Дипломная (вкр): Проект участка механического цеха с разработкой технологического процесса изготовления детали типа «Ролик»
1.6 Системный анализ технологического процесса
Системный подход к решению сложных технических задач основывается на анализе и синтезе структуры, функции и характеристик рассматриваемого объекта. При этом основой системных исследований является представление этого объекта (изделия, процесса проектирования, технологического процесса и др.) в виде системы, состоящей из множества взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое
Все системное рассмотрение осуществляется через призму
структуры объекта, под которой понимается совокупность устойчивых
отношений между частями целостного объекта. При этом структура
представляет собой единство противоположных сторон: расчлененности и целостности. Расчлененность характеризуется следующими признаками:
а) качественной спецификой частей системы;
б) количеством частей, на которое расчленяется система.
Целостность же определяется организацией системы в виде совокупности связей между вышеназванными частями. Причем связи могут быть как физически наполненными (энергетическими, информацион-
ными и др.), так и абстрактными, в виде отношений при описании то-
пологии, системы классификации и др.[5]
Оптимизационный расчет выполняется на ПЭВМ с помощьюпрограммы «AMACONT» с указанием на обобщенный критерий. Распечатка файла результатов данного расчета приводится в приложениипояснительной записки
Математическая модель
технологического процесса обработки детали ролик представлена на чертеже.
1.7 Расчет режимов обработки
1.7.1Расчет режимов обработки при сверлении
При расчете режимов резанияпри сверлении пользуемся
справочником [7].
Расчет режимов обработки при сверлении рассчитывается для операции 030
Исходные данные для расчета:
диаметр сверления - D = 10,5 мм;
по
справочным данным выбирается подача - s = 0,35 мм/об.
Скорость
резания определяется по формуле:
(1.8)
где Cv = 34,2 - постоянный коэффициент
q = 0,45 - показатель степени при диаметре сверления
y = 0,3 - показатель степени при подаче
m = 0,2 - показатель степени при стойкости инструмента
T = 45 мин. - период стойкости сверла из быстрорежущей стали
Kv - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания,
определяется
по формуле:
Kv
= Kmv*Kuv*Klv , (1.9)
где Kmv = 1,2 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали
Klv = 1 -
коэффициент, учитывающий соотношение глубины и диаметра сверления
Kv
= 1,2*1*1 = 1,2 .
По
формуле (1) вычисляется скорость резания:
м/мин.
Число
оборотов рассчитывается по формуле:
(1.10)
где
D = 10,5 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
об/мин.
Принимается число оборотов шпинделя n = 2000 об/мин.
Фактическая
скорость резания определяется по формуле:
(1.11)
м/мин.
Крутящий
момент Мкр и осевая сила резания Ро рассчитываются по формулам:
(1.12)
(1.13)
где Cm = 0,005 и Cp = 9,8 - постоянные коэффициенты
qm = 2 и qp = 1 - показатели степени при диаметре сверления
ym = 0,8 и yp = 0,7 - показатели степени при подаче
Kp - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания,
определяется
по формуле:
Kp
= Kmp, (1.14)
Kmp
= 1,5 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали на силовые
зависимости
Kp
= 1,5.
Тогда по формулам (5), (6):
Мощность резания определяется по формуле:
(1.15)
Мощность электродвигателя привода главного движения станка Sterlitamak 400V Nэ.д. = 7 кВт.
При КПД η = 0,85 мощность привода Nшп = 7*0,85 = 5.95 кВт.
Следовательно,
обработка возможна поскольку Nшп > Ne (5.95кВт > 0.87 кВт).
1.7.2 Расчет режимов обработки при фрезеровании
При расчете режимов резания при фрезеровании пользуемся
справочником [7].
Расчет режимов обработки при фрезеровании рассчитывается для
операции 045
Режущий инструмент – фреза концевая Ø 6 мм. Материал фрезы –
быстрорежущая сталь Р6М5.
Глубина резания t = 6 мм.
Ширина фрезерования В = 16 мм.
