3 Расчётно-технологическая часть

3.1 Описание детали

Деталь «матрица» относится к деталям класса полый стержень, изготовлена из материала сталь У8А. Представляет собой цилиндр с отверстием и выступом размером 50*28 мм.

3.2 Назначение детали

Деталь «матрица» является неотъемлемой деталью штампа 01-055.00. Она предназначена для изготовления шайб.

3.3 Материал детали и его свойства

Деталь «матрица» изготовлена из материала сталь У8А ГОСТ 1435-99, которая предназначена для изготовления инструмента работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки, подверженного сильным нагрузкам. Инструментальные стали всегда подвергаются закалке с последующим низким отпуском для достижения высокой твёрдости

Химический состав инструментальной стали У8А:

Si - кремний 0,17-0,33

Mn - марганец 0,17-0,33

Cu - медь 0,20

Ni - никель 0,20

S - cера 0,018

С - углерод 0,76-0,83

Р - фосфор 0,030

Cr - хром: 0,20

Технологические свойства инструментальной стали У8А:

Температура плавления 1350°C;

НВ твердость по Бринеллю - 260 МПа;

ρ плотность материала - 7850 кг/м 3.

3.4 Анализ технологичности детали

Деталь является технологичной в изготовлении. Представляет собой тело вращения, легко обрабатывается на станках токарной группы.

3.5 Определение типа производства

На предприятии «ОАО Механический завод» деталь «Матрица» выпускается массовым поточным производством.

В машиностроении различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. На автомобильных заводах и машиностроительных предприятиях, могут быть различные типы производства.

При годовой программе 127000 штук и весе заготовки 0,035кг производство считается массовым.

Массовым называется производство, в котором производство изделий одного и того же типа происходит непрерывно в течение длительного времени. Характерным признаком массового производства является выполнение на подавляющем большинстве рабочих мест только повторяющихся операций.

Существует два метода изготовления заготовок и сборки машин: непоточный и поточный.

Поточным называется метод производства, при котором операции по обработке или сборке закреплены за определенным оборудованием или рабочими местами. Поточному производству свойственно ритмичное протекание процессов и синхронность работы на участках или линиях. При одинаковой длительности операций на всех рабочих местах или кратность одной операции другой работа протекает непрерывным потоком с заранее установленным тактом.

1) Определяем такт выпуска Т_вып по формуле (3.1).

, (3.1)

где -эффективный фонд времени работы оборудования;

N - производственная программа.

2) Определяем среднее штучное время ,мин. по формуле (3.2).

, (3.2)

где -сумма штучно-станочного времени;

i – количество операций.

3.6 Выбор вида заготовки и его обоснование

Так как деталь имеет цилиндрическую форму с отверстием внутри, то заготовкой выберем стальной профильный трубопрокат диаметром 54мм с отверстием диаметром 23мм.

Объективной технологической характеристикой заготовки без оценки ее точности и физических свойств металла является коэффициент использования металла или коэффициент съема металла , которые вычисляются по формулам (3.4) и (3.5).

(3.4)

, (3.5)

где Р₂ - вес изделия;

Р₁ - вес заготовки

В массовом производстве должен быть большим, а маленьким.

Вес отходов в виде стружки , кг рассчитываем по формуле (3.6)

, (3.6)

где Р₂ - вес изделия;

Р₁ - вес заготовки.

кг

3.7 Выбор баз для обработки

Заготовка при обработке закрепляется. Базирование заготовки осуществляется с помощью трехкулачкового самоцентрирующегося патрона за цилиндрические поверхности, они являются черновыми.

Эта поверхность является технологической установочной опорной базой. Она будет основной, так как заготовку устанавливают по её основной поверхности и не создают специальных поверхностей для установки в станок.

Технологическая база - поверхность определяющая положение заготовки в процессе ее обработки резанием.

Установочные опорные базы-поверхности заготовки, которые, контактируя с установочными поверхностями станка или приспособления, ориентируют заготовку в нужном направлении с требуемой точностью. Так как поверхность базирования не была создана специально, то она считается основной.

3.8 Анализ базового (заводского) технологического процесса

Заводской технологический процесс включает операции:

- 005 фрезеровочная

Она включает следующие переходы: А - установить и закрепить заготовку; 1-отрезать заготовку выдержав заданный размер; 2-снять деталь и уложить в тару.

- 010 Токарная

Эта операция включает следующие переходы: А - установить и закрепить заготовку; 1 - точить диаметр 54 до диаметра 50 проходным резцом; 2 - точить диаметр 50 до диаметра 45 проходным резцом; 3 - расточить внутренний диаметр 23 до диаметра 27 расточным резцом; 4 - отрезать деmаль выдержав заданный размер; 5 - снять деталь и уложить в тару.

