1.4 Определение типа производства

Выбор типа производства осуществляется с учетом годовой программы выпуска изделия, его массы и габаритных размеров.

Для серийного производства необходимо рассчитать размер деталей в партии n, шт.

,

где N – годовая программа выпуска изделий, шт.;

а – периодичность запуска в днях.

Рекомендуется следующая периодичность запуска изделий:

• для крупных деталей – 3 или 6 дней;

• для средних деталей – 12 дней;

• для мелких деталей – 24 дня.

Ф – число рабочих дней в году. В 2020 году Ф = 248 рабочих дней.

Примечание – значение n округляется до ближайшего целого числа.

ПРИМЕР:

Для серийного производства необходимо рассчитать размер деталей в партии n,шт по формуле 6:

, (6)

где N – годовая программа выпуска изделий, шт. (N =30000шт.);

а – периодичность запуска в днях. Рекомендуется следующая периодичность запуска изделий: а –6 дней;

Ф– число рабочих дней в году. В 2020 году Ф = 248 рабочих дней.

.

Для массового производства подсчитаем величину такта выпуска τ, мин/шт

,

где F_д – действительный (эффективный) годовой фонд времени работы оборудования, ч

F_д==с·n·m·η

с – число рабочих смен ;

n- количество рабочих недель в году ;

m – количество рабочих часов в неделе (m=40).

Принимаем η = 0,95.

ПРИМЕР:

Для массового производства подсчитаем величину такта выпуска τ, мин/шт

,

с – число рабочих смен (c=2);

n- количество рабочих недель в году (n=51);

m – количество рабочих часов в неделе (m=40).

Принимаем η = 0,95.

F_д =2·51·40·0.95=3876ч.

= =7,7 мин

Примечание – Значение τ округляем до ближайшего целого числа.

2 Расчетно-технологический раздел

2.1 Расчет исходной заготовки

Выбор заготовки для дальнейшей механической обработки является одним из важнейших этапов проектирования технологического процесса изготовления детали. От правильного выбора заготовки, установления ее форм, размеров, припусков на обработку, точности размеров и твердости материала в значительной степени зависит характер и число операций или переходов, трудоемкость изготовления детали, величина расхода материала и инструмента и в итоге - стоимость изготовления детали. При выборе заготовки необходимо решить следующие вопросы:

- установить способ получения заготовки;

- рассчитать припуски на обработку каждой поверхности;

- рассчитать размеры и указать допуски на заготовку;

- разработать чертеж заготовки.

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали; размеры детали и оборудования, на котором они изготовляются.

Целесообразно сделать сопоставление двух возможных способов получения заготовки и выбрать оптимальный.

Окончательное решение принимают на основании экономического расчета с учетом стоимости метода получения заготовки и механической обработки.

Припуски назначаются:

- на прокат по ГОСТ 2590 – 88

- на поковки общего назначения из прокатной стали по ГОСТ 7829 – 70 для свободной ковки на молотах и по ГОСТ 7062 – 90

- на штампованные заготовки по ГОСТ 7505

- на отливки – ГОСТ 26645 – 85

Определение массы детали М_дет, кг (если масса не известна)

,

где V_дет – объем детали, см³;

ρ – плотность материала, г/см³;

Примечание – Для стали ρ = 7,85 г/см³;

для чугуна ρ = 7,1 г/см³.

Объем детали (цилиндрической формы) V_дет, см³

,

где D – диаметр наружной поверхности, см;

l – длина детали, см.

Масса детали (класса “Вал ступенчатый”) М_дет, г

Окончательно преобразуя формулу, вынеся постоянные значения за скобку, получим массу ступенчатой детали в килограммах для стали см. формулу

Масса детали (класса вал ступенчатый) М_дет, кг

М_дет = 0,00612·(d₁²см ּl₁ см + d₂²см ּl₂ см…+… d_n²см ּl_n) см,

где d₁, d₂, … d_n –диаметры первой, второй и последующих ступеней вала, см;

l₁, l₂, …l_n – длина ступеней вала соответственно, см;

0,00612 – коэффициент для стали, ( 0,00557 – для чугуна).

