	53098000	5,2	14	29981	5381
070 Комплексная на обрат. центре с ЧПУ	79460000	9,8	16,9	33080	7167
080 Вертикально-сверлильная	1475000	1	0,81	24618	255
090 Комплексная на обрат. центре с ЧПУ	79460000	9,8	17	33080	7209
130 Горизонтально-фрезерная	3051000	4,5	5,6	25584	1836
180 Токарно-винторезная	4402000	3	2,02	25487	660
210 Внутришлифовальная	19096000	9	9	27720	3198
220 Токарно-винторезная	4402000	3	7,94	25487	2594
230 Специально шлифовальная	9458000	3,3	2,8	25996	933
240 Специально шлифовальная	9458000	3,3	3,2	25996	1066
Проектируемый техпроцесс	Ц, руб	f,м2	Тшт-к, мин	Спз, руб/мин	Со, руб	∑Со, руб
010 Токарная с ЧПУ	53098000	5,2	3,8	30289	1475	1475
020 Токарная с ЧПУ	53098000	5,2	3,97	30290	1541
030 Токарно-винторезная	4402000	3	3,89	25491	1271
040 Комплексная с ЧПУ	79460000	9,8	6,14	33391	2628
050 Комплексная с ЧПУ	79460000	9,8	11,83	33392	5064
060 Внутришли-фовальная	19096000	9	9,72	27727	3455
070 Специально-шлифовальная	9458000	3,3	5,24	26004	1746
080 Специально-шлифовальная	9458000	3,3	5,69	26005	1897