На участке механического цеха

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

для студентов очного и заочного обучения

специальности 1201 – Технология машиностроения

Свердловск 1980

УДК 621.91

ВЫЯВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ НА УЧАСТКЕ

МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА. Методическое руководство по дипломному проектированию.

Свердловск, изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1980, с. 36

В руководстве приведена подробная классификация и рассмотрена методика выявления технологических резервов механического цеха при выполнении дипломного проекта.

Подробно изложены требования к содержанию, объему и оформлению основных разделов дипломного проекта, выполняемого на тему “Выявление технологических резервов на участке механического цеха”.

Библ. 25 назв.

Составил В.Б. Федоров

Печатается по решению методической

комиссии механического факультета

© Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова, 1980 г.

1. ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Дипломный проект на тему “Выявление технологических резервов на участке механического цеха” выполняется на реальной базе. Его основой служат материалы, полученные студентом на предприятии во время дипломной практики. Базой для разработки темы проекта могут быть участки различных видов:

а) для механической обработки деталей сборочной единицы машины, например, червячного редуктора;

б) для механической обработки деталей одного класса, например, рычагов, зубчатых колес;

в) для механической обработки одной сложной детали на поточной линии или нескольких деталей на переменно-поточной линии.

При установлении годовой программы участка необходимо исходить из перспективных планов выпуска данного изделия. Для участков первых двух видов номенклатура выпускаемой продукции должна обеспечить достаточную загрузку 25-30 единиц оборудования.

Один из наиболее интересных вопросов темы проекта выделяется в задании в виде так называемого спецвопроса, который требует углубленной проработки и дает возможность студенту проявить свои творческие способности. Спецвопрос может быть конструкторского, технологического, исследовательского, экономического характера или может включать комплекс этих вопросов. Темой спецвопроса может быть механизация и автоматизация отдельных операций, механизация и автоматизация контроля, разработка конструкции специального агрегатного станка и его оснастки, модернизация станка с целью расширения его технологических возможностей или автоматизации, технико-экономический анализ методов обработки каких-либо поверхностей и выбор оптимального варианта, статанализ точности обработки, анализ причин брака на каких-либо операциях, внедрение прогрессивных методов обработки и т.д.

В задании на дипломный проект отражается календарный план выполнения дипломного проекта, отдельные этапы которого характеризуются следующей относительной трудоемкостью:

- анализ существующего технологического процесса, определение основных направлений его совершенствования, разработка предлагаемого варианта технологического процесса с заполнением технологической документации, размерным анализом и расчетом загрузки оборудования – 30%;

- графическое оформление технологической части с планировкой участка – 10%;

- составление пояснительной записки по технологической части с экономическим обоснованием предлагаемых мероприятий по совершенствованию технологического процесса -10%;

- разработка чертежей конструкторской части и спецвопроса, выполнение необходимых расчетов и составление пояснительной записки по этим разделам – 30%;

- разработка вопросов организации производства, экономики и техники безопасности с составлением пояснительной записки по этим разделам – 15%;

- окончательное оформление дипломного проекта – 5%.

Дипломный проект является завершающим этапом теоретической подготовки инженера-механика. В дипломном проекте должны найти отражение знания и способности студента принимать самостоятельные решения по разнообразным технологическим, конструкторским, экономическим и организационным вопросам, возникающим при выполнении проекта.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВЫ В МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕХАХ.

Развернутая схема технологических резервов механического и механосборочного цеха приведена на схеме. Технологические резервы охватывают три вида операций: технологические, контрольные и транспортные.

Один из главных объектов поиска технологических резервов – технологические операции. Резервы технологических операций следует рассматривать в трех направлениях:

- совершенствование технологического процесса;

- повышение технологичности конструкции объекта производства;

- совершенствование организации производства.

Целесообразность и эффективность подавляющего большинства технологических решений зависит от масштабов выпуска продукции, от типа производства. Поэтому первым этапом анализа является определение типа производства, который характеризуется коэффициентом закрепления операций К_зо, (ГОСТ 3.1108-74).

2.1. Резервы_технологических_операций

2.1.1. Совершенствование_технологического_процесса

Резервы повышения производительности при анализе технологического процесса нужно изыскивать в двух направлениях:

- сокращение основного времени обработки;

- сокращение вспомогательного и подготовительно-заключительного времени.

Выбор основного направления анализа определяется структурой норм времени на всех операциях техпроцесса, и в первую очередь – наиболее трудоемких. Чем больше удельный вес составляющей нормы времени, тем может быть выше эффективность проводимых в этом направлении мероприятий.

При достаточных масштабах выпуска эффективным путем сокращения основного времени является применение многоинструментальной обработки. Так, например, одновременное сверление шести отверстий с помощью многошпиндельной головки позволяет в 4-5 раз сократить основное время по сравнению с последовательной обработки одним сверлом.

Многоинструментальная обработка может быть осуществлена с использованием как стандартного, так и специального комбинированного режущего инструмента (сверла-развертки, комбинированные зенкеры, составные фрезы, многорезцовые расточные оправки и т.д.), позволяющего провести дальнейшую концентрацию обработки на данной операции.

