Выбор средств технологического оснащения

Задача раздела – выбрать для каждой операции ТП такие оборудование, приспособление, режущий инструмент (РИ) и средства контроля, которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.

1. Выбор оборудования

При выборе типа и модели металлорежущих станков будем руководствоваться следующими правилами:

1) Производительность, точность, габариты, мощность станка должны быть минимальными достаточными для того, чтобы обеспечить выполнение требований предъявленных к операции.

2) Станок должен обеспечить максимальную концентрацию переходов на операции в целях уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числа перестановок заготовки.

3) В случае недостаточной загрузки станка его технические характеристики должны позволять обрабатывать другие детали, выпускаемые данным цехом, участком.

4) Оборудование не должно быть дефицитным, следует отдавать предпочтение отечественным станкам.

5) В мелкосерийном производстве следует применять преимущественно универсальные станки, револьверные станки, станки с ЧПУ, многоцелевые станки (обрабатывающие центры). На каждом станке в месяц должно выполняться не более 40 операций при смене деталей по определенной закономерности.

6) Оборудование должно отвечать требованиям безопасности, эргономики и экологии.

Если для какой-то операции этим требованиям удовлетворяет несколько моделей станков, то для окончательного выбора будем проводить сравнительный экономический анализ.

Выбор оборудования проводим в следующей последовательности:

1) Исходя из формы обрабатываемой поверхности и метода обработки, выбираем группу станков.

2) Исходя из положения обрабатываемой поверхности, выбираем тип станка.

3) Исходя из габаритных размеров заготовки, размеров обработанных поверхностей и точности обработки выбираем типоразмер (модель) станка.

Данные по выбору оборудования заносим в табл. 11.1.

2. Выбор приспособлений

При выборе приспособлений будем руководствоваться следующими правилами:

1) Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретической схемы базирования на каждой операции с помощью опорных и установочных элементов.

2) Приспособление должно обеспечивать надежные закрепление заготовки обработке.

3) Приспособление должно быть быстродействующим.

4) Зажим заготовки должен осуществляться, как правило, автоматически.

5) Следует отдавать предпочтение стандартным, нормализованным, универсально-сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальные приспособления.

Исходя из типа и модели станка и метода обработки, выбираем тип приспособления.

Выбор приспособления будем производить в следующем порядке:

1) Исходя из теоретической схемы базирования и формы базовых поверхностей, выбираем вид и форму опорных, зажимных и установочных элементов.

2) Исходя из расположения базовых поверхностей и их состояния (точность, шероховатость), формы заготовки и расположения обрабатываемых поверхностей выбираем конструкцию приспособлений.

3) Исходя из габаритов заготовки и размеров базовых поверхностей, выбираем типоразмер приспособления.

После расчета режима резания (разд. 12) определим силы резания, по значению которых рассчитываем силу зажима, достаточную для обеспечения надежного закрепления.

Учитывая передаточный коэффициент усиления, определим усилие и мощность привода. Сравним эти значения с характеристиками приспособления. Если силы зажима или мощность превосходят допустимые значения, то выбираем более мощное приспособление.

Данные по выбору приспособлений заносим в табл. 11.2.

Таблица 11.1.

Выбор технологического оборудования

№ операции	№ Поверхности	Форма пов.	Метод обработки	Расположение поверхностей	Габариты заготовки, мм´мм	Размеры обработ. поверхн.	Квалитет точности	Тип, модель оборудования	Место изготовления
	1,18, 19,20	П Ф	Фрезерование, сверление	Гориз. Вертик.	412,5´ ´138	Æ13,2´14	14,	Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-76АМ	г. Москва
		П Ц П Ц П Ф Ц	Точение	Вертик. Гориз. Вертик. Гориз. Вертик. Гориз. Гориз.	400´128	Æ128´50 Æ60´70 Æ50´60		Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	г. Самара
		Ц П Ц Ф П Ц Ф	Точение	Гориз. Вертик. Гориз. Гориз Вертик. Гориз. Гориз.	400´128	Æ40´80 Æ50´80 Æ70´60		Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	г. Самара
		Ц П Ц	Точение	Гориз. Вертик. Гориз.	400´128	Æ128´50 Æ50´60		Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	г. Самара

