3.2. Исходная информация для курсового проекта
Исходная информация для выполнения курсового проекта по технологии машиностроения подразделяется на базовую, руководящую и справочную (ГОСТ14.301-83).
Базовая информация включает данные, содержащиеся в конструкторской документации, в чертеже детали (изделия), а также годовую программу выпуска этих деталей (исходные данные).
Руководящая информация включает данные, содержащиеся в стандартах, устанавливающих требования к технологическим процессам, а также в стандартах на оборудование и оснастку, в документации на действующие единичные технологические процессы, в классификаторах технико-экономической информации. производственных инструкциях, материалах по выбору технологических нормативов (режимов обработки, припусков и др.), документации по охране труда.
Справочная информация содержит данные, имеющиеся в технологической документации опытного производства, в описаниях прогрессивных методов изготовления изделий, каталогах, паспортах, справочниках, планировках производственных участков, методических материалах. Справочная информация содержится также в учебниках, учебных пособиях, методических указаниях, в периодических изданиях.
Подбор и изучение руководящей и справочной информации является одной из основных задач технологической практики студентов.
В ПЗ студент приводит список справочной и руководящей информации, которую он собрал и использовал при выполнении курсового проекта.
На основе изучения исходной информации необходимо произвести технологическую подготовку исходных данных, необходимых для проектирования технологического процесса. Содержание технологической подготовки приведено ниже.
3.2.1. Служебное назначение и техническая характеристика детали
Этот раздел ПЗ начинают с описания конструкции заданной детали, ее служебного назначения. Приводят техническую характеристику детали, анализируют чертеж детали.
В случае отсутствия технических требований на чертеже детали, они разрабатываются студентом, исходя из служебного назначения детали и условий их изготовления.
Служебное назначение детали должно включать функциональное назначение и перечень условий, в которых она должна работать в узле или механизме. Если назначение детали неизвестно, то следует описать назначение ее как типовой детали и назначение поверхностей.
Из описания назначения и конструкции детали должно быть ясно, какие поверхности и размеры имеют основное значение для служебного назначения, и какие - второстепенное.
В технической характеристике детали должны быть указаны все технические требования, предъявляемые к детали, и указанные на чертеже. Это требования к точности, качеству обрабатываемых поверхностей и другие технические указания на изготовление детали.
В этом же разделе следует привести данные о материале детали, его назначении и области применения в деталях машиностроения. Например: "Сталь 20Х ГОСТ 4543-71 легированная конструкционная применяется для деталей средних размеров с твердой износоустойчивой поверхностью при достаточно прочной и вязкой сердцевине, работающей при больших скоростях и средних давлениях. Из стали 20Х рекомендуется изготовлять зубчатые колеса, кулачковые муфты, втулки, плунжеры, копры, шлицевые валики, работающие в подшипниках скольжения и т.д.".
Необходимо также указать химический состав и механические свойства материала детали. Эти данные сводятся в табл. 3.1, 3.2.
Например:
Таблица 3.1.
Химический состав стали 45 (ГОСТ 1050-74), %
С
|
Si
|
Mn
|
S
не более
|
P
не более
|
Ni
|
Cr
|
0,40-0,50
|
0,17-0,37
|
0,50-0,80
|
0,045
|
0,045
|
0,30
|
0,30
|
Таблица 3.2.
Механические свойства стали 45
т, МПа
|
вр, МПа
|
5, %
|
|
н,
Дж/см2
|
НВ (не более)
|
не менее
|
Горячекатаной
|
Отожженной
|
360
|
610
|
16
|
40
|
50
|
241
|
197
|
Кроме того, необходимо сделать заключение о правильности выбора материала для данных условий работы детали в узле.
3.2.2. Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичности конструкции изделия направлен на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на технологическую подготовку производства. Конструкция изделия может быть признана технологичной, если она обеспечивает простое и экономичное изготовление изделия и удовлетворяет следующим требованиям:
1. Конфигурация деталей и их .материалы позволяют применять наиболее прогрессивные заготовки, сокращающие объем механической обработки (точное кокильное литье, литье под давлением, объемную штамповку и вытяжку, холодную штамповку различных видов и т. п.).
2. При конструировании изделий используются простые геометрические формы, позволяющие применять высокопроизводительные методы производства. Предусмотрена удобная и надежная технологическая база в процессе обработки.
3. Обоснованы заданные требования к точности размеров и формы детали.
4. Использованы стандартизация и унификация деталей и их элементов.
5. Для снижения объема механической обработки предусмотрены допуски только по размерам посадочных поверхностей.
6. Обеспечена достаточная жесткость детали.
7. Предусмотрена возможность удобного подвода жесткого и высокопроизводительного инструмента к зоне обработки детали.
8. Обеспечен свободный вход и выход инструмента из зоны обработки.
9. Учтена возможность одновременной установки нескольких деталей.
