Параметры для нормирования шероховатости поверхности

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………………………………

 

1 Технологический раздел………………………………………………………………… 

1.1 Назначение  и конструкция обрабатываемой детали………………

1.2 Определение  типа производства…………………………………………………………… 

1.3 Анализ  технологичности конструкции детали……………………………

1.4 Выбор  и технико-экономическое  обоснование 

 метода  получения заготовки……………………………………………………………………………

1.5 Анализ  базового и технико-экономическое 

обоснование предлагаемого вариантов технологического

 процесса  обработки детали………………………………………………………………………………

1.6 Расчет  припусков на механическую обработку…………………………

1.7 Расчет  режимов резания………………………………………………………………………………

1.8 Техническое  нормирование…………………………………………………………………………

1.9 Выбор  оборудования и расчет его  количества…………………………

1.10 Обоснование  выбора транспортных средств  цеха…………………

1.11 Уточнение  типа производства и установление

его организационной формы…………………………………………………………………………………

2 Конструкторский раздел………………………………………………………………………

2.1 Кондуктор поворотный……………………………………………………………………………………

2.1.1 Назначение  и описание работы приспособления………………

 2.1.2 Расчет приспособления на точность…………………………………………

 2.1.3 Расчет необходимого усилия зажима…………………………………………

 2.1.4 Расчет элементов приспособления на прочность……………

2.2 Приспособление для контроля биения ступицы шкива…………

 2.2.1 Назначение и описание работы приспособления………………

 2.2.2 Расчет приспособления на точность…………………………………………

3 Исследовательский раздел…………………………………………………………………

3.1 Основные факторы, влияющие на точность обработки…………

3.2 Методы получения размеров…………………………………………………………………………

3.3 Технологические факторы, влияющие на точность обработки…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.4 Технологическая точность при различных способах обработки…………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.5Шероховатость поверхностей…………………………………………………………………………       3.6 Шероховатость как геометрическое состояние поверхности……………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.7 Параметры для нормирования шероховатости поверхности………………………………………………………………………………………………………………………………………

Выводы…………………………………………………………………………………………………………………

Литература………………………………………………………………………………………………………………

 

Приложения…………………………………………………………………………………………………………

Приложение А (обязательное) – Комплект документов на   технологический процесс механической обработки детали «Ступица шкива 31.01-2170А» ……………………………………………………………………………………

Приложение Б (обязательное) – Приспособление для притупления острых кромок отверстий ступицы шкива (спецификация)……………… ………………………………………………………………………………………………………………………

Приложение В (обязательное) – Приспособление для контроля биения ступицы шкива (спецификация)……………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Конструирование машин независимо от того, выполняется оно студентом или опытным инженером, — процесс творческий. Каждая конструкторская задача, как правило, имеет много решений. Опираясь на имеющиеся теоретические знания и практический опыт, конструктор должен выбрать из многих возможных решений одно, наилучшее. При этом ему приходится принимать во внимание часто противоречивые технологические и эксплуатационные требования, предъявляемые к проектируемому изданию. Нередко правильное решение может быть принято только после проведения сравнительных технико-экономических расчетов по конкурирующим конструктивным вариантам.

При конструировании машины одновременно должны решаться две основные задачи:

1. Создание машины, в полной мере  отвечающей эксплуатационным требованиям.

2. Создание машины, наиболее экономичной в изготовлении и эксплуатации.

При конструировании изделия конструктор  должен предусматривать возможный метод получения заготовки каждой детали. В ряде случаев конструктор принимает во внимание специфические требования технологии термической обработки, а также требования технологии окраски деталей. При конструировании изделия и его деталей учитывают также особенности механической обработки деталей и сборки.

Все перечисленные и другие требования технологии оказывают вполне определенное влияние на конструкцию изделия и его деталей. Поэтому общепризнанной является связь между конструкцией изделия и технологией его изготовления.

С другой стороны, известно, что технологический  процесс любого вида (получение заготовок, механическая обработка, сборка и др.) зависит не только от конструкции изделия, но и от предполагаемого количественного выпуска изделий в единицу времени, т. е. от объема выпуска изделий. При единичном и мелкосерийном выпуске экономически оправдано определенное число пригоночных операций на сборке: подрубка, припиловка, шабрение и т. п. В крупносерийном и массовом производстве пригоночные операции нежелательны.

При единичном производстве широкое  применение находят сварные детали простой формы и поковки, полученные ковкой. При массовом производстве широко применяют различные виды точного литья (кокильное, центробежное, по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы и др.), а также горячая и холодная штамповка, высадка, чеканка, штампосварка и др.

