Расчет промежуточных припусков и межоперационных размеров заготовки

Для каждого технологического перехода нужно выбрать промежуточный припуск, равный глубине резания при обработке за один рабочий ход.

Промежуточные припуски на наиболее точную и чистую поверхность детали необходимо определить расчетно-аналитиче-ским методом, сущность которого заключается в том, что при расчете припуска на выполняемом технологическом переходе должны быть устранены погрешности изготовления детали от предшествующего перехода и вносимые при установке детали на данном переходе.

Для симметричного припуска при обработке поверхностей вращения минимальный расчетный припуск определяется [18] по формуле:

, (22)

где Rz_i–1 – шероховатость поверхности после предыдущего перехода, мкм;

h_i–1 – глубина дефектного слоя металла после предыдущего перехода, мкм;

_i–1 – погрешность формы, пространственные отклонения обрабатываемой поверхности после предшествующего перехода, мкм;

y_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.

При данном расчете технологический ранее разработанный маршрут обработки данной поверхности может быть уточнен.

Подробно методика определения промежуточных припусков с необходимыми справочными данными и примерами расчета приведены в пособии [17].

Для остальных поверхностей, обрабатываемых за несколько переходов или технологических операций промежуточные припуски определяются опытно-статистическим методом в соответствии с рекомендациями пособия [17]. Результаты расчета промежуточных припусков расчетно-аналитическим и опытно-статистическим методами следует занести в графу 7 таблицы 2.

Определение режимов обработки и норм времени на технологических операциях

Исходными данными для технического нормирования технологических операций являются:

1. материал детали и его механические свойства (для сталей – предел прочности _в в кг/мм² или в МПа, а для чугунов – твердость по Бринелю НВ в ед.);

2. вид заготовки (отливки, поковки, прокат);

3. масса исходной заготовки;

4. содержание и последовательность технологических и вспомогательных переходов;

5. наименование и модель станка;

6. характеристики станка (мощность, крутящий момент, частота вращения шпинделя, подача и др.);

7. характеристика приспособления (наименование, степень механизации и др.);

8. характеристика вспомогательного инструмента для каждого перехода (наименование, степень механизации и др.);

9. характеристика режущего инструмента для каждого перехода (наименование, размеры, материал и геометрия режущей части и др.);

10. наличие охлаждения при резании и другие.

Конечная цель технического нормирования – расчет нормы штучно-калькуляционного времени при работе на станках, настроенных на обработку партии деталей по формуле:

, (23)

где t_оп – норма оперативного времени, мин;

_об – норма времени на обслуживании рабочего места (техническое и организационное) в %-х от оперативного времени;

_отд – норма времени на отдых и личные надобности в %-х от оперативного времени;

Т_пз – норма подготовительно-заключительного времени, мин;

n_з – размер партии запуска деталей в производство.

, (24)

где t_oi – норма основного времени на i-ом технологическом переходе, мин;

t_{в ni} – норма вспомогательного времени на технологическом переходе, мин;

n – число технологических переходов на операции;

t_{в yi} – норма вспомогательного времени на j-ом вспомогательном переходе, мин;

К_тв – поправочный коэффициент в зависимости от характера серийности работ.

Методики технического нормирования на всех видах станочного оборудования подробно изложены в литературных источниках [18-30].

В данных методических указаниях приведены методики технического нормирования на токарных операциях в соответствии с рекомендациями [18,19, 20, 21, 22, 23, 26, 28].

При одноинструментной токарной обработке с выполнением многопереходных работ последовательность технического нормирования включает:

1. Определение основного времени каждого технологического перехода.

, (25)

где L_p – расчетная длина обработки, мм;

S – подача, мм/об;

n – частота вращения шпинделя, об/мин (мин^-1);

i – число рабочих ходов.

1.1. Определение расчетных размеров обработки.

Расчетным диаметром D_р (мм) является наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки на данном переходе.

