Файл: Konspekt_lektsiy_z_TOTVDSM_Ch_2.doc

ЛЕКЦІЯ 9 Порівняння маршрутів механічної обробки
та вибір кращого з них за мінімумом приведених витрат

Критерієм оптимальності маршруту механічної обробки є забезпечення найменших витрат. Тому із розроблених двох альтернативних варіантів потрібно вибрати той, що забезпечить меншу цехову собівартість.

Для зменшення обсягу роботи з порівняння маршрутів порівнюють тільки сумарні цехові собівартості тих операцій обох маршрутів, які відрізняються між собою.

Цехова собівартість (грн) операції механічної обробки складає

(1)

де − цехові годинні приведені витрати, грн/год; − штучно-калькуляційний час виконання операції, хв, − коефіцієнт виконання норм (в машинобудуванні складає 1,3).

Значення для поширених моделей металорізальних верстатів наведені у [5] (додаток Ж, таблиця Ж.1). Дані цієї таблиці є наближеними і тому можуть використовуватися тільки у навчальному процесі.

Величину наближено можна визначити так. Спочатку потрібно для кожної з операцій, що відрізняються, обох маршрутів скласти перелік технологічних переходів, на яких здійснюється механічна обробка основних поверхонь. Обробку неглибоких отворів і канавок, точіння фасок тощо не розглядають. Далі, з використанням наближених формул [5] (додаток Є, стовпець 5) знаходять основний машинний час кожного з врахованих технологічних переходів.

Після визначення основного машинного часу переходів, знаходять загальний основний машинний час кожної з операцій, що відрізняються, за формулою

,

де k − кількість технологічних переходів операції.

Після визначається штучно-калькуляційний час виконання кожної з операцій, що відрізняються, за формулою

,

де − коефіцієнт, значення якого залежить віт типу верстата і типу виробництва, і визначається за додатком Є [5].

Далі за формулою (1) знаходять цехову собівартість кожної з операцій, що відрізняються, і визначають річний економічний ефект (в грн.) від використання того варіанту маршруту, який забезпечує меншу собівартість, за формулою

,

де п і т − відповідно кількості операцій, що відрізняються, у першому і другому варіантах маршрутів; і − загальні цехові собівартості операцій, що відрізняються, відповідно першого і другого варіантів маршрутів; N − річна програма випуску деталей.

Порівняння маршрутів обробки має завершитись висновком, у якому вказується, який з двох варіантів маршруту забезпечує меншу собівартість виготовлення деталі. Саме цей варіант кладеться в основу подальшого проектування технологічного процесу механічної обробки.

Література − (С.22-24) 5, (С. 356-357) 25.

ЛЕКЦІЯ 10 Припуски на механічну обробку

Креслення вихідної заготовки відрізняється від креслення готової деталі перш за все тим, що на всі х оброблюваних поверхнях передбачені припуски, які впливають на розміри заготовки.

Припуск — це шар металу, який видаляється з поверхні заготовки для компенсації її неточностей, що виникли в процесі її виготовлення або під час попередньої механічної обробки.

Загальним припуском називають шар металу, що видаляється з поверхні вихідної заготовки в процесі механічної обробки для отримання готової деталі.

Проміжним припуском називають шар металу, що видаляється з поверхні заготовки під час виконання одного переходу.

Призначення раціональних припусків є відповідальною техніко-економічною задачею.

Призначення невиправдано великих припусків призводить до значних втрат матеріалу, який перетворюється в стружку; збільшує трудомісткість механічної обробки; збільшує витрати на різальний інструмент і електроенергію, збільшує потребу в обладнанні і робітниках.

Призначення невиправдано малих припусків не забезпечить видалення дефектних шарів матеріалу і досягнення необхідних показників точності деталі.

Проміжні припуски визначають розрахунково-аналітичним методом або дослідно-статистичним (нормативним) методом.

Вихідними даними для визначення припусків є:

- маршрут механічної обробки деталі;

- спосіб виготовлення вихідної заготовки і показники її точності;

- кількість ступенів (переходів) та способи механічної обробки поверхні.

Мінімальний проміжний припуск на механічну обробку циліндричних поверхонь визначається за формулою

, (2)

а на обробку плоских поверхонь за формулою

де і – порядковий виконуваного технологічного переходу; , , – відповідно висота мікронерівностей, глибина дефектного шару та просторові відхилення оброблюваної поверхні відносно технологічних баз, які утворились на технологічному переході, що передує виконуваному; – похибка встановлення заготовки у верстатний пристрій, яка виникає на виконуваному технологічному переході.

Величини і визначаються за таблицями [22, с. 98-99].

