11581

Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колёсного тягача

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Тема: Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колёсного тягача. Содержание. Аннотация. Введение. Характеристика объектов производства. Технологический раздел. Определение типа производства. Анализ технологичности дета

Русский

2012-04-09

2.08 MB

36 чел.

Тема: «Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колёсного тягача».

Содержание.

Аннотация.

Введение.

  1.        Характеристика объектов производства.
  2.  Технологический раздел.
  3.  Определение типа производства.
  4.  Анализ технологичности детали.
  5.  Анализ базовых технологических процессов.
  6.  Выбор заготовки.
  7.  Разработка маршрутных и операционных технологических процессов.
  8.  Определение припусков, операционных размеров и допусков на обработку.
  9.  Определение режимов резания.
  10.  Расчет технической нормы времени.
  11.  Технико-экономическое обоснование проектного технологического процесса.
  12.  Проектирование инструментных наладок  и УП.
  13.   Конструкторский раздел.
  14.  Проектирование конструкции фрезерного приспособления.
  15.  Проектированте конструкции токарного приспособления.
  16.   Расчет контрольного приспособления на точность.
  17.  Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей.
  18.  Проектирование державки выглаживателя.
  19.   Проектирование средств автоматизации производственного     процесса.
  20.  Компоновка РТК.
  21.  Захватное устройство.
  22.  Расчет производительности.
  23.   Исследовательский раздел.
  24.  Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием.
  25.  Алмазное выглаживание наружных поверхностей деталей.
  26.  Основные выводы.
  27.   Производственные расчеты и разработка планировки.
  28.  Форма организации выполнения технологического проекта.
  29.  Производственная структура участка.
  30.  Расчет складской системы и системы стружко-уборки.
  31.  Синтез производственной системы.
  32.  Безопасность и экологичность проекта.
  33.  Безопасность труда на проектируемом участке в цехе.
  34.  Обеспечение экологической безопасности проекта.
  35.  Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.
  36.  Организация производства.
  37.  Организация складского хозяйства.
  38.  Экологическая оценка проекта.
  39.  Краткий обзор.
  40.  Характеристика предприятия.
  41.  План производства.
  42.  Финансовый план.

Заключение.

Библиографический список.

Приложение.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Курганский государственный университет

Кафедра      Технология машиностроения

ЗАДАНИЕ  №

на дипломный проект (работу)

Студент                 

Группа ТЗш-  Специальность    151001- Технология машиностроения

Тема работы (проекта) Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колесного тягача.

Утверждена приказом ректора университета от  “  ”                              2007  г.    №    

Руководитель работы (проекта)      

(должность, ученое звание, степень, фамилия, и., о.)

Консультанты:  

                                       (указать название раздела, должность, ученое звание, степень, фамилия, и., о.)

 Экология и безопасность жизнедеятельности -

                                       (указать название раздела, должность, ученое звание, степень, фамилия, и., о.)

Экономическая часть -

(указать название раздела, должность, ученое звание, степень, фамилия, и., о.)

 Сроки выполнения работы (проекта) с  “  ”                      2007 г.    по "   "         2007 г.

Содержание задания: Расчетно-пояснительная записка: Введение. 1. Характеристика объектов производства. 2. Технологический раздел. 2.1. Определение типа производства. 2.2. Анализ конструкций деталей на технологичность. 2.3. Анализ базового технологического процесса. 2.4. Выбор заготовки. 2.5. Разработка маршрутного технологического процесса  .

2.6. Расчет припусков, операционных размеров и допусков на обработку 2.7. Расчет режимов резания. 2.8. Техническое нормирование операций. 2.9. Технико-экономическое обоснование вариантов технологического процесса.2.10. Проектирование инструментальных  наладок (3 листа).

3. Конструкторский раздел. 3.1. Проектирование и расчет станочных приспособлений  (2 листа). 3.2. Расчет контрольного приспособления на точность (1 лист).

3.3 Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей (1 лист). 3.4. Проектирование державки выглаживателя (1 лист)

4. Проектирование средств автоматизации производственного процесса  4.1. Компоновка РТК (1 лист). 4.2. Захватное устройство (1лист).  4.3.   Расчет производительности

5. Исследовательский раздел   5.1 Отделочно-упрочняющая обработка  поверхностным

пластическим деформированием. 5.2 Алмазное выглаживание наружных поверхностей деталей. (2 листа).  5.3. Основные выводы

6. Производственные расчеты и разработка планировки. (1 лист). 6.1. Форма организации выполнения технологического проекта. 6.2. Производственная структура участка. 6.3. Расчет складской системы и стружко-уборки. 6.4. Синтез производственной системы.

7. Безопасность и экологичность проекта. 7.1. Безопасность труда на проектируемом участке в цехе. 7.2. Обеспечение экологической безопасности проекта. 7.3. Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.

8. Организация производства. 8.1. Организация складского хозяйства.

9. Экологическая оценка проекта. ( 1 лист). 9.1. Краткий обзор. 9.2. Характеристика предприятия. 9.3. План производства. 9.4. Финансовый план

 Заключение.  Библиографический список.  Приложение.

Руководитель работы (проекта)                                                                       

                                                                                  (подпись, дата)                                        (фамилия, инициалы)

Заведующий  кафедрой      

                                                                                  (подпись, дата)                                        (фамилия, инициалы)

Декан факультета                                                                              .

                                                                                  (подпись, дата)                                        (фамилия, инициалы)

С заданием ознакомлен           

                                                                                  (подпись, дата)                                        (фамилия, инициалы)

            Решение  о  допуске  студента  к  защите  работы  (проекта)  в  Государственной

экзаменационной  комиссии

Объём работы (проекта):        текстовая часть (записка)                         страниц

                                                  графическая часть                                  листов   

  

Консультанты                                                                                     Руководитель 

                     

                                        (подпись, дата)                                                                                 (подпись, дата)                              

                               (подпись, дата)                                                        Нормоконтролер                                                            

                                            (подпись, дата)                                                         (подпись, дата)   

 Считать, что работа  (проект)                                                   установленным требованиям и

                                                                        (соответствует, не соответствует)

                                                                студента                                                          к защите   дипломной

     

 (допустить , не допустить)                                         ( фамилия, имя, отчество)  

работы (проекта)     в  Государственной    экзаменационной  комиссии

Протокол  кафедры  (кафедральной   комиссии ) №         от “       ”                           2007        г

Рецензент

                                                           ( должность, место работы, фамилия, имя, отчество)

Защиту назначить  на “       ”                                                           2007        г

Заведующий  кафедрой                                                                /

                                                                          (подпись)                                                         (фамилия, и., о.)

Декан факультета                                                                         /

                                                                          (подпись)                                                         (фамилия, и., о.)

                      


Аннотация.

Дипломный проект является комплексной заключительной работой,

подводящей итоги теоретической и практической подготовки. В данной

дипломной работе рассмотрен проект участка на базе станков с ЧПУ по

изготовлению деталей колесного тягача.

Дипломный проект содержит расчетно-пояснительную записку, графическую часть, комплект технологической документации.

При выполнении проекта решаются вопросы о классификации деталей, выборе заготовки, рассматриваются различные способы изготовления предложенной детали. Анализируется реальный базовый вариант технологического процесса изготовления данной детали, полученный во время прохождения практики на машиностроительном предприятии. После анализа разрабатывается маршрут технологического процесса изготовления детали представителя, разрабатывается операционная технология, т.е. выбираются базы и средства технологического оснащения. Определяется содержание и последовательность выполнения технологических переходов, режимы резания. Определяются нормы технологического времени.

Конструкторская часть содержит вопросы проектирования станочных и контрольных приспособлений, средств автоматизации.

Графическая часть содержит 13 листов формата А1.. Комплект технологической документации содержит маршрутные и операционные карты на технологические процессы.

Введение.

Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда, т.е. при наименьшей себестоимости.

Одной из важнейших задач научно-технического прогресса явлюляется

комплексная механизация и автоматизация промышленного производства,

направленные на повышение производительности труда, улучшение качества продукции и других технико-экономических показателей производства.

