2.6 Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента на операции

Таблица 11 – Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента на операции

№ операции	Наименование операции	Режущий инструмент	Вспомогательный инструмент	Измерительный инструмент
1	2	3	4	5
Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
005	Токарная	Резец проходной Т5К10, сверла ø25,5, ø56 ИВ 208-79		Штангенциркуль ГОСТ 166-80
010	Токарная	Сверла ø25,5,ø56 ИВ 208-79		Штангенциркуль ГОСТ 166-80 Индикатор ГОСТ 577-80
015	Расточная	Фреза ø20 Т813, сверло ø20 ИВ 208-79		Штангенциркуль ГОСТ 166-80
020	Токарная	Резец канавочный в=2,2, расточной резец Т15К6, подрезной резец Т15К6		Шаблон для контроля канавки в=2,2 Н13, прибор для контроля ø
025	Протяжная	Протяжка в=18D10 ГОСТ 18217-80		Нутромер ГОСТ 10-88, образец шероховатости ГОСТ 9378-75
030	Токарная	Резец проходной Т15К6		Микрометр ГОСТ 6507-78, штангенциркуль ГОСТ 166-80, индикатор ГОСТ 577-80
035	Шлифовальная	Шлифовальный круг		Микрометр ГОСТ 4381-80 Образец шероховатости ГОСТ 9378-75 Индикатор ГОСТ 577-80
040	Токарная	Резец проходной Т15К6		Индикатор ГОСТ 577-80 Штангенциркуль ГОСТ 166-80
Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
045	Расточная	Сверло ø10,5, ø25, ø37 ИВ 208-79. Зенкер ø40 №1 ГОСТ 3231. Развертка ø40Н7 черновая и чистовая ГОСТ 1672-80. Фреза ø 20 СТПИФ 5-80		Калибр-пробка ø40Н7 ГОСТ 14810-80 Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75
050	расточная	Сверло ø5 ИВ 204-79. Фреза ø40 ГОСТ 17026-71 Зенковка ГОСТ 14953-80		Штангенрейсмосс ГОСТ 164-80 Нутромер НН ГОСТ 10-75 Штангенциркуль ГОСТ 166-80

2.7 Расчет режимов резания, норм времени на две операции аналитическим на остальные табличным методом

Расчет аналитическим методом.

Операция 005 токарная

Станок токарно-винторезный модели 1М63В

Рисунок 8 – Эскиз заготовки

Содержание операции: сверлить отверстие диаметром 25,5

Основные характеристики токарно-винторезного станка модели 1М63

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм ……………….…….630

Расстояние между центрами, мм ……………………………………………1400

Частота вращения шпинделя, мин^-1 …………………………………...…10-1250

Мощность электродвигателя главного движения, кВт ……………………….13

Приспособление: четырехкулачковый патрон.

Режущий инструмент: резец проходной, сверло.

Измерительный инструмент: штангенциркуль ГОСТ 166-80.

Расчет режимов резания

Переход 1. Черновое точение

Назначение режимов резания

1. Определяем глубину резания t, мм

t=0,5D (17)

где D – диаметр сверла.

t=0,5×25,5=12 мм

t принимаем 12 мм

2. Определяем подачу S:

S=0,8-1,3 мм/об

Принимаем S=1 мм/об

Период стойкости резца Т=120 мин

3. Определяем расчетную скорость резания V_р по формуле

(18)

где С_v =340 – коэффициент

D – диаметр сверла;

Т – стойкость, 25 мин;

m=0,20, уv=0,8; xv=0,15 – показатели степени;

s – подача;

К_v – общий поправочный коэффициент

(19)

где К_мv – коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала, определяется по формуле

К_иv =0,65 – коэффициент, учитывающий качество материала заготовки;

К_φv =0,7 – коэффициент, учитывающий влияние параметров резца;

К_nv=0,8 – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки

(20)

где К_г=0,8 - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

nv =1,0 – показатель степени;

–прочность при растяжении.

