Основные термины и определения 10 страница

где М_кр — крутящий момент, Н-мм; z — число шлицев; h — высота поверхности контакта (для прямобочного профиля , здесь f_ш — фаска зуба и паза шпоночного соединения, по СТ СЭВ 188 - 75 фаска принимается равной 0,3. ..0,5 мм с допуском +0,2... + 0,3; для эвольвентных шлицев с центрированием по боковым поверхностям h = m, с центрированием по наружной цилиндрической поверхности h = 0,9m); D — наружный диаметр вала, мм; d — внутренний диаметр отверстия, мм; b — ширина шлица, мм; m — модуль эвольвентного соединения, мм; — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по шлицам ( принимается равным 0,7...0,8).

При необходимости расчеты на прочность сварных соединений, пружин, подшипников, клиноременных, зубчатых передач и других специфических сборочных единиц и деталей специальных приспособлений следует выполнять с помощью справочных и других литературных источников.

Пример.16.1. Рассчитать на прочность опасное звено приспособления (см. рис.16.1). Из рассмотрения данного приспособления можно прийти к выводу, что одной из наиболее нагруженных деталей является ось 6 стойки 9. Она воспринимает повышенные нагрузки, связанные с зажимом обрабатываемых заготовок. Направление действия создаваемой пневмоцилиндром силы меняется на противоположное посредством рычагов 13. При этом она увеличивается в несколько раз. Затем через штоки 10 и пяты 3 она передается на рычаг 4, получает направление в сторону зажима заготовок и вновь возрастает. Таким образом, на прочность целесообразно рассчитывать наиболее нагруженное звено (в описанном случае ось б). Ось 6 в отверстиях рычага 4 и стойки 9 установлена с зазором и будет работать на изгиб. В соответствии с принятым решением она изготавливается из стали 20Х с цементацией и закалкой до твердости 57...63 HRC_э. Вид нагрузки П (переменная). По табл. П28 напряжение [ ] для приведенного случая равно 220 МПа. Из силового расчета выявлено, что изгибающий момент УИ_ИЗ, действующий на опасное звено приспособления, равен 10 800 Н-мм.

Минимальный диаметр оси можно рассчитать (задача б) по формуле:

мм.

В описанных условиях можно принять размер d=10 мм, что обеспечит более надежную работу оси 6 в приспособлении.

Рис. 16.1. Фрезерное многоместное приспособление для обработки торцов заготовок типа планок со схемой комбинированной передачи сил зажима.

Контрольные задания.

Задание 16.1.

По какой формуле проводится расчет на прочность детали в виде стержня круглого сечения, нагруженного осевой силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия)?

Задание 16.1.

По какой формуле проводится расчет на прочность валов и осей на изгиб (детали круглого сечения) с определения их диаметра?

17. Экономическая эффективность приспособлений

Автоматизированное проектирование технологической оснастки

17.1. Обоснование экономической эффективности применения технологической оснастки

Метод указаниями РД 50-533-85установлены технико-экономические показатели и методика расчета экономической эффективности применения технической оснастки.

Согласно этих указаний рекомендуется использовать два показателя:

· коэффициент загрузки единицы технологической оснастки (Кз);

· затраты на оснащение технологических операций изготовления изделий (Р).

Кз определяется по формуле:

где: Т_шт – штучно-калькуляционное время выполнения технологической операции; N – планируемая месячная программа на единицу оснастки (количество повторов операций); F₀ – месячный фонд времени работы оснастки (станка).

При Кз 0,8 необходимо использовать еще одно приспособление.

«Р» определяют по формуле в зависимости от типа приспособления.

Для неразборных специальных приспособлений (НСП):

где: С_НСП – себестоимость приспособления; П_О.Г – количество сгруппированных на приспособления операций (при групповой обработке).

Для универсально-наладочных приспособлений (УНП) (СНП):

где: С_Н – себестоимость изготовления наладки (сменной части); А_{УНП,СНП} – амортизационные отчисления за постоянную часть; П_О – количество наладок, закрепленных за постоянной частью.

Для универсально-сборных приспособлений (УСП):

а) если УСП является специальным приспособлением:

где: С_УСП – себестоимость сборки компоновки УСП; Т – время нахождения изделия в производстве; П_С – количество сборок в анализируемый период; С_В – затраты за время эксплуатации при использовании оснастки; А_УСП – годовые амортизационные отчисления на элементы компоновки УСП; П_Н – нормативное количество сборок в год.

