Выбор метода достижения качества

В машиностроении применяют заготовки, полученные различными способами: прокат, литье, поковки.

В нашем случае мы рассмотрим два  варианта – 1 литье в земляные формы, 2 – литье по выплавляемым моделям. Нашей задачей будет выбрать такую заготовку, которая удовлетворяла тем требованиям, которые мы описывали выше.

 

3.1 Выбор заготовки литье в земляные  формы

Рассмотрим 1 вариант заготовки литье в земляные формы.

Общие исходные данные:

Материал детали чугун СЧ20.

Масса детали МД = 3,37 кг.

Масса заготовки МЗ = 8,04 кг.

Годовая программа N = 100шт.

Производство мелкосерийное.

Определим коэффициент использования  материала (КИМ)

, кг.

.

При таком варианте видно, что КИМ = 0,43 не удовлетворяет требованиям, при которых должно достигаться  условие КИМ ³ 0,6.

 

3.2 Выбор заготовки литье по выплавляемым моделям.

Рассмотрим 2 вариант заготовки литье по выплавляемым моделям.

Общие исходные данные:

Материал детали чугун СЧ20.

Масса детали МД = 3,37 кг.

Масса заготовки МЗ = 5,9 кг.

Годовая программа N = 100шт.

Производство мелкосерийное.

Определим коэффициент использования  материала (КИМ)

,

.

При таком варианте видно, что КИМ = 0,57 не удовлетворяет требованиям, при которых должно достигаться  условие КИМ ³ 0,6, но в нашем случае это не плохой показатель.

 

4. Технико-экономическое  обоснование способа получения  заготовки

Метод получения заготовки выбирают, учитывая ряд факторов: материал детали, технические требования на ее изготовление, объем и серийность выпуска, форму  поверхностей и размеры деталей. Оптимальным считается метод  получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную  себестоимость.

Для выбора оптимальной заготовки  выполнен сравнительный анализ двух типов заготовок: литье по выплавляемым моделям и литье в песчаные формы.

Определение коэффициента использования  материала и себестоимости заготовки - литье по выплавляемым моделям.

Себестоимость заготовки:

где сi – базовая стоимость одной тонны заготовок, ( сi = 600000 тнг. );

Qз – масса заготовки, кг;

Qд – масса детали, кг,

Sотх – стоимость одной тонны стружки, (Sотх = 124000 тнг.);

КТ – коэф-т, учитывающий класс точности заготовки, (КТ = 1,05)

КС – коэф-т, учитывающий степень сложности заготовки, (КС= 0,83);

КМ – коэф-т, учитывающий материал заготовки, (КМ = 1,04);

КВ – коэф-т, учитывающий массу заготовки, (КВ = 0,91);

КП – коэф-т, учитывающий тип производства, (КП = 1).

Масса детали и заготовки найдены  в системе твердотельного проектирования КОМПАС 3D V9.

Qз = 5,9кг,

 тнг.

Данные необходимые для сравнительного анализа сведены в таблицу.

Определение коэффициента использования  материала и себестоимости заготовки  – литье в земляные формы.

Учитывая параметры детали, подобран по:

Себестоимость заготовки:

()

Масса заготовки:

.

сi – базовая стоимость одной тонны заготовок, (сi =600000 тнг.);

Qз – масса заготовки, кг;

Qд – массса детали, кг,

Sотх – стоимость одной тонны стружки, ( Sотх = 124000 тнг. );

КТ – коэф-т, учитывающий класс точности заготовки, (КТ = 1,05)

КС – коэф-т, учитывающий степень сложности заготовки, (КС = 1);

КМ – коэф-т, учитывающий материал заготовки, (КМ = 1,04);

КВ – коэф-т, учитывающий массу заготовки, (КВ = 0,91);

КП – коэф-т, учитывающий тип производства, (КП = 1);

 тнг.

Данные необходимые для сравнительного анализа сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Сравнение типов заготовок

Наименование показателей	Литье в кокиль	Литье в песчаные формы
Класс точности	7	12
Стоимость 1т. заготовок, тнг.	600000	600000
Стоимость 1т. стружки, тнг.	124000	124000
Масса заготовки, кг.	5,9	8,04
Себестоимость одной заготовки, тнг.	8450	13450

 

По таблице видно, что заготовка  – литье по выплавляемым моделям является оптимальной для производства детали «колесо червячное», так как она легче и дешевле литья в земляные формы, а коэффициент использования материала на порядок выше, чем у литья в земляные формы.

