Технологический процесс механической обработки детали – вал приводной с демпфером с экономическим обоснованием технологического проце

6. Анализ техпроцессов механической обработки заданных деталей с экономическим обоснованием по их усовершенствованию

 

     Предметом анализа является технологический  процесс изготовления приводного вала из стального прутка (заготовки). Производство единичное. Годовой объем выпуска – 500 шт.  

За очень  редкими исключениями обработка  всех видов валов строится при применении центровых станков и в этом случае технология состоит из следующих операций: отрезание заготовок, подрезание торцов и центрирование, в дальнейшем производятся токарные операции на центровых токарных станках, чаще всего на многорезцовых станках стандартного типа, после вытачивания заготовки выполняется операция рифления, а затем все шлифовальные операции, фрезерование шпоночных канавок производится чаще всего перед операциями шлифования вала.

После окончания всей механической обработки валов приходится проводить слесарную зачистку шпоночных канавок, вследствие их искажения по ширине после шлифования из-за затягивания кромок. Поэтому некоторые заводы предпочитают производить фрезерование шпоночных канавок, в особенности если выполняются канавки для полукруглых шпонок после шлифования вала. В этом случае, вследствие некоторого поднятия кромок, также приходится выполнять операцию ручной зачистки, т. е. снятие фасок, однако эта операция менее трудоемка, чем в первом случае, кроме того, уменьшается опасность порчи вала при зачистке.

Вся токарная обработка  вала производится, как правило, в две установки на многорезцовых токарных станках, обтачивая за каждую установку часть вала. Кроме того, в зависимости от конструкции вала и состояния оборудования, производят еще иногда чистовое протачивание вала и несколько коротких токарных операций, носящих характер доделки, в том числе подрезки торцов выточки галтелей, канавок ц т. д.

Операция  накатывания рифления зачастую производится на обычном токарном станке, при помощи одного или двух накатных роликов, укрепленных в специальной державке. Ролики производят накатывание при продольной подаче будучи прижатыми к валу в такой степени, чтобы за один проход образовывалось рифление полного профиля.

Операции  шлифования производятся на обычных центровых круглых шлифовальных станках. Большинство поверхностей шлифуются при продольном перемещении изделия по отношению к кругу и лишь в отдельных случаях применяется более производительный способ шлифования широкими кругами, в соответствии с шириной обрабатываемой поверхности, при поперечных подачах.

Фрезерование  шпоночных канавок производится на простых горизонтальных фрезерных станках. При изготовлении канавок для шпонок с большим успехом применяются небольшие ручные фрезерные станки с рычажным управлением. Несмотря на свою простоту и примитивность, такие фрезерные станки оказываются очень удобными и высокопроизводительными при подобного рода кратковременных операциях.

При изготовлении длинных и тонких валов перед  шлифованием вводится операция правки, производимая либо на прессах с ручным или механическим приводом, либо на малых гидравлических или пневматических прессах. Контроль всех размеров в процессе производства осуществляется при помощи жестких предельных калибров и шаблонов. За исключением проверок на биение и при операции правки индикаторные приспособления почти не применяются.

Недостатки  описанной технологии сводятся в основном к следующему:

1) применяемое оборудование и способы изготовления обладают невысокой производительностью и отстали от современных способов массового производства;

2) в качестве исходного материала применяется в большинстве случаев сталь в виде черных некалиброванных прутков, что приводит к необходимости протачивать также и среднюю часть вала, имеющую наибольший диаметр. Одно это обстоятельство, увеличивая трудоемкость обработки приводит к потерям материала, минимум в 15—20%;

3) операции отрезки заготовки, протачивания торцов и засверливания центров производятся на обычном оборудовании, предназначенном для работы в серийном производстве и поэтому обладающем невысокой производительностью, при сравнительно большом удельном весе ручного вспомогательного времени. Так, например, засверливание центров чаще всего выполняют на вертикальных сверлильных станках в два перехода, т. е. каждую сторону вала самостоятельно, поворачивая вал;

4) токарные операции тоже производятся на недостаточно производительном оборудовании универсального назначения. Особым недостатком применяемых многорезцовых станков является их малая приспособленность к быстрой смене настройки с одного типоразмера вала на другой, что приводит к большим потерям времени при переналадках. Особо следует остановиться на применяемом способе производства рифления. При существующем способе накатывания на токарных станках предварительно проточенных валов невозможно выдержать достаточно точно размеры диаметров и избежать недопустимых колебаний в размерах и отступлений от необходимой прямолинейности рифления. Последнее требуется для правильной посадки сердечника ротора (якоря). Наконец, практикуемый способ шлифования узкими кругами при продольной подаче является малопроизводительным. Нужно отметить, что, как правило, даже там, где это вполне возможно и рационально, как, например, при шлифовании шеек, станки не снабжаются приспособлениями для измерения шлифуемых размеров в процессе работы, т. е. на ходу станка, а для проверки размеров станок останавливается.