Для многоинструментальной обработки целесообразно применять специализированное оборудование: многорезцовые токарные полуавтоматы, продольно-фрезерные многошпиндельные станки, специальные и переналаживаемые для обработки нескольких однотипных деталей агрегатные станки, в том числе и агрегатные станки с программным управлением. При использовании для инструментальной обработки имеющегося на участке универсального оборудования проектируется специальная или универсально-наладочная технологическая оснастка. Однако необходимо учитывать, что внедрение многоинструментальной обработки требует всесторонней и тщательной проверки всех параметров технологической операции, таких как мощность и допустимая сила подачи по станку, надежность закрепления заготовки в приспособлении, жесткость детали и т.д. Кроме того, как правило, возрастает время наладки станка, в связи с чем для увеличения стойкости инструмента несколько снижаются режимы резания.

При обработке некоторых видов деталей значительного сокращения основного времени удается добиться обработкой нескольких деталей в многоместных приспособлениях. Так, например, при зубофрезеровании пакетом нескольких зубчатых колес или сверлении таким же способом тонких деталей время на врезание и перебег инструмента, приходящегося на одну деталь, сокращается в соответствующее число раз.

Особым видом многопредметной обработки является многопозиционная обработка как на специализированных станках (вертикальные и горизонтальные многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки), так и на универсальном оборудовании с помощью специальной оснастки. Например, при оснащении вертикально-сверлильного станка специальной многошпиндельной головки и четырехпозиционным поворотным столом можно осуществить сверление, зенкерование и развертывание ряда отверстий одновременно, причем параллельно на трех позициях обрабатываются три заготовки, а четвертая позиция используется для смены заготовки во время обработки.

Как правило, многопредметная обработка позволяет сократить и вспомогательное время на установку и снятие заготовок.

Одним из эффективных путей повышения режимов резания и сокращения машинного времени является улучшение эксплуатационных свойств режущих инструментов в следующих направлениях:

- совершенствование существующих и создание новых инструментальных материалов;

- увеличение доли инструмента, оснащённого твердым сплавом и минералокерамикой;

- разработка сборных конструкций инструмента с широким применением неперетачиваемых пластин из твёрдых сплавов.

Среди новых марок быстрорежущих сталей наиболее высокой твёрдостью (68-68,5 НRС), красностойкостью и износостойкостью характеризуются стали Р9М4К8 и Р12Ф2К8М3, наибольшей прочностью и ударной вязкостью - сталь Р6М5К5. Новые стали обладают более высокими режущими свойствами,чем стали марок Р9К10, Р9К5 и P18. Стойкость инструмента из сталей Р9М4К8 и Р12Ф2К8МЗ при обработке конструкционных сталей повышенной твёрдости, нержавеющей стали и жаропрочных сплавов в 1,5-2 раза выше по сравнению с инструментом из стали P9K10.

Находят применение новые особомелкозернистые твёрдые сплавы ВК6 ОM, BK10 ОМ, ВKI5 ОМ. При обработке отбеленных чугунов, нержавеющих сталей и других труднообрабатываемых материалов они обеспечивают повышение стойкости режущего инструмента в 1,5-2 раза. Так, например, на черновом точении стали 20XMЛФ при глубине резания 8-13 мм, подаче 0,5 мм/об и скорости резания 40 м/мин стойкость сплава BKI5 ОМ составляет 60 минут, а сплава Т5К10 - 15 минут.

Применение неперетачиваемых твердосплавных пластик, по данным ВНИИинструмента, повышает стойкость инструмента примерно на ЗО% вследствие уменьшения сколов и выкрашивания, вызванных термическими напряжениями при напайке.

Дальнейшегоулучшения свойств инструмента с неперетачиваемыми пластинами достигают нанесением на них износостойких покрытий из карбида гитана толщиной 0,005 мм, что увеличивает срок службы инструмента при обработке чугуна и стали в 2-3 раза и создаёт возможность увеличения скорости резания при обработке углеродистых сталей до 1000 м/мин. Вместе с тем, при низких скоростях резания и малых подачах, а также в условиях ударов и интенсивного абразивного износа (работа по литейной корке или кузнечной окалине) применение покрытий не дает положительного эффекта.

Разработаны новые марки минералокерамических материалов оксидно-арбидного типа ВЗ и ВОК-63, обладающие более высокой стойкостью и прочностью при изгибе, чем минералокерамика ЦМ-332. Опыт показывает возможность использования минералокерамики на чистовых и получистовых операциях при обработке закалённых сталей (50-63 HRC), серых и отбеленных чугунов взамен инструмента, оснащенного наиболее износостойкими марками твёрдых сплавов ТЗОК4 и ВКЗМ. При этом в результате увеличения скорости резания в 2-3 раза при одновременном повышении стойкости в 3-5 раз значительно снижается время обработки и улучшается качество поверхности.

Новые методы получения сверхтвёрдых материалов на основе нитрида бора дают возможность значительно расширить область эффективного применения режущих инструментов, оснащенных этими материалами.