Механическую обработку деталей изделия единичного производства выполняют на универсальном оборудовании простейшим инструментом и (за редким исключением) без специальных приспособлений.

В мелко- и среднесерийном производстве все шире применяют станки с программным управлением, в том числе «обрабатывающие центры», которые предъявляют определенные требования к конструкции деталей.

При крупносерийном и массовом производстве широкое применение находят специальное оборудование, а также специальные приспособления и инструмент, которые предъявляют свои специфические требования к конструкции изделия. Поэтому изделия единичного или мелкосерийного выпуска конструктивно отличаются от изделий массового выпуска. Следовательно, объем выпуска, технология и конструкция изделия находятся в тесной взаимосвязи.

Очевидно, что в современных  условиях для создания технически грамотной конструкции изделия необходимо при его конструировании одновременно обеспечивать высокие эксплуатационные показатели и высокую степень технологичности его конструкции. Таким образом, готовый проект должен отвечать вполне определенным техническим требованиям, основные из которых можно сформулировать следующим образом:

 

1. Обоснование применения каждого  механизма, каждой детали механизма, каждого элемента конструируемой детали.

2. Учет основных требований технологии  сборки и разборки:

а) удобство сборки и регулировки;

б) удобство разборки;

в) уменьшение объема ручных пригоночных  операций на сборке;

г) уменьшение цикла сборки.

3. Соответствие конструктивных  форм детали условиям технологии получения заготовки и технологии механической ее обработки при заданном объеме выпуска. Основными видами заготовок являются:

а) отливки из чугуна, стали, цветных металлов;

б) прокат;

в) поковки из стали, получаемые ковкой и штамповкой;

г) сварные заготовки.

4. Экономное расходование материалов  и особенно металла. Требуемой прочности и жесткости деталей следует достигать введением ребер жесткости и рациональным распределением металла в детали, а не увеличением толщины стенок.   В ненагруженной или малонагруженной зоне детали нужно делать окна и выемки для более равномерного нагружения материала. Следует вместо металла применять, где возможно, пластмассу и другие неметаллические материалы. Везде, где это целесообразно, следует вместо стали использовать чугун, вместо дорогих высококачественных сталей - простые углеродистые, применять сборные конструкции деталей (центр из  чугуна, зубчатый венец из стали, бронзы и т. п.).

5. Широкое использование стандартных  узлов и деталей.  Изготовление специальной детали и узла обходится в несколько раз дороже стандартной. Поэтому, где возможно, следует применять стандартные муфты, тормоза, подшипники, смазочную аппаратуру (насосы, фильтры, масленки, ниппели), крепежные детали, детали управления (рукоятки, маховички) и др.

6. Надежность смазки всех трущихся  поверхностей деталей. При конструировании следует предусматривать возможность подвода смазки ко всем трущимся поверхностям.

7. Обеспечение достаточных расстояний  между деталями. Слишком малые расстояния недопустимы из-за опасности задевания деталей друг за друга, слишком большие нежелательны из-за увеличения размеров и массы узла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологический раздел

1. Назначение и конструкция обрабатываемой детали

 

Деталь ступица шкива 31.01-2170А входит в главный привод УЭС7-0-400730А универсально-энергетического средства зерноуборочного комбайна УЭС-2-250А. Устанавливается ступица шкива на вал (поз.1) по ø50h9 и фиксируется шайбой (поз. 19) и 2-мя гайками (поз.25 и 27). Резьбовые 8 отверстий М14 предназначены для соединения ступицы к шкиву (поз. 5) при помощи 4-х болтов (поз.10). Шпоночный паз 8D10 предназначен для исключения проворота ступицы на валу. 2 отверстия 16Н14 предназначены для демонтажа узла главного привода УЭС-7-400730.

Ступица 31.01-2170А предназначается для передачи крутящего момента со шкива на вал.

 

Деталь изготавливается из стали 40 ГОСТ 1050-74. Химический состав и механические свойства материала представлены в таблицах 1.1 и 1.2 [   ].

 

Таблица 1.1 – Химический состав стали 40 ГОСТ 1050-74

в процентах

C	Si		Mn	S	P		Ni	Cr
0,4	0,17-0,37	0,5-0,8		0,04	0,035	0,25		0,25

 

 

Таблица 1.2 – Механические свойства стали 40

, МПа	, МПа	, %	, %	Твердость, НВ
270	530	17	40	210
Примечание: - предел текучести; - предел прочности при растяжении; - коэффициент относительного удлинения; - коэффициент относительного сужения.

