Формообразование поверхностей деталей «Проходник»

Задача нормирования времени возникает на различных этапах проектирования технологического процесса сборки. В начале ее приходится решать для установления типа производства. На основе разработанных технологических схем общей и узловой сборки выявляют несколько характерных операций и для них определяют нормы времени по укрупненным нормативам или другими приближенными методами нормирования. Сопоставляя среднеарифметическое из этих норм с темпом работы, устанавливают тип производства.

На этапе разработки маршрутной технологии нормы времени устанавливают на все операции технологического процесса после выявления их структуры и содержания. Для серийного производства при нормировании используют укрупненные нормативы, для массового применяют расчетно-аналитический метод нормирования.

На этапе разработки операционной технологии в массовом производстве установленные ранее нормы времени корректируют после внесения в содержание операций отдельных изменений (уменьшение и перекрытие элементов штучного времени, изменение структуры операций). Откорректированные нормы времени увязывают с темпом работы. Содержание операций и нормы времени подробно прорабатывают при автоматизации сборочных процессов, при многомашинном обслуживании, а также при использовании роботов на основных и вспомогательных операциях.

1. Отделочный этап

1.1 Круглошлифовальная операция

1.Шлифовать поверхность Ш 38,3 предварительно (по вариантуврезной схемой).

Выбор режущего инструмента

Выбираем шлифовальный круг прямого профиля ПП по ГОСТ 2424–83.

Геометрические параметры круга: Dк=600 мм; Н=250 мм; В=60 мм.

Параметры материала:15А50С1К

15А-электрокорунд нормальный для предварительной обр-ки легированных сталей [1,стр.242]

50-зернистость для предварительного шлифования [1,стр.247,табл.166]

П-индекс зернистости (содержание осн. фракции-55%) [1,стр.245]

С1-степень твердости для круглого врезного шлифования [1,стр.249]

К1-керамическая связка для всех видов шлифования, для инструмента из электрокорунда [1,стр.247]

А-класс точности [1,стр.250]

Максимальная скорость вращения круга-35 м/с.

Полное обозначение инструмента: ПП 600×250х40 15А50С1К 35 м/с.

Рис.1-Шлифкруг прямого профиля ПП. ГОСТ 2424–83

Выбор цикла шлифования

Обработка проводится с циклом без окончательного шлифования.

Рис.2-Схема цикла без окончательного шлифования

Расчет технологических режимов резания

1.Окружная скорость заготовки:

2.Частота вращения заготовки и действительная скорость вращения:

Используем круглошлифовальный станок модели 3151:

Технические данные:

Наибольший диаметр шлифкруга Dк, мм…600

Наибольшая высота шлифкруга В, мм…100

Внутренний диаметр круга, мм…305

Максимальный диаметр шлифования, мм…150

Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, об/мин…1100

Мощность двигателя шлифовальной бабки, кВт…7

Частота вращения планшайбы бабки, об/мин…75,150,300

Принимаем ;

Действительная скорость вращения заготовки:

3.Окружная скорость абразивного круга:

4.Расчет минутной радиальной подачи (средней) в мм/мин:

Максимальное значение подачи:

Минимальное значение подачи :

Среднее значение:

5.Расчет основного времени обработки:

Где припуск обработки на сторону, коэффициент выхаживания.

6.Расчет эффективной мощности шлифования:

полезная мощность станка;

шлифование возможно

7.Проверка на условие бесприжоговости:

Удельная мощность:

Допустимая удельная мощность:

гдекоэффициент для твердости материала круга С1,

условие выполняется.

1.2 Круглошлифовальная операция

1.Шлифовать поверхность Ш 38,02 окончательно (по вариантуврезной схемой).

Выбор режущего инструмента

Выбираем шлифовальный круг прямого профиля ПП по ГОСТ 2424–83.

Геометрические параметры круга (аналогичные) :Dк=600 мм; Н=250 мм; В=60 мм.

Параметры материала:24А20С2К;

24А-электрокорунд нормальный для окончательной обр-ки легированных сталей [1,стр.242]

20-зернистость для окончательного шлифования [1,стр.247,табл.166]

С2-степень твердости для круглого врезного шлифования [1,стр.249]

К-керамическая связка для всех видов шлифования, для инструмента из электрокорунда [1,стр.247]

2-класс неуравновешенности [1,стр.250]

Максимальная скорость вращения круга-35 м/с.