Вопросы анализа технологичности деталей различного класса (корпусов, валов, колес зубчатых и т. д.) подробно изложены в [18].
Конструкция изделия в значительной мере определяет содержание технологического процесса, его построение (маршрут), структуру операции, применяемый методы обработки, оборудование, оснастку и инструменты. С другой стороны, принятая технология производства предъявляет свои требования к конструкции изделия, ее технологичности.
Технологичность конструкции детали оценивают на двух уровнях - качественном и количественном. Качественная оценка предшествует количественной и сводится к определению соответствия конструкции детали выше указанным требованиям.
Качественная оценка технологичности конструкции детали указывается словами "хорошо-плохо", допустимо-не допустимо" или "+", "-".
Если в курсовом проекте не анализируется заводской технологический процесс, то количественную оценку технологичности конструкции детали выполнять не требуется.
Количественную оценку технологичности конструкции детали производят по следующим коэффициентам:
1. Коэффициент использования материала
 (3.1)
где Mд - масса детали по чертежу, кг;
Мз - масса материала, расходуемого на изготовление детали, кг.
2. Коэффициент точности обработки детали
 (3.2)
где Тн - число размеров не обоснованной степени точности обработки;
То - общее число размеров, подлежащих обработке.
3. Коэффициент шероховатости поверхностей детали
 (3.3)
где Шн - число поверхностей детали, не обоснованной шероховатости, шт;
Шо - общее число поверхностей детали, подлежащих обработке, шт.
4. Трудоемкость изготовления детали
 (3.4)
где tшт- штучное время i-той операции, мин;
n - количество технологических операций.
5. Технологическая себестоимость детали
Сд = См + Сз + Соб, (3.5)
где См - стоимость исходного материала, руб.;
Сз - стоимость получения заготовки, руб.;
Соб - стоимость обработки детали, руб.
Технологичность конструкции по трудоемкости и себестоимости (п. п. 4, 5) может быть определена после завершения разработки технологического процесса.
В результате проведенного анализа должен быть сделан вывод о конструкции в целом: технологична она или нет.
В процессе анализа рабочий чертеж детали корректируют, вносят соответствующие изменения. Эти мероприятия должны быть отражены в пояснительной записке.
3.2.3. Определение типа производства
Годовая программа выпуска деталей указывается в задании на курсовое проектирование.
Тип производства – это классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности и объема выпуска изделий. Различают три типа производства: единичное, серийное, массовое (ГОСТ 14.004-83).
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается.
Серийное производство характеризуется изготовлением изделий периодически повторяющимися партиями. Серийное производство является основным типом машиностроительного производства и условно подразделяется на крупно-, средне-, и мелкосерийное.
Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.
Технологические характеристики различных типов производств по преобладающему признаку представлены в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Технологические характеристики различных типов производства
Характерный признак
|
Тип производства
|
единичный
|
серийный
|
массовый
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Повторяемость партий (серий)
|
Отсутствует
| Периодическая |
Непрерывный выпуск одних и тех же деталей (серий машин)
|
Технологическое оборудование
|
Универсальное
|
Универсальное, частично специализированное и специальное
|
Широкое использование специализированного и специального оборудования и автоматических линий
|
Приспособления
|
Преимущественно универсальные (изредка специальные)
|
Специальные, переналаживаемые
|
Специальные, часто органически связанные со станком
|
Режущий инструмент
|
Универсальный
|
Универсальный и специальный
|
Универсальный, специальный и комбинированный. Многоинструментальные наладки
|
Измерительный инструмент
|
Универсальный
|
Универсальный и специальный
|
Калибры, специальный многомерный инструмент, контрольные приборы
|
Настройка станка
|
Станки ненастроенные, работа по пробным промерам
|
Станки настроенные
|
Сложная настройка, автоматизм
|
Размещение технологического оборудования
|
По типам станков
|
По ходу технологических процессов
|
По ходу технологических процессов
|
Окончание табл. 3.3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Виды заготовок
|
Прокат, литье в земляные формы по деревянным моделям, свободная ковка
|
Прокат, отливки по металлическим моделям, штамповки
|
Прокат, машинное литье по металлическим моделям, литье под давлением и др. точные методы литья, штамповки, прессования и т.д.
|
Применяемые разметки
|
Широкое
|
Ограниченное, лишь для крупных и сложных деталей
|
Не применяется
|
Методы достижения точности
|
Метод индивидуальной пригонки
|
Метод полной и неполной (частичной взаимозаменяемости)
|
Методы полной и селективной взаимозаменяемости
|
Степень детализации технологических процессов
|
Простейшие технологические разработки (маршрутные техпроцессы)
|
Более детальные технологические разработки (маршрутно-операционные и операционные техпроцессы)
|
Подробные технологические разработки (операционные техпроцессы). Исследование технологических процессов
|
Виды нормирования работ
|
Укрупненное нормирование
|
Техническое нормирование серийного производства
|
Детальное нормирование. Хронометражное исследование операций
|
Квалификация рабочих
|
Высокая
|
Различная
|
Низкая (при наличии высококвалифицированных наладчиков)
|
Себестоимость продукции
|
Высокая
|
Средняя
|
Самая низкая
|
На первом этапе проектирования тип производства ориентировочно может быть определен в зависимости от массы детали и объема выпуска по табл. 3.4.
Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций (ГОСТ 3.1121-84).
 (3.6)
Таблица 3.4
Зависимость типа производства от объема годового выпуска (шт.)
и массы детали
Масса детали, кг
|
Тип производства
|
единичное
|
мелкосерийное
|
среднесерийное
|
крупносерийное
|
массовое
|
< 1,0
1,0-2,5
2,5-5,0
5,0-10
> 10
|
< 10
< 10
< 10
< 10
< 10
|
10-2000
10-1000
10-500
10-300
10-200
|
1500-100000
1000-50000
500-35000
300-25000
200-10000
|
75000-200000
50000-100000
35000-75000
25000-50000
10000-25000
|
200000
100000
75000
50000
25000
|
где О - суммарное число различных операций, закрепленных за каждым рабочим местом;
Р - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.
Принято: КЗ.О. 1 - массовое производство;
1 < К З.О. 10 - крупносерийное производство;
10 < К З.О. 20 - среднесерийное производство;
20 < К З.О. 40 - мелкосерийное производство;
К З.О. 40 - единичное производство.
Разрабатываемый в курсовом проекте технологический процесс по заданию должен быть ориентирован на крупносерийное производство.
Исходя из приведенной формулы (3.6) для коэффициента закрепления операций КЗ.О необходимо установить соотношение между трудоемкостью выполнения операций и производительностью рабочих мест (оборудования), предназначенных для проведения данного технологического процесса при условии загрузки этого оборудования в соответствии с нормативными коэффициентами. Тшт(ш-к) можно определить по приведенным формулам.
Окончательный расчет КЗ.О следует выполнить после определения трудоемкости операций (Тшт(ш-к)) при расчете технических норм времени (п. 3.5.5) в разработанном технологическом процессе по предложенной методике.
Располагая штучным или штучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, можно определить количество станков:
 (3.7)
где N - годовая программа, шт;
Тшт. (ш-к.) -штучное или штучно - калькуляционное время, мин;
Fд - действительный годовой фонд времени, Fд = 4029 ч. (при двухсменной работе);
з.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования;
Среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования на участке цеха при двусменной работе следует принимать: для мелкосерийного производства - 0,8 0,9; серийного - 0,75 0,85; крупносерийного и массового - 0,65 0,75.
Так как на данном этапе тип производства выбран ориентировочно по табл. 3.4, то коэффициент загрузки можно принять в соответствии с вышеуказанными рекомендациями.
Все данные расчета записать в табл. 3.5.
Таблица 3.5.
Операция
|
Тшт. (ш-к.)
|
mp
|
Р
|
з.н.
|
О
|
|
|
|
|
|
|
|
=
|
|
=
|
|
=
|
После расчета по всем операциям значений Тшт(ш-к) и mр установить принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение mр.
Далее по каждой операции вычислить значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле
 (3.8)
и тоже записать эти значения в таблицу 3.5.
Если з.ф. операции оказывается выше нормативного, следует увеличить для данной операции количество станков. Если же на каких-то операциях з.ф. значительно ниже нормативного з.н., следует проанализировать возможность дозагрузки рабочего места другими, примерно равноценными по трудоемкости операциями. Тогда количество операций на данном рабочем месте может быть увеличено. И скорректированное значение О записать в графу табл. 3.5.
Количество операций, выполняемых на рабочем месте можно определить по формуле
 (3.9)
После заполнения всех граф табл. 3.5 подсчитать суммарное значение для О и Р, определить КЗ.О. и тип производства.
После установления типа производства необходимо определить его организационно-технологическую характеристику. При этом необходимо:
а) определить форму организации производственного процесса;
б) рассчитать такт выпуска изделий (крупносерийное, массовое производство) или величины партий их запуска в производство.
Согласно ГОСТ 14.312-74 форма организации производства может быть поточной или групповой. Она определяет порядок выполнения операций технологических процессов, направление движения деталей в процессе их изготовления, расположение технологического оборудования и рабочих мест. При поточной организации производства такт производства деталей определяется по формуле
 мин.; (3.10)
где Fд - действительный годовой фонд времени, ч.;
N - годовая программа выпуска деталей, шт.
Групповая форма организации производства характеризуется периодическим запуском деталей партиями.
Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется упрощенным способом по формуле
 шт. (3.11)
где а - периодичность запуска в днях (рекомендуется следующая периодичность запуска деталей: 3, 6, 12, 24 дня);
254 - количество рабочих дней в году.
Размер партии может быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства. С этой целью размер партии принимают не менее сменной выработки.
|