Решение этой задачи связано с созданием автоматизированных участков. Они беспечивают  автоматизацию многономенклатурного производства на базе широкого использования многоцелевого технологического оборудования с программным управлением и микропроцессорных управляюще-вычислительных средств в комплексе с промышленными роботами, автоматизированными транспортно-накопительными устройствами, системами инструментального обеспечения, удаления отходов, контроля технологических процессов и оборудования, автоматизации проектно-технологических, конструкторских и планово - производственных работ.


  1.  Характеристика объектов производства.

Основная и дополнительные детали, которые были взяты на базовом предприятии АО «Русич», являются деталями колесного тягача МАЗ-537. Они относятся к типу тел вращения и классу фланцев.

Основная деталь «фланцев» входит в состав торсионной подвески передних колес тягача МАЗ-537. Подвеска предназначена для обеспечения плавности хода, смягчения динамичных толчков и ударов, возникающих при движении автомобиля. Фланец служит для передачи движения от карданного вала к ступице колеса. При работе деталь испытывает динамические нагрузки. Фланец соединен со ступицей колеса по шлицевой поверхности, а с карданным валом через корпус подшипников и с помощью четырех резьбовых отверстий.

Характеристика дополнительных деталей:

Деталь А – фланец привода ведущей цилиндрической шестерни входит в состав четвертого моста и передает крутящий момент через шлицевую часть на ведущую цилиндрическую шестерню.  

Деталь Б – фланец входит в состав переднего моста и передает крутящий момент от редуктора через кардан к ступице колеса.

Деталь В – ведущая полумуфта полуосевого кардана входит в состав главной передачи заднего моста, она передает крутящий момент через кардан к ступице колеса.

Все детали имеют наружные цилиндрические поверхности, к которым предъявляются повышение требования по точности обработки и шероховатости. Например, основная деталь имеет две поверхности, а именно Ø 65 мм и Ø 74 мм, к которым предъявляются повышенные требования по состоянию поверхностного слоя и точности обработки детали. На Ø 65 мм дан допуск всего 0,02 мм с требуемой шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм. А на Ø 74 мм допуск составляет 0,12 мм с шероховатостью поверхности всего Ra=0,16 мм. Такие требования значительно увеличивают трудоемкость изготовления детали.

Детали, изготавливаются из стали 45 ГОСТ 1050-88. Заменить ее можно марками 40Х, 50, 50 Г2.

Таблица 1.1

Химический состав и механические свойства стали 45

C

Si

Mn

Cr, Cu, Ni

S

P

As

Gt

Gb

Б5

%

%

%

%, не более

Н/мм2

%

0,42-0,50

0,17-037

0,50-0,80

0,25

0,04

0,035

0,08

355

600

16

40

  1.  Технологический раздел.

  1.  Определение типа производства.

Тип производства по ГОСТ 3.1121-84 характеризуется коэффициентом закрепления операций (К 3.0.) :

1 К 3.0. < 10 – массовое и крупносерийное;

10 К 3.0. < 20 – среднесерийное;

20 К 3.0. < 40 – мелкосерийное;

40 К 3.0. – единичное производство.

Расчет коэффициента закрепления операций производится следующим образом:

1. Определяется расчетное количество станков, необходим для выполнения каждой станочной операции (Cpi)

 ,

где N – объем годового выпуска деталей, тип;

- штучно-калькуляционное время i-ой операции базового технологического процесса, скорректированное путем уменьшения на 10-20%. Корректировка производится с учетом последующего усовершенствования базового технологического процесса и некоторого сокращения трудоемкости изготовления детали, мин;

F0 – эффективный годовой фонд времени работы стоика.

КВ – средний коэффициент выполнения норм времени, КВ=1,2;

КР – коэффициент, учитывающий потери по организыционно-техническим причинам, КР=0,95.

2. Определяется принятое количество оборудования на каждой станочной операции (Si), для чего рассчитанное количество станков (Cpi) округляется увеличением до целых значений в большую сторону.

S05=1   S40=1    S75=1  

S10=1   S45=1    S80=1

S15=1   S50=1    S85=1

S20=1   S55=1    S90=1

S25=1   S60=1    S95=1

S30=1   S65=1

S35=1   S70=1

3. Рассчитывается коэффициент загрузки каждого рабочего места (Г3i)

Г3i=Cpi / Si

Г305=0,11/1=0,11    Г355=0,19/1=0,19

Г310=0,12/1=0,12    Г360=0,19/1=0,19

Г315=0,08/1=0,08    Г365=0,16/1=0,16

Г320=0,21/1=0,21    Г370=0,25/1=0,25

Г325=0,33/1=0,33    Г375=0,12/1=0,12

Г330=0,31/1=0,31    Г380=0,12/1=0,12

Г335=0,08/1=0,08    Г385=0,16/1=0,16

Г340=0,19/1=0,19    Г390=0,22/1=0,22

Г345=0,41/1=0,41    Г395=0,2/1=0,2

Г350=0,41/1=0,41

4. Определяется число операций, закрепленных за одним рабочим местом (Opmi)

Opimi = Гн/Г3i

где Гн – нормативный коэффициент загрузки оборудования, Гн=0,8

ОРМ05 = 0,8/0,19 = 4,2

ОРМ10 = 0,8/0,22 = 3,64

ОРМ15 = 0,8/0,12 = 6,67

ОРМ20 = 0,8/0,33 = 2,42

ОРМ25 = 0,8/0,33 = 2,42

ОРМ30 = 0,8/0,31 = 2,58

ОРМ35 = 0,8/0,08 = 10

ОРМ40 = 0,8/0,19 = 4,2

ОРМ45 = 0,8/0,41 = 1,95

ОРМ50 = 0,8/0,41 = 1,95

ОРМ55 = 0,8/0,19 = 4,2

ОРМ60 = 0,8/0,19 = 4,2

ОРМ65 = 0,8/0,16 = 5

ОРМ70 = 0,8/0,25 = 3,2

ОРМ75 = 0,8/0,08 = 10

ОРМ80 = 0,8/0,08 = 10

ОРМ85 = 0,8/0,10 = 8

ОРМ90 = 0,8/0,14 = 5,71

ОРМ95 = 0,8/0,13 = 6,15

5.Расчитывается величина мест, выполняющих различные операции, без учета станков-дублеров.

К3.0.=

Этот коэффициент закрепления соответствует среднесерийному производству.

В серийном производстве детали изготавливаются партиями. Количество заготовок в партии для одновременного запуска рассчитывается по формуле:

где Sn – количество запусков в год, для среднесерийного производства Sn = 12.

шт.

  1.  Анализ технологичности детали.

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического прогресса. Поэтому технологический анализ один из важнейших этапов технологической разработки.

Основная деталь «фланец» изготавливается из стали 45 методом штамповки. Форма и размеры заготовки приближены к форме и размерам готовой детали, т.е. заготовка является рациональной. Анализируя служебное назначение детали, можно сделать вывод, что выбор материала детали сделан правильно. Поверхности детали имеют оптимальные, экономически и конструктивно обоснованные точность и шероховатость. Конструкция детали имеет элементы, удобные для закрепления в приспособлении. Деталь имеет достаточно сложную конфигурацию, хотя формы поверхностей, подлежащих обработке, достаточно просты.

Для количественной оценки технологичности детали можно использовать некоторые дополнительные показатели, например, такие, как масса детали, коэффициенты использования материала (КИ.М.), точности обработки (КТ.Ч.), шероховатости поверхности (КШ), которые определяются следующим образом |2|:

КИ.М.=,

где тД и т3 – соответственно массы детали и заготовки в базовой варианте, кг.

Например, массы детали и заготовки составляют 3 кг и 5,9 кг соответственно. Тип производства – среднесерийный. В этом случае КИ.М.= 3/5,9=0,51, что свидетельствует о вполне удовлетворительном использовании материала, т.к. КИ.М.=0,50-0,55 – для среднесерийного производства.

КТ.Ч.=1-,

где Аср – средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям.

КШ=,

где Бср – среднее числовое значение параметра шероховатости всех поверхностей детали.

