Расчётно-конструкторский анализ станочного приспособления. Расчёт погрешности установки детали в приспособлении

коэффициент трения по рабочим поверхностям зажимов,

f=0,25;                 

К – коэффициент запаса;

М_кр – крутящий момент ;

Определение коэффициента запаса [1, с. 199-207]:

K,                                                   (3.6)                                                                                                             где   k₀  - гарантированный коэффициент запаса, k₀=1,5;

k₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок,

k₁=1,0;

k₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента, k₂=1,1;

k₃ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, при точении, k₃=1,2;

k₄ – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, k₄=1,3;

k₅ – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов, k₅=1;

k₆ – коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь, k₆=1.

К=1,5×1,0×1,1×1,2×1,3×1,0×1,0=2,57                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

W==3072 H

Определение усилия на рычажном зажиме Q:                                                                                                                 

Рисунок 3.2 – Схема рычажного механизма

Q=, H                                                                             (3.7)

где l =80 мм;  l=45 мм - плечи

-КПД рычажного механизма =0,9                                                       

Q==6068 H

Определение диаметра резьбы:

d= , мм                                                          (3.8)

где Q – усилие, создаваемое рычажным зажимом, Q=6068 H;

р – давление сжатого воздуха, р=0,4МПа;

η – коэффициент полезного действия, η=0,9.

d==147мм                                              (3.9)                                                                                              

Принята метрическая резьба М16

3.2 Конструирование и расчёт режущего инструмента

Диаметр зенкера принимаем равным диаметру обрабатываемого отверстия с учётом допуска по ГОСТ 12509-75

Д=24,84

Определяем геометрические конструктивные параметры режущей части зенкера: задний угол α=10^º; α₁=20^º, на калибрующей части α=8^º, передний угол γ=5^º, угол наклона винтовой канавки ω=15^º, угол врезания пластины ω₁=10^º

Профиль канавки принимаем прямолинейным. Шаг винтовой канавки

Н=π×Д×сtg10^º

Н=3,14×24,84×5,671=442,3мм

Главный угол в плане φ=60^º, угол в плане переходной кромки φ₁=30^º

Обратная конусность на длине пластины принимается равной 0,08мм.

Конструктивные элементы зенкера принимаем по ГОСТ 3231-71

Д=       L=175мм      l₁=75мм

Морзе №4 хвостовик

В качестве припоя назначаем твёрдый сплав ВК8 ГОСТ3882-74

Принимаем материал корпуса и хвостовой части – сталь 9ХС ГОСТ 5950-73

56…62 НRС – корпус

30…40 НRС – хвостовик

Проверяем расчётным путём номер конуса Морзе.

Осевая сила Р_о при зенкеровании

Р_о=10×С_р×t^x×s^y×k_р

Р_о=10×46×0,7^1,0×0,3^0,4×1,09=1217Н

Крутящий момент М_кр при зенкеровании

М_кр=10×С_м×D^g×t^x×s^y×k_р

М_кр=10×0,196×24,84^0,85×0,7^0,8×0,3^0,7×1,0=3,09Нм

Момент трения между хвостовиком и втулкой

М_тр=

Принимаем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления

3М_кр=М_тр

Средний диаметр конуса хвостовика

  или   

где θ – половина угла конуса 1^º26¹16¹¹

μ – коэффициент трения стали по стали 0,098

∆θ – отклонение угла конуса 5¹                  

d_ср.=мм

Выбираем ближайший конус Морзе №4 с лапкой

Д₁=31,6мм   d₂=25,2мм     l₄=124мм   b=11,9мм   l₃=117,5мм

Остальные размеры по ГОСТ 25557-82

    3.3 Конструирование и расчёт измерительного   инструмента

Расчет исполнительных размеров калибра-пробки Ø25Н11

1 Определение предельных отклонений размера детали:

ES= 0,13 мм.

EI=0 мм.

