5.5.2.2 Вариант заготовки из проката

Стоимость изготовления детали из проката определяется по формуле (5.13).

Стоимость заготовки из сортового проката С_пр следует определять по формуле

С_пр=С_мпрМ_пр+С_о.з. , (5.18)

где С_мпр – стоимость материала 1кг проката в руб/кг;

С_о.з. – стоимость отрезки заготовки из проката.

Цены на сортовой прокат в состоянии на 2005г. приведены в таблице 5.13.

Таблица 5.13 – Оптовые цены на прокат нормальной точности

Материал	Цена 1кг, руб.
Сталь углеродистая 08-50	5,1…8,1
Сталь легированная 15Х-50Х	11,6…13,27
Сталь 18ХГТ-30ХГТ	12,6…15,6
Сталь 12ХН3А-30ХН3А	15,22…20,5

Затраты на отрезку рассчитываются по формуле

, (5.19)

где С_пз – приведенные затраты на рабочем месте руб/ч.;

Т_ш.к. – штучно-калькуляционное время на отрезку штучной заготовки,

мин.

Для отрезных станков, ножниц сортовых можно принять С_пз=30,2/час (2005г.).

Штучные заготовки из проката используются в условиях мелко- и среднесерийного производств, где нормой времени на технологическую операцию является штучно-калькуляционное время

, (5.20)

где Т₀ – основное технологическое время, мин.;

- коэффициент, учитывающий тип производства и вид оборудования.

Для расчетов на этапе выбора заготовки можно принять =1,5, а основное технологическое время для отрезных станков [2]

, (5.21)

где d_пр – диаметр проката, мм.

Стоимость механической обработки составит

, (5.22)

Данные М_пр для расчетов по формуле (5.22) необходимо взять из подраздела 5.5.1, п.3.

Величина удельных затрат С_уд принимается такой же, что и для обработки штамповки.

Стоимость отходов равна

, (5.23)

Цена 1кг отходов та же самая, что и для поковки.

Рассчитайте стоимость получения детали из заготовки, полученной из проката по формулам (5.13), (5.18), (5.22), (5.23).

5.5.2.3 Сравнение вариантов исходной заготовки

Рассчитайте коэффициенты использования материала штамповки

, (5.24)

Рассчитайте коэффициенты использования материала проката

, (5.25)

Сравните величины стоимостей получения деталей из штамповки и проката и выберите наиболее экономичный вариант заготовки.

Рассчитайте годовой экономический эффект от использования оптимального варианта исходной заготовки.

, (5.26)

где I – номер варианта штамповки;

II – номер варианта проката;

N_Г – годовой объем выпуска деталей, шт./год.

Сделайте окончательные выводы по выбору варианта исходной заготовки.

Примечание: В учебных целях к дальнейшему проектированию заготовки принимается вариант исходной заготовки – штамповка.

5.5.3 Проектирование исходной заготовки

Порядок проектирования.

1. Вычертите расчетную схему определения размеров заготовки, как это показано на рисунке 5.2. Номера поверхностей и обозначения размеров должны соответствовать принятым в разделе 5.3.2 , в соответствии с рисунком 5.1.

На этой схеме размеры заготовки указаны с индексом «3», припуски с номерами поверхностей 1, 2 и т.д.

2. Подготовьте расчетную таблицу для всех размеров заготовки (таблица 5.14)

Рисунок 5.2 – Расчетная схема определения размеров исходной заготовки

3. Подготовьте расчетную таблицу для всех размеров заготовки (таблица 5.14)

Таблица 5.14 – Расчет размеров заготовки

Параметры детали				Параметры заготовки
№ пов	Код размера	Размер, мм	Шероховатость Rа, мкм		Припуск, мм	Допуск, мм	Размер, мм
1,5	А	200	Rа1=6,3 Rа5=6,3		Z1=2,5 Z5=2,5
…	…	…	…		…	…	…
7	2Е	30			Z7=2,2

4. Определите по ГОСТ 7505-89 припуски на обработку поверхностей детали в зависимости от ориентировочной массы штамповки М_ш, класса точности Т, степени сложности С, группы стали М, размера и шероховатости поверхности детали. Величины припусков внесите в таблицу 5.14.