Продолжение табл. 11.1

		Ц П Ц П	Точение	Гориз. Вертик. Гориз. Вертик.	400´128	Æ40´80 Æ50´80		Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	г. Самара
		П П	Фрезерование	Гориз. Вертик.	400´128			Горизонтальный шпоночно-фрезерный станок 692Р	г. Димитров
		Ф	Зубофрезе-рование	Гориз.	400´128		8 ст.	Вертикальный зубофрезерный станок 53А20	г. Вильнюс
		Ф	Снятие фасок	Гориз.	400´128			Зубофасочный станок ВС-320А	г. Витебск
		Ф	Шевин-гование	Гориз.	400´128		6ст.	Горизонтальный зубошевинговальный станок 5702В	г. Витебск
	19, 20	К	Шлифование	Вертик.	400´128	Æ13,2´14		Центрошлифовальный станок 3922Е	г. Москва
		Ц	Шлифование	Гориз.	400´128	Æ50´60		Круглошлифовальный станок 3А151	г. Харьков
		Ц Ц	Шлифование	Гориз. Гориз.	400´128	Æ40´80 Æ50´40		Круглошлифовальный станок 3А151	г. Харьков
		Ф	Зубошлифование	Вертик.	400´128			Зубошлифовальный станок 5851

Продолжение табл. 11.1

		Ц	Полирование	Гориз.	400´128	Æ50´40		Полировально-шлифовальный станок 3А352

Таблица 11.2.

Выбор приспособлений

№ операции	Тип, модель станка	Метод обработки	Базовая поверхность.	Установочные элементы	Зажимные элементы	Габариты заготовки	Типоразмер приспособления
№	Форма	Расположение	Размеры, мм	Вид базы
	Фрезерно-центровальный МР-76АМ	Фрезерование, сверление	800	П	В	Æ74,5	Опорная	Призма установочная	Æ138´ ´412,5	Тиски самоцентрирующиеся с призматическими губками Æ50 ГОСТ 12195-66
600	Ц	Г	Æ54,5´ ´160	Двойная направл.
1400	Ц	Г	Æ64,5´ ´140
	Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	Точение	1910	Ф	Г	Æ13,2´ ´14	Двойная направл.	Центр подпружиненный А1-3-НП-ЧПУ ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ138´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´ ´14
110	П	В	Æ40	Опорная

Продолжение табл. 11.2.

	Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	Точение	1910	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр подпружиненный А1-3-НП-ЧПУ ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´14
1520	П	В	Æ60	Опорная
	Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	Точение	1910	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр подпружиненный А1-3-НП-ЧПУ ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´14
820	П	В	Æ70	Опорная
	Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	Точение	1910	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная	Центр подпружиненный А1-3-НП-ЧПУ ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´14
1540	П	В	Æ60	Опорная

Продолжение табл.11.2.

	Вертикально шпоночно-фрезерный станок 692Р	Фрезерование	540	П	В	Æ30	Опорная	Установочная призма	Æ128´ ´400	Тиски самоцентрирующиеся с призматическими губками Æ50 ГОСТ 12195-66
650	Ц	Г	Æ50	Двойная направл.
1740	Ц	Г	Æ50
	Вертикальный зубофрезерный станок 52А20	Зубофрезерование	1910	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр вращающийся ГОСТ 8742-75	Лепестки цанги	Æ128´ 400	Патрон цанговый. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´14
110	П	В	Æ60	Опорная
	Зубофасочный станок ВС-320А	Снятие фасок	1910	Ф	В	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр вращающийся ГОСТ 8742-75	Лепестки цанги	Æ128´ ´400	Патрон цанговый. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	В	Æ13,2´14
1910	П	Г	Æ60	Опорная
	Зубошевинговальный станок 5702В	Зубошевингование	1910	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр вращающийся ГОСТ 8742-75	Лепестки цанги	Æ128´ ´400	Патрон цанговый. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
2010	Ф	Г	Æ13,2´14
1540	П	В	Æ60	Опорная

Продолжение табл. 11.2.

	Центрошлифовальный станок 3К225В	Шлифование	20100	Ф	В	Æ13,2´14	Тройная опорная	Торец кулачков	Кулачки	Æ128´ ´400	Патрон мембранный ГОСТ 16157-70
19110	Ф	В	Æ13,2´14
	Круглошлифовальный станок 3А151	Шлифование	19110	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойн направл	Центр неподвижный ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр подвижный ГОСТ 8740-75
20110	Ф	Г	Æ13,2´14
8100	П	В	Æ70	Опорная
	Круглошлифовальный станок 3А151	Шлифование	19110	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойн направл	Центр неподвижный ГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр подвижный ГОСТ 8740-75
20110	Ф	Г	Æ13,2´14
15120	П	В	Æ60	Опорная

Продолжение табл. 11.2.

