ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

План лекции

1. Последовательность обработки деталей машин

2. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей машин

3. Режимы резания и выбор оборудования

4. Оценка технико-экономической эффективности технологического процесса

1. Последовательность обработки деталей машин

На первых операциях механической обработки осуществляется формирование чистовых технологических баз, то есть обработанных режущим инструментом.

Например, при изготовлении валов сначала производят обработку (фрезерование или обтачивание) их торцов и сверление в них центровых отверстий; при изготовлении картеров - фрезеровку плоских поверхностей, сверление и развёртывание в них отверстий под установочные штифты; при изготовлении шестерён и фланцев - протягивание или сверление и растачивание их посадочных отверстий и т.п. При этом базами являются необработанные поверхности деталей.

На последующих операциях осуществляют обработку поверхностей, на которых имеются наибольшие припуски. Например, наружная обточка вала и фрезерование шпоночного паза, растачивание отверстий под подшипники в корпусной детали, наружная обточка и нарезка зубьев шестерни и т.п. Базами здесь являются поверхности, полученные на первых операциях.

На финишных операциях (часто после термообработки) осуществляется обработка поверхностей, где требуется наибольшая точность и наилучшая чистота, например, шлифовка шеек вала под подшипники, шлифовка посадочного отверстия шестерни, шлифовка отверстий в картере под подшипники и т.п. Базами на этих операциях являются поверхности, которые обработаны наиболее точно. Например, шестерня базируется с помощью роликов по боковым поверхностям зубьев.

Выбирая метод финишной обработки, следует учитывать экономическую целесообразность, например, шлифование почти всегда дешевле чистового обтачивания.

2. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей машин

Целью проектирования техпроцесса изготовления любой детали является установление наиболее экономичного способа её обработки. При этом должны обеспечиваться все технические требования, предъявляемые к точности, шероховатости, правильности форм обрабатываемых поверхностей, их твёрдости и другие.

При проектировании техпроцессов надо учитывать тенденции развития современного машиностроения. Во-первых, имеется устойчивая тенденция к максимальному сокращению обработки материалов резанием за счёт использования точных методов получения заготовок - точное литьё, точная штамповка, методы порошковой металлургии. Это позволяет не только экономить материалы за счёт уменьшения припусков, но и значительно снижать трудоёмкость и энергоёмкость изделий. Второе направление - это интенсификация техпроцессов путём применения автоматизированного оборудования и высокопроизводительного инструмента и приспособлений. Третье - широкое использование упрочняющих технологий (термохимической, дробеструйной и других) и новых видов технологий (электроискровой, анодно-механической, ультразвуковой и других).

Основные требования к техпроцессу механической обработки заключаются в том, чтобы он протекал в рациональной организационной форме с полным использованием всех технических возможностей оборудования и при оптимальных режимах резания обеспечивал наименьшую себестоимость продукции с наивысшим её качеством.

Исходными данными для проектирования технологического процесса являются:

1 - подетальная программа выпуска, составленная на основании общей производственной программы завода;

2 - рабочие и сборочные чертежи;

3 - спецификации и технические требования к изделию.

Следует иметь в виду, что качественная разработка техпроцесса требует больших затрат времени и высокой квалификации разработчиков. В настоящее время для этого широко применяют ЭВМ, с помощью которых производят выбор маршрута, расчёт припусков, режимов резания, выбор оснастки, инструмента и оборудования, а также разработку программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Тип производства и соответствующая ему форма организации работы определяют характер техпроцесса и его структуру.

При задании последовательности операций следует руководствоваться, как уже отмечено ранее, следующими принципами:

1 - вначале обрабатывают поверхности детали, которые являются базами для дальнейшей обработки (это справедливо везде, где не используется приспособление-спутник, крепящее заготовку за одну единственную черновую базу);

2 - затем обрабатывают поверхности с наибольшими припусками;

3 - в конце обрабатывают поверхности, требующие наибольшей точности и чистоты;

4 - совмещение чистовой и черновой обработки на одном станке может привести к снижению точности из-за влияния значительных сил резания , а значит и сил зажатия заготовки при черновой обработке, что вызывает значительные деформации;

5 - для обеспечения высокого качества необходимо всегда придерживаться принципа постоянства и совмещения баз.