5. Определите величину смещения половин штампа по ГОСТ 7505-89.

6. Найдите по ГОСТ 7505-89 значения допусков и предельных отклонений размеров заготовки и внесите в таблицу 5.14.

7. Рассчитайте значения диаметров поверхностей исходной заготовки и внесите в таблицу 5.14.

Пример: 2Д³=2Д+2Z₈.

8. Рассчитайте величины размеров заготовки в продольном направлении и внесите в таблицу 5.14.

Пример: А³=А+Z₁+Z₅; Г³=Г+Z₅ – Z₄; B³=B+Z₃+Z₄.

9. Определите по ГОСТ 7505-89 величины следующих параметров заготовки: штамповочных уклонов; штамповочных радиусов; заусенцев по плоскости разъема штампа.

10. Определите величину шероховатости поверхностей заготовки [5].

11. Вычертите чертеж исходной заготовки, руководствуясь требованиями [27].

12. Укажите на чертеже заготовки следующие технические требования:

- твердость материала заготовки;

- показатели точности заготовки по ГОСТ 7505-89;

- допустимые величины смещения половин штампа и заусенца;

- величины штамповочных уклонов и радиусов;

- допустимую глубину поверхностных дефектов (не более половины припуска на обработку);

- способ очистки заготовки от окалины;

- условное обозначение черновых технологических баз.

13. Определите массу заготовки по рассчитанным размерам и внесите ее числовое значение в основную надпись чертежа заготовки.

Пример оформления чертежа исходной заготовки приведен в приложении П.

5.6 Выбор технологических баз

Целью раздела является обоснование выбора технологических баз заготовок на всех операциях технологического процесса изготовления детали.

При определении технологических баз следует выполнять следующие принципы технологического базирования:

- правило шести точек;

- принцип единства (совмещения) баз;

- принцип постоянства баз.

5.6.1 Выбор черновых технологических баз

Черновые технологические базы используются при первом установе заготовки на начальном этапе ее обработки, целью которого является подготовка чистовых технологических баз. Одной из задач этого этапа является обеспечение равномерных припусков при дальнейшей обработке поверхностей детали.

Общие рекомендации по выбору черновых технологических баз.

1. В качестве черновых технологических баз (ЧТБ) следует выбирать поверхности заготовки, которые соответствуют исполнительным поверхностям или основным конструкторским базам детали.

2. ЧТБ могут быть использованы только один раз при изготовлении детали.

3. ЧТБ должны иметь размеры, достаточные для обеспечения устойчивого положения заготовки при ее установке. Не следует использовать поверхности заготовки, на которых расположены прибыли и литники, швы в местах разъема штампов.

4. ЧТБ должны иметь возможно более высокую точность размеров и положения, низкую высоту микронеровностей.

5. Базовые поверхности должны располагаться как можно ближе к зоне обработки.

Черновые технологические базы должны быть указаны на чертеже заготовки. Теоретическая схема базирования с использованием черновых технологических баз приводится в плане изготовления детали. Более подробно описание выбора ЧТБ содержится в [29].

2. Выбор чистовых технологических баз

Чистовые технологические базы используются на всех последующих после первого установах заготовки при ее обработке. При выборе этих баз необходимо также соблюдать все основные принципы базирования. Теоретические схемы базирования приводятся в плане изготовления.

В свободной таблице (таблица 5.15) приведите классификацию технологических баз на всех этапах изготовления детали (включая черновые базы), укажите их целевую принадлежность, выполнение правил единства и постоянства.

В случае несоблюдения правил единства и постоянства баз необходимо дать объяснение смене баз. В графе «Наименование базы» указывают аббревиатуру названия базы по количеству лишаемых степеней свободы: У – установочная; ДН – двойная направляющая; Н – направляющая; ДО – двойная опорная; О – опорная.