2 Определение предельных размеров детали:

Дmax=D+ES=25+0.13=25.13мм                                            

Дmin=D+EI=25+0=25мм

3 Определение допуска:

TД= ES-EI =0,13-0=0,13мм                                                                                                     

TД= Д_max-Д_min =25,13-25=0,13мм                                                                                                   

4 Расчёт  размеров калибра-пробки:

определение величин H,Z,Y, Ø25Н11

H=0,009 мм

Z=0,019 мм

Y=0 мм

4 Определение предельных размеров пробки:

ПР_max=Д_min+Z+H/2=25+0,019+0,009/2=25,0235мм                            

ПР_min=Д_min+ Z-H/2=25+0,019-0,0045=25,0145мм                                                                                      

ПР_изн=Д_min-Y=25-0=25                                                                                                             

НЕ_max=Д_max+H/2=25,13+0,0045=25,1345мм                                       

НЕ_min=Д_max-H/2=25,13-0,0045=25,1255мм                                                                                      

5 Исполнительные размеры пробки:

ПР_max-H=25,0235_-0,009

НЕ_max-H=25,1345_-0,009

ПР_изн=25

Рисунок 3.3 – Схема полей допусков отверстия и калибра-пробки

             4 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА НА УЧАСТКЕ

              4.1 Определение количества оборудования на участке

В серийном производстве пооперационное расчётное количество станков определяется по формуле:

,                                              (4.1)

где ΣТ_ШТ-К - штучно-калькуляционное время операций, выполняемых на станке данной модели, мин;

N - годовой объём выпуска детали, шт;

F_Д - действительный годовой фонд производственного времени работы оборудования, час;

Расчётное количество оборудования округляют до целого числа всегда в большую сторону.

Базовый вариант:

шт.                           Принимаем 1 станок

шт.                           Принимаем 1 станок

шт.                              Принимаем 1 станок

шт.                              Принимаем 1 станок

шт.                            Принимаем 1 станок

шт.                              Принимаем 1 станок

шт.                            Принимаем 1 станок

шт.                              Принимаем 1 станок

шт.                              Принимаем 1 станок

Коэффициент загрузки оборудования рассчитывается по формуле:

 ,                                                                           (4.2)

где Сп – принятое количество станков данной модели;

%                               

%

%                                

%                                

%

%

%                                

%

%

Рисунок 4.1 – График загрузки оборудования по базовому варианту обработки детали

Проектный вариант:

Расчетное количество станков (смотри формула 4.1)

шт.                                   Принимаем 1 станок

шт.                                   Принимаем 1 станок

шт.                                  Принимаем 1 станок

шт.                                  Принимаем 1 станок

шт.                                  Принимаем 1 станок

Принимаем количество станков – 3

Коэффициент загрузки оборудования (смотри формула 4.2)

Рисунок 4.2 – График загрузки оборудования по проектному варианту обработки детали с учётом дозагрузки