б) если УСП в виде наладочного приспособления:

где: С_Н – себестоимость изготовления наладки, руб; П_О – количество закрепленных наладок, шт; П_Н – нормативное количество сборок в год; С_С – стоимость сборки приспособления, руб; П_С – количество сборок (действительное); А_УСП – годовые амортизационные отчисления на элементы УСП; Т – время нахождения изделия в производстве.

Сборно-разборное приспособление (СРП):

а) если СРП – специальное приспособление:

где: С_Н – себестоимость изготовления специальных деталей, руб; С_С – стоимость сборки приспособления, руб.

б) если СРП как наладочное приспособление:

Для универсально-безналадочных приспособлений (УБП):

где: А_УБП – амортизационные отчисления, руб; П_К – количество оснащаемых операций; Т – время нахождения изделия в производстве, год.

17.2. Оценка эффективности применения технологической оснастки

Эффективности применения технологической оснастки может оцениваться двумя методами:

1. согласно ГОСТ 14.305 – 73 путем сопоставления фактических затрат (по результатам внедрения) с плановыми;

2. путем сопоставления экономии от применения приспособления с затратами на его изготовление и эксплуатацию. В этом случае условие эффективного использования приспособления выражается формулой:

Э Р

где: Э – ожидаемая экономия от внедрения приспособления; Р – затраты на приспособление;

где: Т_шт – штучно-калькуляционное время выполнения операции без приспособления или в существующем приспособлении, мин; Т^П_шт – ожидаемое штучно-калькуляционное время на операции после внедрения проектируемого приспособления; а_М – себестоимость одной станко-минуты, руб/мин; N – планируемая месячная программа; q – число месяцев работы.

где: а_пер – переменные затраты, пропорциональные изменению времени обработки ( они включают в себя заработную плату производственных рабочих с начислениями на нее); а_П.П – перемено-постоянные затраты, которые также изменяются пропорционально времени обработки (сюда входят затраты на амортизацию и эксплуатацию станка и универсальных приспособлений); а_ПОСТ – прочие (косвенные) постоянные ценовые расходы, которые остаются постоянными.

17.3. Автоматизированное проектирование технологической оснастки

Процессы проектирования станочных приспособлений представляют собой одну из разновидностей информационных процессов, имеющих место в машиностроительном производстве. Они в разной степени проявляются при разработке универсальных, универсально-переналаживаемых и специальных приспособлений. Наиболее информационно-емкими являются процессы проектирования специальных станочных приспособлений. Поэтому остановимся на этом виде технологического оснащения, т. к. проектирование других видов будет в методическом плане являться частными случаем проектирования приспособлений.

Производство специальных станочных приспособлений носит резко выраженный индивидуальный характер.

Целью проектирования при подготовке производства приспособлений является получение технической документации, необходимой для их изготовления. В состав этой документации входят сборочный чертеж приспособления S, рабочие чертежи его деталей R, спецификация конструкции C, маршрутные технологические карты изготовления деталей Т, ведомости требуемых заготовок W1 и готовых элементов W2, носители с программами для станков с ЧПУ Q, ведомость производственных затрат на изготовление конструкции Z.

Совокупность документов, получаемых в результате подготовки производства оснастки, определяется:

где: m – число деталируемых элементов в конструкции; p – число деталей в приспособлении, производимых по нестандартным техническим процессам; r – число деталеопераций, выполняемых на станках с ЧПУ.

Процесс технической подготовки производства приспособлений имеет два вида проектной деятельности: конструирование и технологическое проектирование.

Конструирование охватывает процессы разработки конструкции и получения документации на нее.

Технологическое проектирование содержит процессы построения маршрутных технологий изготовления деталей и сборки приспособлений, нормирования операций, определения заготовок, покупных изделий, полуфабрикатов, оборудования, технико-экономические расчеты себестоимости изготовления приспособлений, затрат, стоимости материалов и полуфабрикатов.

Организационно подготовка производства станочных приспособлений на предприятии не представляет собой единого целого. Она рассредоточена в различных технологических подразделениях завода.