Оценка технологичности конструкции детали по коэффициентам точности обработки (КТ.Ч.) и шероховатой поверхности (КШ) производится путем сравнения их рассчитанных значений с нормативными значениями. При этом если КТ.Ч.  0,8, а КШ  0,32, то деталь по этим показателям можно считать технологичной.

Таблица  2.1

Результаты рабочего чертежа детали

Наименование поверхностей

Количество поверх-

ностей

Квалитет точности

Параметр шероховатости, мкм

Центральное отверстие

Выточка в центральном отверстии

Правый торец фланца

Левый торец фланца

Наружная цилиндрическая поверхность Ø 65

Наружная цилиндрическая поверхность  Ø 74

Плоские поверхности

Пазы

Фаски

Радиусные пазы

Фаски

Отверстия

3

1

1

2

1

1

2

4

2

2

2

4

8

12

7

12

7

5

8

8

12

12

7

10

3,2

12,5

1,25

12,5

1,25

0,16

3,2

3,2

12,5

12,5

1,25

6,3

Определяем значения коэффициентов КТ.Ч. и КШ, для чего находим Аср. и Бср.

Бср=

Аср==6,3

КТ.Ч.=1-  КШ=

По обоим показателям деталь технологична.

  1.  Анализ базовых технологических процессов.

При изготовлении основной и дополнительных деталей на базовом предприятии технологические процессы их изготовления построены по принципу дифференциации операций с использованием универсального и полуавтоматического оборудования. Данный принцип построения технологического процесса подразумевает использование широкой номенклатуры технологической оснастки, вспомогательного режущего инструмента. При изготовлении деталей часто мешаются их базовые поверхности.

Кроме того, при обработке деталей, используются устаревшие конструкции инструмента и марки инструментальных материалов.

Перечисленные выше недостатки базового технологического процесса, существенно увеличивают себестоимость и трудоемкость изготовления деталей.

Более подробно рассмотрим технологический процесс изготовления основной детали.

00. Заготовка - штамповка

05. Операция вертикально – сверлильная.

Оборудование – вертикально – сверлильный станок 2А150; приспособление – кондуктор. На этой операции сверлится центральное отверстие.

10. Токарно-винторезная операция. Обработка производится на токарно-винторезном станке 1К62; деталь устанавливается в оправке. На этой операции происходит подрезка торца и растачивание внутренней фаски.

15. Гидрокопировальная операция. Оборудование – гидрокопировальный станок 1713; деталь устанавливается в центрах. Точатся наружные поверхности по копиру.

20. Слесарная. Верстак 203-00. Приспособление – тиски. Притупляются острые кромки.

25. Токарно-винторезная операция. Станок 1К62; деталь устанавливается в оправке. Операция состоит их трех переходов: подрезка торца и растачивание внутреннего отверстия с образованием фаски.

30. Операция гидрокопировальная. Оборудование – Гидрокопировальный станок 1713; деталь устанавливается в центрах. На этой операции происходит чистовое точение наружных цилиндрических поверхностей.

35. Контроль операционный.

40. Термообработка. На этой операции участок наружной цилиндрической поверхности Ø 74,6-0,2 калить ТВЧ на глубину h 1,8… 3,3 мм HRCЭ  53

45. Токарно-винторезная. Станок 1К62; деталь находится в патроне трехкулачковом. Растачивается внутреннее отверстие и выточка с подрезкой торца.

50.Горизонтально-протяжная операция. Оборудование – горизонтально-протяжной станок 7А520; деталь находится в патроне. На операции протягивается внутреннее шлицевое отверстие.

55. Операция вертикольно-фрезерная ; оборудование – вертикольно-фрезерный 6Н13П ; приспособление фрезерное. На этой операции фрезеруются два радиусных паза с переустановкой детали

60.65. Операция круглошлифовальные. Оборудование – круглошлифовальный станок 3Б161; деталь по внутренней шлицевой поверхности закреплена на оправке, которая находится в центрах. Происходит наружное шлифование двух цилиндрических поверхностей.

70.75.80.85. Операции горизонтально-фрезерные. Оборудование – горизонтально-фрезерный станок 6М82; приспособления – фрезерные. На этих операциях фрезеруются пазы.

90. Операция вертикально-фрезерная. Оборудования – вертикально-фрезерный станок 6Н13П; приспособление – фрезерное. Операция содержит два перехода – фрезерование двух плоских поверхностей одновременно.

95. Вертикально-сверлильная операция. Оборудование – вертикально-сверлильный станок 2А150; приспособление – кондуктор. Происходит сверление 4-х отверстий одновременно.

100. Операция радиально-сверлильная. Оборудование – сверлильный станок 2А53; приспособление – кондуктор. На этой операции происходит последовательное зенкование 4-х фасок отверстий и нарезание резьбы в этих отверстиях.

105. Операция слесарная. Оборудование – верстак 203-00; приспособление – тиски. Снимаются заусенцы на торцах шлицев с переустановкой детали.

110.115. Операции груглошлифовальные. Оборудование – круглошлифовальный станок 3Б161; деталь по шлицевой поверхности держится на оправке, которая находится в центрах. На этих операциях происходит шлифование и полирование наружных цилиндрических поверхностей.

120. Моечная операция. Оборудование – машина моечная АС-3702.

125. Контроль окончательный.

Использование выпускаемого отечественной промышленностью высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, режущего инструмента с механическим креплением многогранных пластин и современных марок твердых сплавов и минерало-керамики, а также использование прогрессивных методов финишной отделочно-упрочняющей обработки позволит качественно по-новому организовать технологический процесс изготовления детали.

  1.  Выбор заготовки.

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска. Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. При проектировании технологического процесса механической обработки для деталей средней сложности важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности, о наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений.

Для вновь проектируемого технологического процесса метод получения заготовки – фланца, принимается аналогичным базовому в среднесерийном производстве – штамповка на горизонтально – ковочной машине. Данный способ изготовления заготовки является наиболее универсальным.

Стоимость заготовок, получаемых таким способом, можно с достаточной точностью определить по формуле :

Sзаг. = (·Мз·Кт·Кс·Кв·Км·Кп) - (Мз - Мд) ·

где Ci – базовая стоимость 1т. заготовок, руб.

     Ci – 6225,5 руб.

     КТ, КС, КВ, КМ, КП – коэффициенты зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства.

Кт=1; Кс=0,88; Кв=0,79; Км=1,21; Кп=1.

Мз – масса заготовки, Мз=5,9 кг.

Мд – масса готовой детали, Мд=3 кг

Sотх – цена 1т. Отходов, Sотх = 1200 руб.

Sзаг.=( ·5,9·1·1·0,88·0,79·1,21)-(5,9-3) ·=27,4 руб.

Стоимость заготовки рассчитана по ценам 2002 года.

  1.  Разработка маршрутных и операционных технологических процессов.

Маршрутные технологические процессы изготовления основной и дополнительных деталей разработаны на основе базового технологического процесса и ориентированы на автоматизированное производство. Технологические процессы их изготовления построены по принципу концентрации операций. При этом сокращается число установок заготовок на станок, широко применяется многоинструментная обработка одной или нескольких поверхностей. При этом повышается точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, производительность обработки за счет снижения основного и вспомогательного времени, сокращается длительность производственного цикла, упрощается календарное планирование, возрастают требования к точности станка, его технологическим возможностям.

Маршрутный технологический процесс изготовления основной детали включает в себя следующие операции:

00. Заготовка - штамповка

05. Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. В качестве приспособления используется патрон 3-х кулачковый. Операция содержит 4 перехода: точение наружных цилиндрических поверхностей и фасок, рассверливание центрального отверстия и растачивание окончательное этого отверстия под протягивание. Инструменты – резец Т5К10, сверло Р6М5Ø42, резец К01-4209-000.

10. Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. Приспособление – патрон 3-х кулачковый. Операция состоит из трех переходов: подрезки торца и растачивание 2-х внутренних поверхностей с подрезкой торцев. Инструменты: Резец Т5К10, резец Т15К6.

15. Слесарная операция.

20. Контрольная.

25. Горизонтально-протяжная операция. Оборудование – горизонтально-протяжной станок 7А520. Протягивается отверстие Ø 50 т 0,09. Инструмент – протяжка 9359-125. Деталь устанавливается в патроне 9478-1.