Полное обозначение инструмента: ПП 600х250х40 24А20С2К 35 м/с.

Выбор цикла шлифования

Поскольку проводиться окончательное шлифование на 5 квалитет после термообработки легированной стали, обработка производиться полным циклом шлифования.

Рис.3-Схема полного цикла шлифования

Расчет технологических режимов резания

1.Окружная скорость заготовки для закаленной стали:

2.Частота вращения заготовки и действительная скорость вращения:

Используем аналогичный круглошлифовальный станок модели 3151.

Принимаем ;

Действительная скорость вращения заготовки:

3.Окружная скорость абразивного круга:

4.Расчет минутной радиальной подачи на каждом этапе, в мм/мин:

Подача на участке 0−1:

Подача на участке 1−2:

5.Расчет основного времени обработки:

Где припуск обработки на сторону, припуск обработки на этапе 0−1,

припуск обработки на этапе 1−2,

коэффициент выхаживания.

6.Расчет эффективной мощности шлифования на каждом этапе:

полезная мощность станка;

шлифование возможно

7.Проверка на условие бесприжоговости:

Удельная мощность:

Допустимая удельная мощность:

гдекоэффициент для твердости материала круга С2,

условие выполняется.

1.3 Внутришлифовальная операция

1.Шлифовать поверхность Ш 32,95 окончательно (по вариантупродольное схемой).

Выбор режущего инструмента

Выбираем шлифовальный круг прямого профиля ПП по ГОСТ 2424–83.

Геометрические параметры круга: Dк=10мм; Н=5 мм; В=11 мм.

Параметры материала:24А50ПС18К0А2;

24А-электрокорунд нормальный для окончательной обр-ки легированных сталей [1,стр.242]

50-зернистость для окончательного внутреннего шлифования [1,стр.247,табл.166]

П-индекс зернистости (содержание осн. фракции-55%) [1,стр.245]

С1-степень твердости для внутреннего окончательного шлифования [1,стр.249]

8-номер структуры абразива для внутреннего шлифования [1,стр.249]

К0-керамическая связка для малогабаритных кругов для внутреннего шлифования, для инструмента из электрокорунда [1,стр.247]

А-класс точности [1,стр.250]

2-класс неуравновешенности [1,стр.250]

Максимальная скорость вращения круга-35 м/с.

Полное обозначение инструмента: ПП 10х5х11 24А50ПС18К0А2 35 м/с.

Выбор цикла шлифования

Поскольку проводиться окончательное шлифование на 7 квалитет после термообработки, обработка производиться полным циклом шлифования.

Расчет технологических режимов резания

1.Окружная скорость заготовки для закаленной стали:

2.Частота вращения заготовки и действительная скорость вращения:

Используем внутришлифовальный станок модели 3К228В:

Технические данные:

Наибольший диаметр шлифкруга Dк, мм…25

Наибольшая высота шлифкруга В, мм…25

Максимальный диаметр шлифования, мм…200

Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, об/мин…20 000−100 000

Мощность двигателя шлифовальной бабки, кВт…5,5

Частота вращения бабки заготовки, об/мин…280−2000

;

3.Окружная скорость абразивного круга (при этом выбираем частоту вращения круга) :

4.Расяитуем величину подач при обработке.:

Продольная подача:

Минутная подача:

5.Расчет величины рабочего хода стола:

.

6. Определить число одинарных и двойных ходов:

.

.

7.Расчитать поперечную подачу на один ход

.

8.Расчет основного времени обработки:

Где припуск обработки на сторону, припуск обработки на этапе 0−1,

припуск обработки на этапе 1−2,

6.Расчет эффективной мощности шлифования на каждом этапе:

.

полезная мощность станка;

шлифование возможно

7.Проверка на условие бесприжоговости:

Удельная мощность:

Допустимая удельная мощность:

гдекоэффициент для твердости материала круга С1,

условие выполняется.

2. Хонингование

1.Параметры обрабатываемой поверхности для предшествующей и текущей ступеней обработки:

Поверхностьотверстие Ш 32 Н6; Ra 0,32, L=46.

Предшествующая операцияшлифование: Ш31,95 Н6, Rа 0,63.