Таблица 4.1 - Описание механической обработки типовых деталей

Наименование и номер деталей	Годовой объём N, шт	Масса, кг		Номер и наименование операции		Модель станка	Время обработки, мин
		детали	заготовки				ТМ (ТЦа)	ТВ	ТШТ-К
1	2	3	4	5		6	7	8	9
Цапфа КПР9202603	3000	2,53	3,102	030 вертикально-сверлильная		2Н135	1,28	1,53	3,36
				050 вертикально-сверлильная		2Н135	0,06	0,912	2,368
				070 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	3,15	1,18	6,12
Вал КПР19306601	6300	3,8	4,9	020 вертикально-сверлильная		2Н135	1,19	1,86	1,85
				040 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	3,18	2,72	5,68
				060 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	2,11	1,06	4,15
Вал ПКК0202606А	6700	7,8	10,57	010 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	0,14	0,9	5,74
				030 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	3,21	1,16	5,18
				060 вертикально-сверлильная		2Н135	2,93	0,46	3,59
				070 вертикально-сверлильная		2Н135	1,16	0,31	1,62
				090 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	3,47	1,15	6,33
КЗК 212202	3500	3,5	5	020 сверлильная с ЧПУ		СС2В05 ПМФ4	4,02	0,59	5,36
				030 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	1,5	0,35	3,1
				050 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	5,5	2,6	7,1
				070 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	6,6	0,6	7,5
КЗК 212203	4800	3,1	3,8	020 сверлильная с   ЧПУ		СС2В05ПМФ4	2,1	0,56	3,7
				040 токарная с ЧПУ		16А20Ф3	2,2	0,3	2,5
				050 токарная с ЧПУ		16А20Ф	2,5	0,3	3,1
				020 вертикально-сверлильная		2Н135	2,5	0,2	3,092
				060 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	3,4	0,9	5,12
				070 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	6,3	0,9	7,5
окончание таблицы 4.1
1	2	3	4	5	6		7	8	9
КИС 600104	1000	8,08	10,5	010 Токарная с ЧПУ		16А20Ф3	11,8	0,59	13,24
				020 Токарная с ЧПУ		16А20Ф3	13,1	0,59	15,3
				050 вертикально-сверлильная		2Н135	2,0	0,7	2,547
				060 вертикально-сверлильная		2Н135	1,34	0,6	2,09
КИС 216105Б	2000	12,4	14,5	010 Токарная с ЧПУ		16А20Ф3	13,0	0,59	15,37
				020 Токарная с ЧПУ		16А20Ф3	10,1	0,59	12,3
				040 вертикально-сверлильная		2Н135	3	0,9	4,2
				070 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	7,5	0,9	8,3
				080 сверлильная с ЧПУ		СС2В05ПМФ4	9,54	0,59	11,46

Т_М - машинное время обработки детали, т.е. время обработки, в которое не требуется вмешательство рабочего в работу станка. Для станков с ЧПУ заносится время цикла: Т_Ц=Т_МО+Т_МВ.

Т_ВР - вспомогательное ручное время, затрачиваемое на установку и съем; на переходы, выполняемые станком под ручным управлением рабочего; на измерение (неперекрываемое основным машинным временем).

4.2 Определение количества производственных рабочих

Численность производственных рабочих для каждого рабочего места индивидуально определяется по формуле:

                                                   (4.3)

где F_др – эффективный годовой фонд времени станочника; F_др=1820 ч;

Базовый вариант:

                                               Принимаем 1

                                               Принимаем 1

                                                  Принимаем 1

                                               Принимаем 1                                                                                                                   

                                             Принимаем 1                                                                                                                   

                                               Принимаем 1                           

                                               Принимаем 1                   

                                                Принимаем 1          

                                                Принимаем 1          

Проектный вариант:

                                                Принимаем 1

                                                Принимаем 1

                                               Принимаем 1

                                                Принимаем 1

                                                       Принимаем 1

Анализ возможности организации многостаночного обслуживания

                    010 Токарная с ЧПУ (станок модели 16А20Ф3)

Т_зан = t_вн +t_вп + t_а.н. + t_пер., мин                                                                         (4.4)

где t_вн  − вспомогательное неперекрываемое время, мин;

t_вп − вспомогательное время перекрываемое, мин;

t_а.н. − время, необходимое для наблюдения за автоматической работой              станка, мин;

t_пер. − время на переход от одного станка к другому, мин;

t_вн = t_уст+t _уп=0,4+0,08=0,48 мин;                                                            (4.5)

t_а.н.=0,05× Т_о= 0,34 мин;                                                                         (4.6)

t_вп = t_изм=0,33 мин                                                                                   (4.7)

t_пер = 0,015×L=0,015×5,33=0,079мин

Т_зан =0,48+0,33+0,34+0,079=1,23 мин

Т_м.с = Т_ц− (t_а.н.+ t_пер+t_вп), мин                                                                  (4.8)

Т_ц= 8,0 мин

Т_м.с =8,0− (0,34+0,079+0,33) = 7,25 мин

m < (Т_м.с+Т_зан)/ Т_зан = +1, станков                                             (4.9)

m < +1= 7 станков

Анализ показал, что многостаночное обслуживание возможно, так как оператор токарных станков с ЧПУ может обслуживать до семи станков участка обработки деталей типа “Втулка”

020 Токарная с ЧПУ (станок модели 16А20Ф3)

