Технологический процесс механической обработки детали Траверса, проект специального станочного приспособления для фрезерования паза детали, проект специального станочного приспособления для фрезерования контура детали, ...

где [pic] - учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

[pic] - учитывает увеличение силы резания в результате затупления

режущего инструмента;

[pic] - учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;

[pic] - учитывает изменение зажимного усилия (механизированный

привод);

[pic] - учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном

зажиме);

[pic] - учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на

опорах;

[pic] - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.

[pic].

Коэффициент трения [pic] [14, 24], т.к. заготовка контактирует с

опорами и зажимными элементами приспособления необработанными

поверхностями.

Определяем главную составляющую силы резания:

[pic]

Тогда усилие зажима равно:

[pic],

[pic];

[pic].

За расчетное значение принимаем [pic].

Определяем диаметр гидроцилиндра:

[pic],

где [pic] - давление в гидросистеме, равное [pic],

[pic] - коэффициент полезного действия ([pic]).

[pic].

Принимаем по [pic] диаметр гидроцилиндра равным [pic], ход поршня

[pic]. Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила [pic], тянущая [pic].

2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента

2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента

Для получения поверхности детали под втулку проектируется специальный

металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными твердосплавными

пластинами и с направляющим элементом. Отличительной особенностью такой

зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность оси отверстия

внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное снятие

фаски и более высокую шероховатость поверхности.

Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза торцевая.

Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в заготовке

специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной пресс-формы,

также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент использования

материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости заготовки, а

следовательно, и к возрастанию стоимости детали.

2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента

1. Определяем режим резания по нормативам:

- глубина резания [pic];

- находим подачу на оборот [pic];

- скорость главного движения резания [pic],

где [pic] - диаметр режущего инструмента, равный [pic];

[pic] - период стойкости инструмента, равный [pic];

[pic] - глубина резания, [pic];

[pic]- подача на оборот, [pic];

[pic];

- крутящий момент и осевая сила

[pic],

где [pic]; [pic]; [pic] [7, 288],

[pic];

[pic];

[pic],

где [pic]; [pic] [7, 290].

[pic],

[pic].

2. Определяем номер хвостовика конуса Морзе:

Осевую составляющую силы резания можно разложить на две силы:

1. [pic] - действующую нормально к образующей конуса [pic], где [pic]

- угол конусности хвостовика.

2. Силу [pic] - действующую в радиальном направлении и

уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности

конуса.

Сила [pic] создает касательную составляющую [pic] силы резания; с

учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки [pic]:

[pic].

Момент трения между хвостовиком и втулкой:

[pic].

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления

резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом,

который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для

нормальной работы инструмента.

Следовательно,

[pic].

Средний диаметр конуса хвостовика:

[pic],

или

[pic],

где [pic] - момент сопротивления сил резанию,

[pic] - осевая составляющая силы резания,

[pic] - коэффициент трения стали по стали,

[pic] - для большинства конусов Морзе равен приблизительно [pic],

[pic];

[pic] - отклонение угла конуса;

[pic].

По [pic] выбираем ближний ближайший больший конус, т.е. конус Морзе

№3, со следующими основными конструктивными параметрами: [pic]; [pic];

[pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic].

3. Конструктивные элементы зенковки принимаем по [pic]: длина рабочей

части [pic]; длина оправки [pic]; общая длина инструмента [pic];

длина инструмента без направляющего элемента [pic].

4. Твердый сплав пластины для обработки титанового сплава [pic]

принимаем [pic], форму [pic] по [pic] или форму [pic] по [pic]. В

качестве припоя принимаем латунь [pic]. Корпус зенковки из [pic] по

[pic].

5. Технические требования для зенковки, оснащенной пластинами из

твердого сплава, принимаем по [pic].

2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость

Расчет инструмента на прочность и жесткость производится путем

сравнения трех параметров: [pic], [pic], [pic].

Максимальная нагрузка допускаемая, прочностью инструмента при

известных размерах корпуса цековки:

- для круглого сечения

[pic],

где [pic] - предел прочности при изгибе для конструкционной стали

равен [pic];

[pic] - расстояние от вершины инструмента до рассматриваемого опасного

сечения, [pic].

[pic].

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью инструмента,

определяется с учетом допустимой стрелы прогиба:

[pic],

где [pic] - допускаемая стрела прогиба равная [pic];

[pic] - модуль упругости;

[pic] - момент инерции сечения корпуса (для круглого сечения [pic]).