В графах «Характер проявления», «Реализация», «Единство баз», «Постоянство баз» делается отметка символами + или - .

Таблица 5.15 – Выбор технологических баз

№ операции

№ опорных баз

Наименование базы

Характер проявления

Реализация

№ обрабатываемых поверхностей

Операционные размеры

Единство баз

Постоянство баз

Явная

Скрытая

Естественная

Искусственная

5.7 Разработка технологического маршрута и плана изготовления детали

Целью раздела является проектирование оптимального технологического маршрута изготовления детали – перечня технологических операций, необходимых для превращения полуфабриката (исходной заготовки) в готовую деталь.

5.7.1 Выбор маршрутов обработки отдельных поверхностей детали

Исходными данными являются:

а) материал детали и его состояние;

3. требования точности размеров, формы и расположения поверхностей;

4. параметры шероховатости поверхностей;

5. способ получения заготовки и точность заготовки;

6. состояние материала заготовки.

Порядок выбора маршрутов.

1. Подготовьте таблицу выбора маршрутов (таблица 5.16) с исходными

данными каждой из поверхностей детали.

2 Определите способ (точение, фрезерование, шлифование и т.д.) и вид (черновая, чистовая, отделочная и т.д.) окончательной обработки каждой поверхности детали по исходным данным (см. п. п. а, б, в) по данным [5] или по таблицам 5.17-5.19.

3 Назначьте промежуточные способы и виды обработки (технологические переходы) по данным [5] или по таблицам 5.17-5.19. При назначении промежуточных переходов следует исходить из того, что каждый последующий переход должен повышать точность размеров предыдущего в среднем на один-два квалитета. На черновых переходах возможно повышение на два-три квалитета точности.

Таблица 5.16 – Маршруты обработки поверхностей

№ поверхности	Вид поверхности	Размеры, мм		Точность поверхности					Ra, мкм		Твердость HRC		Технологический маршрут		Коэффициент трудоемкости
				Размеры, мм		Формы	Расположения
		d	1	d	1	Допуск	Допуск
2	Ц	55	100	7	17	0,01	0,025	0,4		60		Тчер(12)+Тчис(9)+ +ХТО+Шчер(8)+ +Шчис(7)		3,1

4 Определите наиболее выгодный по критерию наименьший трудоемкости технологический маршрут обработки каждой из поверхностей (таблицы 5.17.-5.19).

5 Внесите в графу «Технологический маршрут» таблицы 5.16 оптимальные варианты технологических маршрутов обработки поверхностей, указав в скобках номер квалитета или степени точности (для резьб и зубьев) после каждого из технологических переходов.

Допускаются сокращенные названия технологических переходов, например:

Т_чер – обтачивание черновое; Т_чис – обтачивание чистовое; ТО – термическая обработка (объемная); ХТО – химико-термическая обработка; ТВЧ – закалка ТВЧ; Ф – фрезерование; С – сверление; Т_т – точение тонкое; З – зенкерование; Р – развертывание; Ш_чер – шлифование черновое; Ш_чис – шлифование чистовое; Ш_т – шлифование тонкое; ЗФ – зубофрезерование и т.д.

5. Внесите в соответствующую графу таблицы 5.16 расчетное значение коэффициента трудоемкости.

5.7.2 Технологический маршрут изготовления детали

Порядок определения маршрута:

1. Определите этапы изготовления детали: заготовительный, подготовка чистовых технологических баз, черновая, чистовая обработка, стабилизирующая и упрочняющая термическая обработка, отделочная обработка [28].

2. Сформулируйте одноименные по способу и виду обработки технологические переходы в технологические операции механической обработки, исходя из принятого в определенном типе производства принципа формирования технологического процесса изготовления детали: дифференциации или концентрации.

3. Выберите предварительно тип и модель технологического оборудования (станка), с помощью которого можно осуществить намеченные операции [5, 10, 22,33].