 

Припуски заготовки.

При современном уровне требований к изделиям машиностроения высокие  показатели качества деталей машин, как правило, могут быть достигнуты лишь путем ряда последовательно  выполняемых технологических операций. Свойства деталей формируются поэтапно – от операции к операции, поскольку  для каждого способа обработки  существуют возможности исправления  исходных погрешностей заготовки и  получения требуемых точности и  качества обработанных поверхностей. Поэтому, как отмечалось ранее, при  изготовлении заготовки необходимо стремиться, чтобы она по форме  и размерам максимально приближалась к готовой детали. Это приводит к повышению точности и качества поверхностей готовой детали, способствует экономии материала и сокращению трудоемкости механической обработки. Для достижения поставленной задачи – обеспечения заданных показателей  редуктора – следует правильно  назначить припуски и допуски  на заготовку рассматриваемого червячного колеса.

На обрабатываемые поверхности  заготовки червячного колеса назначаем  припуски и допуски по ГОСТ 1855—55 на диаметр 8±1,8 мм, на длину 10±1,2 мм, на отверстие 5±1,2 мм и записываем их значения в таблицу

 

 

Припуски назначались согласно ГОСТ 1855—55, на диаметр 8±1,8 мм, на длину 10±1,2 мм, на отверстие 5±1,2 мм.

 

Поверхность	Припуск
Диаметр	6 мм
Длина	15 мм

 

 

Классификация поверхностей

 

Вид поверхности	№ поверхности
Основные поверхности	2, 4, 5
Вспомогательные поверхности	3
Исполнительные поверхности	6
Свободные поверхности	1

 

 

Выбор баз

1.7 Анализ схемы базирования и  закрепления изделия

 

Для ориентации заготовки при обработке детали или сборочной единицы при сборке изделия определенные поверхности его соединяются с поверхностями деталей технологической оснастки или изделия. Поверхности, принадлежащие заготовке или изделию и используемые при базировании, называются базами. Базы используют для определения положения: детали или сборочной единицы в изделии – конструкторская база; заготовки или изделия при изготовлении или ремонте – технологическая база; средств измерения при контроле расположения поверхностей заготовки или элементов изделия – измерительная база.

Для полной ориентации предмета производства обычно используют несколько баз. Так, положение заготовки или детали призматической формы полностью  определяется совокупностью трех баз, образующих комплект баз – систему  координат этого предмета. При  анализе базирования предмет  производства рассматривается как  жесткое тело. Упрощенно считают, что контакт соприкасающихся  тел происходит в опорных точках – точках, символизирующих каждую из связей заготовки или изделия  с выбранной системой координат. Схему расположения опорных точек  на базах называют схемой базирования. Для обеспечения ориентированного положения и полной неподвижности  предмета в выбранной системе  координат на него необходимо наложить шесть двусторонних геометрических связей, т. е. на схеме базирования  указывают шесть опорных точек (правило шести точек). Базам заготовки, имеющим призматическую форму, присвоены  специальные названия. Базу, используемую для наложения на заготовку связей и лишающую ее трех степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух других осей), называют установочной; она обеспечивается тремя опорными точками на плоскости призматического тела. Базу, лишающую заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой), называют направляющей; она обеспечивается двумя опорными точками. Базу, лишающую заготовку одной степени свободы (перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси), называют опорной; она обеспечивается одной опорной точкой. Базу, лишающую заготовку четырех степеней свободы (перемещения и поворота вокруг двух координатных осей), называют двойной направляющей; она обеспечивается четырьмя опорными точками. Базу, лишающую заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль двух координатных осей), называют двойной опорной; она обеспечивается двумя опорными точками.

На различных стадиях создания изделия требования к базированию  и к базам могут различаться. В частности, при выполнении переходов  обработки заготовка может не лишаться всех степеней свободы. Тогда  на схеме базирования неиспользуемые связи, опорные точки и базы не указывают. В этом случае упрощается конструкция системы установочных элементов приспособлений. Аналогично, если в соответствии со служебным назначением изделие должно иметь определенное число степеней свободы, то соответствующее число связей снимается.