Порядок технологического процесса представлен в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Порядок технологического процесса

Номер и наименование операции	Разряд рабочего	Трудоемкость операции, чел/час на 1000шт	Тарифные ставки, руб/час	Стоимость работ, руб
005 фрезеровочная	4	25378	27	685206
010Токарная	4	44524	27	1202148

3.9 Разработка оптимального варианта технологического процесса

Усовершенствование данного технологического процесса в том, что вместо одного диаметра на токарной операции будут обрабатываться сразу два. Это будет осуществляться с помощью специальной державки для двух резцов. За счет этого производительность станка возрастет, себестоимость изготовления уменьшится.

Таким образом уменьшится количество переходов в токарной операции:

010 Токарная

А - установить и закрепить заготовку; 2 - точить диаметр 54 до диаметра 50 и диаметр 50 до диаметра 45; 3 - точить внутренний диаметр 27 до диаметра 23; 4 - отрезать деталь выдержав заданный размер; 5 - снять деталь и уложить в тару.

3.10 Выбор технологического оборудования.

Техническая характеристика

На предприятии используется токарно-винторезный станок 16К20. Станок предназначен для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой резьбы. Детали устанавливаются в центрах или патроне.

Технические характеристики:

Наибольший диаметр детали обрабатываемый над станиной, мм - 400;

Масса, кг - 3035;

Мощность, кВт - 11;

Габариты, мм - 2795х1198х1810.

3.11 Выбор режущего и мерительного инструмента

Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,10 ГОСТ 166-89;

Резец токарный проходной прямой правый Т5К10 по ГОСТ 18884-73;

Резец расточной Т5К10 по ГОСТ 18884-73;

Резец отрезной Т5К10 по ГОСТ 18884-73.

3.12 Расчет режима резания для проектируемых операций

Выбор режимов резания для проектируемой операции производится по справочникам.

1) глубина резания t, мм рассчитывается по формуле (3.7).

, (3.7)

где D-диаметр до обработки мм;

d-диаметр детали после обработки мм.

П1 - Проход

П2 - Проход

П3 - Расточка отверстия

П4 - Отрезка

2) Подача резца S, мм/об выбирается из справочника.

Определение подачи по справочнику:

П1 S=0,6;

П2 S=0,6;

П3 S=0,6;

П4 S=0,2(т.к. поперечная подача равна половине продольной).

По паспорту станка уточняем подачу

П1 S=0,61;

П2 S=0,61;

П3 S=0,61;

П4 S=0,21.

3) Скорость резания, V, м/мин рассчитывается по формуле (3.8).

, (3.8)

где:V -расчетная скорость резания;

Vтабл - табличная скорость резания;

К1; К2; К3 - коэффициенты.

П1 V=100*0,65*0,8*1=52 м/мин;

П2 V=100*0,65*0,8*1=52 м/мин;

П3 V=105*0,65*0,8*0,85=46,1 м/мин;

П4 V=95*0,65*0,8*1=49,4 м/мин.

4) Скорость вращения, n, об/мин, рассчитывается по формуле (3.9).

, (3.9)

где n-число оборотов шпинделя;

V-скорость резания;

d-диаметр заготовки.

П1 об/мин;

П2 об/мин;

П3 об/мин;

П4 об/мин;

По паспорту станка уточняем:

П1 n=315 об/мин;

П2 n=315 об/мин;

П3 n=630 об/мин;

П4 n=315 об/мин.

5) Длина рабочего хода, Lр.х., мм, рассчитывается по формуле (3.10).

, (3.10)

где Lпер - длина перехода;

Lврез - длина врезания;

L - длина резания (со снятием стружки).

П1 Lр.х.=1,22+28+3=32,22 мм;

П2 Lр.х.=1,53+22+3=26,53 мм;

П3 Lр.х.=1,15+18+12=31,15 мм;

П4 Lр.х.=16,56+27+3=46,53 мм.

Рассчитаем штучное время на изготовление детали при закреплении двух резцов в державку, за счёт чего объединятся первый и второй переходы и сократится время на изготовление детали.

Скорость резания, V, м/мин, рассчитывается по формуле (3.8)

Скорость вращения, n, об/мин, рассчитывается по формуле (3.9).

При увеличении количества инструмента в наладке до двух изменяется:

глубина резания t=4,5;

подача S=0,4;

П1 V=95*0,65*0,8*1=49,4 м/мин;

П1 об/мин/

По паспорту станка уточняем:

П1 n=315.