	Зубошлифовальный станок 5851	Шлифование	19110	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр неподвижныйГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон цанговый ГОСТ 2571-71. Центр вращающийся ГОСТ 8742-75
20110	Ф	Г	Æ13,2´14
8150	П	В	Æ70	Опорная
	Полировально-шлифовальный станок 3А352	Полирование	19110	Ф	Г	Æ13,2´14	Двойная направл.	Центр неподвижныйГОСТ 8742-75	Кулачки инерционные	Æ128´ ´400	Патрон поводковый ГОСТ 2571-71. Центр подвижный ГОСТ 8740-75
20110	Ф	Г	Æ13,2´14
8150	П	В	Æ70	Опорная

3. Выбор режущего инструмента

При выборе РИ будем руководствоваться следующими правилами:

1) Выбор инструментального материала определяется требованиями, с одной стороны, максимальной стойкости, а с другой минимальной стоимости.

2) Следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным инструментам. Специальный инструмент следует проектировать в крупносерийном и массовом производстве, выполнив предварительно сравнительный экономический анализ.

3) При проектировании специального РИ следует руководствоваться рекомендациями по совершенствованию РИ.

Выбор режущего инструмента (РИ) будем производить в следующем порядке:

1) Исходя из типа и модели станка, расположения обрабатываемых поверхностей и метода обработки, определяем вид РИ.

2) Исходя из марки обрабатываемого материала, его состояния и состояния поверхности, выбираем марку инструментального материала.

3) Исходя из формы обрабатываемой поверхности, назначаем геометрические параметры режущей части (форма передней поверхности, углы заточки: g, a, j, j₁, l; радиус при вершине).

4) Исходя из размеров обрабатываемой поверхности, выбираем конструкцию инструмента, его типоразмер и назначаем период стойкости Т.

Данные по выбору РИ заносим в табл. 11.3.

4. Выбор средств контроля

При выборе средств контроля будем руководствоваться следующими правилами:

1) Точность измерительных инструментов и приспособлений должна быть существенно выше точности измеряемого размера, однако неоправданное повышение точности ведет к резкому удорожанию.

2) В единичном и мелкосерийном производстве следует применять инструменты общего назначения: штангенциркули, микрометры, длинномеры и т.д.

3) В крупносерийном – специальные инструменты.

4) Следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным средствам контроля.

Данные по выбору средств контроля заносим в табл. 11.4.

Результаты выбора средств технологического оснащения заносим в табл. 11.5.

Таблица 11.3.

Выбор режущего инструмента

№ операции	Тип и модель станка	Метод обработки	Распол. обр. пов..	Обрабатываемый материал	Состояние поверхности	Форма обраб. пов.	Размеры обработанной поверхности	Инструм. материал	Геометрия режущей части	Вид и конструкция РИ	Типоразмер РИ
	Фрезерно-центровальный станок МР76АМ	Фрезерование,	В	Сталь 40ХГНМ, 241 НВ	С коркой	П	Æ40 Æ50	ТТ20К9	w=27°	Фреза Торцовая	Фреза торцовая ГОСТ 1695-80, Æ70
Сверление	Г		Ф	Æ13,2´14	Р6М5	y=50° a=12°	Сверло центровочное	Сверло центровочное, А 6,3 , ГОСТ 14952-80
	Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	Точение	Г,В	С коркой	П,Ц	Æ128´50 Æ60´80 Æ50´80	Т5.К10	g=10°,a=10°, j=90°, r=1 мм	Резец подрезной	Резец подрезной ГОСТ 18877-73
	Токарно-винторезный станок 16Б16Т1	Точение	Г,В	С коркой	П,Ц	Æ40´80 Æ50´80 Æ70´60	Т5.К10	g=10°,a=10°,j=90°, r=1 мм	Резец подрезной	Резец подрезной ГОСТ 18877-73
	Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	Точение	Г,В	Обработанная	П,Ц, Ф	Æ128´50 Æ50´80	Т15К10	g=10°, a=10°,j=90° r=0,5 мм	Резец подрезной	Резец подрезной ГОСТ 18877-73
	Токарно-винторезный станок 16Б16ПТ1	Точение	Г,В	Обработанная	П,Ц,Ф	Æ40´80 Æ50´80	Т15К10	g=10°, a=10°,j=90° r=0,5 мм	Резец подрезной	Резец подрезной ГОСТ 18877-73
	Вертикальный шпоночно-фрезерный станок 692Р	Фрезерование	Г,В	Обработанная	П	70´12	Р6М5	w=20°	Фреза шпоночная	Фреза шпоночная Æ=12 ГОСТ 9308-69
	Вертикальный зубофрезерный станок 53А20	Зубофрезерование	В	Обработанная	Ф	Æ128´50	Р9К10	g=0° a=12°	Фреза червячная двухзаходная	Фреза червячная Æ100 ГОСТ 9324-80

