Сборник практических работ по технологии машиностроения

Рис. 1 4-1. Внутреннее кольцо подшипника

Внутреннее кольцо подшипника изготавливается из стали 111X15, имеющей следующий химический состав: 0,95-1,05% О, 0,24),4% Мп, 0,17-0,34% 81, 1,3-1,65% Сг, 0,30% N1 при содержании примесей не более 0,02% Р, 0,02% 8,0,25% Си.

Механические евойстЦа стали ШХ15 после закалки и отпуска со­ ставляют Ови = 2500^2600 МПа, О-Г - 665 МПа, ап = 20-25 кДж/м, твердость 61-63 НРСэТекнологичеСкие свойства: в горячем со­ стоянии (1150-800°С) шарикоподшипниковая сталь легко куется, поддается деформации прокатЖой и высадкой. Обрабатываемость резанием в отожжСнНбм состоянии хорошая. Наиболее благоприят­ ной структурой для обработки точением является однородный мел­ козернистый перлит с твердостью 187-207 НВ.

ДорОжки качения колец пОдшипника работают при значительньтх контактных напряженияк. Достигающих 6000 МПа, и являются лимитирующими с точки зрения их долговечности.

При работе подшипника каждый элемент поверхности дорожек качения испытывает циклические переменные напряжения, в ре­ зультате чего на рабочих поверхностях возникают усталостные трещины, приводящие к хрупкому разрушению материала в зоне контакта. Преобладающим видом разрушения, вызываемого кон­ тактной усталостью рабочих поверхностей, является вйкрашивание материала в виде мелких раковин (питтингов) или отслаивание эле­ ментов материала.

40

На основании изложенного можно констатировать, что внутрен­ нее кольцо подшипника является ответственной, тяжело нагружен­ ной деталью. Основные задачи по его обработке состоят в обеспе­ чении размерно-геометрической точности, высокой твердости и стойкости к усталостному износу дорожек качения. При этом долж­ ны быть обеспечены высокая производительность и экономичность технологического процесса. Заданные Показатели внутреннего кольца подшипника достигаются в технологическом процессе при использовании заготовки в виде трубы обычно следзчощей после­ довательностью операций: токарная обработка дорожек качения фасонным резцом, термическая обработка (закалка при температуре 850°-860°С и отпуск при Температуре 150-160°С), шлифевание и полирование дорОжек качения.

Для повышения долговечности внутреннего кольца подшипника можно рекомендбвать следующие мероприятия:^

1. Получение заготовки методом горячей раскатки. При этом про­ исходит ориентация волокон в продольном направлении. Контактная выносливость материала при продольном расположении волокон в 1,5-2,0 раза больше, чем при их поперечном расположении.

2. При окончательном шлифовании беговых дорожек следует применять выхаживание в течение 6 секунд, что улучшает физикомеханические свойства поверхностного слоя.

Однако экономически бОлее целесообразно применять пшйфование для обработки поверхности с шероховатостью Ка = 1,25-0,32 мкм с последующим полированием для снижения шероховатости до Ка = 0,32-0,04 мкм. При полировании также улучшаются физико­ механические свойства поверхностного слоя.

Перечисленные мероприятия повышают долговечность изделия, но увеличивают трудоемкость его изготовления. Поэтому для ре­ шения вопроса о целесообразности их применения требуется эко­ номическое обоснование.

Порядок вынолнения работы

1.Изучить служебное Назначение изделия и дать его описание.

2.Изучить назначение обрабатываемой детали как составной

части сборочной единицы

41

3.Проанализировать служебное назначение отдельных элемен­ тов детали и поверхностей.

4.Собрать сведения о материале детали, физико-механических свойствах материала, его химическом составе. Оценить его соответ­ ствие целевому назначению детали.

5.Установить требования к долговечности детали, износостойко­ сти ее поверхностей и к другим эксплуатационным характеристикам.

6.Изучить режимы и условия работы лимитирующих поверхно­ стей или элементов детали и выявить возможные причины выхода

ееиз строя,

7.Дать предложения по отделочной и упрочняющей обработке ли­

митирующих поверхностей с целью обеспечения долговечности дета­ ли или по замене материала детали и технологии ее изготовления.

8. Составить отчет.

Примечание. Задание и набор справочного материала, необходи­ мого для выполнения практической работы, вьщается преподавателем.

Содержание отчета

1.Название работы и содержание задания.

2.Эскиз анализируемой детали с обозначением рабочих поверх­

ностей и технических требований к ней. Характеристика материала.

3.Результаты анализа служебного назначения узла, детали и от­ дельных элементов и поверхностей детали.

4.Результаты анализа условий работы и причин возможного вы­ хода детали из строя.

5.Предложения по отделочной и упрочняющей обработке рабо­ чих поверхностей детали, выводы о соответствии материала детали заданной долговечности.

Р а б о т а № 1.5

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ПО МИНИМАЛЬНОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ

Цель работы - приобретение практических навыков расчета технологической себестоимости операций механической обработки

42

и выбора рационального варианта операции по минимальной себе­ стоимости обработки.

Работа рассчитана на два академических часа.

Методические указания

Варианты индивидуальных заданий на выполнение работы при­ ведены в табл. 1.5.1 и 1.5.2.

