3 Анализ технологичности детали

Под технологичностью конструкции понимается совокупность ее свойств, обеспечивающих в заданных условиях производства и эксплуатации оптимальные затраты труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте с обеспечением установленных показателей качества.

При отработке на технологичность конструкции детали необходимо производить оценку в процессе её конструирования.

Требования к технологичности конструкции детали и сферы проявления эффекта при их выполнение, следующие:

– конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом;

– детали должны изготавливаться из стандартных и унифицированных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом;

– размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;

– физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, её форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления;

– показатели базовой поверхности детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

– конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов её изготовления.

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной.

Технологический анализ детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ – один из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и курсового проектирования.

Таким образом, после проделанного анализа технических требований к детали, мы пришли к выводу, что основными поверхностями к которым предъявляются повышенные требования по точности изготовления, являются наружные цилиндрические поверхности. Они должны обрабатываться по 6-му квалитету точности. Остальные по 12-му квалитету точности.

4 Определение типа производства

В соответствии с ГОСТ 14.004 – 83, в зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска изделий, современное производство подразделяется на различные типы: единичное, серийное и массовое.

Для определения типа производства необходимо руководствоваться следующими показателями:

• программа выпуска изделий;

• масса изделия;

• трудоемкость изготовления.

Определение типа производства в курсовом проекте производится в два этапа.

Первый этап. Предварительно по массе и количеству выпускаемых деталей (по таблице 5 выбирается среднесерийный тип производства).

Масса определяется по формуле:

, ( 1 )

где V – объём детали или заготовки, мм³.

Объём определяется по формуле:

, ( 2 )

где R – радиус детали, мм;

l – длина детали, мм.

Следовательно:

, ( 3 )

(мм³).

кг.

Таблица 5 – Зависимость типа производства от объёма выпуска (шт.) и массы детали.

Масса детали, кг	Тип производства
	единичное	мелко- серийное	среднесерийное	крупносерийное	массовое
<1,0	<10	10-2000	1500-100000	75000-200000	200000
1,0-2,5	<10	10-1000	1000-50000	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

Таким образом получаем, что производство среднесерийное с программой выпуска 20000 шт. в год.

Выбираем пруток диаметром 85мм.

(мм³).

кг.

Припуск на штамповку определяется с помощью таблицы припусков по массе детали /2/. По таблице определили припуск равный 8 мм.

Для определения массы штамповки, определим объем штамповки:

(мм³).

Отсюда следует, что масса штамповки равна:

(кг).

Годовая экономия металла при сравнении нового и базового вариантов изготовления заготовки определяется по следующей формуле:

, ( 4 )

где и – масса заготовки по базовому (пруток) и новому (штамповка) вариантам, кг;

П_г – годовая программа выпуска, шт.

Таким образом:

кг.

Второй этап. По коэффициенту закрепления операций:

К_з.о. = О/Р, ( 5 )

где О – число различных операций;

Р – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции:

, ( 6 )

где О_р.м. – число операций, закрепленных за одним рабочим местом;

n – число рабочих мест.

В данном случае достаточно сложно определить К_з.о. по формуле ( 5 ), т.к. неизвестно количество рабочих мест и закреплённых за ним операций.

Поэтому в курсовом проекте допускается условная дозагрузка оборудования другими операциями, сопоставимыми по трудоемкости с базовой, выполняемой на данном рабочем месте, до некоторого нормативного коэффициента загрузки η_н.

Среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования при двухсменной работе принимают:

• для мелкосерийного производства η_н = 0,8-0,9 и выше;

• для серийного производства η_н ≤ (0,75-0,85);

• для массового и крупносерийного η_н = 0,65-0,75.

Исходя из этого число операций, закрепленных за одним рабочим местом, определяют по формуле:

, ( 7 )

где η_н – нормативный коэффициент загрузки рабочего места всеми закрепленными за ним операциями;

η_з – коэффициент загрузки рабочего места проектируемой операцией;

F_д – действительный месячный фонд времени работы оборудования, ч:

F_д = (F_н η_п) / 12, ( 8 )

где F_н - номинальный годовой фонд времени работы оборудования ( при односменной работе F_н = 2070 ч; при двухсменной работе F_н = 4140 ч);

η_п - коэффициент потерь времени (для металлорежущих станков составляет 0,98-0,96);

(ч).

К_в – средний коэффициент выполнения норм времени, К_в =1,3;

Т_{шт (шк)} – штучное (штучно-калькуляционное) время выполнения операции, мин.

