3 Проектирование технологического процесса механической обработки детали вЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ
Предлагаемая методика выполнения выпускной квалификационной работы позволит студентам выдержать единство требований в решении отдельных вопросов. Однако, работая над инженерными задачами, студент должен подходить творчески и принимать самые оптимальные решения.
Учитывая сложившуюся практику можно рекомендовать порядок проектирования технологических процессов (ТП), представленный на схеме. 3.1.
Проектирование технологических процессов состоит из следующих взаимосвязанных этапов, для которых определены конкретные задачи:
Изучение исходной информации и технологическая подготовка.
Анализ исходных данных.
Разработка технологического процесса обработки детали.
Технологические расчеты.
На первом этапе требуется изучить исходную информацию (базовую, руководящую и справочную) и выполнить работу по технологической подготовке, цель которой получить проработанные исходные данные для разработки технологического процесса.
Технологическая подготовка включает:
служебное назначение и техническую характеристику детали;
анализ технологичности конструкции детали (отработка конструкции детали на технологичность);
определение типа производства.
На втором этапе анализируются исходные данные и формулируются основные технологические задачи.
Третий этап - собственно разработка технологического процесса:
выбор исходной заготовки и экономическое обоснование;
выбор технологических баз;
выбор методов обработки;
разработка технологического маршрута обработки детали и экономическое обоснование;
разработка технологических операций обработки детали.
Схема. 3.1. Структурная схема этапов проектирования технологического процесса
На четвертом этапе выполняются технологические расчеты припусков, режимов резания и технических норм времени.
Порядок выполнения выпускной квалификационной работы должен соответствовать построению этого раздела.
3.1 Введение и задачи выпускной квалификационной работы В введении выпускной квалификационной работы описывают общие направления решения задач проектирования, обосновывают актуальность разрабатываемой темы, ее значение для повышения эффективности производства и формируют основные задачи, поставленные перед студентом.
Можно рекомендовать такую последовательность построения введения:
перспективные направления развития машиностроения;
состояние и перспективы развития производства на базовом предприятии;
обоснование новизны и эффективности предлагаемых проектных решений;
основные задачи, решаемые в курсовом проекте, их практическая значимость. Объем введения не должен превышать 1-2х страниц текста.
3.2 Исходная информация для выпускной квалификационной работы
Исходная информация для выполнения выпускной квалификационной работы 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 преддипломной практики студентов.
В ПЗ студент приводит список справочной и руководящей информации, которую он собрал и использовал при выполнении выпускной квалификационной работы.
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 4543-88 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, механические свойства и технологические свойства материала детали. Эти данные сводятся в табл. 3.1, 3.2, 3.3.
Например:
Таблица 3.1 - Химический состав стали 45 ГОСТ 1050-88, %
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 ГОСТ 1050-88
т, МПа
|
вр, МПа
|
5, %
|
|
н,
Дж/см2
|
НВ (не более)
|
не менее
|
Горячекатаной
|
Отожженной
|
360
|
610
|
16
|
40
|
50
|
241
|
197
|
Таблица 3.3 - Технологические свойства стали 45 ГОСТ 1050-88.
Прокаливаемость в масле, диаметр, мм
- в воде
- в масле
|
17 – 45
10 – 30
|
Температура ковки, оС
- конца
- начала
|
800
1250
|
Обрабатываемость резанием:
|
|
- материал резца
|
Твердый сплав
|
Быстрорежущая сталь
|
- Кu
|
1
|
0,8
|
Флакеночувствительность
|
Чувствительна
|
Коррозионная стойкость
|
Низкая
|
Отпускная хрупкость
|
Не склонна
|
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 выпускной квалификационной работе 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  - средний квалитет точности обрабатываемых поверхностей:
= , (3.3)
где 1, 2,..., 17 – номер квалитетов точности обрабатываемых поверхностей
 ,  ,..., - количество размеров соответствующего квалитета.
3. Коэффициент шероховатости поверхностей детали
 , (3.4)
где  - средний класс шероховатости поверхностей детали:
  , (3.5)
где 1, 2, 3,..., 14 – классы шероховатости
, ,..., - число поверхностей соответствующего класса шероховатости
4. Коэффициент унификации заданной детали
 , (3.6)
где  - число унифицированных конструкторских элементов детали
 - общее количество конструкторских элементов детали.
5. Трудоемкость изготовления детали
 (3.7)
где tшт- штучное время i-той операции, мин;
n - количество технологических операций.
6. Технологическая себестоимость детали
Сд = См + Сз + Соб, (3.8)
где См - стоимость исходного материала, руб.;
Сз - стоимость получения заготовки, руб.;
Соб - стоимость обработки детали, руб.
Технологичность конструкции по трудоемкости и себестоимости (п. п. 5, 6) 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 выпускную квалификационную работу. 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, спец. 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
|
Применяемые разметки
|
Широкое
|
Ограниченное, лишь для крупных и сложных деталей
|
Не применяется
|
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.
|
Методы достижения точности
|
Метод индивидуальной пригонки
|
Метод полной и неполной (частичной взаимозаменяемости)
|
Методы полной и селективной взаимозаменяемости
|
Продолжение табл. 3.3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
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.
Таблица 3.4 - Зависимость типа производства от объема годового выпуска (шт.)
и массы детали
Масса детали, кг
|
Тип производства
|
Единич-ное
|
Мелко-серийное
|
Средне-серийное
|
Крупно-серийное
|
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
|
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.; (3.9)
где Fд - действительный годовой фонд времени, ч.; 4015 при двух сменной работе оборудования.
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. (3.10)
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.
|