При обработке на настроенных станках (без взятия пробных стружек) расчетная длина обработки L_р (мм) рассчитывается по формуле:

, (26)

где l – длина обрабатываемой на данном переходе поверхности, мм;

l_вр, l_пер – длина врезания и перебега инструмента.

В нормативах [21, Прил. 4, лист 3] дается суммарная длина l_вр + l_пер.

1.2. Назначение глубины резания t.

На черновых технологических переходах рекомендуется назначать глубину резания максимальной, т.е. равной значению промежуточного припуска Z_пр на длинном переходе, т.к. глубина резания незначительно влияет на стойкость резца и скорость резания. Предельным ограничением глубины резания является ее значение t_max, допустимое из условия безвибрационной работы станка, задаваемое в его паспорте.

Для токарных станков t_max можно определять по формуле:

, (27)

где D_max – максимальный диаметр заготовки, обрабатываемой на данном станке (двойная высота центров станка).

В курсовом проекте применяются точные индивидуальные заготовки (отливки, поковки) с минимальными припусками на обработку (2-4 мм на сторону), поэтому глубина резания на каждом переходе не превысит t_max.

На чистовых переходах выбор глубины резания зависит от требуемой точности обработки и шероховатости обработанной поверхности. Учитывая малые припуски на применяемых заготовках глубину резания на чистовых переходах необходимо назначать равной припуску на данном переходе.

1.3. Расчет числа рабочих ходов.

(28)

Число рабочих ходов (черновых и чистовых) при нарезании резьбы резцом выбирается из нормативов [21].

1.4. Выбор подачи S, мм/об.

Для черновых переходов подача выбирается из нормативов [21, карта 1] в зависимости от обрабатываемого материала, сечения державки резца на данном станке, диаметра заготовки D_р и глубины резания t.

Сечение державки резца HB (H – высота, B – ширина в мм) можно выбрать на основе рекомендаций [32, с. 350] в зависимости от минимальной допустимой высоты H для максимальных диаметра и длины заготовки, обрабатываемой на данном станке над станиной D_max из табл. В.3.

Для чистовых переходов подача выбирается из нормативов [21, карта 3] в зависимости от требуемой шероховатости, обрабатываемого материала, диапазона скоростей резания и радиуса при вершине резца (рекомендуется принимать r=1 мм). Класс чистоты 4 соответствует Rа = 12,5–6,3 мкм, 5 – Rа = 6,3–2,5 мкм,

6 – Rа = 2,5–1,25 мкм.

Первоначально выбирается диапазон подач из выше указанных карт нормативов. Затем при выборе скорости резания значение подачи уточняется, и принимается ближайшее значение по паспорту станка.

Рекомендуется проверить выбранные значения подачи для черновой обработки по прочности державки резца [21, Прил. 9, с. 385], по прочности пластины из твердого сплава [21, Прил. 10, с.387], жесткостью заготовки [21, Прил. 12, с. 392], прочностью механизма подач станка [21, Прил. 7, с. 382-383] и по шероховатости поверхности [21, карта 3]. Но для рассматриваемых в курсовом проекте деталей эти условия обычно выполняются, поэтому проверку можно не делать.

1.5. Назначение периода стойкости резца.

Назначаем период стойкости резца равным Т=60 мм, в этом случае поправочный коэффициент на скорость резания [21, с. 31] равен единице. Достигаемый при этом допустимый износ по задней поверхности резца выбирается из нормативов [21, Прил. 3, л.1].

1.6. Определение скорости резания V_р.

Скорость резания определяется в зависимости от обрабатываемого материала и его прочности или твердости, материала режущей части резца, глубины резания, принятой подачи и главного угла в плане  резца по [21, карты 6, 9, 10] для чугуна и стали.

1.7. Расчет частоты вращения шпинделя n_р для найденной скорости резания V_р производится по формуле:

(29)

Рассчитанное значение скорости резания уточняется по паспорту станка. При отсутствии паспортных данных допускается в учебных целях округлить n_р до S в ближайшую сторону до 5 и принимать полученное значение за паспортное n_n.