 

 

 

 

2. Определение типа производства

 

Тип производства характеризуется  коэффициентом закрепления операций , который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест [   ].

Располагая штучно - калькуляционным  временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков

,

где   - годовая программа, шт/год;

- штучно-калькуляционное время,  мин;

 - действительный годовой фонд  времени,  ч;

 - нормативный коэффициент загрузки  оборудования.

Значение нормативного коэффициента загрузки оборудования принимаем . Это не приведет к большим погрешностям в расчетах, а фактические значения коэффициента загрузки оборудования будут определяться после детальной разработки технологического процесса.

Далее по каждой операции выполняем  расчет фактического коэффициента загрузки оборудования по формуле

,

где  - принятое число рабочих мест.

Количество операций выполняемых на рабочем месте определяется по формуле

.

Результаты расчета типа производства сводим в таблицу 1.3. После заполнения всех граф таблицы подсчитываем суммарные значения для и , определяем и тип производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3 – Определение типа производства

Операция
010 Вертикально-сверлильная 020 Токарно-винторезная 030 Токарная с ЧПУ 040 Токарная с ЧПУ 050 Вертикально-протяжная 060 Внутри-шлифовальная 070 Торцекруглошлифовальная 080 Сверлильная с ЧПУ 090 Вертикально-сверлильная 100 Балансировка	3,478 1,361 7,616 4,265 0,645 6,014 1,733 32,45 2,290 1,008	0,108 0,042 0,236 0,132 0,020 0,186 0,054 1,006 0,071 0,031	1 1 1 1 1 1 1 2 1 1	0,108 0,042 0,236 0,132 0,020 0,186 0,054 0,503 0,071 0,031	7,407 19,05 3,390 6,061 40,00 4,301 14,81 1,590 11,27 25,81	7 19 3 6 40 4 15 2 11 26
ИТОГО	60,85		11			133

 

Коэффициент закрепления операций определяем по формуле

Полученное значение по ГОСТ 3.1108-74 соответствует среднесерийному типу производства [   ].

Решение о целесообразности организации поточного производства принимаем на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при односменном режиме работы и ее загрузке не ниже 60% [   ].

Заданный суточный выпуск изделий

 шт,

где  - количество рабочих дней в году.

Суточная производительность поточной линии

,

где  - суточный фонд времени оборудования. При односменном режиме работы мин;

- средняя трудоемкость основных  операций

 мин;

- штучное время i-ой основной операции, мин;

- коэффициент загрузки оборудования.

 шт.

Применение одноменклатурной поточной линии нецелесообразно, т.к. заданный суточный выпуск изделий значительно меньше суточной производительности поточной линии. Принимаем решение о групповой организации производства.

Определяем количество деталей в партии для одновременного запуска по формуле

 шт,

где  - периодичность запуска в днях (рекомендуются следующие периодичности запуска изделий 3,6,12,24 дней).

Размер партии должен быть скорректирован. Имея заданное число смен, определяем число деталей в партии, необходимое для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:

,

где  - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин;

- действительный фонд времени  работы оборудования в смену, мин;

 - нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производстве.

3. Анализ технологичности конструкции детали

 

Деталь – ступица шкива – изготавливается из легированной сталь 40 ковкой на молотах, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.

Деталь достаточно технологична, допускает  применения высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Однако, шпоночный паз 68 мм может быть получен только на протяжной операции с использованием специального инструмента.

Количественная оценка показателей технологичности рассматривает коэффициент использования материала, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости поверхностей [   ].

Коэффициент использования материала  определяем по формуле

,

где  - масса детали, кг;

- масса заготовки, кг.

Коэффициент точности обработки определяем по формуле

,

где  - средний квалитет точности обработки

;

- i-ый квалитет точности поверхности;

- количество поверхностей i-ой точности.

,

.

Коэффициент шероховатости определяем по формуле

,

где  - средняя шероховатость обработки

;

- i-ая шероховатость поверхности;

- количество поверхностей i-ой шероховатости.

 мкм,

.

4. Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

 

Методы выполнения заготовок для  деталей машин определяются назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Деталь – ступица шкива 31.01-2170А  – изготавливается из стали 40 ковкой на молотах. В проектируемом технологическом процессе рассмотрим вариант изготовления детали ковкой на ГКМ. В качестве критерия для выбора метода получения заготовки используем себестоимость получения заготовки [   ]

,

где  - базовая стоимость 1 т заготовок;

- коэффициенты, зависящие от  класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

На рисунке 1.1 представлен эскиз  заготовки, получаемой штамповкой на ГКМ. Определяем массу заготовки в проектируемом варианте

 кг.