.Уз

Ш1ШШПШ

Сталь 40, 250НВ

Рис. 1.5.1. Втулка

" а б Л И ц а 1.5.1

Варианты задач для сравнения себестоимости обработки цилиндрических поверхностей втулки

43

Окончание табл. 1.5.1

При сравнении вариантов обработки цилиндрических поверхно­ стей из табл. 1.5.1 в качестве исходных данных следует принимать: материал втулкисталь 40, 250 НВ, производство крупносерийное, объем выпуска - 20000 шт. в год.

При сравнении вариантов обработки плоских поверхностей из табл. 1.5.2 в качестве исходных данных следует принимать: матери­ ал шатуна —сталь 40, 240 НВ, производство крупносерийное, объем выпуска - 25000 шт. в год.

В табл. 1.5.2 - Т - поле допуска на размер; Ъ - припуск на сторо­ ну; Ва - шероховатость обработанной поверхности.

44

Т а б л и ц а 1.5.2

Варианты задач для сравнения себестоимости обработки цилиндрических поверхностей шатуна

Наиболее выгодным признается тот вариант обработки, у кото­ рого величина приведенных затрат на единицу продукции будет минимальной [1, 2]. Для выявления его необходимо определить приведенные часовые затраты на рассматриваемых рабочих местах.

Часовые приведенные затраты С„.з включают; текущие затраты по наиболее часто изменяющимся статьям (заработную плату опе­ раторам и наладчикам, расходы по содержанию и эксплуатации машин, а также приведенные к текущим затратам и часу работы ка­ питальные вложения, относящиеся к данному рабочему месту, в оборудование и здание).

где Сз - основная и дополнительная заработная плата с начисле­ ниями на социальное страхование и приработок, руб./ч;

М - количество обслуживаемых одним рабочим станков, шт.; Сч.з ~ практические часовые затраты по эксплуатации рабочего

места, руб./ч;

45

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Ен = 0,15);

Кс - удельные капитальные вложения в станок, руб./ч; Кз - удельные капитальные вложения в здание, руб./ч.

Основная и дополнительная заработная плата с начислениями и приработком определяется по формуле

С з = С , ф - 2 , 6 6 К ,

где 2,66 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработ­ ную плату, начисления на социальное страхование и приработок;

Ст.ф. - часовая тарифная ставка сдельщика-станочника соответст­ вующего разряда, руб./ч;

К - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика. Практические часовые затраты по эксплуатации рабочего места

можно рассчитать по формуле

где С®" - практические часовые затраты на базовом рабочем мес­

те, руб./ч; К„ - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, свя­

занные с работой данного станка, больше затрат на базовом рабо­ чем месте.

Удельные часовые капитальные вложения в станок и здание для серийного производства соответственно определяются:

где Ц - первоначальная балансовая стоимость станка, руб.; Фд - действительный фонд времени работы станка, ч; Лз - коэффициент загрузки станка;

250000 - средняя стоимость здания, приходящаяся на 1 м^ про­ изводственной площади, руб.;

46

Р - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м^.

Первоначальная балансовая стоимость станка

Ц = Р1Д,

гдеР - оптовая цена станка по прейскуранту, руб.; 1,1 - коэффициент, учитывающий затраты на транспортирование

станка и его монтаж.

Производственная площадь с учетом проходов определяется:

Р = ^ К , ,

где 1" - площадь станка в плане, м^; К? - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на

проходы, проезды.

Технологическая себестоимость операции механической обра­ ботки по приведенным затратам рассчитывается по формуле

^ _ Сп.з Т шт.(шк-к)

где Тцп^шк-к) - щтучное или штучно-калькуляционное время на вы­ полнение операции, мин;

60 - коэффициент для перевода стоимости станко-часа в станко­ минуты.

Величина приведенной годовой экономии от применения более экономичного варианта обработки определяется, руб.:

э , = ( е ; - с ; ) - н ,

где Сд и Сд - технологические себестоимости сравниваемых вари­

антов операций, руб.;

N - годовая программа, шт.

Часовые тарифные ставки рабочих-станочников приведены в табл. 1.5.3.

47

Та б л и ц а 1.5.3

Часовые тарифные ставки рабочих, руб.

В серийном производстве наладка станка осуществляется самим оператором и коэффициент, учитывающий зарплату наладчика, принимается К = 1. Количество станков, обслуживаемых одним ра­ бочим, в данной лабораторной работе М = 1.

Практические часовые затраты на базовом рабочем месте для крупносерийного производства равны 44,6 руб./час.

Основные сведения о металлорежущих станках и Значения ко­

48

Коэффициент загрузки станков рекомендуется принимать для крупносерийного производства равным 0,8, а действительный годо­ вой фонд времени Фд = 4015 ч.

Производственная площадь, занимаемая станком, с учетом про­ ходов не может быть меньше 6 м^. Поэтому если произведение !■ окажется меньше этого значения, то производственную площадь принимают равной 6 м^

Площадь станка в плане определяется умножением габаритных размеров станка В х Н, м^. Значения коэффициента Кг в зависимости от величины площади станка в плане принимаются по табл, 1.5.5.

При анализе себестоимости сравниваемых операций, для на­ глядности, рекомендуется построить в одинаковом масштабе соот­ ветствующие диаграммы.

Рис. 1.5.3. Диаграмма величины себестоимости и ее структ)фных элементов

49