4. Определяем частоту вращения шпинделя n по формуле

(21)

Подставив числовые значения, получим

об/мин

Принимаем n_д=640 об/мин.

5. Определяем действительную скорость резания V

м/мин (22)

6. Определяем мощность резания N_рез по формуле

где Р_z – тангенсальная составляющая силы резания, определяется

где С_р – коэффициент ;

x=1,0; у=0,75; n=-0,15 – показатели степени;

К_р – произведение ряда коэффициентов, находим по формуле

где К_φр=0,89; К_ур=1; =1;=0,93 – поправочные коэффициенты учитывающие геометрические параметры режущей части инструмента;

К_мр – поправочный коэффициент учитывающий влияние качества

обрабатываемого материала на силовые зависимости, определяем по

формуле;

где n=0,75 – показатель степени .

7. Проверяем достаточна ли мощность привода станка N_шп

где N_дв=13 кВт – мощность по паспорту станка;

ŋ=0,75 – КПД станка.

Проверяем неравенство: N_рез<N_шп, 4,18 кВт<9,75 кВт, следовательно, обработка возможна.

8. Определяем основное время Т_о по формуле

где i=1 – число проходов;

L – длина прохода резца, мм. Определяется по формуле

где l=48 – длина обработки, мм;

l₁=5 (7, стр. 517)

l₂=8 (7, стр. 517)

Табличным методом рассчитываем следующими переходы на данной операции.

Переход 2. Сверлить отверстие ø50

1. Определяем глубину резания

t принимаем 12 мм

2. Определяем подачу

S=0,8-1,3 мм/об

Принимаем S=0,8 мм/об

V – принимаем с 1 перехода

Принимаем n_д=320 об/мин

3. Определяем основное время Т₀ по формуле

где i=1 – число проходов;

L – длина прохода резца, мм. Определяется по формуле

где l=48 – длина обработки, мм;

l₁=5 (7, стр. 517)

l₂=8 (7, стр. 517)

Определяем основное общее время Т_общ, которое определяется как сумма основного времени со всех переходов.

Т_общ=0,2+0,2=0,4 мин

7. Определяем вспомогательное время Т_всп по формуле

Т_всп=t_уст+t_перех, (33)

где t_уст=1,17 – время связанное с установкой, снятием и переустановкой детали, в мин [9, стр.131 табл. 70];

t_перех=0,5 – время связанное с переходом.

Т_всп=1,17+0,5=1,67 мин

8. Определяем оперативное время Т_оп

Т_оп=Т_о+Т_всп, (34)

Т_оп=0,4+1,67=2,07 мин

8. Определяем штучное время Т_шт по формуле

Т_шт=(Т_о+Т_всп)×(1+(К/100)) (35)

Т_шт=(0,4+1,67)×(1+0,09)=2,3 мин

Расчет аналитическим методом.

Операция 035: Круглошлифовальная

Оборудование: Круглошлифовальный станок модели 3Т160.

Рисунок 9 - Эскиз заготовки

Содержание операции: шлифовать поверхность диаметром 100k6

Основные технические характеристики круглошлифовального станка модели 3Т160

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм …………………….…280

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм …………………………1000

Длина шлифования, мм ……………………………………………………..130

Максимальная частота вращения шпинделя, об/м ……………………….1250

Измерительный инструмент: микрометр ГОСТ 4381-80, образцы шероховатости ГОСТ 9378-75, индикатор ГОСТ 577-80.

Чистовое точение.

Назначение режима резания:

Переход 1.

