РАЗДЕЛ 2
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ УСТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМ ВРЕМЕНИ
2.1. Исследование характеристик деталей, влияющих на время механической обработки
2.1.1. Исследование взаимосвязей характеристик деталей.
Детали, входящие в изделия машиностроительного производства, представляют собой объекты, описываемые набором признаков, от которых зависит структура и длительность элементов производственного процесса. В то же время все перечисленные в п. 1.4 методы нормирования времени в группах деталей основаны на определении коэффициентов пропорциональности в зависимости от габаритов детали или ее элементов.
Такой подход не учитывает целый ряд характеристик деталей, оказывающих не менее значительное влияние на трудоемкость изготовления, чем размеры деталей.
В целях выявления таких факторов для группы ступенчатых валов, которые являются одним из наиболее распространенных типов деталей и присутствуют практически в каждой машине или механизме, проведен анализ чертежей валов, который позволил сгруппировать их характеристики, влияющие на длительность производственного процесса, в соответствии со следующими категориями:
* масса и габаритные размеры;
* конструктивные особенности;
* характеристики поверхностей [80].
Категории имеют следующую структуру [81]:
1. Категория "Масса и габаритные размеры":
* масса вала - m;
* длина вала - L;
* максимальный диаметр ступеней вала - Dmax;
* минимальный диаметр ступеней вала - Dmin;
2. Категория "Конструктивные особенности":
* число ступеней на валу - nст;
* число пазов на валу - nп;
* число отверстий вала - nо;
* число резьб на валу - nр;
* число проточек на валу - nпр;
3. Категория "Характеристики поверхностей":
* твердость поверхности вала по Бринеллю - HB;
* минимальная шероховатость поверхностей - Ramin;
* минимальный квалитет точности диаметральных размеров - hmin;
* средняя точность детали - hср;
* средняя шероховатость детали - Raср;
* коэффициент высокоточных поверхностей - Кh;
* коэффициент высокочистых поверхностей - КRa.
На рис. 2.1 представлена схема взаимосвязи факторов. Стрелками обозначены зависимости одного фактора от другого. Сплошные стрелки соответствуют прямой зависимости между факторами, пунктирные - обратной.
Как видно из рисунка, в категории "Масса и габаритные размеры" масса и габаритные размеры имеют прямую взаимосвязь вследствие их прямой взаимосвязи с объемом вала.
Рис. 2.1. Схема взаимосвязи факторов.
В категории "Характеристики поверхностей" имеют прямую взаимосвязь минимальный квалитет точности диаметральных размеров и минимальная шероховатость поверхностей, средняя точность детали и ее средняя шероховатость, коэффициент высокоточных поверхностей и коэффициент высокочистых поверхностей, т. к. для шеек ступенчатых валов требуется высокая точность и низкая шероховатость. Средняя точность детали и коэффициент высокоточных поверхностей, а также средняя шероховатость детали и коэффициент высокочистых поверхностей имеют обратную зависимость.
В категории "Конструктивные особенности" связаны между собой число ступеней на валу, пазов и проточек, поскольку все они характеризуют число посадочных шеек вала. В силу этого указанные конструктивные особенности также взаимосвязаны с показателями средней точности и шероховатость детали, а также с коэффициентами высокоточных и высокочистых поверхностей.
2.1.2. Исследование факторов категории "Масса и габаритные размеры".
Масса детали является одной из важнейших характеристик, поскольку может служить косвенным критерием трудоемкости: практика показывает, что в большинстве случаев, чем больше масса детали, тем длительнее ее изготовление. Кроме того, масса находится в прямой взаимосвязи с габаритными размерами детали.
Масса, как и габаритные размеры, определяет выбор оборудования для обработки детали. Различные типы оборудования отличаются такими характеристиками как мощность станка, частота вращения шпинделя и др.
Основное время определяется по общей для всех видов обработки формуле [22, 51 - 55]
, (2.1)
где L - расчетная длина или расстояние перемещения режущего инструмента, определяемая в направлении подачи;
i - число проходов;
n - число оборотов шпинделя в минуту для станков с вращающим движением или число двойных ходов за минуту для станков с прямолинейным движением режущего инструмента или стола с деталью;
S - подача инструмента на оборот шпинделя.
Расстояние перемещения режущего инструмента определяется по следующей формуле:
L = lо + l1 + l2 , (2.2)
где lо - длина обработки детали;
l1 - длина прохода инструмента при врезании;
l2 - длина выхода инструмента после обработки.
Число проходов определяется по следующей формуле [49]:
, (2.3)
где h - припуск на обработку;
t - глубина резания для каждого прохода.
Видоизменения основной формулы (2.1) для разных видов обработки приводятся в [47, 50, 56, 57].
Учитывая, что из формул (2.1) и (2.3)
, (2.4)
время обработки обратно пропорционально частоте вращения шпинделя, а также подаче и глубине резания, которые ограничены мощностью станка.
Масса вала в сочетании с его длиной могут служить косвенным критерием, определяющим размеры шпоночных пазов (если таковые имеются), а, следовательно, и объемы фрезерных и расточных работ, применяемых для прорезки паза, т. к. очевидно, что крупные тяжелые валы предназначены для передачи больших крутящих моментов, чем небольшие сравнительно легкие. Соответственно чем больше номинальное значение крутящего момента на валу, тем больше будут размеры шпонок.
Длина вала, как видно из формулы (2.4), прямо