30. Вертикально-фрезерная операция. Оборудование – вертикально-фрезерный станок с ЧПУ СВМ1Ф4. Деталь устанавливается в специальное приспособление. Операция пять переходов: фрезерование двух плоских поверхностей, центрование 4-х отверстий со снятием фасок, сверление 4-х отверстий и нарезание в них резьбы. Инструменты: фреза Ø 32 Т15К6, сверло центровочное Ø 14 Р6М5, сверло Ø 12,2 Р6М5, метчик М14·1,5.

35. Горизонтально-фрезерная операция. Оборудование – горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ 6904ВМФ2. Деталь устанавливается в специальное приспособление. Операция включает три перехода: последовательное фрезерование 2-х продольных пазов, последовательное фрезерование 2-х поперечных пазов. Инструмент – фреза Ø 125 Р6М5.

40. Вертикально – фрезерная операция с ЧПУ. Станок СВМ1Ф4. Деталь устанавливается в специальном приспособлении. Операция состоит из 2-х переходов: фрезерования двух радиусных пазов R 30…40 специальной грибковой фрезой Ø 36.

45. Термообработка, закалка ТВЧ.

50. Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20ФЗ. Деталь устанавливается на оправке по шлицевой поверхности. На этой операции происходит чистовая обработка наружных цилиндрических поверхностей и выглаживание одной из них алмазным инструментом. Инструменты – державка спец алмазный выглаживатель АСПК-У ТУ…

55. Шлифовальная операция. Оборудование – крутошлифовальный станок с ЧПУ ЗМ151Ф2. Деталь устанавливается на оправке, которая закрепляется в центрах. На этой операции шлифуется наружная цилиндрическая поверхность. Инструмент – КРУГ ПП600·63·305 91А-25-ПСМ24 к535 м/с Б2 кл.

60. Моечная операция. Оборудование – моечная машина АС 3702.

65. Контроль окончательный.

Операционные технологические процессы изготовления основной детали, а также маршрутные технологические процессы по изготовлению дополнительных деталей можно найти в комплекте документов.

  1.  Определение припусков, операционных размеров и допусков на обработку.

Определение припуска на механическую обработку проводим расчетно-аналитическим методом на компьютере на поверхность Ø 65 0,01 и. длину торца 19-1,0. Результаты расчетов приведены ниже на распечатке. Но сначала нужно составить таблицы с исходными данными, которые потребуются для расчета по программе.

1) Технологический маршрут обработки поверхности Ø 65 0,01 состоит из следующих операций: черновое точение, чистовое точение и шлифование.

Заполним таблицу исходных данных.

                                                                                                             Таблица 2.2

Технологические переходы обработки поверхности

Ø 65 h6 0,01

Элементы припуска, м км

Допуск Т, м км

Rz

h

E

Заготовка

Черновое точение

Чистовое точение

Шлифование

200

50

25

5

250

50

25

15

800

48

-

-

600

60

53

2600

460

120

20

Rz и h выбираем из таблицы 4.3 . Погрешность установки выбираем из таблицы II. 23 |4|.

E шлиф.= 0,05·Е чист.точ. + Е нид.=0,05· 60+50=53

Определяем погрешности формы

з=800 м км – для заготовки

ч.т.= заг·Ку – для чернового точения, где

Ку=0,06 – коэффициент уточнения формы

ч.т.=800·0,06=48м км

при чистовых обработках погрешностью формы можно пренебречь (при чистовом точении и шлифовании).

Допуск на переходы берется из таблицы 32 экономически достижимой точности .

2) Технологический маршрут обработки длины торца 19-1,0 состоит из одного перехода: фрезерование торца.

                                                                                                       Таблица 2.3

Технологические переходы обработки поверхности

19-1,0

Элементы припуска, м км

Допуск Т, м км

Rz

h

E

Заготовка

Фрезерование торца

200

50

250

50

177

10,6

-

-

2400

1000

 з=К·177=1·177=177м км

ф=177·Ку=177·0,06=10,6м км

Погрешностью установки также пренебрегаем.

Ниже приведена карта припусков и размеров заготовки по технологическим переходам этих поверхностей.

Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам.

Деталь : фланец.  Материал : сталь 45  ГОСТ 1050-74

Поверхность для расчета припусков : 65

                                     Таблица 2.4

Маршрут

обработки

Элементы припуска

Расчетный

припуск

2z min

мкм.

Расчетный

Размер

D min

мкм.

До-пуск

δ

мкм

Размеры по переходам

Предельные припуски

Rz

мкм

h

мкм

p

мкм

ε

мкм.

D min

мкм.

D max

мкм.

2z min

мкм.

2z

max

мкм.

Заготовка

Точение черновое

Точение чистовое

Шлифо-вание

200

50

25

5

250

50

25

15

800

48

600

60

53

2900

354

206

68.450

65.550

65.196

64.990

2600

460

120

20

69.000

65.600

65.200

65.990

71.600

66.060

65.320

65.010

3400

400

210

5540

740

310

ПРОВЕРКА  РАСЧЕТА : 2400 – 20 + 4010 – 6590 = 0

Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам.

Деталь : фланец.  Материал : сталь 45  ГОСТ 1050-74

Поверхность для расчета припусков :торец 19.

                                     Таблица 2.5

Маршрут

обработки

Элементы припуска

Расчетный

припуск

2z min

мкм.

Расчетный

Размер

D min

мкм.

До-пуск

δ

мкм

Размеры по переходам

Предельные припуски

Rz

мкм

h

мкм

p

мкм

ε

мкм.

D min

мкм.

D max

мкм.

2z min

мкм.

2z

max

мкм.

Заготовка

Точение черновое

200

50

250

50

1

11

62

18.627

18.000

2400

1000

19.000

18.000

21.400

19.000

1000

2400

ПРОВЕРКА  РАСЧЕТА : 2400 – 1000 + 1000 – 2400 = 0

2.7. Определение режимов резания. Расчет режимов резания ведется по методике, изложенной в .

2.7.1. Расчет режимов резания на операцию 10 технологичного процесса.

Эта токарная операция выполняется на токарном станке с ЧПУ 16К20ФЗ и включает в себя следующие переходы: подрезка торца резцом Т5К10 ГОСТ 21151-75 и растачивание двух внутренних цилиндрических поверхностей резцом Т15К6 ГОСТ-75.

а) Первый переход – подрезка торца.

Скорость резания определяется по эмпирической формуле:

где Т – значение стойкости инструмента;

     Cv, x, y, m – эмпирические показатели;

     Kv – поправочный коэффициент

Kv=Kmv·Kпv·Kuv,

где Кмv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки

Kmv=Kг·,

где Кг – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

      Кг=1,0

      nv=1,0

Kmv=1·

Knv – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки

Knv=0,8

Кuv – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента

Кuv=0,65

Кv=1,25·0,8·0,65=0,65

Глубина резания t=2мм

Подача S=0,51мм/об

Определим скорость резания:

Определим число оборотов шпинделя:

где Д – максимальный диаметр обработки детали, мм.

б) Второй переход – растачивание внутренних цилиндрических поверхностей

Глубина резания t=3,5 мм

Подача S=0,51 мм/об

 Kv=1,25·1·0,2=1

Диаметр обработки детали Д=52 мм

Глубина резания t=6,5мм

Подача S=0,51 мм/об

Диаметр обработки детали Д=58 мм

Kv=1,25·1·0,8=1

Для того, чтобы определить обеспечивает ли требуемую мощность электродвигатель станка для найденных режимов обработки станок, найдем мощность резания

где Рz – потенциальная сила резания

      Рz=10Ср tx Sy Vn Kр,

где Ср, х, y, n – эмпирические показатели

      Кр=Кмр·Кур·Кjр·Кр·Кrр,

где Кмр – поправочный коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала на игловые зависимости, Кмр=1;

Кр, Кjр, Кр,Кrр – поправочные коэффициенты, учитывающие влияния геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания.