Определяющими факторами являются:

- габаритные размеры обрабатываемой заготовки;

- размеры обрабатываемых поверхностей;

- схема базирования заготовки;

- требования к точности обработки.

Последнее требование диктует выбор класса точности станка.

4. Определите содержание операций: установы, позиции, технологические переходы, порядок их выполнения.

5. Определите в начале маршрута место процессов формирования исходной заготовки, присвоим им название операций: «заготовительная» (штамповки, отливки), «отрезная» (штучные заготовки из проката).

6. Определите место стабилизирующей и упрочняющей термообработки, присвоим им название операций: «термическая» или «химико-термическая обработка» и т.д.

7. Определите наличие и место в этапах изготовления деталей вспомогательных операций: удаление заусенцев, восстановление центровых отверстий, моечные, контрольные, маркировочные и т.п.

8. Расположите в таблице 5.20 все операции технологического процесса изготовления операции в необходимом порядке [5,28]. Нумерацию операций ведите трехзначными числами через пятерку (005, 010, 015 и т.д.).

Содержание операций укажите в соответствующей графе таблицы 5.20.

При формировании технологического маршрута изготовления следует использовать аналоги – единичные, типовые и групповые технологические процессы изготовления деталей [1, 5, 11, 19, 4, 28] и материалы преддипломной практики.

5.7.3 План изготовления детали.

План изготовления детали разрабатывается на базе маршрутной технологии и служит базой для проектирования технологических операций [28].

Таблица 5.20 – Технологический маршрут изготовления вала

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Содержание операции
005	Заготовительная	КГШП	Штамповать исходную заготовку
010	Фрезерно-центровальная	Фрезерно-центровальный МР-76АМ	Позиция I Установить, снять заготовку Позиция II Фрезеровать торцы 1,6 одновременно Позиция III Сверлить центровые отверстия на торцах 1,6 одновременно

План – это графический иллюстративный документ учебного характера, содержащий следующую информацию (таблица 5.21):

1. номера и названия всех операций технологических процессов, имеющих место при изготовлении детали в соответствии с принятым технологическим маршрутом ее изготовления.

В общем случае технологические процессы, не относящиеся к обработке резанием (заготовительные, химико-термической обработки, очистные) и содержащие несколько операций, допускается в плане изготовления обозначать одной операцией: «заготовительная» или «термическая»;

2. наименование и предполагаемую модель оборудования, на котором выполняется конкретная технологическая операция;

3. эскизы обработки заготовки;

4. технические требования на выполнение операции.

На эскизе обработки заготовка должна быть изображена в рабочем положении обработки на станке и ее конфигурация должна соответствовать форме, которая получается после обработки на операции или ее отдельном этапе (позиции, установе). Обработанные поверхности выделяются двойной контурной линией. Указываются номера обработанных поверхностей _­­­7^020-А – поверхность 7 на операции 020 и установе А; 8^030-I-1 – поверхность 8 на операции 030, позиции I, переход 1.

На эскизах должны быть выполнены теоретические схемы базирования, принятые при выполнении технологических операций. При необходимости указываются номера поверхностей или осей, являющихся технологическими базами, с индексами операций, на которых эти базы сформированы.

Указываются операционные размеры, предписанные к выполнению на данной операции, установе, позиции. Операционные размеры обозначаются буквенными или буквенно-цифровыми символами с индексами операций: А⁰¹⁰ – размер А, выполненный на операции 010; 2Б⁰²⁰ – диаметр 2Б (2 радиуса размером Б) на операции 020.

Таблица 5.21 – План изготовления детали

Символы размеров берутся из схемы кодирования поверхностей и размеров детали (раздел 5.3.2). В случае несовпадения чертежных и операционных размеров, последним присваиваются свои буквенные символы. При необходимости используются латинский и греческий алфавиты.

