Количественный анализ:
К унифицированным элементам нельзя отнести наружную и внутреннюю поверхность детали, так как они будут обрабатываться специальным фасонным резцом, чтобы уменьшить количество операций и переходов.
Все остальные элементы детали относятся к унифицированным, их можно обработать стандартным инструментом.
Количественная оценка технологичности предусматривает ряд показателей анализа, которые более полно характеризует особенности конструкции, она определяется по коэффициентам.
Таблица 4 - Конструкторский анализ детали
|
Наименование поверхности |
Количество поверхностей |
Количество унифицированных элементов |
Квалитет точности |
Параметр шерохова- тости, мкм |
|
|
Торцы |
3 |
3 |
12 |
6,3 |
|
|
Поверхность Ш116 |
1 |
1 |
12 |
6,3 |
|
|
Поверхность Ш113 |
1 |
1 |
12 |
6,3 |
|
|
Внутренняя поверхность Ш75 |
1 |
1 |
12 |
6,3 |
|
|
Наружная поверхность детали |
1 |
- |
12 |
6,3 |
|
|
Внутренняя поверхность детали |
1 |
- |
12 |
6,3 |
|
|
Резьбовое отверстие М3 |
1 |
1 |
7 |
6,3 |
|
|
Наружная резьба М105 |
1 |
1 |
8 |
6,3 |
|
|
Итого: |
- |
- |
Коэффициент унификация
где - число унифицированных конструктивных элементов,
- общее число конструктивных элементов в детали.
- деталь технологична.
Коэффициент точности
Где
здесь - количество поверхностей данной детали по соответствующему квалитету, - квалитет точности детали.
- деталь технологична
Коэффициент шероховатости
где
здесь - количество поверхностей данной детали по соответствующему параметру шероховатости, - параметры шероховатости детали.
- деталь технологична.
Вывод: на основании качественной и количественной оценке, деталь можно считать технологичной.
Рисунок 2 - Эскиз детали с нумерацией обрабатывающих поверхностей
1.5 Определение типа производства
Таблица 5 - Определение типа производства
|
Масса детали, кг. |
Тип производства |
|||||
|
Единичное |
Мелко- серийное |
Средне-серийное |
Крупно- серийное |
Массовое |
||
|
< 1,0 |
< 10 |
10 - 2000 |
1500 - 100000 |
75000 - 200000 |
200000 |
|
|
1,0 - 2,5 |
< 10 |
10 - 1000 |
1000 - 5000 |
50000 - 100000 |
100000 |
|
|
2,5 - 5,0 |
< 10 |
10 - 500 |
500 - 35000 |
35000 - 75000 |
75000 |
|
|
5,0 - 10 |
< 10 |
10 - 300 |
300 - 25000 |
25000 - 50000 |
50000 |
|
|
> 10 |
< 10 |
10 - 200 |
200 - 10000 |
10000 - 25000 |
25000 |
В соответствии с таблицей 4, годовой объем выпуска 3000шт, масса детали 0,27кг, то тип производства среднесерийный.
Среднесерийный тип производства характеризуется тем, что деталь изготавливают партиями, а изделия - сериями, это регулярно повторяется через определенное время. Характерный признак - выполнение на рабочих местах повторяющихся операций.
В отличие от единичного производства имеет менее разнообразную номенклатуру и повторений изделий. Для серийного типа производства характерна дифферентация технологического процесса, т.е. он расчленяется на небольшие по объему операции, выполняемых на разных станках.
На предприятиях с среднесерийным производством применяют универсальные станки в меньшем количестве, больше используют специализированные оборудования и станки с ЧПУ, разнообразные специальные приспособления, режущий и мерительный инструмент. Установка оборудования на участке осуществляется с учетом точности процессов. Квалификация работающих на таких предприятиях ниже, а производительность выше, чем в единичном производстве.
Количество деталей в партии для одновременного запуска допускается определять упрощенным способом по формуле:
где - годовой объем выпуска деталей
- периодичность запуска в днях (рекомендуется следующая периодичность запуска изделий 3, 6, 12, 24 дней).