1. Определяем глубину резания

2. Определяем подачу

3. Определяем эффективную мощность

где d – диаметр шлифования, мм

С_N=1,3; [6, стр.301-303]

V_з=20; [6, стр.301-303]

Х=0,85; [6, стр.301-303]

Y=0,7; [6, стр.301-303]

r=0,75; [6, стр.301-303]

По паспорту принимаем N=13кВт

4. Определяем основное время

где L_х – длина продольного хода стола (или шлифовального круга) в мм, в случае шлифования с выходом круга в обе стороны

h – припуск на сторону в мм;

n – число оборотов детали в мин;

где V – окружная скорость детали;

d – диаметр обрабатываемой детали в мм;

По паспорту принимаем n=63 об/мин

В – ширина шлифовального круга, мм;

S_n – продольная подача на один оборот детали в долях ширины круга;

К_m – коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга (1,2-1,4).

Табличный метод

Переход 2.

Содержание операции: шлифовать диаметр 120к6

1. Определяем глубину резания

2. Скорость резания и подачу принимаем с первого перехода

3. Определяем частоту вращения шпинделя

По паспорту принимаем n=50 об/мин

4. Определяем основное время

Определяем общее основное время Т_общ

Т_общ=Т₀₁+Т₀₂ , (42)

Т_общ=1,06+1,33=2,39 мин

Определяем вспомогательное время

t_уст=7,2 мин

t_пер=0,41 мин

t_изм=0,16 мин

Т_всп= t_уст+ t_пер+ t_изм=7,2+0,41+0,16=7,77 мин

Определяем оперативное время

Т_оп=Т_общ+t_обс+t_отл, (43)

где t_обс=7,7 – время на обслуживание рабочего места в % от оперативного времени;

t_отл =7,7 – время на естественные надобности в % от оперативного времени

t_обс=

Расчет табличным методом.

Операция 020 токарная

Переход 1.

Оборудование: Токарно-винторезный станок модели 1М63Ф3

Содержание операции: расточить отверстие ø 60Н7

Рисунок 10 - Эскиз заготовки

Основные характеристики токарно-винторезного станка модели 1М63

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм…..…………....…….630

Расстояние между центрами, мм ……………………….……….……….…1400

Частота вращения шпинделя, мин^-1 …..………………………...……….10-1250

Мощность электродвигателя главного движения, кВт …………..…………..13

Приспособление: четырехкулачковый патрон.

Режущий инструмент: сверло ø25, ø50 ИВ 208-79

Измерительный инструмент: штангенциркуль ГОСТ 166-80 ШЦ III; индикатор ГОСТ 577-80

Вспомогательный инструмент: четырехкулачковый патрон.

Расчет режимов резания

1. Определяем глубину резания t, [6, стр. 276 табл. 25]

2. определяем подачу S

S=0,8-1,3 мм/об

Принимаем S=0,8 мм/об

Период стойкости резца Т=120 мин [6, стр.279 табл. 30]

3. Определяем скорость резания V по формуле

V_р=114,5 м/мин

где С_v=9,8 коэффициент [6, стр. 278 табл. 28]

х=0,15; у=0,45; m=0,20 – показатели степени;

К_v – общий коэффициент учитывающий фактическое условие резания. Равен 0,52.

4. Определяем частоту вращения шпинделя n

Принимаем n_д=320 об/мин

5. Определяем фактическую скорость резания V_ф

6. Определяем мощность резания N_рез по формуле

7. Проверяем достаточна ли мощность привода станка N_шп

Проверяем неравенство: N_рез 1,8< N_шп 9,75 кВт, следовательно, обработка возможна.

8. Определяем основное время Т_о по формуле

где L=l+l₁+l₂ – длина прохода резца, мм;

l=48 – путь резания, мм;

l₁=5 – путь врезания, мм;

l₂= 8 – путь перебега, мм.

Переход 2.

Содержание операции расточить ø110 мм

Рисунок 10 - Эскиз заготовки

1. Определяем глубину резания

Скорость резания и подачу принимаем с первого перехода.