1.8. Определение фактической скорости резания по принятой частоте вращения шпинделя

(30)

1.9. Определение мощности, затрачиваемой на резание N_рез [21, карты 7,8] для чугуна и стали.

1.10. Сравнение мощности, затрачиваемой на резание с мощностью привода станка.

, (31)

где  – КПД привода станка, принимаемое равным =0,85 (можно уточнить по паспорту станка).

1.11. Расчет основного времени по формуле (25).

2. Определение вспомогательного времени на операцию.

2.1. Вспомогательное время на вспомогательные переходы, связанные с установкой, переустановкой и снятием заготовки t_{в у} выбираются в зависимости от вида приспособлений независимо от типов станков.

Наиболее распространенные способы установки, выверки и крепления заготовок в универсальных и специальных приспособлениях приведены в нормативах [28, карты 2-7].

Основным фактором продолжительности затрат является вес заготовки. Также учтены способ крепления детали и тип приспособления; характер установочной поверхности; наличие и характер выверки; количество одновременно устанавливаемых заготовок и др.

Нормативы времени на установку и снятие детали предусматривают выполнение следующей работы:

1) установить и закрепить заготовку;

2) включить станок;

3) выключить станок;

4) открепить деталь;

5) снять деталь;

6) очистить приспособление от стружки.

Нормативами предусмотрена установка и снятие заготовок весом до 20 кг вручную и свыше 20 кг – с помощью подъемных механизмов (подъемники при станке и мостового крана).

Например, на установку и снятие заготовки весом до 1 кг в трехкулачковом самоцентрирующем патроне [28, карта 2] с креплением пневматическим зажимом (при серийном и крупносерийном типе производства) без выверки необходимо потратить

t_{в у}=0,13 мин.

2.2. Определение вспомогательного времени, связанного с переходом или обрабатываемой поверхностью [28, карты 18-58] определяется по формуле:

, (32)

где t_{в пк} – вспомогательное время на технологический переход, вошедшее в комплекс приемов, мин;

t_{вп нк} – вспомогательное время на технологический переход, не вошедшее в комплекс приемов, мин;

t_{в ки} – вспомогательное время на контрольные измерения, мин.

При определении вспомогательного времени t_{в пк} учитывается выполнение следующего комплекса приемов:

1) подвод инструмента (резца, сверла и т.п.) к заготовке;

2) включение и выключение подачи;

3) измерение детали при взятии пробных стружек;

4) отвод инструмента в исходное положение.

При этом для данного технологического перехода (продольное или поперечное точение, чистовое или черновое и т.д.) учитывается размер станка, размер обрабатываемой поверхности, точность измерения, точность обработки, т.е. факторы, влияющие на продолжительность комплекса приемов. Например, для чернового рабочего хода одним инструментом продольного точения заготовки диаметром 80 мм (до 100 мм) на токарно-винторезном станке 16К20 (группа II, наибольший диаметр изделия, установленного над станиной до 400 мм) t_{в нк}=0,12 мин [28, карта 10, лист 1].

При определении вспомогательного времени t_{вп нк} выбираются наименования приемов в зависимости от группы станка и содержания предшествующего данного технологического перехода. Например, для токарно-револьверного станка группы III (наибольший диаметр обрабатываемого прутка до 65 мм) [28, карта 24, лист 3] по сравнению с предыдущим технологическим переходом необходимо:

1) изменить число оборотов шпинделя

t_{вп нк1}=0,05 мин;

2) изменить величину подачи

t_{вп нк2}=0,05 мин;

3) сменить резец поворотом револьверной головки

t_{вп нк3}=0,07 мин;

4) закрепить или открепить каретку от продольного перемещения

t_{вп нк4}=0,04 мин.

Тогда общие затраты вспомогательного времени на переходы, не вошедшие в комплекс:

t_{вп нк} = t_{вп нк1} + t_{вп нк2} + t_{вп нк3} + t_{вп нк4} = 0,05 + 0,05 + 0,07 + 0,04 =

= 0,21 мин.