Т_зан = t_вн +t_вп + t_а.н. + t_пер., мин                                                                         

t_вн = 0,4+0,08=0,48 мин                                                          

t_а.н.=0,05×3,45=  0,17 мин                                                                

t_пер = 0,015×5,33=0,079мин

t_в.п.= 0,33мин

Т_зан =0,48+0,33+0,17+0,079=1,06 мин

Т_ц= 4,72 мин

Т_м.с =4,72− (0,33+0,17+0,079) = 4,14 мин

m < +1= 5 станков

Анализ показал, что многостаночное обслуживание возможно, так как оператор токарных станков с ЧПУ может обслуживать до пяти станков участка обработки деталей типа “Втулка”

050 Сверлильная с ЧПУ (станок модели СС2В05ПМФ4)

Т_зан=t_вн+t_вп+t_ан+t_пер., мин

t_вн=0,46+0,03=0,49мин

t_ан=0,05×2,99=0,15мин

t_пер=0,015×5,1=0,08мин

t_вп=0,35мин

Т_зан=0,49+0,35+0,15+0,08=1,07мин

Т_ц=4,49мин

Т_мс=4,49-(0,35+0,15+0,08)=3,91мин

m<+1=5 станков

Анализ показал, что многостаночное обслуживание возможно, т.к. оператор сверлильных станков с ЧПУ может обслуживать до пяти станков участка обработки деталей типа “Ступица”

070 Сверлильная с ЧПУ (станок модели СС2В05ПМФ4)

Т_зан=t_вн+t_вп+t_ан+t_пер., мин

t_вн=0,46+0,03=0,49мин

t_ан=0,05×1,21=0,06мин

t_пер=0,015×5,1=0,08мин

t_вп=0,35мин

Т_зан=0,49+0,35+0,06+0,08=0,98мин

Т_ц=2,74мин

Т_мс=2,74-(0,35+0,06+0,08)=2,25мин

m<+1=3 станка

Анализ показал, что многостаночное обслуживание возможно, т.к. оператор сверлильных станков с ЧПУ может обслуживать до трёх станков участка обработки деталей типа “Втулка”

Таблица 4.2 - Расчет количества оборудования и численности производственных рабочих.

Номер операции	Модель станка	Стоимость станка, руб.	Тшт-к, мин.	Ср.	Сп.	Кз,%	Профессия рабочего	разряд работ	Рст	Рп
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Базовый вариант механообработки
010	1К282	179978143     30596284	20,72	0,17	1	17	Токарь-полуовтомат- чик	3	0,38	1
020	16К20	6186681   866135	16,35	0,14	1	14	Токарь	3	0,30	1
030	16К20	6186681    185600	4,1	0,03	1	3	Токарь	3	0,07	1
040	2Н135	11836997     828589	8,554	0,07	1	7	Сверловщик	3	0,16	1
060	2Н135	11836997     11836997	1,522	0,01	1	1	Сверловщик	3	0,03	1
070	2Н135	11836997     355109	4,13	0,03	1	3	Сверловщик	3	0,07	1
080	2Н135	11836997    355109	3,905	0,03	1	3	Сверловщик	3	0,07	1
090	2Н135	11836997 355109	3,75	0,03	1	3	Сверловщик	3	0,07	1
110	2Н135	11836997     473479	4,72	0,04	1	4	Сверловщик	3	0,09	1
Итого:		263373487	67,751	0,55	9	55			1,24	9
Проектный вариант механообработки
010	16А20Ф3	143200000      18616000	9,51	0,08	1	8	Оператор станков с ЧПУ	4	0,17	1
020			5,93	0,05		5	Оператор станков с ЧПУ	4	0,11
030	2Н135	11836997      710219	7,69	0,06	1	6	Сверловщик	3	0,14	1
050	СС2В05ПМФ4	56800000              5112000	6,37	0,05	1	5	Оператор станков с ЧПУ	4	0,12	1
070			4,42	0,04		4	Оператор станков с ЧПУ	4	0,08
Итого:		211836997	33,92	0,28	3	28		4	0,62	3

Т.к. станки загружены на : 16А20Ф3 – 13%; СС2В05ПМФ4 – 9%, то на участке