2. Определение припуска на хонингование:

2z=0,04 (мм) — припуск на диаметр [2,стр.114,табл.П.5.3];

z=0,02 (мм) — припуск на сторону [3,стр. 431, табл.71];

припуск на черновой обработке [3,стр.431,табл.70],

припуск на чистовой обработке [3,стр.431,табл.70].

3. Выбор оборудования для операции хонингования:

Выбираем вертикальный хонинговальный станок ОФ-50 [4,стр.255,табл.1,36]:

Технические данные:

Наибольший диаметр хонингования, мм…50

Наибольшая длина хода, мм…200

Скорость хонинговальной головки, об/мин…200−800

Мощность приводного электродвигателя, кВт…1

Вес станка, кН…10

4. Назначение инструмента:

Поскольку припуск z=0,025<0,05 мм, применяем абразивный инструмент.

Применяем абразивные бруски на основе бруска прямоугольного БП по ГОСТ 2456–82.

Рис.4- Брусок прямоугольный БП. ГОСТ 2456–82

обработка поверхность деталь хонингование Состав, размеры и число брусков в хонинговальной головке:

Состав материала абразива для закаленной стали- 63С М40 СМ1 7 Б А [3,стр.433,табл.73], где;

63Сзеленый карбид кремния для абразивной обработки [1,стр.243],

М40- зернистость для хонингования [1,стр.247],

СМ1- степень твердости для хонингования [1,стр.249],

7- номер структуры зерна [1,стр.249],

Ббакелитовая связка для абразивного инструмента [1,стр.243];

Акласс точности [1,стр.250]

Рис. 5- Геометрические параметры обработки Геометрические размеры брусков [3,стр.433,436]:

l=(0,5…0,75)*L=0,5*33=16,5 (мм) — длина брусков. Примем l=17 (мм).

lвых=1/3*l=1/3*17=5,66 (мм) — длина выходов брусков. Примем lвых=6 (мм).

Lрх=L+2*lвых-l=46+2*6−17=41 (мм) — длина рабочего хода.

Режущий периметр [3,стр.434]:

режущая поверхность брусков,

где периметр обр. поверхности.

Примем количество брусков в головке-3 [3,cтр.431,433];

Ширина брусков: .

Высота с=4,5 (мм).

Полное обозначение инструмента: БП 8х4,5х22 63С М40 СМ1 7 Б, А ГОСТ 2456–82.

5. Назначение продольной подачи:

Поскольку Lрх=35,5<50, то примем Vпр=5 (м/мин) [3,стр.435].

6. Назначение окружной скорости вращения головки:

Примем Vвр. черн=Кчерн*Vпр=3*5=15 (м/мин) — на черновом этапе,

Vвр.чист=Кчист*Vпр=7*5=35 (м/мин) — на чистовом этапе, Где К=Vвр/Vпрсоотношение между скоростью вращения и скоростью возвратно-поступательного движения хонинговальной головки.

Кчерн=3; Кчист=7 [3,стр.436,табл.74].

7. Назначение поперечной подачи:

Sпоп.черн=0,003 (мм/дв.х) — на черновом этапе,

Sпоп.чист=0,0004 (мм/дв.х) — на чистовом этапе.

8. Число двойных ходов:

.

9. Расчет времени обработки:

3. Суперфиниширование

1.Параметры обрабатываемой поверхности для предшествующей и текущей ступеней обработки:

Поверхностьхвостовик Ш 46 h7; Ra 0,32, L=46

Предшествующая операцияшлифование: h7, Rа 0,63.

2. Определение припуска на суперфиниширование:

2z=0,05 (мм) — припуск на диаметр [2,стр.114,табл.П.5.3];

z=0,0025 (мм) — припуск на сторону [3,стр. 438, табл.75];

Припуск на операции должен превышать высоту неровностей поверхности полученной на предыдущей обработке — чистовом шлифовании (Rz 1,25).

3. Выбор оборудования для операции суперфиниширования:

Выбираем суперфинишный круглошлифовальный станок 3870Б :

Технические данные:

Наибольший диаметр обрабатываемой модели, мм…140

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм…360

Мощность приводного электродвигателя, кВт…3

Масса станка, т…3,61

4. Назначение инструмента:

Применяем абразивные бруски на основе бруска прямоугольного БП по ГОСТ 2456–82.