[pic][pic],

[pic].

Таким образом, выполняется основное условие обеспечения прочности и

жесткости металлорежущего инструмента, а именно:

[pic]

[pic].

2.4.4. Проектирование мерительного инструмента

Исходными данными для проектирования специального мерительного

инструмента являются:

- размер паза детали, равный [pic];

- поле допуска на размер [pic].

По [pic] находим предельные отклонения изделия [pic]; [pic].

Наибольший и наименьший предельные размеры:

[pic]; [pic].

По табл. 2 [pic] для квалитета 9 и интервалов размера находим данные

для расчета размеров калибров, [pic]: [pic]; [pic]; [pic].

Наибольший размер проходного нового калибра:

[pic],

где [pic] - допуск на изготовление калибра, [pic];

[pic] - отклонение середины поля допуска, [pic].

Размер калибра [pic], проставляемый на чертеже [pic]. Исполнительные

размеры: наибольший [pic], наименьший [pic].

Наименьший размер проходного калибра:

[pic],

где [pic] - выход за границу поля допуска при износе проходного

калибра.

Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из

эксплуатации.

Наибольший размер непроходного нового калибра:

[pic].

Размер калибра [pic], проставляемый на чертеже [pic].

Исполнительные размеры: наибольший [pic], наименьший [pic].

Расчет произведен по методике изложенной в [7, 208].

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции

приспособления на операцию фрезерования паза детали

1. Стоимость приспособления: [pic],

где [pic] - стоимость одной условной детали приспособления;

[pic] - коэффициент сложности приспособления [ ];

[pic] - количество деталей в приспособлении.

[pic];

[pic].

2. Расходы на эксплуатацию приспособления

[pic],

где [pic] - коэффициент затрат на проектирование оснастки ([pic]);

[pic] - срок службы приспособления (2 года);

[pic] - коэффициент, учитывающий расходы на ремонт и эксплуатацию

([pic]).

[pic],

[pic] или

[pic],

где [pic] - годовая программа выпуска, [pic];

[pic] - срок эксплуатации приспособления (2 года);

[pic] - процент расходов на ремонт и эксплуатацию приспособления.

[pic].

3. Экономия от внедрения приспособления:

[pic],

где [pic] - стоимость одной минуты работы станка, [pic];

[pic],

где [pic]; [pic]; [pic] [ ];

[pic].

Т.к. экономия от внедрения приспособления перекрывает расходы, то

данное приспособление экономически выгодно и его можно применить на

производстве.

Методика расчета проведена по [9, 18].

3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на операцию

фрезерования контура детали

Стоимость приспособления:

[pic], где

[pic] - стоимость одной условной детали приспособления;

[pic] - коэффициент сложности приспособления [6, 225];

[pic] - количество деталей в приспособлении.

[pic].

[pic].

Расходы на эксплуатацию приспособления:

[pic], где

[pic] – годовая программа выпуска, [pic];

[pic] – срок эксплуатации приспособления ([pic]);

[pic] – процент расходов на ремонт и обслуживание приспособлений (20%-

30%).

[pic].

Экономия от внедрения приспособления:

[pic], где

[pic] - стоимость одной минуты работы станка, руб., мин.

[pic], где

[pic] [9, 223]

[pic].

Вывод: так как условие [pic] ([pic]), то данное приспособление

экономически выгодно и его можно применить на производстве (методика

расчета произведена по [9, 18]).

3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции

приспособления на операцию сверления

Целесообразность применение приспособления должна быть экономически

оправдана. Расчеты экономической эффективности основываются на

сопоставлении затрат и экономии. Применение приспособления считается

экономически выгодным, если годовая экономия больше, чем годовые затраты,

связанные с ним.

Определим ожидаемую экономию:

[pic]

где [pic] - штучно-калькуляционное время при первом и втором варианте

использования конструкции приспособления.

[pic]- себестоимость одной станко-минуты:

[pic] [14,222]

где [pic]- переменные затраты, пропорциональные изменению времени

обработки[14,223] .

[pic]- переменно - постоянные затраты (входят затраты на амортизацию и

эксплуатации станка)[14,223].

[pic] - прочие постоянные цеховые расходы, которые при данном объеме

выпуска валовой продукции остаются постоянными независимо от изменения

времени обработки [14,223].