На поверхні вихідної заготовки завжди є дефектний шар незалежно від її матеріалу і способу виготовлення. Якщо заготовка виготовлена з чавуну, то вважається, що механічна обробка не утворює дефектного шару і тому після першого переходу обробки різанням величина виключається з розрахунків.

Величина залежить від способу виготовлення вихідної заготовки та її форми, виду поверхні (отвір чи зовнішня циліндрична поверхня), схем базування, як на першій, так і на наступних операціях. Кількісні значення знаходять з використання формул і числових даних, які містяться. наприклад, в [22, с. 98, 99].

Додаткового роз’яснення потребує досить поширений випадок обробки отворів в литих чи штампованих заготовках, форма яких не передбачає встановлення їх в самоцентрувальні патрони (заготовки корпусних деталей, вилок, важелів тощо). У цьому випадку величину для отвору у вихідній заготовці можна знайти за формулою [22, с. 100]

, (3)

де – відхилення поверхні вихідної заготовки від правильної геометричної форми (циліндричності), спричинені жолобленням; – зміщення осі отвору поверхні вихідної заготовки відносно технологічних баз.

Величина знаходиться за рекомендаціями і формулою
[22, с. 102, 115 ]. Що ж стосується величини , то під час її визначення мають бути враховані неточності виготовлення вихідної заготовки, схема базування на першій операції, а також ті похибки механічної обробки, які впливають на величину .

Детальніше методика визначення розглянута у наведеному нижче прикладі визначення мінімальних проміжних припусків на переходи механічної обробки отвору у деталі типу “корпус підшипника”.

Якщо зовнішня циліндрична поверхня заготовки (наприклад, шийка ступінчастого вала, кінцевий діаметр якої значно менший за діаметр вихідної заготовки, виготовленої із сортового круглого прокату) утворюється в процесі точіння за рахунок знімання напуску, то вважається, що під час визначення припусків на всі переходи механічної обробки цієї поверхні
= 0.

Залишкові просторові відхилення на механічно оброблених поверхнях, які мали початкові відхилення (на вихідній заготовці), є наслідком копіювання похибок під час обробки. Значення цих похибок залежать від режимів різання, жорсткості технологічної системи і фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу. Під час виконання курсового проекту можна із забезпеченням достатньої точності скористатися емпіричною формулою

(4)

Вплив похибки встановлення ε_в на величину мінімального припуску пояснюється тим, що поверхня, з якої в процесі механічної обробки зрізатиметься припуск (далі – оброблювана поверхня), може займати різне положення після встановлення кожної із заготовок партії у верстатний пристрій. Ця нестабільність положення оброблюваної поверхні повинна бути компенсована додатковою складовою проміжного припуску. Слід особливо підкреслити, що ε_в виникає саме на тому переході, для якого розраховується проміжний припуск, а ρ_зм утворюється під час виготовлення заготовки або на одній з попередніх операцій механічної обробки.

Таким чином, під час розрахунку мінімального проміжного припуску похибка встановлення визначається як поле розсіювання розміру між оброблюваною поверхнею заготовки і настроєним на розмір інструментом.

Для визначення ε_в потрібно побудувати відповідний технологічний розмірний ланцюг і розв’язати обернену задачу його розрахунку. Ланкою замикання в цьому ланцюзі є розмір між оброблюваною поверхнею заготовки і настроєним на розмір інструментом. Це показано в прикладі, що розглядається нижче.

Під час визначення проміжних припусків на обробку зовнішніх циліндричних поверхонь за умови встановлення заготовок на центрові отвори, вважається що незначна і нею можна знехтувати.

Похибка встановлення не виникає також, коли циліндрична поверхня утворюється за рахунок видалення напуску.

Величина визначається для кожного з установів, незалежно від того, здійснюються вони на одній операції, чи на різних.

Ефект копіювання похибок поширюється і на похибку встановлення. Тому, якщо циліндрична поверхня обробляється на певній операції декілька раз з одного установа, то залишкове зміщення її осі після виконання певного технологічного переходу можна знайти за емпіричною формулою

. (5)

Важливим є те, що в будь-якому випадку призначений мінімальний припуск не повинен бути меншим за мінімальну товщину стружки, яку може зрізати лезо інструмента. У відповідності з [14, с. 258] для точіння ця товщина складає 20...50 мкм, а для інших видів обробки вона може бути більша (фрезерування) або менша (абразивна обробка). Через це у сумнівних випадках якщо розрахований за формулою (1) мінімальний припуск на фінішну (викінчувальну) обробку менший або приблизно дорівнює значенню мінімальної товщини стружки, то цей припуск слід визначати (з урахуванням вибраного способу обробки) за допомогою дослідно-статистичного (нормативного) методу, тобто за таблицями.

Розглянемо приклад.

Потрібно визначити мінімальні проміжні припуски на механічну обробку отвору в деталі типу «корпус».