2. Определяем частоту вращения шпинделя

По паспорту принимаем n=320 об/мин

3. Определяем основное время

Определяем общее основное время

Т_общ=Т₀₁+Т₀₂, (50)

Т_общ=0,2+0,15=0,35 мин

Определяем вспомогательное время

Т_всп=1,17+0,5=1,67 мин

Определяем оперативное время

Т_оп=Т_общ+Т_всп=0,35+1,67=2,02 мин (51)

Определяем штучное время

Операция 030 токарная

Содержание операции: точить ø120,6 мм

Оборудование: токарно-винторезный станок модели 1М63

Рисунок 11 - Эскиз заготовки

Основные характеристики токарно-винторезного станка модели 1М63

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм………………...…….630

Расстояние между центрами, мм ….…………………………………………1400

Частота вращения шпинделя, мин^-1 …………………………………...…10-1250

Мощность электродвигателя главного движения, кВт ……………………….13

Приспособление: четырехкулачковый патрон.

Измерительный инструмент: микрометр ГОСТ 6507-78, штангенциркуль ШЦ III ГОСТ 166-80, индикатор ГОСТ 577-80.

Переход 1.

Назначение режима резания

1. Определяем глубину резания

2. Принимаем подачу S=0,8 мм/об

3. Определяем скорость резания

4. Определяем частоту вращения шпинделя

По паспорту принимаем n=160 об/мин

5. Определяем действительную скорость резания

6. Определяем мощность, затраченную на резание

N_рез=9,3

Р_z=9390,6

Проверяем следующее неравенство N_рез<N_шп

9,3<9,75, следовательно, обработка возможна.

Определяем основное время

L=l+l₁

l=22 мм

l₁=6мм

Переход 2.

Точить ø130 мм

1. Определяем глубину резания

2. Скорость резания и подачу принимаем с первого перехода

3. Частота вращения шпинделя равна

По паспорту принимаем n=100 об/мин

4. Действительная скорость резания равна

По паспорту принимаем V_д=41 ми/мин

5. Определяем основное время

Переход 3.

Точить отв. Ø100,6

1. Глубина резания t=2 мм

2. Скорость резания и подачу принимаем с первого перехода.

3. Определяем частоту вращения шпинделя

По паспорту принимаем n_д=160 об/мин

4. Определяем основное время

Определяем общее основное время

Т_общ=0,2+0,8+0,4=1,4 мин

Определяем вспомогательное время

Т_всп=1,17+0,5=7,67 мин

t_уст=1.17 мин

t_пер=0,5 мин

Определяем штучное время

Операция 015 расточная

Содержание операции: сверлить отв. Ø20 мм

Оборудование: горизонтально-расточной станок модели 2622ВФ1

Основные характеристики горизонтального-расточного станка с ЧПУ 2622ВФ1

Диаметр шпинделя, мм ………………………………………………………110

Частота вращения шпинделя, об/мин ………………………………..12,5-1250

Рабочие подачи бабки, мм/мин ………………………………………..1,4-1110

Рабочие подачи шпинделя, мм/мин …………………………………...2,2-1760

Мощность главного привода, кВт ………………………………………...8,5/10

Габаритные размеры станка, мм ……………………………...5300×3400×1000

Операция 025 протяжная

Оборудование: горизонтально-расточной станок модели 7Б57

Содержание операции: протянуть шпоночный паз b=18D10 мм, выдержав размер t=64,4±0,2 мм

Техническая характеристика протяжного станка модели 7Б57

Наибольшая длина хода салазок, мм …………………………………….....2000

Размер рабочей поверхности опорной плиты ………………………….560×560

Скорость рабочего хода протяжки, м/мин ………………………………1,0-6,15

Мощность, кВт………………………………………………………………….37

Габаритные размеры ……………………………………………9400×2500×1910

8. Технико-экономические сравнения вариантов обработки

Критерием экономической оценки варианта обработки является минимум затрат на изготовление продукции. При выборе варианта технологического маршрута приведенные затраты могут быть определены в виде удельных величин на один станок – час работы оборудования.