Кр=1

Рz=10·300·3,5·0,510,75·117-0,15·1=3102 Н

Определим мощность резания

к Вт

Мощность электродвигателя главного привода станка 16К20ФЗ 10к Вт. Таким образом, станок обеспечивает требуемую мощность резания.

  1.  Расчет режимов резания на операцию 30 технологического процесса.

Эта вертикально-фрезерная операция выполняется на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ СВМ1Ф4. Она включает в себя следующие переходы: фрезерование 2-х плоских поверхностей, центровка 4-х отверстий со снятием фасок, сверление 4-х отверстий и нарезание в них резьбы.

а) Первый переход – фрезерование двух поверхностей. Инструмент – концевая фреза Ø 32 Т15К6 ГОСТ 17026-71

Глубина фрезерования t=32мм

Ширина фрезерования В=3,5 мм

Число зубьев фрезы Z=6

При чистовом фрезеровании S=0,3 мм/об

Тогда подача на один зуб Sz, определяется по формуле:

Sz=S/Z

Sz=0,3/6=0,05мин/зуб

Определим скорость резания – окружную скорость фрезы V, м/мин

где Т – период стойкости, Т=120 мин

     Д – диаметр фрезы, Д=32 мм.

Значение коэффициента Сv и показателей степени: Cv=145; q=0,44; x=0,24; y=0,26; u=0,1; р=0,13; m=0,37/

Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

Kv=Kмv·Kпv·Kuv

Kv=1,25·0,8·0,65=0,65

Определим число оборотов шпинделя:

По паспорту станка из ряда частот вращения шпинделя выбираем ближайшее n=630 об/мин. По найденной частоте вращения корректируем скорость резания:

определим главную составляющую силы резания при фрезеровании – окружную силу Pz, H.

,

где Z – число зубьев фрезы, Z=6;

     n – частота вращения фрезы, n=630 об/мин

Значения коэффициента Ср и показателей степени:

Ср=12,5; х=0,85; у=0,75; n=1; q=0,73; w=-0,13;

Kмр – коэффициент на качество обрабатываемого материала, Кмр=1,25.

Определим крутящий момент на шпинделе Мкр.

где Д – диаметр фрезы, мм;

     Rz – окружная сила, Н.

Определим эффективную мощность резания Ne

Мощность электродвигателя главного привода станка 7,5 к Вт. Таким образом, станок обеспечивает требуемую мощность резания.

Определим окружную скорость фрезы V, при :

глубине фрезерования t=32 мм

ширине фрезерования В=9мм

число зубьев фрезы Z=6

Подача S=0,3 мм/об

Подача на один зуб Sz=0,3/6=0,05 мм/зуб

Число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=630 об/мин.

Корректируем скорость:

Определим окружную силу Pz, H

Определим крутящий момент на шпинделе Мкр

Определим эффективную мощность резания Ne

Nсm.>Ne рез.

б) Второй переход – центровать 4 отверстия. Инструменты – сверло центровое Ø 14 Р6М5 ГОСТ 14952-75.

Глубина резания t=0,5 Д

  t=0,5·14=7 мм

Подача S=0,3 мм/об

Скорость резания при сверлении V, м/мин:

Т – период стойкости, Т=90 мин;

Д – диаметр сверла, Д=14 мм;

Значения коэффициента Сv и показателей степени:

Cv=7; q=0,4; m=0,2; y=0,7/

Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

Kv=Kмv·Kuv·K1v

Kv=1,25·1·1=1,25

Определим расчетное число оборотов шпинделя:


По паспорту станка принимаем n=400 об/мин

Уточняем скорость резания:

Для того, чтобы определить соответствие требуемой мощности резания, имеющейся на станке, определим крутящий момент и осевую силу.

Мкр=10·См·Дq · Sy · Kр

Р0=10·Ср·Дq · Sy · Kр

Кр – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, Кр=1,25.

Мкр=10·0,0345·142·0,30,8=25,8 Н·м

Р0=10·68·14·0,30,7=4099 Н

Определим мощность резания

Nсm. > N рез.

В) Третий переход – сверление 4-х отверстий. Инструменты – сверло Ø 12,2 Р6М5 ГОСТ 10903-77. Режимы резания рассчитываются аналогично второму переходу.

Глубина резания t=0,5·12,2=6,1 мм

Подача S=0,3 мм/об

По паспорту станка принимаем n=500 об/мин, тогда

Мкр=10·0,0345·12,22·0,30,8=19,5 Н·м

Nсm. > N рез.

г) Четвертый переход – нарезание резьбы в 4-х отверстиях. Инструмент – метчик машинный Р5М5 М 141,5 ГОСТ 3266-81.

Глубина резания t=1,5 мм/об

Скорость резания V, м/мин:

Т – период стойкости, Т=90 мин;

Значения коэффициента Cv и показателей степени:

Cv=64,8; q=1,2; m=0,9; y=0,5.

Kv – общий поправочный коэффициент

Kv=Kмv·Kuv·Kтr

Kv=1,25·1·1=1,25

Определим расчетное число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=400 об/мин

Тогда скорость резания V, м/мин:

Определим крутящий момент при нарезании резьбы метчиком:

Мкр

где Р – шаг резьбы, Р -=1,5 мм;

Д – номинальный диаметр резьбы, Д=14мм;

Значение коэффициента См и показателей степени: См=0,027; q=1,4; y=1,5;

Кр – поправочный коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, Кр=1.

Мкр=10·0,027·141,4·1,51,5·1=20 Н·м

Мощность при нарезании резьбы:

  1.  Расчет режимов резания на операцию 35 технического процесса.

Эта горизонтально-фрезерная операция выполняется на горизонтально-фрезерном станке с ЧПУ 6904ВМФ2. Она включает в себя два перехода последовательной фрезеровки двух пазов. Инструмент – дисковая фреза Ø 125 Р6М5 ГОСТ 2679-73.

а) Первый переход – последовательное фрезерное двух продольных пазов.

Глубина фрезерования t=1мм

Ширина фрезерования B=4мм

Число зубьев фрезы Z=100

При чистовом фрезеровании подача S=0,8 мм/об. Тогда подача на один зуб Sz, определяется по формуле: Sz=S/Z

           Sz=0,8/100=0,008 мм/зуб

Определим скорость резания – окружную скорость фрезы V, м/мин.

где Т – период стойкости, Т=120 мин.

     Д – диаметр фрезы, Д=125 мм.

Значения коэффициента Cv и показателей степени:

Cv=53; q=0,25; x=0,3; y=0,2; u=0,2; p=0,1; m=0,2/

Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.

Kv=Kмv·Kпv·Kuv

Kv=1,25·0,8·1,00=1

Определим число оборотов шпинделя:

По паспорту станка из ряда частот вращения выбираем ближайшие n=200 об/мин.

По найденной частоте вращения корректируем скорость резания:

Определим окружную силу Pz, H

где Z – число зубьев фрезы, Z=100;

n – частота вращения фрезы, n=200 об/мин

Значения коэффициента Ср и показателей степени:

Ср=68,2; х=0,86; у=0,72; n=1; q=0,86; w=0/

Кмр – коэффициент на качество обрабатываемого материала, Кмр=1,25

крутящий момент на шпинделе М кр, Н·м:

Мкр=

Где Д – диаметр фрезы, мм;

      Pz – окружная сила, Н.

Мкр=

Определим эффективную мощность резания

Мощность электродвигателя главного привода станка 6904ВМФ2 – 4,5 к Вт. Таким образом, станок обеспечивает требуемую мощность резания.

Б) Второй переход – последовательное фрезерование двух поперечных разов.

Глубина фрезирования t=1 мм

Ширина фрезирования В=4 мм

Число зубьев фрезы Z=100

Так как t и B такие же, что и в первом переходе, а также инструмент не изменился, то режимы резания будут такие же, т.е.

S=0,8 мм/об

Sz=0,008 мм/зуб

V=78,5 м/мин

n=200 об/мин.

Расчет режимов резания на остальные операции проводится аналогично по методике, изложенной в Полученные значения режимов резания заносятся в операционные карты.

  1.  Расчет технической нормы времени.

Технические нормы времени в серийном производстве устанавливаются расчетно-аналитическим методом, а также в серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени. Методика расчета изложена в .