Продолжение табл. 11.3

	Зубофасочный станок ВС-320А	Снятие фасок	В		Обработанная	Ф	(3´450)´2	Элек­троко­рунд белый		Фреза чер­вячная одно­витковая	Фреза червячная одновитковая Æ50 ГОСТ 9324-80
	Зубошевинго­вальный станок 5702В	Шевинго­вание	Г	Обработанная	Ф	Æ172´40	Р9Ф5	b0=5°	Шевер дисковый	Шевер дисковый А Æ180 ГОСТ 8570-80
	Центрошлифо­вальный станок 3К225В	Шлифо­вание	В	Сталь 40ХГНМ, закаленная	Зака­ленная	К	Æ13.2´14	Электро­корунд белый		Головка шлифо­вальная	Головка шлифовальная алмазная АГК ГОСТ 2447-82
	Круглошлифо­вальный станок 3А151	Шлифо­вание	Г, В	Закаленная	Ц,П	Æ50´60	Электрокорунд белый		Круг шлифовальный ПП	Круг шлифовальный ПП 500*203*80 25А25СМ17К
	Круглошлифовальный станок 3А151	Шлифование	Г, В	Закаленная	Ц,П	Æ40´80 Æ50´80	Электрокорунд белый		Круг шлифовальный ПП	Круг шлифовальный ПП 500*203*80 25А25СМ17К
	Зубошлифовальный станок 5851	Шлифование	Г		Закаленная	Ф	Æ128´50	Электрокорунд белый		Круг шлифовальный Т	Круг шлифовальный Т 225*50*20 25А25СМ17К
	Полировально-шлифовальный станок 3А352	Полирование	Г		Шлифованная	Ц	Æ50´40	Электрокорунд		Круг полировальный	Круг полировальный ПП 500*203*40 Зернистость 6

Таблица 11.4.

Выбор средств контроля

№ операции	Контролируемый размер	Допуск, мм	Квалитет точности	Мерительный инструмент	Измерительное, контрольное устройство
	З=400	1,55		Штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ 160-80
2И=13,2	0,043		Шаблон
	2К=50	0,3		Штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ160-80
	2П=40	0,25		Штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ160-80
2А=50
	2К=50	0,039		Микрометр МК-50 ГОСТ 6507-78
	2П=40	0,039		Микрометр МК-50 ГОСТ 6507-78
2А=50	0,046
	Х=8	0,036		Калибр-пробка
Ф=10	0,58		Штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ 160-80
	2Ч=164		8 ст.		Прибор БВ-5061 цехового типа
	0,5´450	0,25		Шаблон
	2Ч=164		6ст.		Прибор БВ-5061 цехового типа

Продолжение табл. 11.4

	2И=13,2	0,043		Шаблон
	2П=40	0,016		Скоба рычажная СР
2А=50
	2К=50	0,016		Скоба рычажная СР
	2Ч=164		6ст.		Прибор БВ-5061 цехового типа
	2Щ=50	0,016		Скоба рычажная СР

Нормирование ТП

Задача раздела - рассчитать такие режимы резания, которые обеспечили бы заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.

1. Определение режимов резания

Режим резания - это сочетание глубины резания, подачи и скорости резания.

Наша задача состоит в том, чтобы найти единственное возможное сочетание элементов режима резания, которое обеспечивает экстремальное значение критериев оптимальности (например, минимальная себестоимость).

1) Рассчитаем режимы резания на операцию 160 шлифовальную.

Для выбранной операции - шлифование чистовое - применим таблично - аналитический метод определения режимов резания.

Данную операцию выполним за один переход - врезное шлифование широким кругом.

Разработку режима резания при шлифовании начинают с установления характеристики инструмента. Для окончательного шлифования шейки вала-шестерни - пов. 6 и 17 и уступов пов. 8 и 15 - из стали 40ХГНМ шероховатости Rа = 0,8 мкм выберем материал шлифовального круга - 25А25СМ17К ГОСТ 2424-82 [10]. Окончательная характеристика абразивного инструмента выявляется в процессе пробной эксплуатации с учетом конкретных технологических условий.