Рис.5- Брусок прямоугольный БП. ГОСТ 2456–82

Применяем число брусков-2;

Состав материала брусков:

Состав материала абразива для закаленной стали- 23А М14 СМ1 7 Б А [3,стр.433,табл.73], где;

23Абелый электрокорунд для абразивной обработки [1,стр.243],

М14- зернистость для суперфиниширования [1,стр.247],

СМ1- степень твердости для суперфиниширования [1,стр.249],

7- номер структуры зерна [1,стр.249],

Ббакелитовая связка для абразивного инструмента [1,стр.243];

Акласс точности [1,стр.250].

Геометрические размеры брусков:

Поскольку имеем на данной поверхности лыски шириной b=20 мм, ширина бруска должна быть равна В=1,6*b=1,6*20=32 (мм) [3,стр.438].

Рис. 6 Схема расположения абразивных брусков.

Длина бруска для врезного суперфиниширования без продольной подачи равна l=L=30(мм);

Высота бруска с=8 (мм).

Полное обозначение инструмента: БП 22х8х30 23А М14 СМ1 7 Б, А ГОСТ 2456–82;

Стандартные бруски подвергаються пропитке твердым смазочным материалом в виде раствора или расплава [3,стр.438].

Угол установки между брусками-60 градусов [3,стр.439].

Рис.7- Схема закрепления абразивных брусков.

5. Расчет режимов резания Амплитуда колебаний осциллирующего движения брусков А=(2…6)=4 (мм) [3,стр.439].

Скорость колебаний Vкол=(5…7)=5 (м/мин) [3,стр.439].

Вращательная скорость детали [3,стр.439]:

на черновом этапе Vвр. черн=Кчерн*Vкол=3*Vкол=3*5=15 (м/мин),

на чистовом этапе Vвр. чист=Кчист*Vкол=10*Vкол=10*5=50 (м/мин),

где К=Vвр/Vкол.

Давление брусков для деталей из стали, 0,1−0,3 МПа [3,стр.439]. Примем 0,2 МПа.

6. Расчет основного машинного времени:

где Ст=0,067, k1=0,62- коэффициенты.

4. Технологическое нормирование операций ТП

1.Определение программы запуска:

где Nвыпзаданная годовая программа выпуска (4200шт.),

a=2,5%- общая доля вероятного брака,

b=3,5%- общая доля деталей идущих на запчасти, с=3%- общая доля деталей незавершенного производства.

2.Определение размера партии деталей:

где a=6- периодичность запуска (3,6,12,24),

254- число рабочих дней в году.

Нормирование операций ТП:

Табл. 1. Нормирование операций

Пример нормирования для заданной круглошлифовальной предварительной операции:

Топ.=То+Тв'=0,15+(0,07+0,03+0,09)х1,85=0,49 (мин.);

Тшт.=Топ.+Тоб.+Тн.п.=0,49 +0,14+0,0136=0,6436 (мин.);

Тшт-к.=Тшт+Тп-з./n=0,6436+8/40=0,844 (мин.).

Коэффициент загрузки:

— расчетное число станков,

принятое число станков,

— такт выпуска продукции,

(ч.) — действительный годовой фонд времени, где

(ч.) — календарный годовой фонд времени, при двухсменной работе,

— коэффициент, учитывающий ремонт оборудования (0,95…0,97).

Расчет и оптимизация загрузки оборудования

Табл. 2. Загрузка оборудования до оптимизации

Табл. 3. Загрузка оборудования после оптимизации

График загрузки до оптимизации График загрузки после оптимизации

1. Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К. т.2., М., 1985, 656 с.

2. Определение припусков на механическую обработку и технологические размерные расчеты. Гранин В. Ю., Долматов А. И., Лимберг Э. А., Харьков, ХАИ, 1993, 119 стр.

3. Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К. т.1., М., 1985, 656 с.

4. Металлорежущие станки. Под ред. Ачеркана Н. С., т.1, М., Машиностроение, 1965, 765 с.

5. Выбор оборудования и метода механической обработки детали по минимуму приведенных затрат. Мунгиев А. М., Горбачев А. Ф., Жданов А. А., Харьков, ХАИ, 2006, 60 стр.

6. Оформление технологической документации в курсовых и дипломных проектах. Барсуков А. П., Горбачев А. Ф., Гранин В. Ю., Харьков, ХАИ, 1990, 45 стр.