Вопросы поиска оптимальных условий применения и эффективности новых инструментальных материалов могут быть разработаны в дипломном проекте в качестве спецвопроса.

Полного использования режущих свойств новых инструментальных материалов не всегда можно добиться на существующем оборудовании, в значительной степени изношенном и не обладающем достаточной жёсткостью, точностью и быстроходностью. В этих случаях целесообразно запроектировать на наиболее узких местах модернизацию оборудования, а если она нецелесообразна, то следует заменить устаревшее оборудование новыми современными станками.

В связи с повышением режимов резания и сокращением основного времени всё большее значение приобретают вопросы сокращения вспомогательного времени, удельный вес которого на некоторых операциях достигает 80-85%. Сокращение вспомогательного времени осуществляется в следующих направлениях:

- сокращение времени на установку и снятие заготовок;

- сокращение времени на изменение режимов обработки, смену инструмента, измерения и другие приёмы, связанные с выполнением данного перехода.

Одним из распространённых и эффективных путей сокращения вспомогательного времени на установку и снятие деталей является разработка быстродействующих установочно-зажимных приспособлений с пневматическим, гидравлическим, пневмогидравлическим или другим механизированным приводом. Если масштабы выпуска изделий не оправдывают создания специальных приспособлений, может оказаться эффективным конструкция переналаживаемых или агрегатированных приспособлений. Повышенная сложность и большие габариты таких приспособлений по сравнению со специальными оправдываются значительным расширением номенклатуры деталей, обрабатываемых в проектируемом приспособлении. Целесообразность их использования должна быть подтверждена соответствующими расчётами.

Весьма эффективный путь сокращения вспомогательного времени - замена прерывистых технологических процессов другими, с большей степенью непрерывности. Увеличение времени, непрерывной работы станка кроме сокращения вспомогательного времени, создаёт предпосылки для организации многостаночного обслуживания. Например, при фрезеровании сложного контура на станке с ЧПУ инструмент может двигаться без вмешательства рабочего по запрограммированной траектории с практически мгновенным изменением скорости и направления движения в течение часа и более, в то время как смена заготовки и программоносителя обычно не превышает нескольких минут.

Значительного сокращения вспомогательного времени и увеличения времени непрерывной работы станка можно достичь автоматизацией технологического процесса в целом и его отдельных операций. Автоматизация обеспечивается применением современного оборудования с высокой степенью автоматизации, а также модернизацией действующих станков и установок с оснащением их автоматизирующими устройствами. Выбор соответствующего пути автоматизации зависит от типа производства и реальных условий. Так, например, в крупносерийной и массовом производстве оправдано применение специализированных автоматов упрощенной конструкции, предназначенных для выполнения узкого круга работ. В серийном производстве целесообразно применение более сложного автоматизированного оборудования, технологические возможности которого приближаются к универсальным станкам. К такому виду оборудования относятся переналаживаемые агрегатные станки и станки с программным управлением.

Применение станков с программным управлением является одним из наиболее эффективных путей автоматизации серийного производства. Среди различных видов станков с программным управлением наиболее широкими технологическими возможностями обладают станки типа "обрабатывающий центр", оснащённые автоматическим устройством для смены инструмента по программе и магазином ёмкостью до 100 инструментов и более. На таком станке с поворотным четырёхпозиционным столом корпусная деталь может быть полностью обработана за одну установку с четырёх сторон, включая растачивание основных отверстий, фрезерование установочных площадок и обработку резьбовых отверстий. Обработка с одной установки большого числа поверхностей различного характера, в том числе и криволинейных, автоматическое изменение режимов обработки и высокая точность движения инструмента по запрограммированной траектории позволяют упростить установочно-зажимное приспособление, значительно сократить вспомогательное время и довести коэффициент использования станков по машинному времени до 80-85%, благодаря чему один станок с программным управлением при тщательном подборе номенклатуры обрабатываемых деталей может заменить до 5-6 обычных универсальных станков.

Вопросы технико-экономического обоснования автоматизации и механизации операций механо-сборочного производства с анализом основных путей реализации этой задачи и разработкой конструкций конкретных автоматизирующих устройств могут быть взяты в качестве спецвопроса дипломного проекта.

В мелкосерийном, а часто и в серийной производстве больших затрат времени требует измерение детали и установка инструмента на размер при работе по методу пробных проходов. В этом случае может оказаться весьма эффективным применение различных устройств и приборов для измерения деталей в процессе обработки, в том числе автоматизированных систем активного контроля и подналадчиков.

Среди других путей сокращения вспомогательного времени можно отметить модернизацию станка и технологической оснастки с целью облегчения управления станком и его обслуживания.

Сокращение подготовительно-заключительного времени осуществляется путем использования универсальных, легко переналаживаемых приспособлений, применением механизмов и устройств, облегчающих подъем и установку приспособлений на станок и т.д. В серийном производстве при больших затратах времени на подготовительно-заключительные работы важное значение приобретает выбор определенного оптимального размера партии запуска заготовок в производство.