Время основное на обработку после усовершенствования.

Длина рабочего хода Lр.х. мм рассчитывается по формуле (3.10).

.

3.13 Нормирование проектируемых операций

1) Время основное на обработку

Время основное на обработку мин рассчитываем по формуле (3.11).

, (3.11)

где Lр.х.-длинна рабочего хода;

n -число оборотов шпинделя;

S -подача станка;

i -число проходов.

П1 мин;

П2 мин;

П3 мин;

П4 мин.

Основное время по всей операции составило 1,07 мин.

2) Время вспомогательное по всей операции , мин, рассчитываем по формуле (3.12).

, (3.12)

где tуст =0,169 - время на установку заготовки;

tизм =0,15 - время на измерения;

tвпп =0,42 - время вспомогательное по переходам.

П1 мин;

П2 мин;

П3 мин;

П4 мин.

Суммарное вспомогательное время составило 2,449 мин.

3) Время оперативное, Т_оп, мин, рассчитываем по формуле (3.13).

Т_оп =Т_о+Т_в,, (3.13)

где Т_о - время основное, мин;

Т_в - время вспомогательное, мин.

Т_оп =1,07+2,449=3,519 мин.

4) Время дополнительное, tдоп; мин, рассчитываем по формуле (3.14).

, (3.14)

где - время основное, мин;

- время вспомогательное, мин.

.

5) Трудоемкость выполнения токарной операции, , мин, при массовом производстве, рассчитывается по формуле (3.15).

, (3.15)

.

Основное время по всей операции после модернизации составило:

Т_ос=П1+П2+П3=0,276+0,08+0,7=1,056 мин.

1) Время основное на обработку, , мин, рассчитываем по формуле (3.11).

П1 .

2) Время вспомогательное по всей операции, , мин, рассчитываем по формуле (3.12).

П1 ;

П2 ;

П3 .

Суммарное вспомогательное время после модернизации составило 1,879 мин.

3) Время оперативное, Т_оп, мин, рассчитываем по формуле (3.13).

Т_оп =1,056+1,879=2,935.

4) Время дополнительное, Т_доп, мин, рассчитываем по формуле (3.14)

.

5) Трудоемкость выполнения токарной операции, , мин, при массовом производстве, рассчитывается по формуле (3.15).

.

Время на изготовление одной детали Т_шт составляет:

- до усовершенствования 3,694 мин;

- после усовершенствования 3,081 мин.

Расчёт времени на выполнение всей годовой программы, T_год, мин выполняется по формуле (3.16).

.

до модернизации:

.

после модернизации:

час

Для выполнения годовой программы необходимо:

- до усовершенствования: 4 рабочих и 5 станков 16К20;

- после усовершенствования: 4 рабочих и 4 станка 16К20.

3.14 Мероприятия по контролю за качеством продукции

Для каждого объекта должен быть установлен соответствующий производственным условиям вид контроля. По этапам производственного процесса различают следующие виды контроля: входной, выходной.

Входной - контроль, осуществляемый перед началом работы, с целью своевременного снятия недоброкачественного материала; операционный контроль, выполняемый в процессе обработки изделий с целью проверки качества выполняемых операций, деталей с целью установления соответствующего качества и предупреждения появления брака важное значение имеют статистические методы управления качеством.

Статистический метод основан на применении методов математической статистики и систематического контроля за качеством изделий и составлением техпроцесса, с целью обеспечения заданного уровня качества изготовляемой продукции.

3.15 Применение энергосберегающих технологий при производстве

3.15.1 Нормативно-правовая база энергосбережения России. Энергосберегающие технологии - это технологии экономии топливно-энергетических ресурсов и связанных с ними затрат при производстве продукции и услуг, получаемые при соблюдении технологических параметров, обеспечивающих высокое качество, отвечающие требованием нормативов и стандартов.

Федеральный закон «Об энергосбережение» №28 - ФЗ от 03.04.1996. Определены: порядок разработки и государственного надзора за реализацией энергосберегающей политики; источники финансирования; обязательность оснащения предприятий и организаций приборами учета и контроля, энергетических обследований и организации государственной статистики в области энергосбережения.

Указ Президента РФ №472сот 07.05.1995 «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройке ТЭК РФ на период до 2010». Определена необходимость разработки федеральной целевой программы «Энергосбережение России» и важнейшая роль энергосбережения при формировании энергетической политики).

Федеральный закон №41 - ФЗ от 14.04.95 «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Российской Федерации». Определена необходимость включения в себестоимость электрической и тепловой энергии затрат на энергосбережение.