Д_м – месячная программа выпуска деталей, шт:

Д_м = N / 12, ( 9 )

где N – годовая программа выпуска деталей (определяется для среднесерийного производства по таблице 5).

Д_м=20000/12=1667,7 (шт).

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле:

t_в = (F_д ^. 60)/N, мин./шт, ( 10 )

где F_д – действительный годовой фонд времени работы оборудования;

N – годовая программа выпуска деталей, шт.

t_в=(4140 ^. 60)/20000=12,42 мин/шт.

Для определения штучно-калькуляционного времени необходимо составить операционный маршрут изготовления детали и определить Т_шк для соответствующих операций технологического процесса.

Технологическая схема изготовления данного вала приведена в таблице 6.

Таблица 6 – Технологическая схема изготовления данного вала.

№ операции	Наименование и краткое содержание операции, технологические базы	Оборудование, инструмент	Тшт., мин.
1	2	3	4
Заготовка – штамповка 2 класса точности
005	Дробеструйная Обработка наружных поверхностей заготовки от окалины	Камера дробеструйная	0,5
010	Фрезерно-центровальная Фрезерование торцов вала и сверление центровых отверстий с двух сторон. Технологическая база – наружные поверхности двух шеек заготовки и торец ступени зубчатого венца.	Фрезерно-центровальный станок	1. Фрезерование торцов: Т1=0,007.l=0,007.3,14.60=1.32 T2=0,007.3.14.50=1,7 2. Сверление центровых отверстий: Т3=0,00052.dl=0,00052.9.10=0,047 T0=T1+T2+T3=2,467 Tшк=Т0.φ=2,467.1,625=4
Продолжение таблицы 6
015	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с одной стороны и подрезание торцовых поверхностей обрабатываемых шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия.	Токарный многорезцовый или многошпиндельный полуавтомат	1. Черновая обточка шеек вала Ø60мм и Ø75мм: T1=0,00017.dl=0,00017.190.66= =2,13 T2=0,00017.90.76=1,7 2. Черновая подрезка торца Ø75мм: T3=0,000037(812-402)=0,184 T0=T1+T2+T3=4 Tшк= Т0.φ=4.1,75=7
020	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с другой стороны, а также подрезка торцов, обрабатываемых шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия вала.	Токарный многорезцовый или многошпиндельный полуавтомат	1. Черновая обточка шейки вала Ø50мм: T1=0,00017.55,3.70=0,66 2. Подрезка торца Ø75мм: T2=0,000037.(772-522)=0,119 Т0=Т1+Т2=0,779 Тшк=0,779.1,75=1,4
025	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала под шлифование и окончательная подрезка торцов шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия вала..	Токарный гидрокопировальный станок	1. Чистовая обточка по 3-ему классу точности Ø60мм: Т1=0,00017.62.2.3,14.31=2,05 2. Чистовая подрезка торца Ø75мм: Т2=0,000052(772-402)=0,18 Т0=Т1+Т2=2,23 Тшк=2,23.1,75=3,9
Продолжение таблицы 6
030	Контрольная Операционный контроль выполненных размеров.	Штангенциркуль, мерительная скоба, калибры	1
035	Термическая Термообработка валов для получения заданных значений твердости (НRC или НВ).	Термопечь или индуктор	1,2
040	Шлифовальная Предварительное шлифование шеек вала в зависимости от требования чертежа к качеству поверхностей и точности их обработки. Технологическая база – центровые отверстия вала.	Кругло шлифовальный полуавтомат	Шлифование чистовое по 4-му классу точности Ø60: Т0=0,00007.d.l=0,00007.60,75.190=0,81 Тшк=0,81.1,83=1,5
045	Шлифовальная Окончательное шлифование поверхностей шеек вала согласно размерам рабочего чертежа и параметрам шероховатостей поверхностей. Технологическая база – центровые отверстия вала.	Кругло шлифовальный полуавтомат	Шлифование чистовое по 2-му классу точности Ø60: Т0=0,00015.d.l=0,00015.60,5.190= =0,17 Tшк=0,17.1,83=0,3
Продолжение таблицы 6
050	Моечная Промывка деталей в подогретом содовом растворе с целью удаления СОЖ.	Ванна для промывки	1,5
055	Контрольная Окончательный контроль чертежных размеров деталей, проверка твердости и параметров шероховатости поверхностей.	Штангенциркуль, мерительная скоба, шаблоны шероховатости.	2

Определим число операций, закрепленных за одним рабочим местом.