Увеличение партии запуска приводит к уменьшению доли подготовительно-заключительного времени в структуре штучно-калькуляционной нормы времени, но вместе с тем приводит к увеличению складских помещений и площадей под межоперационные заделы. Поэтому окончательно оптимальный размер партии запуска можно установить лишь после разработки технологического процесса и его нормирования. Подробные рекомендации по расчету размера партии запуска приведены в методических указаниях по экономическому обоснованию дипломных проектов [23].

2.1.2. Совершенствование технологичности конструкций и методов получения заготовок

Технологичность конструкции является одним из основных требований, предъявляемых к машине в целом и к отдельным деталям. Причём необходимо помнить, что технологичность конструкции - понятие вполне конкретное, связанное с определенным типом производства и даже с определенным участком цеха. Технологичная в индивидуальном производстве деталь может оказаться нетехнологичной в крупносерийном и массовом. Другими словами, технологичность конструкции необходимо рассматривать с точки зрения производственных возможностей заданного участка цеха.

При анализе конструкций деталей необходимо, прежде всего, обратить внимание на следующие вопросы:

I. Каковы требования к точности размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости обрабатываемых поверхностей?

2. Каким видам термической обработки подвергается деталь и как это повлияет на механическую обработку?

3. Какова жесткость детали и позволит ли она применить многоинструментальную обработку? Как повлияет жесткость на способы закрепления детали в приспособлении?

4. Является ли деталь технологичной и какие предложения по изменению конструкции детали можно внести для улучшения её технологичности?

5. Какое влияние оказывает конструкция детали на выбор вида заготовки?

6. Как проставлены линейные размеры на чертеже детали и могут ли быть использованы конструкторские базы в качестве технологических и не потребуется ли пересчет размеров и допусков в связи с несовпадением конструкторских и технологических баз?

Технологичность конструкции можно повысить следующими путями:

- стандартизацией и унификацией деталей, их конструктивных элементов и сборочных единиц;

- выбором соответствующих заготовок и материалов с целью облегчения и уменьшения объёма механической обработки;

- расширением допусков на некоторые размеры;

- изменением конструкции детали с целью уменьшения объёма механической обработки.

Степень использования стандартных деталей и сборочных единиц (стандартизация), элементов других машин в данном изделии (унификация) и коэффициент повторяемости одноимённых деталей являются важнейшими показателями технологичности конструкции машины (см. ГОСТ 14.202-73, 14.203-73 и 14.204-73). Стандартизация и унификация повышают серийность производства, способствуют более широкому применению высокопроизводительного оборудования и оснастки и уменьшению количества типоразмеров режущего и мерительного инструмента.

Так, например, унификация размеров посадочных отверстий зубчатых колёс и использование одной протяжки для обработки различных деталей позволяет применять этот метод изготовления отверстий даже в условиях мелкосерийного производства и в несколько раз повысить производительность на данной операции.

Технологический процесс механической обработки деталей машин в значительной степени зависит от вида заготовок (прокат, поковка, отливка, сварные заготовки, сварно-литые, штампо-сварные и т.д.) и метода их получения:

От метода получения заготовок будут зависеть припуски на механическую обработку и объём механической обработки. Методы получения заготовок данного вида, в свою очередь, зависят от целого ряда факторов и, прежде всего, от конфигурации детали, её размеров и масштабов выпуска. Учитывая эти факторы, дипломник должен критически подойти к существующим методам получения заготовок деталей, обрабатываемых на участке, и обосновать предложения о более рациональном способе изготовления заготовок. Среди различных видов заготовок предпочтительными является заготовки, в наибольшей степени приближающиеся к конфигурации детали: литьё в кокиль, литьё под давлением, литьё по выплавляемым моделям, штамповка в закрытых штампах, периодический прокат, заготовки, полученные методом поперечно-винтовой прокатки, и т.д. Обзор различных методов получения заготовок и областей их применения можно найти в источнике [П].

2.1.3. Совершенствование организации производства

Повышение серийности, позволяющее применять более прогрессивные технологические процессы, повысить техническую оснащенность производства и внедрять другие эффективные мероприятия, имеет первостепенное значение. Одним из организационных мероприятий в этом направлении является внедрение типовых технологических процессов и групповых методов обработки.

В качестве одного из признаков, определяющих целесообразность поисков резервов в этом направлении следует указать на большое число однотипных деталей, требующих обработки на токарных автоматах, револьверных станках и позволяющих создать групповые наладки на ряде операций, а также запроектировать соответствующую оснастку.

Важным направлением использования резервов повышения производительности труда является внедрение поточных методов производства. Разработка этого направления весьма трудоемка, она требует решения целого комплекса организационных, технологических и конструкторских вопросов и может стать самостоятельной темой дипломного проекта.

В качестве одного из важнейших направлений использования резервов следует отметить внедрение мероприятий научной организации труда (НОТ), охватывающих широкий круг вопросов, включающих организацию рабочих мест работающих, рациональную организацию транспортных операций, многостаночное обслуживание, и много других. Разработка широкого комплекса вопросов НОТ может служить темой спецвопроса дипломного проекта.

2.2. Резервы контрольных операций

Современное направление развития машиностроительного производства характеризуется комплексным подходом к решению проблем механизации и автоматизации, предусматривающим подъем уровня механизации и автоматизации не только основных технологических, но также и вспомогательных операций, к которым относятся контроль и сортировка изготовленных деталей.