Устанавливая при проектировании техпроцесса план и метод обработки детали, необходимо указать станок, на котором будет выполняться операция, а также его характеристику. Поэтому для правильного проектирования технологического процесса необходимо иметь каталоги станков. Если деталь может быть изготовлена на различных станках, то выбор оборудования осуществляют из следующих соображений:

1 - наименьшая себестоимость обработки;

2 - наименьшая цена станка;

3 - возможно более полное использование станка по мощности и времени;

4 - соответствие размеров станка габаритам заготовки;

5 - соответствие производительности станка требуемой программе выпуска.

Перед выбором станка производиться выбор инструмента, которым наиболее производительно и качественно можно осуществить обработку. После выбора станка необходимо установить вид приспособления для закрепления заготовки.

В заключении назначается измерительный инструмент, с помощью которого осуществляется контроль качества данной операции.

3. Режимы резания и выбор оборудования

Режим резания - это совокупность параметров оборудования, которые задаются для выполнения данной технологической операции.

Основными элементами режима резания являются:

1 - глубина резания t, мм;

2 - скорость резания v, м/мин или частота вращения шпинделя станка n, об/мин;

3 - подача инструмента s, мм/об или мм/мин.

Элементы режима резания назначаются такими, чтобы достигалась наибольшая производительность труда при минимальной себестоимости и требуемом качестве.

Режим резания устанавливают исходя из особенностей обрабатываемой детали, прежде всего её твёрдости, а также учитывая характеристики инструмента и станка.

Опираясь на накопленный опыт в машиностроении, выбор элементов режима резания осуществляется обычно в следующем порядке:

1 - исходя из требуемой точности той или иной поверхности детали, назначается маршрут обработки, то есть последовательность операций, например, для достижения 2 класса точности (7-го квалитета) шейки вала необходимо выполнить 3 операции - во-первых, черновое точение, во-вторых предварительное шлифование, в-третьих, чистовое шлифование;

2 - назначаются припуски для каждой операции, тем самым задаются глубины резания и число проходов инструмента, например, при черновом точении глубина резания t = 1,5 ... 3 мм, при черновом шлифовании 0,05 ... 0,1 мм; при чистовом шлифовании 5 ... 10 мкм;

3 - в зависимости от материала и вида заготовки, а также характера обработки и жёсткости системы СПИД, выбирается режущий инструмент, то есть его тип, размер, материал, геометрия и период стойкости T;

4 - в зависимости от вида операции назначается подача s, мм/об;

5 - определяется скорость резания v, м/мин, где используется общая зависимость

,

где C_v - коэффициент скорости резания, определяемый по опытным таблицам; T - период стойкости инструмента, мин, также определяемый по опытным таблицам; t - глубина резания, мм; s - подача инструмента, мм/об; m, x, y - показатели степеней, определяемые по опытным таблицам;

6 - зная v, определяется частота вращения шпинделя станка, об/мин

,

где d - диаметр обрабатываемой детали или диаметр фрезы, мм;

7 - производится вычисление проекций силы резания по координатным осям, Н:

,

где F_z , F_y , F_x - проекции силы резания соответственно на ось Z - окружная составляющая, Y - нормальная, X - осевая; C_Fz , C_Fy , C_Fx - коэффициенты силы резания, определяемые по опытным таблицам; t - глубина резания, мм; s - осевая подача, мм/об; v - скорость резания, м/мин; x_i , y_i , n_i - показатели степеней, определяемые по опытным таблицам;

8 - оценивается крутящий момент при резании M_к , Н×м

M_к = F_z d / 2000.

где d - обрабатываемый диаметр при точении или диаметр фрезы, мм.

9 - определяется мощность резания N, кВт

,

где n - частота вращения шпинделя станка, об/мин.

10 - вычисляются основное T_о и штучно-калькуляционное T_шк время.

После вычисления параметров режима резания производится выбор оборудования. Причём при массовом производстве изделий разрабатывается и изготавливается комплекс специальных станков, рассчитанных только для изготовления данных деталей. Режимы резания не корректируются, а оборудование и инструмент создаются под них. При этом в основном применяются агрегатные многопозиционные станки и автоматические линии как для обработки, так и для сборки и испытаний изделий. Это позволяет существенно повысить производительность труда, улучшить качество изготовления машин и условия труда рабочих, уменьшить производственные площади. При единичном или серийном производстве изделий чаще всего используется универсальное оборудование, где на каждом станке можно изготавливать различные детали, а сборка производится вручную.