Следует указать, что очистка и промывка вала в процессе обработки, в частности  перед окончательной шлифовкой, и в готовом виде в действующей  технологии не предусматривается. В таком виде выглядит самый распространенный процесс центровой обработки валов.

     Технологический процесс состоит из десяти операций механической обработки перечисленных ниже:

     005 Токарная

     010 Токарная 

     015 Токарная

     020 токарная

     025 токарная

     030 шлицефрезерная

     035Сверлильная

     040 резьбонарезная

     045 резьбонарезная

     050 токарная 

     Принятую  в данном варианте технологического процесса общую последовательность обработки  следует считать логически целесообразной, так как при этом соблюдаются принципы постепенности формирования свойств обрабатываемой детали. Метод получения заготовки соответствует принятому типу производства.

     Для анализа применяемого для обработки  заданной детали оборудования составляем таблицу 6

Таблица 6 – Технологические  возможности применяемого оборудования

 

     Расчетное количество станков на операции n определяется: n_расч = Т_штi/Т_в

     где Т_в – такт выпуска:

     Т_в = Ф_д*60/Д = 3920*60/35 000 = 6,72 мин/шт

     Ф_д – годовой фонд работы станка в две смены, мин;

     Д – годовая программа выпуска  деталей.

     Коэффициент загрузки станка: Кзо = n_iрасч/n_iприн 

   

            

            

   

   

            

            

     Анализ  приведенных в таблицах сведений показывает, что станки, используемые на операциях по габаритным размерам обрабатываемой заготовки, достигаемой точности и шероховатости поверхностей соответствуют требуемым условиям обработки данной детали.

     Коэффициент загрузки применяемых для обработки  данной детали станков невысокий. Поэтому  станки должны быть дозагружены обработкой других деталей такого же типа до среднего коэффициента загрузки не менее 0,8-0,85. Это может быть обеспечено при соответствующем подборе обрабатываемых деталей благодаря достаточно широким технологическим возможностям оборудования.

     В таблице 7 показаны базы заготовки при обработке, а на листе 6 изображен чертеж детали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 7 – Базирование заготовки при  обработке

 

 

     Существует, однако, и совершенно отличный процесс  бесцентровой обработки  валов, обладающий рядом преимуществ по сравнению с центровым способом и приводящий к значительному уменьшению трудоемкости обработки. Этот процесс с большим успехом применяется при изготовлении валов в производстве автотракторного электрооборудования.

При бесцентровом способе  исходным материалом обязательно должен быть калиброванный и тщательно выправленный пруток. Первая операция — полное вытачивание вала производится на прутковом автомате. Для того чтобы при протачивании избежать искривления длинных валов, последние поддерживаются при помощи роликовых люнетов. В последующие операции обработки валов, производится предварительное шлифование на бесцентровых шлифовальных станках, причем первые операции выполняются при сквозной подаче изделий, на двух-трех последовательно стоящих станках.

В дальнейшем производится накатывание рифления. Эта операция в производстве автотракторного электрооборудования выполнялась отлично от того, как это делается на других электромашиностроительных заводах. Для обеспечения правильности размеров диаметров и соблюдения одинаковой прочности запрессовки различных валов последние перед накатыванием обязательно проходили шлифование по своему диаметру при этом размеры выдерживались по третьему классу точности. Операция накатывания выполняется на мощном резьбонакатном станке горизонтального типа. Наряду с очень высокой производительностью этого способа накатывания, обеспечивается также полная прямолинейность рифления, что в некоторых конструкциях машин является безусловно, необходимым.

Действительно, если на рифленый вал производится на прессовка сердечника ротора, то отдельные его листы в процессе прессования неизбежно стремятся следовать форме и направлению рифления. Поэтому, если рифления имеют хотя бы очень незначительные искривления и идут по крутой спирали, то все пазы сердечника должны повторить кривизну рифлений.

Известно, что искажения в форме пазов  совершенно недопустимы, особенно при машинной обмотке якоря. Не следует думать, что если якорь электрической машины должен иметь косые пазы, то и рифление может иметь соответствующий наклон. В действительности у всех без исключений конструкций якорей и роторов рифление должно быть возможно более прямым, а необходимый скос пазов получается в процессе запрессовки применяя соответствующие наклонные направляющие ножи в приспособлении для прессования.