Трудность поисков резервов в этом направлении заключается в практически полном отсутствии справочно-нормативных данных по контрольным операциям. Тем большую ценность приобретает материал дипломного проекта по разработке затронутой проблемы на основе тщательного изучения фактических затрат труда для выполнения данных операций на заводе. Такая тема может разрабатываться в качестве спецвопроса дипломного проекта.

Резервы контрольных операций заключаются в совершенствовании конструкции измерительных инструментов, разработке высокопроизводительных контрольных приспособлений, в том числе универсально-наладочных и многомерных для одновременного измерения всех основных геометрических параметров детали, уменьшении обмена контрольных операций путём совмещения контроля с процессом обработки (активный контроль), внедрения статистических методов контроля, повышения надёжности получения заданных чертежом размеров (применение приспособлений и обработка на станках с ЧПУ), автоматизации контроля и сортировки деталей и т.д.

2.3. Резервы транспортных операций

Отмеченные выше трудности поиска резервов повышения производительности труда на контрольных операциях, связанные с отсутствием справочно-нормативных данных, полностью относятся к транспортным операциям, занимающим важное место в технологическом процессе изготовления различных деталей.

Резервы транспортных операций обуславливаются более совершенным технологическим процессом и рациональной планировкой оборудования, обеспечивающими минимальный объём транспортировки, применением современных видов транспорта, погрузочно-разгрузочных средств, тары и оборудованием мест складирования межоперационных заделов и рядом других мероприятий.

3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

Дипломный проект на тему "Выявление технологических резервов на участке механического или механосборочного цеха" должен иметь:

- расчётно-пояснительную записку с приложением;

- альбом операционных карт с чертежами деталей и картами эскизов;

- графический материал, содержании не менее 12 листов чертежей формата А4 по ГОСТ 2.З01-68.

3.1. Содержание_и_объем_расчетно-пояснительной_записки

Расчётно-пояснительная записка должна быть напечатана на пишущей машинке или написана от руки на одной стороне листа, оформленного в соответствии с ЕСКД. Объём пояснительной записки не должен превышать 100 страниц. Текст записки должен быть кратким и ясным. Её не следует загромождать изложениями общеизвестных положений или выпиской отдельных мест из учебников. В пояснительной записке не допускается сокращение отдельных слов и технических понятий, за исключением очень небольшого числа общепринятых, таких как ЭВМ или ЭЦВМ (электронная цифровая вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление) и некоторых других. В случае крайней необходимости при частом повторении в тексте громоздких терминов допускается сокращение с обязательной расшифровкой его, когда оно встретится в тексте в первый раз.

При использовании цитат, формул или каких-либо конструкций и схем из литературных источников в тексте должны быть ссылки на соответствующий источник в виде цифры в квадратных скобках, соответствующей порядковому номеру данного источника в списке литературы, например, [4].

Необходимо помнить, что в большинстве случаев простая схема или чертёж с двумя-тремя поясняющими фразами даёт больше, чем несколько страниц текста, лишенного иллюстраций, поэтому в пояснительной записке должно быть приведено необходимое количество иллюстраций и схем. Пояснительную записку следует писать одновременно с выполнением каждой части проекта. Откладывание этой работы на последний период дипломного проектирования, как правило, значительно обедняет содержание записки, так как многие детали технических и экономических решений могут быть забыты. Записка обычно содержит следующие разделы:

1. Введение.

2. Задание на дипломный проект.

3. Технологическая часть.

4. Спецвопрос.

5. Конструкторская часть.

6. Техника безопасности и противопожарная техника.

7. Экономика и организация производства.

8. Заключение.

9. Литература.

10. Приложения.

Титульный лист пояснительной записки должен соответствовать форме, утвержденной кафедрой и выполненной в соответствии с ЕСКД.

3.2. Содержание и объёмтехнологической части проекта

Исходными данными для разработки технологической части дипломного проекта являются:

1) рабочие чертежи деталей, изготовляемых на участке;

2) годовая программа выпуска, технологическая и экономическая до­кументация, ведомость и паспорта оборудования, технологической оснаст­ки и другие материалы по данному участку цеха.

В технологической части дипломного проекта должны быть разработа­ны и соответствующим образом освещены в пояснительной записке следую­щие основные вопросы:

1) анализ конструкций деталей и сборочных единиц на технологичность их изготовления или сборки;

2) анализ методов получения заготовок для основных деталей и предложения по изменению заготовок;

3) анализ существующего технологического процесса изготовления или сборки заданных изделий;

4) оценка уровня прогрессивности применяемого оборудования и соответствие его условиям производства;

5) развёрнутая схема выявленных технологических резервов, выбор и обоснование основных направлений совершенствования технологических процессов;

6) разработка усовершенствованного варианта технологического процесса на заданные детали или сборочные единицы с обоснованием принятых баз, последовательности обработки, принятого оборудования, технологической оснастки и безопасных условий труда и нормированием всех операций;

7) расчёт припусков на обработку для одной детали по методике профессора В.М. Кована, а для остальных деталей - по таблицам соответствующих ГОСТов и другим нормативным данным;

8) размерный анализ технологического процесса и расчёт операционных размеров для одной детали;

9) обоснование и расчёт режимов резания и норм времени по каждой типовой операции (одной токарной, одной фрезерной, одной шлифовальной и т.д.);

10) расчёт загрузки существующего оборудования участка и потребного количества новых станков, рабочих площадей и транспортных средств;

11) планировка участка в масштабе 1:100 и график загрузки оборудования.