Основным критерием при выборе оборудования является номинальная мощность привода станка N_пр , которая должна на 5 ... 15 % превышать вычисленную мощность резания N, а также габариты заготовки, то есть возможность установки её на данном станке. При этом следует иметь в виду, что если не удаётся подобрать станок требуемой мощности из-за того, что N_пр < N, то сначала следует уменьшить скорость резания v, и только затем - подачу s. Вторым требованием к оборудованию является способность обеспечить необходимые или близкие параметры режимов резания - частоту вращения шпинделя n, подачу s и т.д. При этом надо учитывать, что передаточные числа коробок скоростей современных станков выбраны по закону геометрической прогрессии, то есть для оценки требуемой или близкой к необходимой частоте вращения шпинделя станка используют зависимость

n_max = n_min j ^m-1,

где n_max , n_min - максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя; j - знаменатель прогрессии (чаще 1,26 или 1,41); m - число скоростей. Третий критерий выбора оборудования - его габариты, масса и стоимость.

Значительно ускорить и упростить разработку технологических процессов позволяет их типизация, под которой понимается создание типовых процессов для групп деталей, которые делят на следующие классы:

1 - цилиндрические детали:

класс А “втулки”, к которым относят гильзы, втулки, вкладыши, стаканы;

класс В “валы”, к которым относят оси, валы, штоки, цапфы, пальцы и т.п.;

2 - короткие тела вращения - это класс Д “диски”, к которым относят маховики, шкивы, диски, кольца, фланцы;

3 - многоосные детали класса Э “эксцентрики”, к которым относят коленчатые и кулачковые валы и эксцентрики;

4 - детали вращения с пересекающимися осями класса К “крестовины”, к которым относят арматуру, крестовины и т.п.;

5 - детали класса Р “рычаги”, к которым относят шатуны, рычаги, тяги, серьги и т.п.;

6 - плоские детали класса П “плиты”, к которым относят рамы, станины, плиты, столы и т.п.

7 - стойки - класс С;

8 - угольники - класс У;

9 - бабки - класс Б;

10 - зубчатые колёса - класс З;

11 - фасонные кулачки - класс Ф;

12 - ходовые винты и червяки - класс Х;

13 - метизы - класс М.

Детали каждого класса разбивают на группы, подгруппы и типы, получая таким образом более близкие между собой по технологическим признакам совокупности деталей, которые и называют типовыми. Для обработки таких деталей разработаны типовые техпроцессы, что существенно ускоряет разработку технологического процесса для конкретной детали.

В серийном производстве для более полной загрузки оборудования на каждой станочной линии часто обрабатывают не одну, а несколько схожих между собой, то есть типовых деталей. На такой линии оборудование располагают по типовому технологическому маршруту, где обрабатывают детали одного наименования партией. В результате получают переменно-поточную линию, где не требуется сложная переналадка оборудования.

Для деталей малой серийности со схожими техпроцессами применяют так называемые групповые наладки, то есть нормализованные приспособления и инструментальные наладки для групп деталей, что существенно снижает себестоимость изготовления.

4. Оценка технико-экономической эффективности технологического процесса

В качестве наиболее характерных показателей для оценки эффективности техпроцесса используют:

1 - себестоимость детали, руб.

S = M + C + Q ,

где M - затраты на материал; C - заработная плата основных рабочих; Q - цеховые накладные расходы;

2 - цеховая себестоимость обработки детали (добавленная стоимость)

S_ц = C + Q ;

3 - штучно-калькуляционное время полной обработки детали

T_шк = ST_шк.i ,

где T_шк.i - штучно-калькуляционное время i-й операции;

4 - основное (технологическое) время на обработку детали

T_о = ST_о.i ,

где T_о.i - основное время i-й операции;

5 - коэффициент использования оборудования

;

6 - коэффициент загрузки оборудования по времени

,

где n - количество выпускаемых станком деталей в час; П_с - производительность оборудования, шт/ч;

7 - степень автоматизации производства

,

где K_a - количество автоматизированных станков, то есть с автоматической загрузкой и разгрузкой; SK - общее число станков;

8 - производительность труда

,

где V - годовой объём выпускаемой продукции; P - общая численность работников.

Также применяют и другие показатели для оценки эффективности производства.

Дата добавления: 2014-10-17; просмотров: 1012; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!