2. Технологический раздел
2.1 Выбор вида и метода получения заготовки
Поскольку деталь «Крышка» изготовлена из дюралюминиевого сплава, то используем в качестве заготовки круглый алюминиевый прокат. Заготовка из круглого проката с допусками по ГОСТ 21488-97.
Рисунок 6 - Заготовка из круглого проката.
Коэффициент использования материала
где - масса детали
- масса заготовки (трубы) 1,3кг, (расчет произведен в программе Компас 3Д).
Стоимость штучной заготовки:
где - масса заготовки,
- базовая стоимость 1 тонны заготовки, =106000 руб.
- масса готовой детали,
- цена 1т отходов (стружки), = 32000 руб.
Рассчитаем заготовку из литья, полученную методом литья под давлением на специальных машинах. Литье алюминия под давлением является одним из востребованных процессов обработки металла, из которого с помощью воздействия высоких температур создают изделия любой нужной (даже самой сложной) конфигурации. Изготовленные таким образом детали, пользуются огромной популярностью благодаря высоким показателям ковкости и пластичности исходного материала. Такой способ отливки гарантирует отсутствие усадки и высокий уровень точности выполнения работ. В процесс такого создания деталей практически исключено существование бракованных изделий.
Чистота поверхности при литье под давлением достигает по Rа 12,5-3,2мкм, а точность размеров до 12 квалитета. Литейные радиусы заготовки 3мм, а допуски приняты согласно ГОСТ 26645-85.
Рисунок 7 - Заготовка литье под давлением.
Коэффициент использования материала
где - масса детали
- масса заготовки 0,37кг, (расчет произведен в программе Компас 3Д).
Стоимость штучной заготовки:
где - масса заготовки,
- базовая стоимость 1 тонны металла, =70000 руб.
- масса готовой детали,
- цена 1т отходов, = 32000 руб.
Исходя из сопоставления коэффициентов использования материала и стоимости заготовки, делаю вывод: более экономичным вариантом является заготовка, получаемая литьем под давлением.
2.2 Маршрут обработки детали «Крышка»
Составляем технологический маршрут обработки детали «Крышка» и сводим его в таблицу.
Таблица. 6 - Проектируемый технологический маршрут обработки детали (для условий серийного производства)
|
№ операции |
Наименование операции, обрабатываемые поверхности |
Технологическая база |
Применяемое оборудование (наименование, модель) |
|
|
1 |
Заготовительная. Литейная (Литье под давлением) |
Машины литья под давлением |
||
|
005 |
Токарная с ЧПУ Подрезать торец 5, Точить наружные поверхности вращения 1, 2 и 3 (начерно и начисто), Расточить внутреннюю поверхность 6. |
Наружная поверхность вращения 4 |
Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32 |
|
|
010 |
Токарная с ЧПУ Подрезать торец 9, Точить наружную поверхность 4 |
Наружная поверхность вращения 1 |
Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32 |
|
|
015 |
Комплексная с ЧПУ Фрезеровать поверхность 7 и 8 Сверлить и одновременно нарезать резьбу М3, в отверстии10 |
Торец 5 |
Обрабатывающий центр модели ГФ2171С5 |
|
|
020 |
Резьбонарезная Нарезать резьбу М105 на поверхности 1 |
Наружная поверхность вращения 4 |
Токарно-винторезный с ЧПУ станок модели 16К20Ф3С32 |
|
|
025 |
Гальваническая Нанести анодно-оксидное покрытие |
Гальванические ванны |
||
|
030 |
Моечная Промыть в 3% содовом растворе |
Моечная машина |
||
|
035 |
Контрольная |
Стол контролера ОТК |
2.2 Определение припусков, операционных размеров и допускаемых отклонений на них
На основе принятого вида заготовки и технологического маршрута выполняем расчет припусков, операционных размеров и допустимых отклонений статистическим (табличным) методом.
Таблица 7 - Определение общих и операционных припусков
|
Наименование поверхностей |
Общий припуск, мм: Побщ, или 2Побщ |
Операционные припуски, мм |
||
|
Черновая обработка, П1, или 2П1 |
Чистовая обработка П2 или 2П1 |
|||
|
Наружная поверхность вращения 2 Ш105h12, Ra 6,3 |
(1+1)2=4 |
(4x0,7)=2,8 |
(2,8x0,4)=1,12 |
Побщ - общий припуск на сторону;
2Побщ - общий припуск на диаметр или на 2 стороны;
2П1, 2П2, 2П3 - операционные припуски на две стороны.