Часовые приведенные затраты С_п.з определяются по формуле, (1, с. 59)

С_п.з=(С_з+С_чз)+Е_н×(К_с+К_з) (57)

где С_з – основная и дополнительная заработная плата;

С_чз – часовые затраты на эксплуатацию рабочего места;

Е_н=0,15 – нормальный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

К_с и К_з – удельные часовые капитальные вложения в станок и здания.

Так как предполагаемые технологический процесс отличается от базового токарной обработкой, произведем расчет по этим опреациям.

Основная и дополнительная заработная плата определяется по формуле, (1, с. 59)

где ε=1,53 – коэффициент учитывающий дополнительную зарплату;

С_тф=60,6 – часовая тарифная ставка сдельщика-станочника

соответствующего разряда; (1, с. 454)

К=1 – коэффициент учитывающий зарплату наладчика;

М=1 – количество станков, обслуживающих один рабочим.

Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места, определяется по формуле

где С_чз^бл=4,46 руб/час;

К_м=3,6 – коэффициент; (1, с. 382)

Удельные часовые капитальные вложения в станок и здание определяют по формулам

где Ц=60000 балансовая стоимость станка, в руб;

F_д=4140 действительные годовой фонд времени работы оборудования, в часах;

ŋ_з=0,8 – коэффициент загрузки оборудования;

F – производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов и проездов, определяется по формуле

F=f×К_f (62)

где f – площадь станка в плане, в м². f=5,78×2=11,56. К полученной площади

необходимо добавить 10%, так как станок с ЧПУ, f=12,72 м²;

К_f=1,25 – коэффициент учитывающий дополнительную площадь на

проходы и проезды, м².

F=12,72×1,25=16 м²

С_п.з=(92,7+16,056)+0,15×(90+0,3)=122 руб

Технологическая себестоимость операции определяется по формуле (1, с. 59)

где К_в=1 – коэффициент выполнения норм

Для базового варианта основная и дополнительная заработная плата остается аналогичной проектному варианту, поэтому рассчитываем удельные часовые капитальные вложения в станок и здание.

F=11,56×1,25=14,57 м²

С_п.з=(92,7+16,056)+0,15×(70+0,27)=119 руб

Определяем технологическую себестоимость операции:

Таблица 12 – Сравнительная ведомость

Наименование исходных данных	Базовый вариант	Проектный вариант
Тип и модель станка	1М63	1М63Ф3
Стоимость станка, руб	233000	300000
Время на обработку, мин	3,0	1,5
Мощность оборудования, кВт	22	22
Количество станков, шт	1	1
Технологическая себестоимость операции, руб	7,7	3,05

Рассчитываем годовой экономический эффект по формуле

Э_г=(С₀₂-С₀₁)×N (64)

Э_г=(7,7-3,05)×35000=162750 руб

Расчеты показывают, что замена станка модели 1М63 на модель 1М63Ф3 следовательно принимаем его к разработке.

8. Анализ заводского технологического процесса, включая его соответствие требованиям международного стандарта ИСО 9000. Актуальность технологического процесса изготовления детали

Технологические процессы в серийном и массовом производстве разрабатывают развернутыми, то есть разбивают на отдельные операции с подробным перечислением последовательности выполнения всех приемов

работы в пределах каждой операции. Заводской технологический процесс оформлен технологическими документами общего и специального назначения по ГОСТ 3.1102-74.

Маршрутная карта является обязательным документом, заполнена в соответствии с требованиями по ГОСТ 3.1118-82.

Маршрутная карта содержит описание технологического процесса изготовления детали «Водило», включая контроль по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, материальных и трудовых нормативах.

Операционные карты механической обработки составлены в соответствии с ГОСТ 3.1104-74 и ГОСТ 3.1404-74 (который отменен)

В операционной карте описаны технологические операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения.

К каждой операционной карте приложена карта эскизов по ГОСТ 3.1105-74, которая необходима при выполнении технологического процесса, операции и переходы изготовления детали включая контроль.

Операционные карты технического контроля оформлены по ГОСТ 3.1502-74 формат 1 и 1А. в них описаны технологические операции технического контроля.