Вихідні дані

1. Отвір обробляється на одній операції з одного установа. Ескіз зі схемою базування показаний на рис 12. Встановлення заготовки – на опорні пластини і два пальці (круглий та зрізаний). Діаметр виконавчих (установних) поверхонь пальців – Ø11е8( ). Закріплення заготовки – за допомогою гвинтових затискачів.

2. Заготовка – виливок в оболонкові форми (9 клас точності у відповідності з ГОСТ 26645 – 85). Допуск діаметрального розміру отвору у вихідній заготовці складає 2,0 мм.

3. Технологічний маршрут обробки отвору Ø50Н8 складається з трьох переходів – чорнового, чистового і тонкого розточування на свердлильно-фрезерно-розточувальному верстаті ИР320ПМФ4. Всі переходи здійснюються на одному установі заготовки.

4. Чистові технологічні бази (площина і два отвори Ø11Н8) утворюються на першій операції механічної обробки.

Визначимо елементи мінімального припуску для всіх переходів обробки отвору.

Для поверхні отвору у вихідній заготовці величини і складають відповідно 40 мкм і 260 мкм [22, табл. 4.25].

Значення і після чорнового розточування складають відповідно 50 мкм [22, табл. 4.27] і 0 мкм (оскільки матеріал заготовки – чавун).

Після чистового розточування величина складає 25 мкм [22, табл. 4.27].

Величину просторових відхилень отвору оброблюваної поверхні визначимо за формулою (3).

Жолоблення отвору має бути враховуване як в діаметральному, так і в осьовому напрямі, тому

, (6)

де ― питоме жолоблення; d і l ― відповідно діаметр і довжина отвору в готовій деталі.

Величина для прикладу, що розглядається, складає 0,7 мкм/мм [22, табл. 4.29].

Таким чином,

= 47 (мкм).

Для визначення величини розглянемо операційний ескіз механічної обробки заготовки на першій операції. Припустимо, що схема базування на першій операції відповідає розв’язанню задачі забезпечення розмірного зв’язку оброблених поверхонь з необробленими (рис. 9).

Вісь отвору у вихідній заготовці зв’язана з чистовими технологічними базами (площиною А і отвором Б) розмірами А₅₅ і А₄₀ відповідно. Тому знайдемо як середньоквадратичне значення сумарних похибок механічної обробки цих розмірів, тобто

. (7)

Визначимо величини та за спрощеною формулою визначення сумарної похибки механічної обробки

(8)

де ― похибка базування; ― середньостатистична точність способу механічної обробки.

Знайдемо похибки базування на розміри А₅₅ і А₄₀ побудувавши відповідні розмірні ланцюги (див. рис. 9). З рис. 9 випливає, що

.

Оскільки величина є фактично похибкою настроєння і враховується в , то можна прийняти . Розмір А₇₀ з’єднує необроблені поверхні і тому величину допуску цього розміру визначаємо за ГОСТ 26645 – 85. Для заготовки 9 ступеня точності =2200 мкм. Таким чином, .

Аналогічно знаходимо

,

і, відповідно, .

Значення (зміщення осі отвору після свердління відносно технологічних баз) згідно з [30, табл. 7, с. 16] складає 180 мкм.

Вважаючи, що двократне фрезерування площини (див. рис. 9) забезпечує 12 квалітет точності, приймемо .

Підставивши відповідні кількісні значення і в (8), отримаємо

= 2208 (мкм);

= 1620 (мкм).

За формулами (3) і (7) знайдемо кількісні значення і

= 2738 (мкм);

= 2740 (мкм);

Залишкове значення просторового відхилення після чорнового розточування складе (мкм), а після чистового – 7 (мкм).

У відповідності з [30, с. 40], похибка встановлення під час розрахунків припусків знаходиться як різниця між граничними положеннями оброблюваної поверхні партії заготовок.

Похибка встановлення на попередньому розточуванні визначимо як середньоквадратичне значення цих похибок у напрямах осей Х і Y
(див. рис.8).

. (9)

Похибка встановлення у напрямі кожної з осей може бути визначена за формулою

, (10)

де , і ― відповідно похибка базування, похибка закріплення і похибка пристрою.

Похибки та на етапі визначення припусків зазвичай не розраховують, а користуються таблицями [4, с. 75-82], у яких наведені середньостатистичні кількісні значення суми цих похибок (в таблицях ця сума означена як похибка закріплення). Аналогічні таблиці є і в [22, с. 109–113]. З урахуванням цього формулу (10) можна записати у вигляді

. (11)

Визначимо похибку базування у напрямі осі Х як поле розсіювання розміру (рис. 10), який з’єднує в горизонтальній площині вісь отвору вихідної заготовки з віссю обертання розточувальної оправки.