Масса детали класса втулка (колесо зубчатое, диск с отверстием) М_дет, кг

М_дет = 0,00612·(D²_см – d²_см)·L_см,

где D, d – наружный и внутренний диаметры втулки соответственно, см;

L – длина втулки, см.

Примечание – При сложной форме детали, ее конструкцию следует разбить на простые фигуры, имеющие центральное отверстие и тогда формула (13) приобретет вид

М_дет = 0,00612·[(D² ₁ – d² ₁ )·l₁ + (D² ₂ – d² ₂ )·l₂ …+…(D² _n – d² _n )·l_n ].

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска. Рассмотрим два варианта получения заготовок.

Вариант 1. Заготовка из проката.

Для изготовления деталей методами резания может применятся сортовой и специальный прокат. Сортовой прокат следует применять в тех случаях, когда профиль детали близко подходит к профилю проката.

Простые сортовые профили общего назначения - круглые и квадратные (ГОСТ 2590-71), шестигранные (ГОСТ 2879-69) и полосовые (ГОСТ 103-76) используют для изготовления гладких ступенчатых валов с небольшим перепадом диаметров ступеней, стаканов диаметром до 50 мм, втулок диаметром до 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев.

Заготовки для деталей из проката получают, разрезая пруток на мерные части.

Расчет заготовки из проката:

Диаметр проката определяется исходя из диаметра наибольшей ступени вала; к нему прибавляют общий припуск на механическую обработку 2Z₀, в зависимости от отношения всей длины вала L к диаметру его наибольшей ступени Dmax (L/Dmax) таблица 3

D_{з =} D_{д.max +} 2Z₀

общий припуск на обработку 2Z_о, мм

2Zо = 2Z₁ + 2Z₂ +2Z₃,

Припуски:

на черновое точение 2Z₁

чистовое точение 2Z₂

шлифование 2Z₃

По расчетному диаметру заготовки D_з из сортамента подбираем ближайший наибольший диаметр круглого стального проката по ГОСТ 2590 – 88 назначаем точность и предельные отклонения диаметра заготовки

ПРИМЕР:

Вариант 1. Заготовка из проката.

Диаметр проката определяется исходя из диаметра наибольшей ступени вала; к нему прибавляют общий припуск на механическую обработку 2Z₀

D_{з =} D_{д.max +} 2Z₀

общий припуск на обработку 2Z_о, мм(таблицы 5,6,7.1, 7,2)

2Zо = 2Z₁ + 2Z₂ +2Z₃,

Припуски:

на черновое точение 2Z₁=3 мм

чистовое точение 2Z₂ = 1,5 мм

шлифование 2Z₃ = 0,5

2Zо =3 +1,5+0,5=5мм

D_{з =} 80+5=85 мм

По расчетному диаметру заготовки D_з из сортамента подбираем ближайший наибольший диаметр круглого стального проката по ГОСТ 2590 – 88 назначаем точность и предельные отклонения диаметра заготовки (см по ГОСТ 2590-2006), таблица 8, 11

_Круг

_Dз = 85_-1,3^+0,5

Затем определяем длину заготовки. Назначаем двусторонний припуск на обработку обоих торцов детали. Тогда длина заготовки L_з составит:

L_З = L_{д +}2а

2a – припуск на обработку торцов, мм

2a = 8мм (см по ГОСТ 2590-2006), таблица 9,10

L_З = 200+8=208 мм

Предельные отклонения на длину заготовки зависят от способа резки проката на штучные заготовки. В качестве отрезного станка выбираем ножовочную пилу ⍉510 мм b=3 мм. (см таблицы ГОСТ), таблица 9,10