Анализ технологического процесса следует начинать с маршрута обработки и последовательности перемены баз.

Маршрут обработки и методы обработки должны обеспечить экономичноеполучение заданной чертежом детали точности размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхностей.

Чтобы обеспечить заданную чертежом точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, необходима определённая последовательность операций, обеспечивающая соответствующее повышение точностных характеристик обрабатываемых поверхностей от операции к операции. В источнике [II] приведены таблицы средних точностей различных методов обработки по всем параметрам точности детали. Таблицы позволяют оценить правильность выбора метода и вида обработки в соответствии с требованиями чертежа.

Если при анализе маршрута будут выявлены “лишние” ступени обработки (операции или переходы), следует попытаться выяснить причину их введения в техпроцесс. Например, одной из причин может быть неудовлетворительное состояние станков и технологической оснастки, нуждающихся в ремонте, модернизации или даже замене.

В ряде случаев изменение первоначального маршрута за счёт концентрации (или дифференциации) операций к замены одних методов обработки равноценными по характеристикам точности, но экономически более эффективными, имеет целью повышение производительности труда и экономических показателей участка.

На основании маршрута обработки составляется маршрутная карта нового технологического процесса по каждой детали - представителю, или данные о маршруте приводятся в пояснительной записке в виде таблицы.

Дальнейшая работа по разработке нового варианта технологического процесса заключается в выборе структуры каждой операции, т.е. разбивке её на установки, переходы, в объединении ряда переходов на многопозиционных станках, в уточнении типов и размеров станков, выборе для каждого перехода режущего и измерительного инструмента. Затем производится назначение режимов резания и нормирование операций.

По всем операциям, в которых были введены изменения по сравнению с базовым вариантом техпроцесса, рассчитывается технологическая себестоимость, которая служит экономическим обоснованием разработанного варианта технологического процесса.

Разработанный технологический процесс оформляется в виде карт эскизов и операционных карт, которые вместе с чертежами деталей (сборочных единиц) комплектуются в альбом документов технологического процесса.

Если проектируется многодетальная поточная линия или участок для механической обработки многих деталей одного или разных классов, то карты эскизов составляются для всех операций только на одну деталь, являющуюся наиболее представительной для данной группы деталей. На остальные детали, в этом случае, к операционным картам прикладываются рабочие чертежи деталей на синьках.

На этих чертежах нужно пронумеровать все обрабатываемые и базирующие поверхности, в операционных картах при описании установок и переходов следует указать номера установочных и обрабатываемых поверхностей.

Карты эскизов разрабатываются для операций и переходов. Эскизы выполняются без соблюдения масштаба на стандартных форматах листов (ГОСТ 2.301-68) по формам 5 и 5а ГОСТ З.1105-74.

Более подробно указания по оформлению технологической документации и разработке технологической части проекта изложены в методическом руководстве к курсовому проекту по технологии машиностроения [12].

По технологической части проекта выполняются следующие чертежи:

1. Иллюстрации технологических процессов (3 листа), включающие эскизы основных операций, наладку на агрегатную, полуавтоматическую или автоматную обработку деталей, иллюстрации программирования обработки на станках с ЧПУ, схемы сборки и т.д.

2. Размерный анализ технологического процесса и операционные размерные цепи (1 лист).

3. План участка цеха с расположением оборудования, поперечным разрезом пролёта и графиком загрузки станков (1 лист).

На иллюстрационных технологических листах с эскизами основных операций необходимо вверху слева вычертить общий вид детали с нумерацией обрабатываемых поверхностей, а внизу под деталью приводить маршрутный технологический процесс механической обработки этой детали в виде таблицы, содержащей следующие графы:

Таблица

№ п/п	Наименование операций	№ базирующих поверхностей	№ обработ. поверхностей	Станок, тип, размер	Время обработки
Тосн,мин.	Тшт,мин.

На остальной части листа размещаются эскизы на основные операции. В числе таких операций обязательно должны быть первые операции, на ко­торых обрабатываются базирующие поверхности для чистовых и промежуточ­ных операций, а также чистовые операции, на которых обеспечиваются за­данные чертежом требования к точности и шероховатости поверхностей. На эскизах для этих операций следует указывать не только выполняемые линейные и диаметральные размеры, но также требуемую точность формы и взаимного расположения поверхностей.

3.2.1. Расчёт припусков

Одним из резервов снижения трудоёмкости изготовления деталей является уменьшение припусков на механическую обработку. В дипломном проекте, в зависимости от сложности деталей, по указанию руководителя припуски рассчитываются аналитическим методом либо на все поверхности одной детали, либо на часть её поверхностей. Остальные припуски определяются по таблицам ГОСТов, а межоперационные - по справочным таблицам [17], [l3].