Штучно-калькуляционное время определяется по следующей формуле:

Т шт-к=

где Тn-3 – подготовительно – заключительное время на обработку партии деталей, мин;

       n – размер партии деталей, запускаемых в производство, шт.;

       t шт. – штучное время, мин.

Штучное время на обработку партии деталей определяется по формуле:

t шт. = t0+tи+tоб.+tп.

где t0 - основное время, определяемое на основании рассчитанных режимов резания, мин.;

      tв – вспомогательное время, определяемое по нормативам, мин.;

      tоб – время на обслуживание рабочего места, мин.;

      tп – время перерывов на отдых и личные потребности, мин.

Основное время определяем по формуле:

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

      l – величина врезания и перебега резины, мин.;

      n – частота вращения шпинделя, об/мин.;

      S – подача, мм/об;

      i – число рабочих ходов.

Вспомогательное время включает в себя:

t в = t в.у.+ t м.в.,

где t в.у. – вспомогательное время, связанное с установкой и снятием заготовки, мин.;

       t м.в. – время, связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке, мин.

Оперативное время определяем по формуле:

tоп = t0+tв

Время работы станка по программе равно неполному оперативному времени работы станка:

tп.у.=t0+tв.а.

где tв.а. – вспомогательное программное время.

2.8.1. Техническое нормирование 10-й операции

технологического процесса.

Определим основное и вспомогательное время для первого перехода:

t01=(90-78)/0,51·165=0,14 мин

tв1=0,05+0,02+0,04+0,03=0,14 мин

Определим основное и вспомогательное время для второго перехода:

t02=0,04+0,1+0,04+0,14=0,32 мин

tв2=0,1+0,03+0,05=1,08 мин

Суммарное основное время для операции:

t0=0,14+0,32=0,46 мин

Суммарное вспомогательное время для операции:

tв=0,2+0,14+0,18=0,42 мин

Оперативное время:

tоп=0,46+1,42=1,88 мин

Время работы стоика по программе:

tп.у.=0,46+1,22=1,68 мин

Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного времени:

tоб=0,19 мин

Штучное время определяется:

tшт=0,46+0,42+0,19=1,07 мин

Подготовительно-заключительное время

Tп.3.=Tп.3.1.+Tп.3.2.+Tп.3.3.

Тп.3.1.=12 мин

Тп.3.2.=1,1+5+3=9,1 мин

Тп.3.3=9 мин

Тп.3.=12+9,1+9=30,1 мин

Штучно-калькуляционное время:

Тшт-к=+1,07=1,09 мин

2.8.2. Техническое нормирование 30-й

операции технологического процесса.

Определим основное и вспомогательное время для первого перехода:

t01=(140+140+200)/630·0,3=2,55 мин

tв1=0,04+0,12+0,06+0,2=0,42 мин

Определим основное и вспомогательное время для второго перехода:

t02=4·(103-95)/400·0,3=0,27 мин

tв2=0,07+0,12+0,04+0,12+0,2=0,55 мин

Определим основное и вспомогательное время для третьего перехода:

t03=4(103-78)/500·0,3=0,67 мин

tв3=0,07+0,12+0,04+0,12+0,2=0,55 мин

Определим основное и вспомогательное время для четвертого перехода:

t04=8·(103-78)/400·1,5=0,34 мин

tв4=0,07+0,12+0,04+0,12=0,35 мин

Суммарное основное время для операции:

t0=2,55+0,27+0,67+0,34=3,83

Суммарное вспомогательное время:

tв=0,4+0,42+0,55+0,55+0,35=2,27 мин

Оперативное время:

tоп=3,83+2,27=6,1 мин

Время работы стоика по программе:

Tп.у.=3,83+1,87=5,7 мин

Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 16% от оперативного времени:

tоб=0,98 мин

Штучное время:

tшт=3,83+2,27+0,98=7,08 мин

Подготовительно заключительное время:

Тп.3.1.=12 мин

Тп.3.2.=12 мин

Тп.3.3.=10 мин

Тп.3.=12+12+10=34 мин

Штучно-калькулятивное время:

Тшт-к=+7,08=7,11 мин

2.8.3. Техническое нормирование 35-й

операции технологического процесса.

Определим основное и вспомогательное время для первого перехода:

t01=2·(61+61)/0,8·200=1,52 мин

tв1=0,06+0,12+0,1=0,28 мин

Определим основное и вспомогательное время для второго перехода:

t02=4·(97-40)/0,8·200=1,4 мин

tв2=0,06+0,12+0,12=0,3 мин

Суммарное основное время для операции:

t0=1,51+1,4=2,92 мин

Суммарное вспомогательное время:

tв=0,2+0,28+0,3=0,78 мин

Оперативное время:

tоп=2,92+0,78=3,7 мин

Время работы станка по программе:

tп.у.=2,92+0,58=3,5 мин

Время на обслуживание рабочего места  и личные потребности составляет 16% от оперативного времени:

tоб=0,59 мин

Штучное время:

tшт.=2,92+0,78+0,59=4,29

Подготовительно-заключительное время:

Т.п.3.1=12 мин, Т.п.3.2=13 мин, Т.п.3.3.=0

Тп.3.=12+12=24 мин

Штучно-калькуляционное время:

Тшт-к=+4,29=4,31 мин

Нормирование остальных операций проводится аналогично. Полученные нормы времени заносятся в маршрутный и операционный ТП.

  1.  Технико-экономическое обоснование

проектного технологического процесса.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется непрерывным совершенствованием технологии изготовления изделий. В свою очередь это требует научно-обоснованного подхода к анализу экономичности разрабатываемых технологических процессов механической обработки деталей и экономическому стимулированию их внедрения.

Целесообразность разработанного технологического процесса механической обработки заготовки определяется на основе сравнительной экономической эффективности двух вариантов: базового и проектного на примере сравнения отдельных технологических операций.

Приведем сведения о маршрутах обработки. Базовый технологический процесс состоит из 4-х операций:

Токарная

Кругло-шлифовальная

Кругло-шлифовальная

Кругло-шлифовальная

В проектном варианте технологического процесса эти четыре операции объединяются в одну – токарную с ЧПУ.

В соответствии с действующей методикой расчета экономической эффективности новой техники в машиностроении общим экономическим показателем эффективности является величина годовой экономии на приведенных Δ Сп, определяемая из уравнения:

Δ Сп=Сп1-Сп11,

где Сп1 и Сп11 – соответственно сумма годовых приведенных затрат базового и проектного вариантов, р.

Сумма годовых приведенных затрат по каждому варианту можно определить по формуле:

Сп=(Сi+En·Ki),

где i – номер технологической операции в каждом варианте технологического процесса;

        Ci – годовая технологическая себестоимость i-ой операции по вариантам, р;

         EH – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, ЕН=0,15;

         Кi – сумма годовых капитальных затрат на i-ой операции по вариантам, р.

Расчет ведет в соответствии вышеуказанной методике по специальной программе. Результаты расчета приведены на распечатке.

Сравнение вариантов технологтческого процесса.

  1.  исходные данные:

а)  годовой объем выпуска : 15000 шт. ;

б)  базовый технологический процесс :

                                                                               таблица 2.6

№  п/п

Модель

станка

Цена,

тыс. руб.

Штучное

время,

Мин.

Капит.

затраты,

руб.

Технол.

себестоимость,

руб.

Приведенные

затраты, руб.

005

16К20Т1

57,3

1,7

39881

1368800

1374782,15

010

3М151Ф2

72,6

5,6

270737

4623180

4663790,55

015

3М151Ф2

72,6

5,6

270737

4623180

4663790,55

020

3М151Ф2

72,6

2,75

132951

2307555

2327497,65

итого

714306

12922715

13029860,9

в)  проектный технологический процесс :

                                                                          таблица 2.7

№  п/п

Модель

станка

Цена,

тыс. руб.

Штучное

время,

Мин.

Капит.

затраты,

руб.

Технол.

себестоимость,

руб.

Приведенные

затраты, руб.