Простановка размеров зависит от метода достижения точности, принятого на операции (последовательных ходов и замеров или по настройке). Кроме этого, использование метода настроенного на размер оборудования требует учета особенностей настройки. Особую важность это положение имеет при получении продольных размеров у тел вращения, когда настройка может происходить от настроечных баз, не совпадающих ни с измерительными, ни с технологическими базами.

Для универсального оборудования наиболее применима схема «а» (рисунок 5.3), где координатный способ простановки размеров легко реализуется

при настройке по упорам, которые скоординированы от технологической базы (точка 5).

Токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), применяемые при чистовой обработке, могут реализовать как схему «а» (работа в абсолютной системе координат) так и схему «б» - цепочный способ (работа в относительной системе координат). Кроме указанных схем возможно применение схемы «в», когда нуль детали перемещен на крайний правый торец детали.

Схема «г» используется при чистовой обработке валов (гидрокопировальные станки, станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ). В этом случае не соблюдается правило единства баз, но это продиктовано необходимостью повышения точности диаметральных размеров при использовании упорных центров.

Схема «д» имеет место при применении станков, имеющих устройства позиционирования в продольном направлении (шлифовальные, токарные с ЧПУ.

На эскизе обработки указываются по установленным правилам требования шероховатости поверхностей детали, обработанных на рассматриваемом этапе ее изготовления (операция, установ, переход и т.д.).

Числовые значения параметров шероховатости Ra и Rz необходимо определять в соответствии с выбранными способом и видом обработки [5, 11, 19,32].

В графе «технологические допуски» укажите величины технологических допусков (в мм) выполняемых операционных размеров с указанием в скобках квалитета точности. Если все операционные размеры выполняются по одному квалитету точности, допускается указывать его только один раз - (1Т8, 1Т7 и т.д.) для рассматриваемого эскиза. Величины технологических допусков размеров зависят от способа и вида обработки, возможностей технологического оборудования [5, 28].

Технологические допуски формы и расположения обработанных поверхностей указывают в тех случаях, когда рабочий чертеж детали содержит эти требования [5, 28, 32].

Рисунок 5.3 – Схемы базирования

5.8 Выбор технологической оснастки

Целью раздела является выбор станочных приспособлений, режущих инструментов, обеспечивающих требуемые параметры качества деталей (точность размеров, формы, взаимного расположения поверхностей и их шероховатость) и средств контроля этих параметров.

5.8.1 Выбор станочных приспособлений

При выборе станочных приспособлений следует руководствоваться следующими положениями:

1. станочное приспособление должно материализовать теоретическую схему базирования заготовки, принятую на операции;

2. приспособление должно обеспечить надежное закрепление заготовки во время производства операции;

3. с помощью приспособления реализуется структура технологической операции (одно или многоместная);

4. приспособления должны обеспечивать заданную точность обработки независимо от квалификации станочника;

5) приспособления должны быть удобными в работе, быстродействующими, механизированными;

6) приспособления должны быть недорогими и технологичными в эксплуатации и ремонте.

В условиях единичного и мелкосерийного производств предпочтение следует отдавать универсальным стандартным или нормализованным приспособлениям (универсально-сборным, сборно-разборным, универсально-наладочным и т.п.) определенных типоразмеров, обеспечивающим установку заготовок конкретных габаритных размеров.

В среднесерийном производстве целесообразно применение специализированных групповых переналаживаемых приспособлений для обработки однотипных заготовок, отличающихся размерами и некоторыми конструктивными элементами. Особую актуальность это приобретает при проектировании групповых технологических процессов.

В условиях крупносерийного и массового производств применяют специальные приспособления, предназначенные для обработки на операции одной конкретной заготовки. Это приспособления одноцелевого назначения. Как правило, эти приспособления проектируются в соответствии с техническим заданием на проектирование, разработанным в процессе выполнения этапа разработки технологических операций.

При выборе станочных приспособлений следует использовать рекомендации, приведенные в [5, 12, 19, 35]. Полученные данные поместите в соответствующую графу таблицы 5.22.