Все разработанные технологические документы скомплектованы и сгруппированы в следующей последовательности: титульный лист, карта эскизов с указанием инструкции по технике безопасности для всех видов работ согласно технологического процесса, маршрутная карта, операционные карты, карты эскизов, операционные карты технического контроля.

Международные стандарты ИСО 9000 устанавливают степень ответственности за качество выпускаемой продукции.

Качество продукции – это совокупность свойств продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворят определенные потребности в соответствии с её назначением (ГОСТ 1546-76).

Нормативные стандарты ИСО 9001, ИСО 9002, ИСО 9003 – основные модели систем обеспечения качества на различных стадиях

производственного процесса изготовления продукции.

При разработке любого проекта должны быть гарантированны безопасность изделия и его экологическая чистота.

В России приняты стандарты ГОСТ ИСО 9001-96; 9002-96; 9003-96, которые представляют собой идентичные тексты стандартов ИСО 9001; 9002; 9003.

Для обеспечения качества продукции на заводе существует метрологическое обеспечение качества.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения заданной точности.

Надзор за средствами измерений осуществляется государственной метрологической службой (МГН). Проверка средств измерений состоит в определении их погрешностей и возможности применения.

Основные виды проверки:

1. Первичная – при выпуске средств измерений и после ремонта.

2. Периодическая – проводящаяся через определенный промежуток времени эксплуатации по графику.

3. Внеочередная – инспекционная.

Деталь «Водило» выполнена из стали 45, ГОСТ 1050-88. Заготовка – поковка ø282 (±8)×201 (±6) мм.

Обработка заготовки начинается с токарной обработки под чистовую обработку на токарно – винторезном станке модели 1М63.

При обработке используются: резцы, оснащенные твердосплавными пластинками Т5К10 (проходные, подрезныея) и Т15К6 (канавочный,

расточной); сверла ø10,5, ø25, ø50, ø20, ø37, ø5; шлифовальный круг; протяжка; фрезы ø20, ø40; зенкер ø40 №1; развертка ø40Н7 черновая и чистовая; зенковка; метчики.

Контроль поверхностей производится стандартными инструментами (штангенциркуль ГОСТ 166-89, штангенциркуль ГОСТ 166-80), а также специальными измерительными инструментами (индикатор, микрометр, нутромер, калибр-пробка, шаблоны, штангенрейсмосс).

На операции 020 токаркой производится: подрезка торца в размер 165 мм; расточка отверстия ø60Н7(^+0,03). Расточка фаски 3×45⁰; расточка выточки ø80Н7(^+0,03) с подрезкой торца в размер 18 мм; расточка выточки ø72 с подрезкой торца в размер 2 мм; расточка отверстия ø90Н7(^+0,035); расточка канавки ø93,5^+0,35 в=2,2Н13(^+0,14). Обработка производится на токарно-винторезном станке модели 1М63 проходным, расточным и канавочным резцами Т15К6.

Контроль поверхностей осуществляется: шаблоном для контроля канавки в=2,2Н13; прибор для контроля ø93,5^+0,35; индикатором ГОСТ 577-80; нутромером ГОСТ 10-80; штангенциркулем ГОСТ 166-80.

На операции 025 протяжной производится: протяжка шпоночного паза в=18D10 ). Обработка осуществляется на горизонтально – протяжном станке модели 7Б57 протяжкой в=18D10 ГОСТ 18217-80.

Контроль поверхностей производится: нутромером ГОСТ 10-80; образцы шероховатости ГОСТ 9378-75.

На операции 035 шлифовальной производится: шлифование поверхностей ø100к6) и ø120к6). Обработка осуществляется на круглошлифовальном станке моделиWR4/2000 шлифовальным кругом.

Контроль поверхностей осуществляется: микрометром ГОСТ 4381-80; индикатором ГОСТ 577-80; образцами шероховатости ГОСТ 9378-75.