Не вызывает затруднений назначение припусков на отливки, поковки и штамповки по таблицам ГОСТ 1855-55; 2009-55; 7062-67; 7829-70; 7505-74 [17]. При назначении припусков учитывается тип производства (заготовки повышенной точности используются в крупносерийном и массовом производстве), вид заготовки (отливка, поковка, штамповка), шероховатость окончательно обработанной поверхности, размеры заготовки, её сложность и ряд других факторов. Табличные и расчётные значения припусков могут быть скорректированы на основании размерного анализа технологического процесса.

3.2.2. Размерный анализ технологического процесса

Размерный анализ технологического процесса выполняется на одну деталь по указанию руководителя. Для деталей вращения анализ производится на линейные размеры, параллельные оси. Для корпусных деталей - на линейные размеры, параллельные трём координатным осям (в трёх проекциях). Для очень сложных корпусных деталей с большим количеством размеров размерный анализ может выполняться только в одной или двух проекциях.

Для участков с мелкосерийным характером производства, где размеры обеспечиваются методом пробных проходов при совпадении измерительных баз с конструкторскими, а межоперационные технологические размеры не рассчитываются из-за совмещения черновых и чистовых проходов, может оказаться, что проводить размерный анализ технологического процесса нецелесообразно. В этом случае в соответствующем разделе пояснительной записки и на листе графической части отражаются результаты расчёта сборочных размерных цепей или точности спроектированного приспособления.

Так как все студенты выполняют размерный анализ в курсовом проекте по технологии машиностроения, в настоящем руководстве приводятся лишь краткие методические указания по выполнению этой части проекта.

В процессе выполнения размерного анализа на основе составления и расчёта технологических размерных цепей выявляются размерные связи между поверхностями детали, образующимися после выполнения каждого технологического перехода. В результате размерного анализа проверяется выполнение конструкторских размеров, устанавливаются величины припусков на обрабатываемых поверхностях и рассчитываются операционные размеры.

При выявлении размерных цепей рекомендуется использовать граф размерного анализа. Методика применения графов в размерном анализе изложена в пособии И.С. Солонина [14], с помощью которого можно овладеть основами методики за 3-4 часа. Эти затраты времени вполне окупаются большой наглядностью изображённых размерных связей при обработке детали и значительным уменьшением числа ошибок при выявлении и расчёте технологических размерных цепей.

Иллюстрация размерного анализа технологического процесса механической обработки выполняется на одном листе графической части и включает схему размерного анализа, а также схемы всех технологических размерных цепей либо совмещённый граф размерных связей. Для большей наглядности графа желательно использовать цветные линии, обозначая, например, чёрными прямыми - рёбра производного графа, красными дугообразными - конструкторские размеры и синими или зелёными зигзагообразными линиями - припуски. В пояснительной записке приводится схема размерного анализа, совмещённый граф размерных связей или схемы всех технологических размерных цепей и расчёт с пояснениями 5-6 размерных цепей. Результаты расчётов остальных размерных цепей сводятся в таблицу, в которой должны быть перечислены все технологические размеры с отклонениями, а также номинальные, минимальные и максимальные значения всех припусков.

3.2.3. Обоснование и расчёт режимов резания и норм времени

В большинстве случаев в базовом варианте технологического процесса отсутствуют подробно рассчитанные режимы обработки, а имеющиеся в технологической документации нормы времени назначены опытно-статистическим путём. Поэтому, как правило, в дипломном проекте необходимо определить расчётные нормы на все операции вновь разработанного технологического процесса, а по изменяемым операциям - провести проверку соответствия норм времени базового варианта расчетно-техническим нормам.

Режимы резания нужно назначать по общемашиностроительным нормативам или справочнику по режимам резания. Назначенные режимы обработки заносятся в операционные карты.

Для 3-4 разнохарактерных операций (например, токарной многорезцовой, фрезерной, шлифовальной и зубофрезерной) в пояснительной записке необходимо рассчитать режимы резания по формулам теории резания с корректировкой по паспортным данным станка.

Нормирование операций производится по соответствующим нормативам [10] непосредственно в операционных картах, но для упомянутых выше 3-4 операций в пояснительной записке должны быть приведены подробные расчёты норм времени: основного времени Т_о, вспомогательного Т_в по элементам каждого перехода, времени обслуживания Т_об и штучного времени Т_ш: Т_ш=Т_о+Т_в+Т_об.

Кроме того, должен быть приведён расчёт подготовительно-заключительного времени Т_пз по элементам. Методические указания по расчёту норм времени приведены в руководстве [12].