Необходимо определить припуски на поверхность 2 детали «Крышка» Ш105h12, 3 класс шероховатости (Rа 6,3).
Для получения 12 квалитета точности и 3 класса шероховатости предусматриваем две операции в каждой по одному технологическому переходу:
1 - точить начерно поверхность 2;
2 - точить начисто поверхность 2;
Таблица 8 - Операционные размеры и допуски (отклонения) на них
|
Наименование поверхностей, операционные переходы |
Операционные припуски, мм |
Операционные размеры, мм |
Допуски на операционные размеры, мм |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Наружная поверхность вращения 2 105h12-0,35 |
||||
|
Размер заготовки |
2ПОбщ.=4 |
Ш105 + 4 = Ш109 |
-0,87 |
|
|
Точить начерно |
2,8 |
109-2,8=106,2 |
-0,87 (h14-й квалитет) |
|
|
Точить начисто |
1,12 |
106,2-1,12=105 |
-0,35 (h12-й квалитет) |
2.3 Выбор оборудования
Основным преимуществом станков с ЧПУ по сравнению с универсальными станками с ручным управлением являются: повышение точности обработки; обеспечение взаимозаменяемости деталей; сокращение или полная ликвидация разметочных или слесарно-притирочных работ; простота и малое время переналадки; концентрация переходов обработки на одном станке, что приводит к сокращению затрат времени на установку заготовки; сокращение числа операций; обеспечение высокой точности обработки деталей, так как процесс зависит от навыков оператора; уменьшение брака по вине рабочего; повышение производительности станка в результате оптимизации технологических параметров, автоматизации всех перемещений; уменьшение парка станков, так как один станок ЧПУ заменяет несколько станков с ручным управлением.
Поэтому механическую обработку детали «Крышка» следует производить на станках с ЧПУ. Для этой цели выбираем:
1.Станок токарный патронно-центровой с ЧПУ 16К20Ф3С32
2.Вертикально-фрезерный ГФ2171С5
Станок токарный патронно-центровой с ЧПУ 16К20Ф3С32
Станки модели 16К20Ф3С32 предназначены для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой резьб. Детали устанавливаются в центрах или патроне.
Технические характеристики 16К20Ф3С32
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной мм 500
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом мм 220
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах мм 1000
Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе мм 55
Наибольший ход суппорта поперечный мм 210
Наибольший ход суппорта продольный мм 905
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей продольной подачи мм/мин 2000
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей поперечной подачи мм/мин 1000
Количество управляемых координат 2
Количество одновременно управляемых координат 2
Точность позиционирования мм 0,01
Повторяемость мм 0,003
Диапазон частот вращения шпинделя 1/об. 20...2500
Максимальная скорость быстрых продольных перемещений м/мин 15
Максимальная скорость быстрых поперечных перемещений м/мин 7,5
Количество позиций инструментальной головки 6
Мощность привода главного движения кВт 11
Суммарная потребляемая мощность кВт 21,4
Габаритные размеры станка мм 3700х2260х1650
Масса станка (без транспортера стружкоудаления) кг 4000]
Рисунок 8 - Изображение станка
Обрабатывающий центр ГФ2171С5
Станок фрезерный с неподвижной консолью вертикальный с числовым программным управлением (ЧПУ) и устройством автоматической смены инструмента (АСИ) модели ГФ2171С5 предназначен для многооперационной обработки разнообразных деталей сложной конфигурации из стали, чугуна, цветных и легких сплавов.
Наряду с фрезерными операциями на станке можно производить точное сверление, зенкерование, развертывание и растачивание отверстий, связанных координатами.
Большая мощность привода главного движения, широкий диапазон подач и частот вращения шпинделя, высокая жесткость конструкции станков позволяют применять фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, а также инструмент, оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов.
Станки оснащены трех-(четырех) координатным устройством ЧПУ и следящими электроприводами подач, что позволяет производить обработку сложных криволинейных поверхностей.