050

16К20Ф3

46,2

2,09

50315

1677510

1685057,25

итого

50315

1677510

1685057,25

  1.  результаты расчета :

Величина годовой экономии : 11344803,65 руб.

  1.  Проектирование инструментальных наладок и УП.

Инструментальные наладки проектируются на 3 операции, на две фрезерных и одну токарную, которые изображены на 1, 2, 3 листах графической части дипломной работы.

Оформления инструментальных наладок выполняется после выбора оборудования, приспособления, режущих инструментов, расчетов режимов резания и норм времени. Для разработки наладок выбираем операции с многоинструментной обработкой.

Разработка инструментальных наладок производилась в следующей последовательности.

1. Вычерчивается эскиз детали в прямоугольной системе координат, оси которой параллельны системе координат станка; отмечаются контуры обрабатываемых поверхностей (красными линиями) и снимаемого припуска; указываются размеры с отклонениями, шероховатость обрабатываемых поверхностей и технические требования по обработке.

2. Конструктивно изображаются элементы приспособления для базирования и закрепления обрабатываемой заготовки и режущие инструменты в исходной точке траектории.

3. Синими линиями показаны расчетные траектории инструментов с учетом черновых и чистовых переходов. Исходная точка совмещена с конечной точкой траектории инструмента, а также совпадает с точкой смены инструмента. Весь обрабатываемый контур детали разделяется на участки, каждый из которых представляет определенную геометрическую форму. Точки сопряжения участков, т.е. переходы от одной геометрической фигуры к другой, называются геометрическими опорными точками. Кроме опорных точек указанного типа определяются точки, в которых изменяются технологические параметры (режимы обработки, инструмент). Такие точки называются технологическими опорными точками.

4. Оформляется специальная таблица, в которой записывается последовательность обхода опорных точек каждым инструментом; по каждому участку обработки указываются режимы резания, даются сведения о режущем инструменте. При заполнении таблицы имеются в виду, что все время, затрачивается на выполнение операции на станке с УПУ, является машинным, кроме времени на установку заготовки и снятия детали.

Управляющая программа (УП) представляет собой совокупность команд на языке программирования, соответствующих алгоритму функционирование станка по изготовлению конкретной детали.

Фрагмент текста управляющей программы на переход – центрование 4-х отверстий на фрезерной операции.

Система ЧПУ – СВМФ4 с УЧПУ мод. 2Р32. N10 Т1ПС (смена инструмента, сверло Ø 14 Р6М5) N20 G54. GO. G90. X135. У115. ПС (задание координатной заготовки, режима программирования, выход в исходные точки)

N30 GO. G43. H1.Z175.ПС (задание коррекции на длину инструмента)

N40 GO. X-65. У6. МОЗ. ПС (выход в координаты сверление 1-го отверстия, включения вращения шпинделя)

N50 G81. R103. Z95. F120. S400. MO9 ПС (задание цикла обработки отверстия, режимов обработки, включения СОЖ)

N60 X-65. У-46. ПС       задание координат

N70 X65/ У-46 ПС         обрабатываемых отверстий

N80 X65. У46. ПС

N90 G80. Z175. ПС (отмена цикла обр-ки отверстий)

N100 GO. X135. У115. ПС (возврат в исходную точку)

N110 T2 ПС (смена инструмента)

  1.  Конструкторский раздел.

  1.  Проектирование конструкции фрезерного приспособления.

При обработке сетки отверстий и фрезерования двух поверхностей на операции 30 технологического процесса, устанавливается приспособление специальной конструкции, общий вид которого показан на графическом листе №4.

Приспособление работает с пневмогидроусилителем и пневмопанелью.

Базирование заготовки осуществляется по торцевой поверхности, которая упирается в контрольный вал 5, а ее центрирование происходит в двух призмах 8. Для фиксации углового положения этого приспособления используется два упора 13.

При нажатии кнопки на панели управления, происходит задвижение и выдвижение штока 14. При выдвижении штока базовая и прижимная призмы расходятся. Деталь снимается. Затем устанавливается заготовка.

Силу закрепления заготовки находим из условия равновесия заготовки под действием на нее сил (или их моментов). При сверлении четырех отверстий, на заготовку действует момент М (он определяется при расчете режимов резания)

Расчет ведется по методике, изложенной в . Силу закрепления Р3 определяем из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку:

Р31=2МК/(Д3·n·f),

Где Д3 – диаметр базы заготовки, Д=77 мм.

      М – действующий на заготовку крутящий момент, М=25,8 Н·м;

      n – действующие радиальные силы (их число);

      n=4;

      f – коэффициент трения; f=0,16;

      К – коэффициент запаса для обеспечения надежного закрепления заготовки

К=К0К1К2К3К4К5К6

К=1,5·1·1,15·1·1,3·1·1=2,5

Р31=2·25,8·2,5/(77·4·0,16)=2,62 к Н

Р3=4Р31=4·2,62=10,48 к Н

По силе Р3 определяется диаметр пневмоцелиндра Д:

Д=125 мм

На рисунках 3.1  и  3.2 дано графическое изображение сил действующих на заготовку при сверлении и при ее закреплении в приспособлении.

Рисунок 3.2

Рисунок 3.1

3.2.Проектирование конструкции токарного приспособления.

При выполнении токарной операции 50 технологического процесса, на станок модели 16К20Ф3 вместо патрона устанавливается приспособление – оправка, общий вид которой показан на графическом листе 5.

Оправка работает с пневмоналадкой и переходной планшайбой.

Планшайба является переходным элементом для сокращения переналадки станка при обработке деталей однотипных с базовой.

          Базирование заготовки осуществляется по торцевой поверхности, которая упирается в основание цанги, имеющей корпусные шлицы, по которым базируется внутренняя шлицевая часть заготовки. По команде электроавтоматики подается воздух в пневмоналадку, происходит втягивание тяги 2, которая своей корпусной оконечностью разжимает цангу 3, зажимающую заготовку на разжим.

Силу закрепления заготовки находим из условия равновесия заготовки под дейсвием сил или их моментов.

Зная Pz – потенциальную силу резания и диаметр приложения силы, находим момент :

Мрез. = = = 114.744 (Н*мм)

Момент силы трения (Мтр) возникает между базирующей поверхностью заготовки и поверхностью цанги, т.е. по наружнему диаметру шлицевой цанги. Ссумарная сила зажима, развиваемая всеми лепестками цанги, определяется по формуле :

             Qсум.fR = Кмрез.

Где f –коэффициент трения = 0.1

       К – коэффициент запаса прочности = 0,9

       R – радиус наружной поверхности цанги шлицевой = 25.

Тогда :

          Qcум. = = 68.846 (Н)

Теперь можно найти необходимое усилие пневмоцилиндра :

Рпц. = Qсум. * tqd = 68.846 * 0,0262 = 1,8037 (Н).

Выразим развиваемое необходимое усилие пневмоцилиндра через его рабочую площадь, которую можно найти через диаметры штока цилиндра и самого цилиндра :

Sраб. = Sцил. – Sшт. =

Зная, что Рпц. = Р * Sраб. *ή,

Где Р – рабочее давление в магистрали, принимаемое по справочным данным, как 4,5 кг/см;

ή – к.п.д. = 0,9 ;

 

Отсюда найдем диаметр пневмоцилиндра :

D =

Принимаем Dпц. = 80 мм.

Графическое изображение дано на рисунке 3.3

 

Рисунок 3.3

3.3. Расчет контрольного приспособления на точность.

Это приспособление служит для контроля симметричности двух пазов. Настройка ведется по эталону. Последовательность контроля следующая:

  1.  Контролируемая деталь устанавливается до упора в одну из боковых поверхностей паза.
  2.  Считываем показания индикатора Х1.
  3.  Контролируемую деталь поворачиваем на 1800.
  4.  Считываем показание индикатора Х2.
  5.  Разность показаний индикатора Х21 должна быть меньше контролируемого параметра симметричности 0,16 мм.