Технологическая база в большинстве  случаев при обработке неподвижна относительно установочных элементов  приспособления. В некоторых случаях (обработка с установкой в центры, использование люнетов и т.п.) соединение технологическая база заготовки  – база установочных элементов приспособления является подвижной.

Основные принципы базирования  заготовок:

1. При высоких требованиях к  точности обработки необходимо  выбирать такую схему базирования,  которая обеспечивает наименьшую  погрешность установки.

2. Для повышения точности деталей  и собранных узлов необходимо  применять принцип совмещения  баз – совмещать технологическую,  измерительную и сборочную базы.

3. Целесообразно соблюдать принцип  постоянства базы. При перемене  баз в ходе технологического  процесса точность обработки  снижается из-за погрешности взаимного  расположения новых и применявшихся  ранее технологических баз.

Для установки заготовок на первой операции технологического процесса используют черные (необработанные) поверхности, применяемые в качестве технологических  баз. Эти поверхности используют однократно, при первой установке, так  как повторная установка на необработанную поверхность может привести к  значительным погрешностям во взаимном расположении обработанных при этих установках поверхностей. Для заготовок, полученных точным литьем и штамповкой, это правило не является обязательным.

На первых операциях технологического процесса обрабатывают базы (обычно это  основные плоские поверхности, отверстия  детали). В тех случаях, когда поверхности  детали не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к базам, и по своим  размерам, формам или расположению не могут обеспечить устойчивой установки, на детали создают искусственные  базы (центровые отверстия, выточки  или отверстия).

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от измерительной  базы заготовки до установленного на размер инструмента. Погрешность базирования  возникает при не совмещении измерительной  и технологической базы; она определяется для конкретного выполняемого размера  при данной схеме установки.

Базирование заготовки на операциях.

№	Операция	Технологическая база
010	Токарная	поверхность обода и торец
015	Токарная	поверхности обода и торец
020	Долбежная	базовый торец колеса
025	Зубофрезерная	отверстие и торец
030	Зубофрезерная	отверстие и торец
040	Внутришлифовальная	рабочие поверхности зубьев и торец
045	Плоскошлифовальная	отверстие и торец.

 

 

Выбор методов обработки

1.8 Обоснование и выбор методов  обработки

 

Заданные формы, размеры и качество поверхностей деталей машин достигаются  в основном обработкой резанием; обработку  резанием разделяют на обдирочную, черновую, получистовую и чистовую. Черновую обработку используют для заготовок, подвергавшихся обдирке шероховатость поверхности Ra = 100 – 25 мкм.

Получистовую обработку применяют, когда при черновой обработке  не может быть удален весь припуск  или когда к точности геометрических форм обрабатываемой заготовки и  пространственным отклонением ее элементов  предъявляются повышенные требования. При получистовой обработке выдерживают 4 – 5-й класс точности и шероховатость  поверхностей Ra = 50 – 12,5 мкм.

Чистовую обработку применяют  либо как окончательную, либо как  промежуточную под последующую  отделку. Она обеспечивает шероховатость  поверхности Ra = 12,5 – 2,5 мкм.

Тонкую обработку резцами применяют  как метод окончательной отделки  наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, заменяющий шлифование, и осуществляют при высоких скоростях  резания, малых глубинах резания (0,05 – 0,5 мм) и малых подачах (0,05 – 0,15 мм/об) на специальных станках. Тонкое точение и растачивание обеспечивает шероховатость Ra = 1,0 – 0,32 мкм. Тонкая обработка широкими резцами обеспечивает шероховатость Ra = 2,5 – 0,63 мкм.

Все поверхности червячного колеса подвергаются лезвийной обработке.

При токарной обработке выполняются  черновая и чистовая операции. При  черновой токарной операции выполняется  подрезка торцов, обточка наружного  диаметра и растачивание отверстия. При чистовой токарной операции выполняется  окончательная подрезка торцов, а  также проточка сферы под нарезание  зубьев. Для выполнения шпоночного паза применяется долбление. Для нарезки зубьев используют черновое и чистовое зубофрезерование.