Минутная подача:
Sм = Sz *z *n,
(1.16)
где Sz – подача на зуб, Sz = 0,06 мм
z – число зубьев фрезы, z = 3;
n – частота вращения фрезы;
Частота вращения шпинделя:
N = (1000• V) /
(π· D), (1.17)
где V – скорость резания;
V = (Cv · Dq · Kv) / (Tm · tx · Szy · Bu · zp) (1.18)
где Cv – коэффициент, Cv = 185,5;
q, m, x, y, u, p – показатели степени,
q = 0,45; m = 0,33; x = 0,3; y = 0,2 u = 0,1; p = 0,1
D – диаметр фрезы, D = 6 мм;
Т – период стойкости фрезы, Т = 80 мин;
Кv – поправочный коэффициент на скорость резания,
Кv = Кмv · К пv · К uv, (1.19)
где Кмv = 1,0 ; К uv = 1,0
К пv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,
К пv = 0,9;
Кv =1,0 • 0,9 • 1,0 = 0,9.
V = (185,5 • 2,239 • 0,9) / (4,246 • 1,72 • 0,57 • 1,31 • 1,12) = 61 м/мин
n = (1000 • 61) / (3,14· 6) = 3237 об/мин
По паспортным данным станка принимаем nд = 3000 об/мин.
Vд= π • D • nд / 1000, (1.20)
Vд=(3,14 • 6 • 3000)/1000=57м/мин.
Окружная сила резания:
Pz
= (10 · Cp · tx
· Szy · Bu
· z · Kmp) / (Dq · nдω) (1.21)
где Cp = 22,6 – коэффициент;
x = 0,86; y = 0,72; u = 1,0; q = 0,86; ω =0;
Kmp – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого
материала;
Kmp = 1;
Pz = (10 • 22,6 • 4,66 • 0,132 • 16 • 3 • 1) / (4,67 •
1) = 1428,8 Н.
Крутящий момент на шпинделе:
Мкр = (Рz • D) / (2 • 100); (1.22)
Мкр = (1428,8 • 6) / (2 • 100) = 42,86 H.
Мощность резания:
Ne = (Рz • Vд) / (1020 •
60); (1.23)
Ne = (1428,8 • 56.52) / (1020 • 60) = 1.32 кВт.
Мощность электродвигателя привода главного движения станка Sterlitamak 400V
Nэ.д. = 7,5 кВт.
При КПД η = 0,85 мощность привода Nшп = 7,5*0,85 = 5.95 кВт.
Следовательно, обработка возможна поскольку Nшп > Ne (6,375кВт
>1.32 кВт).
1.8 Расчет норм времени
1.8.1 Расчет норм времени при сверлении
Расчет норм времени при сверлении рассчитывается для операции 030
Основное
время переходарассчитывается по формуле: [9]
Тосн = 
(1.24)
где L – расчетная длина обработки, мм;
L = l + у + D , (1.25)
l – длина обработки по чертежу, мм;
l = 18 мм; i=1;
у = 0,5D = 0,5 ∙ 10.5 = 5.25 мм – врезание;
D- перебег, принимаем D=5.25мм.
Sм=S·nд=0.35·2000 = 700 мм/об.
Тосн = 
= 0,04 мин.
Вспомогательное время определяем из выражения: [9]
Твсп = Туст +Тпер + Тконтр, (1.26)
где Туст – время на установку и снятие детали, мин;
Тпер – время, связанное с выполнением технологического перехода, мин;
Тконтр – время на выполнение контрольных измерений, мин.
Твсп =1,11мин
Оперативное время находим из зависимости: [9]
Топер = Тосн + Твсп, (1.27)
Топер = 0,04 +1,11 =1,15 мин.