Результаты расчета себестоимости заготовки в базовом и проектируемом вариантах сводим в таблицу 1.4.

 

Таблица 1.4 - Результаты расчета стоимости  заготовки

Параметр	Базовый вариант	Проектный вариант
Стоимость 1 т заготовок, тыс. руб. Масса заготовки, кг Масса готовой детали, кг Цена 1 т отходов, тыс. руб.	3600 5,8 2,5 500	3600 5,64 2,5 500
Стоимость заготовки, тыс. руб.	41,11	40,02

 

Экономический эффект для сопоставления  способов получения заготовок рассчитываем по формуле

 тыс. руб.

 

 

 

Рисунок 1.1 – Эскиз заготовки

5. Анализ базового и технико-экономическое обоснование предлагаемого вариантов технологического процесса обработки детали

 

Базовый технологический процесс  представлен в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5 – Базовый технологический  процесс

Операция	Оборудование
010 Вертикально-сверлильная 020 Токарно-винторезная 030 Токарная с ЧПУ 040 Токарная с ЧПУ 050 Вертикально протяжная 060 Внутришлифовальная 070 Торцекруглошлифовальная 080 Сверлильная с ЧПУ 090 Вертикально-сверлильная 100 Балансировка	2Н135 16К20 16К20Ф3 16К20Ф3 7Б66 3К227 3Т161 2С132ПМФ2 2Н135 2Н135

На операции 010 «Вертикально-сверлильная» сверлится отверстие Æ40Н14 мм. В проектируемом варианте данной операции не будет, т.к. мною внесено предложение получать поковку со сквозным отверстием.

На операции 020 «Токарно-винторезная» обрабатывается наружная поверхность  одной стороны детали при базировании  в трехкулачковом патроне.

На операции 030 «Токарная с ЧПУ» обрабатывается наружная поверхность с другой стороны детали, подрезается торец и точится фаска. Также на этой операции растачивается коническое отверстие. Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

На операции 040 «Токарная с ЧПУ» подрезаются торцы, точится поверхность(с образованием фаски), точится канавка и растачиваются отверстия.

На операции 050 «Вертикально протяжная» обрабатывается шпоночный паз. Данная операция остается без изменения.

На операции 060 «Внутришлифовальная» шлифуется поверхность.

На операции 070 «Торцекруглошлифовальная»  шлифуется поверхность с подшлифовкой торца. Деталь устанавливается и закрепляется при помощи оправки.

На операции 080 «Сверлильная с ЧПУ» сверлятся восемь отверстий под  резьбу М14, а также два отверстия Æ16Н14. Базирование осуществляется так же на плоскость и отверстие со шпоночным пазом. Также на этой операции можно притупить острые кромки на выходе сверла в отверстиях.

    На операции 090 «Вертикально-сверлильная»  притупляются острые кромки на выходе сверла в отверстиях 

На операции 100 «Вертикально-сверлильная» производится балансировка детали. Для этого сверлится балансировочные отверстия.

   

 

В таблице 1.6 приведен проектируемый  технологический процесс обработки  детали.

 

Таблица 1.6 – Проектируемый технологический  процесс

Операция	Оборудование
010 Токарно-винторезная 020 Токарная с ЧПУ 030 Токарная с ЧПУ 040 Вертикально протяжная 050 Внутришлифовальная 060 Торцекруглошлифовальная 070 Сверлильная с ЧПУ 080 Вертикально-сверлильная 090 Балансировка	16К20 16К20Ф3 16К20Ф3 7Б66 3К227 3Т161 2С132ПМФ2 2Н135 2Н135

 

Ниже приведено экономическое  обоснование произведенных изменений.

 

Базовый техпроцесс

Операция 010 “ Вертикально-сверлильная”, станок 2Н135

 

1. Цена станка:

               Ц = 8 070 812 руб.

 

2. Площадь станка в плане: 

              F = 1,004 × 4 = 4,016 м² .

 

     где  f - площадь станка в плане, м;

K_f-коэффициент, учитывающий производственную площадь проходов, проездов и др.

 

3. Часовая тарифная ставка станочника-сдельщика  четвертого разряда:

           С_т.ф. =73,88руб./ч.

 

4. Основная и дополнительная  зарплата с начислениями и  учетом многостаночного обслуживания:

   Cз = e × С_т.ф × К × Y = 1,53 × 73,88× 1 × 1=113 руб./ч.