Разработку и изготовление рабочих чертежей конструкций осуществляют в бюро проектирования оснастки ОГТ; в других подразделениях ОГТ калькируют чертежи и изготовляют копии; разработку маршрутной технологии изготовления приспособлений производят технологические бюро инструментального цеха.

Бюро труда и зарплаты этого же цеха осуществляет техническое нормирование работ. Экономические расчеты происходят планово-экономическая служба завода.

Технологическое оснащение процессов проектирования приспособлений в большинстве случаев низкое: кульман, ручные вычислительные машины. Имеется справочная литература, стандарты, опыт конструкторов других заводов.

Например:

Время разработки чертежа общего вида приспособления – 38,3 общих трудовых затрат на ручное проектирование приспособлений.

Время на деталировку чертежа общего вида – 26,8 .

Время на ознакомление с заданием на проектирование, чертежом изделия и заготовки, технологическим процессом – 16,3 и т.д.

Автоматизация проектирования станочных приспособлений предполагает:

· существенным образом снизить затраты материальных средств и времени на проектирование и изготовление оснастки;

· значительно сократить цикл полготовки производства оснащаемых изделий и снизить их себестоимость;

· повысить уровень нормализации конструкций приспособлений;

· улучшить качество проектируемых конструкций и получаемой при этом технической документации;

· добиться алгоритмической стабилизации создаваемых конструкций и технологических решений при их изготовлении;

· обеспечить возможность быстрого получения достоверной информации для качественного управления производством приспособлений и создания в нем на этой основе системы научной ориентации труда;

· расширить сферу применения станков с ЧПУ на производство приспособлений;

· повысить степень оснащенности производственных процессов, особенно в мелкосерийном производстве.

Задача автоматизации проектирования станочных приспособлений может быть сформулирована следующим образом:

· имеется некоторое множество классов обрабатываемых деталей, каждая из которых может быть описана некоторой системой типовых параметров; имеется также определенный набор (библиотека) конструктивных элементов оснастки.

Требуется разработать систему правил информационного описания обрабатываемых деталей, а также комплекс алгоритмов, такой чтобы каждый раз после реализации конечного числа операций, задаваемых алгоритмами, можно было бы получить числовое описание конструкции приспособления и технологии ее производства, отображаемое в виде совокупности документов D, обеспечивающих получение пригодной конструкции.

В общем случае система проектирования приспособлений может быть построена согласно укрупненной схеме (рис. 17.1).

В ЭВМ вводится информация об оснащаемой детали и схеме ее обработки на заданной операции. Процесс проектирования начинается с реализации программ синтеза конструкций, в результате чего генерируется информационное описание приспособления в виде соответствующих цифровых массивов. Управление передается блоку составления спецификации, результаты работы которого выдаются на печатающее устройство ЭВМ (ПУ). Далее реализуется блок формирования программ вычерчивания, управляющих чертежно-графическим автоматом (ЧА) при построении сборочного и деталировочных чертежей конструкций.

Процесс завершается отработкой блоков технологического проектирования и подготовки программ для станков с ЧПУ. В результате печатается необходимая технологическая документация, формируются сведения для АСУП, а на перфоратор (ПФ) выдаются программы управления станками с ЧПУ для обработки корпусных деталей приспособлений.

Задача автоматизации проектирования станочных приспособлений является сложной и комплексной, для решения которой требуется выполнить большой объем промежуточных исследований по изучению и систематизации используемой при проектировании информации, по разработке многих специфических правил и приемов, по формализации ряда инженерных функций.

В настоящее время автоматическое конструирование приспособлений применяют еще мало. Это обусловлено большими затратами на создание систем.

Процесс конструирования выполняется в форме диалога человека и ЭВМ. Конструирование по жестким алгоритмам вне диалогового режима имеет малые возможности. Оно ограничивается частными задачами расчета и конструирования приспособлений простых типов.

Рис. 17.1. Система проектирования технологической оснастки.

Контрольные задания.

Задание 17.1.

Как определить затраты на оснащение технологических операций изготовления изделий для неразборных специальных приспособлений (НСП)?

Задание 17.2.

Как определить ожидаемую экономию от внедрения приспособления?

Задание 17.3.

Что предполагает автоматизация проектирования станочных приспособлений?