L_З = 208±2 мм (см таблицы ГОСТ), таблица 12

Таблица 3 Определение размеров заготовки – круглый прокат

Порядок обработки наибольшего размера Ǿ 80h6 ×208,	Припуск на диаметр 2Z, мм	Размер наружного диаметра заготовки Dзаг, мм	Припуск на обработку торцов, мм	Длина заготовки Lзаг, мм	Размер проката по ГОСТ 2590
	2Z	Dзаг = Dдет + 2Z	2а	Lзаг = l + 2а
Точение черновое	2,5	Ǿ 85	8	208	Ǿ 85
Точение чистовое	1,5	Ǿ 83
Термическая обработка 43…50 HRCэ	-	-
Шлифование однократное	0,5	Ǿ 81
Итого заготовка	5	Ǿ 85	8	208	Ǿ 85×208

Пример:

Определяем массу заготовки по формуле 12:

, (12)

где – диаметр заготовки, см;

L_з – длина заготовки, см;

γ – плотность металла.

Коэффициент использования металла, формула 13:

, (13)

Общие потери материала П_общ на деталь, изготавливаемую из проката, состоят из потерь на некратность торговой длины проката длине заготовки П_нк, торцевой обрезки П_то, потерь на зажим П_заж опорных концов и потерь на отрезку П_отр в виде стружки при разрезании:

П_об = П_нк + П_то + П_заж + П_отр

Потери материала на некратность, %:

П_нк =

где L_нк – величина некратности длины заготовки торговой длине проката L_пр, мм.

Торговая длина проката выбирается в интервале от 2 метров до 12 метров для сталей по ГОСТ 380-88 или ГОСТ 4543-71. При расчете некратности необходимо стремиться к минимальным величинам.

Некратность, в зависимости от принятой длины проката:

L_нк = L_пр – L_то – L_заж –n ∙ ( L_з + L_р ),

где L_пр –торговая длина проката из сортамента, мм;

n - целое число заготовок, изготавливаемых из принятой торговой длины проката, шт;

L_з – длина заготовки, мм;

L_р – ширина реза, мм. таблица 9,10

Число заготовок, изготавливаемых из принятой длины проката:

n = ,

где L_заж – минимальная длина опорного (зажимного) конца проката.

L_заж =70 мм таблица 9,10

L_то – длина торцевого обрезка, мм.

Длина торцевого обрезка зависит от размеров сечения проката и при резке ножницами обычно составляет:

L_то = (0,3…0,5) ∙ Dз,

тогда, L_то = 0,4⋅85=34 мм,

где D_з – диаметр проката, мм.

Выбираем торговую длину проката 5000мм, тогда

n = =23,2=23 шт

тогда некратность будет равна:

L_нк = 5000 – 34– 70 –23 / ( 208 + 3 )=43

Потери материала на некратность, %:

П_нк =

Потери на торцевую обрезку проката, %:

П_то=

П_то=

Потери на зажим опорного конца проката при выбранной длине зажима, %:

П_заж=

П_заж =

Потери на отрезку заготовки при выбранной ширине реза 3мм, %:

П_отр =

П_отр =

Общие потери материала составляют:

П_об = 0,86+ 0,68+ 1,4 + 0,06=3%

Экономическое обоснование выбора заготовки

Стоимость заготовки C_заг, руб, полученной из проката определяем по формуле

,

где М _заг – масса заготовки, кг;

С _i – цена 1 m материала заготовки, руб;

M _дет – масса готовой детали, кг;

C _отх – цена отходов, руб. таблица 13

С учетом технологических свойств материала детали (материал детали сталь 45), её габаритов и массы, требований к механическим свойствам (особых требований нет), а также типом производства (мелкосерийное) выбираем в качестве исходной заготовки – прокат горячекатаный, изображенный на рис. 2. Выбор обосновывается тем, что у детали малый перепад диаметров и с учетом мелкосерийного производства, экономически выгодно деталь выполнять из проката.

Таблица 5. Припуски на диаметр при длине детали

Таблица 6. Припуски на диаметр при длине детали

Таблица 8

Выбор диаметра заготовки для деталей,