Штучное время: [9]
Тшт = Топер + Тдоп, (1.28)
где Тдоп – дополнительное время, затраченное на техническое и организационное обслуживание рабочего места, а так же время перерывов на отдых рабочего;
Тдоп = 10% ∙ Топер, (1.29)
Тдоп = 0,1 ∙1,15 =0,115 мин,
Тшт =1,15 +0,115 = 1,26мин,
Норма штучно-калькуляционного времени на деталь
Тшт.к. = Тшт + (Тп.з. / nопт.),
(1.30)
где Тп.з. – подготовительно-заключительное время;Подготовительно-заключительное время состоит из времени на наладку станка, инструментов и приспособлений (Тп.з.А), времени на дополнительные приемы (Тп.з.Б), и времени на получения и сдачу инструментов и приспособлений в начале и в конце работы (Тп.з.В).
Тп.з. = 5,59 мин;
nопт – количество деталей в
партии
nопт
= (Nзап·T) / N, (1.31)
где Nзап – программа запуска, Nзап = 683 шт. (см. таблицу 3.2);
Т – страховой запас деталей на складе, Т = 4 дня [1]
N – число рабочих дней в году, N = 247 дней
nопт = (683 · 4) / 247 = 11 шт.,
Тшт.к. = 1,26 + (5,59 / 11) = 1,8 мин.
1.8.2 Расчет норм времени при фрезеровании
Расчет норм времени при фрезеровании рассчитывается для операции 045
Основное время перехода рассчитывается по формуле: [9]
Тосн = 
(1.31)
где L – расчетная длина обработки, мм;
L = l + у + D , (1.32)
где l – длина обработки по чертежу, мм;
l = 48,2мм;
у- врезание при фрезеровании;
у = 0,5D = 0,5 • 6 = 3 мм – врезание;
=5 мм – перебег;
Sм = Sz∙z∙nд,
где Sz – подача на один зуб фрезы;
z – число зубьев фрезы;
nд–обороты фрезы.
Sм = 0,06∙ 3 ∙ 3000 = 540 мм/об;
Тосн =48,2+3+5/540 = 0,1 мин.
Твсп = Туст + Тпер
+ Тконтр [9] (1.33)
где Туст – время на установку и снятие детали, мин;
Тпер – время, связанное с выполнением технологического перехода, мин;
Тконтр – время на выполнение контрольных
измерений, мин.
Твсп
= 0,24 + 2,08 + 0,73 = 3,05 мин.
Вспомогательное время:Твсп = 3,05 мин.
Оперативное время находим из зависимости: [9]
Топер = Тосн + Твсп, (1.34)
Топер = 0,1 + 3,05 = 3,17 мин.
Штучное время: [9]
Тшт = Топер
+ Тдоп, (1.35)
Тдоп – дополнительное время, затраченное на техническое
и организационное обслуживание рабочего места, а так же время перерывов на
отдых рабочего;
Тдоп= 10%
· Топер, (1.36)
Тдоп= 0,1 · 3,17 = 0,31 мин.
Тшт = 3,17 + 0,31 = 3,5 мин.
Норма штучно-калькуляционного времени на деталь
Тшт.к. = Тшт
+ (Тп.з. / nопт.),
(1.37)
где Тп.з. – подготовительно-заключительное время;Подготовительно-заключительное время состоит из времени на наладку станка, инструментов и приспособлений (Тп.з.А), времени на дополнительные приемы (Тп.з.Б), и времени на получения и сдачу инструментов и приспособлений в начале и в конце работы (Тп.з.В).
Тп.з. = 5,71 мин;
nопт – количество деталей в
партии
nопт
= (Nзап·T) / N, (1.38)
где Nзап – программа запуска, Nзап = 683 шт. (см. таблицу 3.2);
Т – страховой запас деталей на складе, Т = 4 дня [1]
N – число рабочих дней в году, N = 247 дней
nопт = (683 · 4) / 247 = 11 шт.,
Тшт.к. = 3,5 + (5,71 / 11) = 4 мин.
1.9 Размерный анализ проектируемого технологического процесса
Размерный анализ технологического процесса заключается в выявлении технологических размеров входящих в размерные цепи по всему техпроцессу и определение их номинальных значений и предельных отклонений.
Исходными данными для размерного анализа являются:
1) чертеж детали;
2) план обработки детали с выбранной постановкой операционных размеров и указанными базами обрабатываемых поверхностей;