N - годовая программа выпуска

Годовые затраты на специальное приспособление:

[pic] [14,222]

где С - стоимость приспособления выбираем условно из [14,225]

[pic] - коэффициент проектирования [14,224] ;

[pic] - коэффициент эксплуатации [14,224] ;

[pic] лет - срок службы приспособления.

Ожидаемая экономия:

[pic]руб.

tшт1 =5,42 мин; tшт2 = 4,16 мин.

Изменение [pic] произошло вследствие одновременного сверления трех

отверстий.

[pic] руб/мин

где [pic]= 0,014 [14,223] ;

[pic]=0,0038 [14,223];

[pic] =0,0026 [14,223] .

Годовая программа N = 400 штук в год.

Найдем годовые затраты:

[pic] руб.

[pic] руб.

где С1=45 руб. [14,225] ;

С2=62 руб. [14,225] ;

[pic]=0,3 [14,224] ;

[pic]=0,25 [14,224] ;

[pic]=5 лет.

Тогда:

[pic]

Проверяем условие [pic]на выполнение. [pic], условие выполняется,

значит делаем вывод о целесообразности внедрения нового проекта.

3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального

инструмента

Экономическое обоснование применения специального инструмента –

зенковки проведем в сравнении с торцевой фрезой.

Расчет ведется по формуле:

[pic],

где [pic] - расходы на инструмент;

[pic] - фондовая стоимость инструмента

([pic], [pic]);

[pic] - штучное время, [pic]

([pic], [pic]);

[pic] - коэффициент, учитывающий переточки;

[pic] - время службы зенковки,

[pic] - время службы фрезы.

Тогда,

[pic],

[pic].

Экономия от применения специального инструмента:

[pic],

где [pic];

[pic] - годовая программа выпуска деталей, [pic];

[pic].

Т.к. экономия больше расходов на инструмент, то внедрение инструмента

является выгодным.

3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута

Расчет технологической себестоимости проводим по методике изложенной в

[3, 112].

Технологической себестоимостью детали называется та часть ее полной

себестоимости, элементы которой существенно изменяются для различных

вариантов технологического процесса.

[pic], где

[pic] - стоимость исходной заготовки;

[pic] - заработная плата станочника;

[pic] - заработная плата вспомогательного рабочего;

[pic] - затраты на амортизацию оборудования;

[pic] - затраты на амортизацию оснастки;

[pic] - затраты на ремонт оборудования;

[pic] - затраты на инструмент;

[pic] - затраты на электроэнергию;

[pic] - затраты на содержание производственных площадей;

[pic] - затраты на управляющую программу.

1. [pic],

[pic],

[pic],

[pic] - часовой норматив заработной платы рабочего,

[pic] - штучное время изготовления одной детали,

[pic] - коэффициент многостаночного обслуживания ([pic], [pic]) [3,

114].

[pic], где

[pic] - годовой норматив заработной платы вспомогательного рабочего,

[pic], [pic], [7, 701];

[pic] - количество смен ([pic]);

[pic] - действительный годовой фонд времени работы оборудования (при

двухсменном режиме работы для станков с ручным управлением [pic], для

станков с ЧПУ [pic]);

[pic] - количество станков обслуживаемых вспомогательным рабочим

[pic], [pic].

[pic],

[pic].

[pic], где

[pic] - фондовая стоимость оборудования, [pic];

[pic], [pic];

[pic] - норматив амортизационных отчислений, [pic];

[pic] [7, 703];

[pic],

[pic].

[pic], где

[pic] - фондовая стоимость технологической оснастки;

[pic], [pic];

[pic] - годовая программа выпуска ([pic]);

[pic],

[pic].

[pic], где

[pic] - норматив затрат на ремонт механической части оборудования,

[pic];

[pic], [pic] [7, 705];

[pic] - норматив затрат на ремонт электрической части оборудования

([pic]; [pic]);

[pic] - коэффициент точности ремонтируемого оборудования, [pic] [7,

705];

[pic], [pic] - категории ремонтной сложности механической и

электрической части оборудования;

[pic]; [pic]; [pic]; (см. [7], с. 703);

[pic];

[pic].

[pic], где

[pic] - фондовая стоимость инструмента;

[pic]; [pic];

[pic] - доля машинного времени в штучном;

[pic] [7, 707];

[pic] - коэффициент, учитывающий переточки;

[pic] - время службы инструмента ([pic]);

[pic];

[pic].