3.2.4. Расчёт загрузки оборудования и потребного количества новых станков для участков серийного производства

Исходными данными для расчёта загрузки оборудования участка являются операционные карты технологического процесса с нормами штучного времени по операциям. В тех случаях, когда на участке обрабатывается большое количество разнообразных деталей и не представляется возможным переработать или вновь разработать технологические процессы на все детали, рекомендуется метод приведения [4]. Все детали разбиваются на группы по конструктивным и технологическим признакам. В каждую группу включаются детали, имеющие примерно одинаковый технологический маршрут. Из каждой группы выбирается расчётный представитель, т.е. такая деталь, которая наиболее полно отражает технологию обработки деталей - всей группы. Технологический процесс обработки этой детали подвергается тщательному анализу с целью выявления технологических резервов. Особого внимания заслуживают мероприятия, которые можно осуществить для всех деталей группы, что даёт основание для соответствующего изменения норм времени на данной операции всех деталей группы.

Все другие изделия группы приводятся по трудоемкости к изделию - представителю с учётом их различия в массе, серийности программы и сложности. Общий коэффициент приведения

К_о = К_в х К_сер х К_сл, где

K_в - коэффициент приведения по массе;

К_сер -коэффициент приведения по серийности;

К_сл - коэффицент приведения по сложности.

, где

Q_x - масса приводимой детали;

Q - масса детали-представителя.

, где

В - годовой выпуск детали - представителя;

В_х - годовой выпуск приводимой детали.

Большее значение показателя степени принимается для тяжёлого машиностроения.

Коэффициент приведения по сложности учитывает различие в точности, шероховатости поверхности и сложности конструкции и является в значительной степени субъективным. Поэтому в группе желательно подбирать детали одинаковой сложности (К_сл = 1).

Приведённая годовая программа изделия - представителя получается суммированием произведений годового выпуска каждого из изделий, на соответствующий коэффициент приведения. Если на участке серийного производства одно или несколько изделий, обрабатываемых (или собираемых) по одному технологическому процессу, выпускаются в достаточно больших масштабах, то следует проверить возможность организации однопредметной или многопредметной поточной линии.

Для оценки целесообразности создания поточной линии следует вычислить показатель относительной трудоёмкости операции:

, где

Т_ш - суммарное время обработки или сборки по всем операциям, мин;

- такт выпуска данного изделия, мин;

n - число операций.

Если показатель К_т, характеризующий степень загрузки оборудования изготовлением данного изделия, будет иметь значение К_т=>0,75, то организацию поточной линии можно считать целесообразной.

Более подробно расчёты, относящиеся к организации поточной линии, изложены в соответствующем методическом руководстве [13].

3.3. Содержание и объём конструкторской части проекта

К конструкторской части дипломного проекта разрабатываются общие виды станочных приспособлений, контрольно-измерительного приспособления, специального режущего или вспомогательного инструмента, агрегатного станка, автоматизирующих или механизирующих устройств и других конструкций.

Чертежи выполняются в двух-трёх проекциях с необходимым числом разрезов и сечений. На чертежах указываются основные размеры сопрягаемых деталей с буквенным обозначением посадок. Спецификации к чертежам, сброшюрованные в пояснительной записке, должны содержать дополнительные сведения о материале деталей и виде термообработки с указанием достигаемой в результате твёрдости.

Проектируемые приспособления и другие конструктивные разработки желательно вычерчивать в масштабе 1:1.

По конструкторской части проекта должно быть выполнено не менее 7 листов чертежей примерно следующего содержания:

1) конструкции станочных приспособлений - 2-3 листа;

2) контрольно-измерительное устройство - 1 лист;

3) специальный режущий или вспомогательный инструмент - 1 лист;

4) конструктивные разработки по спецвопросу - 2-3 листа.

По спецвопросу чертежи могут состоять, например, из конструкции агрегатного станка (общий вид, шпиндельная насадка, установочно-зажимное приспособление), устройство для автоматизации и механизации отдельных операций и т.д.

Устройства для автоматизации или механизации производства желательно разрабатывать при любых масштабах производства. Это могут быть конструкции, механизирующие ручной труд по установке, закреплению и освобождению от зажима и снятию после обработки со станка деталей; конструкции по механизации управления станком, например, для автоматического подвода и отвода резца; устройства для автоматического выключения подачи суппорта; устройства для автоматизации цикла обработки универсального станка и т.д.

Все обрабатываемые конструкции должны удовлетворять требованиям техники безопасности, быть технологичными в изготовлении и удобными в обслуживании.

Для каждого проектируемого приспособления или другого устройства в пояснительной записке необходимо привести обоснование выбора принципа действия и конструктивной схемы, краткое описание конструкции приспособления и его работы, технические расчёты на прочность, жесткость, точность, расчёты экономической эффективности от применения проектируемого приспособления.

3.4. Экономическое обоснование проекта

Экономическое обоснование проекта состоит из расчётов экономической эффективности отдельных мероприятий, запроектированных с целью использования выявленных технологических резервов, и расчёта экономической эффективности разработанного участка в целом в сравнении с существующим вариантом.

Расчеты экономической эффективности отдельных мероприятий должны размещаться в соответствующих разделах пояснительной записки. Экономические расчёты, относящиеся к участку в целом, выделяются в отдельный раздел.

Объём и содержание экономической части проекта, а также методика заполнения экономических расчётов подробно изложена в методическом пособии [23], разработанном кафедрой экономики и организации машиностроения.

4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Дата добавления: 2017-01-14