 

где e -коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, равную

9%, начисления на соц. страхование 7.6% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм на 30%;

e = 1,09 × 1,076 × 1.3 = 1,53;

К -  коэффициент ,учитывающий зарплату наладчика;

    Y - коэффициент ,учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании;

 

5. Часовые затраты по эксплуатации  рабочего места:

          С_ч.з. = 50× 1,2 = 60 руб./ч.

6.

        8 070 812

         К_с =  ¾¾¾¾¾ = 5004,2 руб./ч.

        2016 × 0,8

 

4.016 × 78,4 × 100

7. К_з = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 19,5 руб./ч.

    2016 × 0,8

 

8. С_п.з = 113+ 60 + 0.15 × (5004,2+ 19,5) = 926,6 руб./ч.

 

   926,6 × 3,478

9. C_o = ¾¾¾¾¾¾¾ = 41,31 руб.

   78

 

Операция 020 “ Токарно-винторезная  ” станок 16К20

 

1. Цена станка:

Ц = 8 427 862 руб.

 

2. Площадь станка в плане:

F = f × K_f = 7,7 м²,

 

где f - площадь станка в плане, м;

K_f-коэффициент, учитывающий производственную площадь проходов, проездов и др.

 

3.Часовая тарифная ставка станочника-сдельщика  четвертого разряда;

C_т.ф = 73,88 руб.

 

4. Основная и дополнительная  зарплата с начислениями и  учетом многостаночного обслуживания:

Cз = e × С_т.ф × К × Y =  1,53 × 73,88× 1 × 1 = 113 руб./ч.,

 

где e -коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, равную

9%, начисления на соц. страхование 7.6% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм на 30%;

e = 1,09 × 1,076 × 1.3 = 1,53;

К -  коэффициент ,учитывающий зарплату наладчика;

Y -  коэффициент ,учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании;

 

5.Часовые затраты по эксплуатации  рабочего места:

 

   _б.п.

С_ч.з = С_ч.з × Км  = 50 × 1,3 = 65 руб./ч.

 _б.п.

где  С_ч.з - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, руб./ч;

Км - коэффициент , показывающий во сколько раз затраты ,связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка см.[1], с.148.

 

6. Капитальные вложения в станок:

 

  Ц     8 427 862

К_с = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 5225,6 руб./ч.

F_д × h_з  2016 × 0,8

 

 

7. Капитальные вложения в здание:

 

F × 78,4 × 100     7,7 × 7840

К_з = ¾¾¾¾¾¾¾  = ¾¾¾¾¾¾¾ = 37,4 руб./ч.

   Fд × h_з       2016 × 0,8

 

8. Часовые  приведенные затраты:

Сп.з = Cз + Сч.з + Ен × (Кс + Кз) = 113+ 65+ 0,15 × (5225,6 + 37,4) = 967,54 руб./ч.;

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

 

9. Технологическая себестоимость  операции мех. обработки:

С_п.з × Т_ш-к    967,45 × 1,361

Со = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾    = 16,88 руб.;

60 × К_в      60 × 1,3

 

где  К_в - коэффициент выполнения норм;

 

Операция 030 “Токарная с ЧПУ”. Cтанок  16К30Ф3

 

1.Цена станка:

Ц = 42 566 312 руб.

2. Площадь станка в плане 

F = f × K_f = 3,5× 3,5 = 12,25 м²,

 

где f - площадь станка в плане, м²;

K_f- коэффициент, учитывающий производственную площадь проходов,

проездов и др.

 

3.Часовая тарифная ставка станочника-сдельщика  четвертого разряда;

C_т.ф = 73,88 руб.

 

4. Основная и дополнительная  зарплата с начислениями и  учетом многостаночного обслуживания:

C_з = e × С_т.ф × К × Y =  1.53 × 73,88× 1 × 1 = 113 руб./ч.

где e -коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, равную 9%, начисления на соц. страхование 7.6% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм на 30%

e = 1,09 × 1.076 × 1.3 = 1,53;

К - коэффициент ,учитывающий зарплату наладчика;

Y-коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.

 

5.Часовые затраты по эксплуатации  рабочего места:

     _б.п

Сч.з = С _ч.з × К_м  = 50 × 3 = 150 руб./ч.;

 

  ^б.п

где Сч.з. - практические часовые затраты на базовом рабочем месте, руб./ч.;

К_м - коэффициент , показывающий во сколько раз затраты ,связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка см.[1], с.148.