При определении вспомогательного времени t_{в ки} [28, карта 86] учитывается только время на контрольные измерения после окончания обработки поверхности. Время на контрольные измерения, производимые в процессе обработки детали учтено в картах вспомогательного времени, связанного с переходом.

Время на контрольные измерения включает следующие виды работ:

1) взятие инструмента;

2) установка размера измерения;

3) очистка (в необходимых случаях) измеряемой поверхности.

Вспомогательное время на контрольные измерения зависит от вида измерительного инструмента, точности измерения и размеров обрабатываемой поверхности.

При расчете нормы штучного времени время на контрольные измерения определяется с учетом необходимой периодичности таких измерений:

, (33)

где – время одного контрольного измерения при сплошном контроле;

К_п – коэффициент периодичности контроля.

Например, при точении цилиндрической поверхности диаметром 50 мм (до 200 мм) длиной 90 мм (до 100 мм) с обеспечением точности IT10 (4 класс) при измерении размера микрометром [28, карта 86, лист 7] =0,27 мин.

Коэффициент периодичности при работе инструментом, настроенным на размер (на токарно-револьверном станке) К_п=0,5.

Тогда t_{в ки} = 0,27  0,5 = 0,135 мин.

3. Определение времени на обслуживание рабочего места.

Время на обслуживание рабочего места дано по типам станков в процентах от оперативного времени.

Нормативное время рассчитано на обслуживание рабочим одного станка и включает время:

1) на техническое обслуживание рабочего места – уход за оборудованием и поддержанием в рабочем состоянии инструмента для выполнения конкретной работы:

а) смена затупившегося лезвийного инструмента или периодическая правка и смена изношенного шлифовального круга;

б) регулирование и подналадка станка в процессе работы;

г) сметание и периодическая уборка стружки в процессе работы;

2) на организационное обслуживание рабочего места:

а) осмотр и опробование оборудования;

б) раскладку инструмента в начале и уборка его в конце смены;

в) смазка и чистка станка в течение рабочего дня;

г) получение инструктажа в течение рабочего дня;

д) уборка рабочего места в конце смены.

Например, при обработке на токарно-револьверном станке с горизонтальной осью вращения головки группы III (наибольший диаметр обрабатываемого прутка свыше 50 мм) _об=5,0% от t_оп [28, карта 26].

4. Определение времени на отдых и личные надобности.

Для работ с механической подачей (на металлорежущих станках) предусмотрено время на личные надобности и физкульт паузы независимо от продолжительности оперативного времени на операцию _отд = 4 % от t_оп [28, карта 88].

5. Определение подготовительно-заключительного времени на обработку партии деталей производится по формуле:

, (34)

где Т_пз1 – подготовительно-заключительное время на наладку станка приспособлений и инструментов в зависимости от способа установки детали в определенном приспособлении и количества установленных инструментов, мин;

Т_пз2 – подготовительно-заключительное время на дополнительные приемы, не вошедшие в Т_пз;

Т_пз3 – подготовительно-заключительное время на пробную обработку деталей в зависимости от количества инструментов, устанавливаемых на точный размер и оперативного времени обработки;

Т_пз4 – подготовительно-заключительное время на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки.

Например, при обработке на токарно-револьверном станке с горизонтальной осью вращения [28, карта 26] группы II (наибольший диаметр обрабатываемого прутка до 36 мм) при установке детали в трехкулачковом самоцентрирующем патроне (универсальном приспособлении) при числе резцов в наладке 7 (до 8) Т_пз1=11 мин. Дополнительных приемов нет Т_пз2=0. При наличии двух резцов настраиваемых с допуском на обработку ≤ 0,1 мм и оперативном времени t_оп=4 мин (до 5 мин) Т_пз3=8 мин, Т_пз4=8 мин. Тогда Т_пз = 11 + 0 + 8 + 8 = 27 мин.