[pic], где

[pic] - установленная мощность двигателей станка;

[pic] - коэффициент загрузки по времени ([pic]) [7, 709];

[pic] - цена [pic] электроэнергии ([pic]);

[pic];

[pic].

[pic], где

[pic] - площадь, занимаемая станком, [pic];

[pic] - коэффициент, учитывающий систему управления (для ЧПУ [pic]);

[pic] - норматив затрат на содержание [pic] рабочей площади;

[pic] [7, 699];

[pic];

[pic].

[pic], где

[pic] - стоимость управляющей программы, [pic];

[pic] - коэффициент, учитывающий варианты на восстановление

программного носителя; [pic] [1, 396];

[pic] - срок службы УП, [pic] ([pic],);

[pic].

Сложив полученные данные по обоим вариантам, получим следующие данные:

[pic]; [pic].

Таким образом, результаты расчетов показывают экономическую

целесообразность обработки детали на станке с ЧПУ.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЯ

4.1. Общие сведения.

Обработка металлов резанием продолжает оставаться одним из основных

способов получения точных размеров и форм деталей машин и приборов.

Профессия станочника является самой многочисленной в машиностроительной

промышленности.

Предупреждение травмирования движущимися частями станка,

обрабатываемой деталью и режущим инструментом, предупреждение глазных травм

отлетающей стружкой и порезов ленточной стружкой, обеспыливание требуют

серьезного внимания, особенно при работе на универсальных и специальных

(операционных) станках.

Работа на станках связана с непосредственным контактом человека

(станочника) и машины (станка), что требует внимания к задачам создания

безопасных условий труда.

Эти задачи решаются комплексно:

непрерывным повышением безопасности самих станков, т. е. оснащением их

все более совершенными средствами безопасности в процессе проектирования,

изготовления и модернизации;

совершенствованием организации рабочего места станочника, механизацией

вспомогательных операций;

повышением квалификации рабочих, совершенствованием их знаний в

области безопасности труда, освоением ими передовых методов и приемов

работы на станках, повышением дисциплины труда.

4.2. Опасные и вредные факторы, вызывающие травматизм и

профессиональные заболевания.

Основными травмоопасными производственными факторами, которые могут,

проявится в процессе обработки различных материалов резанием, являются

следующие:

режущие инструменты, особенно быстро вращающиеся фрезы, сверла,

абразивные круги. Они могут нанести травму, в том числе с тяжелым исходом,

при случайном соприкосновении с ними в процессе работы, в случае захвата

ими одежды, а также в случаях внезапного их разрушения (разрыв

шлифовального или заточного круга, дисковой фрезы, вылет составных ножей

торцевых фрез и т.д.).

приспособления для закрепления обрабатываемой детали, особенно

поводковые и кулачковые патроны, планшайбы карусельных станков. Они

представляют собой опасность как при случайном к ним прикосновении, так ив

случаях захвата одежды выступающими частями в процессе работы станка.

обрабатываемые детали, особенно быстро вращающихся заготовки, в том

числе прутковый материал, обрабатываемый на револьверных и универсальных

станках. При современных режимах резания обрабатываемая деталь может

вырваться из закрепляющих устройств. Например, при недостаточно надежном ее

закреплении в кулачковом патроне, несоответствии центра задней бабки

режимам резания и неправильном выполнении центровых отверстий (в результате

центр задней бабки иногда сгорает), при плохом закреплении задней бабки на

направляющих станка или пиноли, которые могут сместиться в процессе

обработки детали. Если на станке обрабатываются длинные заготовки, то они

могут вырваться из центров вследствие прогиба, вызванного силами резания.

Травма может быть нанесена тяжелой заготовкой, устанавливаемой на станок, и

обработанной деталью при ее снятии со станка вручную, без соответствующих

приспособлений;

приводные и передаточные механизмы станка, особенно ходовые винты и

валики токарных и револьверных станков, а также ременные, цепные и зубчатые

передачи, которые могут нанести травму в процессе наладки, смазки и ремонта

станка ;

металлическая стружка (ленточная сливная и стружка - «вьюн»),

образующиеся при точении и сверлении вязких металлов (сталей), представляет

серьезную опасность для станочника; при точении на высоких скоростях сталей

она, задевая на части станка, упираясь в пол, сворачивается в петли и

запутывается вокруг резца, детали, суппорта, задней бабки, вокруг рычагов

управления и других частей станка; в таких случаях необходимо останавливать

Страницы: 1, 2, 3, 4