Основные параметры резания при шлифовании:

· скорость вращательного или поступательного вращения заготовки

V_з=V_{з. табл.}´К, м/мин,

где V_{з. табл.}– скорость вращения детали по таблице, м/мин;

К– коэффициент, учитывающий особенности торцекруглошлифования.

V_{з. табл.} =25 м/мин, К=1, карта ШК-3 [14].

V_з=25´1=25 м/мин.

частота вращения заготовки

,

об/мин.

· глубина шлифования t, мм, - слой металла, снимаемый периферией круга в результате радиальной подачи S_р при врезном шлифовании; глубина шлифования =0,008 мм

· радиальная подача определяемая по формуле:

S_р = S_{р табл} × К₁ × К₂ × К₃,

где К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга;

К₂ - коэффициент, зависящий от точности обработки, шероховатости поверхности и припуска на сторону;

К₃ - коэффициент, зависящий от диаметра шлифовального круга;

S_{р. табл.} - поперечная подача по таблице, мм/мин.

Для того чтобы определить коэффициент К₁, найдём скорость шлифовального круга V_кр= , м/с

где D_кр - диаметр шлифовального круга, мм;

n – частота вращения шпинделя, об/мин.

V_кр= =29 м/с.

К₁ = 0,6; К₂ = 0,6; К₃ = 0,9; S_{р табл} = 1,6 мм/мин, карта ШК-3 [14]:

S_р = 1,6 × 1 × 0,6 × 0,6×0,9 = 0,52 мм/мин.

Эффективная мощность, при врезном шлифовании периферией круга:

, кВт, (12.1)

где d- диаметр шлифования, d = 50,016 мм;

b - ширина шлифования, мм, равная длине шлифуемого участка заготовки при круглом врезном шлифовании; для пов. 17 b = 60 мм, для пов. 6 b=80 мм.

Значение коэффициентов, входящих в формулу (12.1), определим по таблице [10]: С_N = 0,14; r = 0,8; x = 0,8; q = 0,2; z = 1,0.

Тогда эффективная мощность при обработке пов. 6 и 17 соответственно равны

N₆ = 0,14 × 0,025^0,8 × 50^0,2 × 80^1,0 = 1,28 кВт,

N₁₇= 0,14 × 0,025^0,8 × 50^0,2 × 60^1,0 = 0,96 кВт,

что меньше паспортной мощности станка. Из этого следует, что выбранное оборудование удовлетворяет требованиям режимов резания.

Шлифование уступов, пов. 8 и 15 производится с помощью ручного продольного перемещения S_пр шлифовальной бабки. Примем значение S_пр= S_р=0,52 мм/мин.

2. Расчет норм времени

Нормирование ТП - это установление технически обоснованных норм времени на обработку детали.

Норма времени - регламентированное время выполнения заданного объема работ в определенных условиях исполнителем заданной квалификации.

В нашем случае следует рассчитать нормы времени на операции 160 шлифовальной.

Основное время t_о - время непосредственно на обработку, определяется исходя из схемы обработки:

t_о = t₆ + t₁₇ + t₈ + t₁₅,

где t₆, t₁₇, t₈ и t₁₅ – основное время обработки пов. 6 , 17 , 8 и 15

t₆= t₁₇= + t_вых ,

где L_px - величина рабочего хода стола, мм;

S - величина подачи, мм/мин;

t_вых - время выхаживания, мин;

L_px =0,5 мм; S=0,52 мм/об; t_вых=0,1 мин, [14, карта ШК-3].

t₆= t₁₇= +0,1=1,06 мин

t₈= t₁₅= ,

где z- припуск на обработку, мм;

t- глубина шлифования, мм/об;

n₁ - частота вращения заготовки, об/мин;

K_в - коэффициент, учитывающий выхаживание;

z=0,1; t=0,005; n₁=159 ; К=1,25

t₈= t₁₅= =0,16 мин

Суммарное время t_о :

t_о = 1,06 + 1,06 + 0,16+ 0,16=2,44 мин

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного и вспомогательного времени.

Вспомогательное время - время на установку и снятие заготовки, управление станком, подвод и отвод режущего инструмента, контроль размеров, определяется по справочным нормативам или экспериментально.

В общем случае для шлифовальной операции штучное время определим по формуле:

t_шт = t_о × j,

где коэффициент j = 1,1 [15].

t_шт = 2,44 × 1,1 = 2,68 мин.

Найденные значения режима резания заносим в операционную карту.

Список использованной литературы