Суммарная погрешность контрольного приспособления может быть рассчитана по формуле:

Δ    
где
у – систематическая составляющая пограничностей изготовления установленных элементов приспособления;

р – систематическая составляющая погрешностей передаточных устройств;

э – систематическая составляющая погрешностей изготовления эталона;

ЕБ – погрешность базирования детали в контрольном приспособлении;

Ез – погрешность закрепления детали в приспособлении;

ЕП – случайная составляющая погрешностей передаточных устройств;

Еэ – случайная составляющая погрешностей изготовления эталона;

Ем – погрешности метода измерения, вызываемые погрешностями измерительных (отсчетных) устройств, колебаниями температуры и др.


Рисунок 3.4   Приспособление контрольное


Систематические погрешности у, р, э учитываем при настройке контрольного приспособления, следовательно их из расчета исключаем

Еб=1/2 Т Ø65 + Тбиен=0,01+0,1=0,11

Ез=0; Еп=0;

Еэ=0,016; Ем=0,01

Рассчитываем суммарную погрешность:

 

0,112>0,16

Приспособление контрольное показано на листе №6 графической части проекта.

  1. Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей.

Алмазные выглаживатели, полученые закреплением механическим способом или пайкой кристаллов искусственного алмаза в металлический корпус – наконечник, затачивают и полируют на универсально-заточных станках мод. 3Б621, 3Б642, 3В642 и др. с использованием специального приспособления.

 Графическое изображение представлено на листе 11 графической части, спецификация прилагается.

Приспособление состоит из основания поз. 16 на котором при помощи оси поз. 14 и упорного шарикоподшипника поз. 26 установлена вращающаяся плита поз.15.

       На плите поз.15 в направляющих типа «ласточкин хвост» установлен ползун поз. 18, в верхней призматической части которого крепится с помощью хомутика поз.4 шпиндельный узел поз.2. В переднюю часть шпиндельного узла крепится, при помощи комплекта сменных втулок поз.1, алмазный выглаживатель. До установки выглаживателя во втулку, приспособление настраивается на размер радиуса сферы выглаживателя, который должен получиться в процессе затачивания. Для этого на ось поз.14, ее верхнюю выступающую конусную часть ( Морзе № 1) одевается настроечная втулка поз.9, у которой известен истинный размер ее наружного радиуса.

           Набором мерных плиток, толщина которого равна радиусу сферы, настраивается вылет торца шпинделя поз.2 до настроечной втулки поз.9. Настройка осуществляется регулировочным болтом поз.12. Настроечный размер фиксируется клином поз.17 при помощи затяжки болтов поз.27. Настроечная втулка убирается, вставляется и фиксируется винтом поз.20 выглаживатель в сменной втулке поз.1.

Включается вращение шлифовального круга и шпиндельного узла поз.2 ( при помощи тросика спидометра поз.31 ).

Посредством ручки поз.13, качающейся в горизонтальном направлении плиты поз.15, сфера получает два движения в результате сложения которых происходит затачивание сферы выглаживателя на заданный радиус.

На рисунке 3.5 – представлена схема метода;

На рисунке 3.6 – параметры настройки.

Рисунок 3.6

Рисунок 3.5

3.5.  Проектирование державки выглаживателя.

На токарной операции 50 для получения требуемой шероховатости поверхности, выглаживается наружная поверхность с упругим закреплением инструмента, используя универсальную державку (рис.3.7) , которую устанавливают и закрепляют в резцедержатель токарного станка.

          В корпусе 2 по скользящей посадке установлен шток 3. Левый конец штока 3 предназначен для закрепления различных конструкций выглаживающих инструментов1. Давление инструмента на обрабатываемую деталь обеспечивается торированной пружиной 5.

        Фиксация углового положения штока осуществляется посредством винта 8. Настройка инструмента на заданное усилие производится регулировочной гайкой 4. На штоке выполнена торированная шкала, максимальное усилие прижима 80 кгс.

          

     Универсальная пружинная державка предусмотрена для применения различных выглаживающих головок в зависимости от вида обработки. Некоторые виды выглаживающих головок вместе с конструкцией самого инструмента показаны на графическом листе №7 дипломной работы.

Назначение инструмента:

Выглаживатели из синтетических алмазов предназначены для формирования поверхностного слоя и улучшения чистоты поверхности при финишной обработке незакаленных и закаленных цементированных сталей, цветных металлов и сплавов.

Эффективность применения выглаживателей из синтетических алмазов:

При выглаживании и вибровыглаживании инструмент из синтетических алмазовпозволяет обрабатывать детали с прерывистыми поверхностями. Производительность труда при применении выглаживателей на финишных операциях повышается в 4 ~5 раз. Твердость поверхностного слоя увеличивается на 1 ~2 ед. Чистота поверхности увеличивается по сравнению с исходной на 2 ~3 класса.Профиль выглаживателя выбирают в зависимости от типа обрабатываемой поверхности.

Инструмент со сферической формой заточки позволяет обрабатывать наружные, внутренние и плоские поверхности как методом выглаживания, так и вибровыглаживанием.

Цилиндрическую форму применяют только для обработки наружных цилиндрических поверхностей.

Тороидальная форма широкого применения не нашла из-за отсутствия природных и синтетических алмазов большого размера.

Конический выглаживатель  работает большой поверхностью конуса.

Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетически алмазы.Стойкость природных и искусственных алмазов примерно одинакова.

Алмазным выглаживателем можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы и сплавы, за исключением титана, циркония и ниобия, так как они налипают на рабочую часть выглаживателя. Виды поверхностей (наружные, внутренние, плоские, профильные) валов, штоков, цилиндров, поршневых пальцев и т.д.Нельзя использовать для деталей имеющих неравномерную твердость.

Рекомендуемые значения геометрии выглаживателей:

                                                                                                    Таблица 3.1

Обрабатываемый материал

Твердость материала НРС

Радиус рабочей части алмазного инструмента, мм.

Незакаленные стали, цветные металлы и сплавы

Термообработанные стали средней твердости

Закаленные и цементированные стали.

  20 ~ 25

30 ~ 45

 50 ~ 60

 2.5 ~ 4,0

 1,5 ~ 2,5

1,0 ~ 1,5

 

Режимы обработки:

                                                                                                     Таблица 3.2.

Обрабатываемый материал

Линейная скорость, м/мин.

Продольная подача, мм/об.

Усилие прижатия наконечника, кгс.

Закаленные стали

Незакаленные стали и бронзы

Алюминиевые сплавы

40 ~ 80

40 ~ 80

40 ~ 200

0.02 ~ 0,07

0.02 ~ 0,07

0.02 ~ 0,01

5 ~ 20

10 ~ 20

5 ~ 20

В качестве СОЖ применяется индустриальное масло марки И-20.

Более подробно о методе алмазного выглаживания описано в исследовательском разделе пояснительной записки.

Конструкция станочного приспособления для операции выглаживания показана на листе №5 графической части проекта.


                                       

Рисунок 3.7  Универсальная пружинная державка.


  1. Проектирование средств автоматизации производственного процесса.

На операции 50 технологического процесса штучное время составляет Тшт.=2,09 мин.

Так как t0=1,23 мин=59% от Т шт.

             tв=0,67 мин=32% от Т шт.,

тип производства – среднесерийный, то необходима автоматизация данной токарной операции. В качестве способа автоматизации выбираем роботизацию.

Роботизация – это автоматизация механообрабатывающего производства на основе использования промышленных роботов. Основными этапами роботизации являются: выбор объекта роботизации, формирование системы задач и требований к проектированию РТК, внедрение и эксплуатация РТК. Основными источниками экономической эффективности ПР и РТК являются: повышение производительности оборудования или повышение производительности труда в результате замены ручного труда при загрузке деталей, транспортировании деталей и выполнении основных технологических операций.

4.1. Компоновка РТК.

Компоновка РТК механической обработки показана на графическом листе 8 дипломной работы.

Данный комплекс предназначен для токарной комплексной обработки деталей до 20 кг в условиях серийного производства. Роботизированный комплекс состоит из токарного станка с ЧПУ 16К20ФЗ, ПР напольного типа мод. М20П.40,01, УЧПУ для станка 2Р22 и для робота «Контур» с тактовым столом СТ 350.

Техническая характеристика ПР М20П.40.01:

  1. грузоподъемность – 20 кг;
  2. число степеней подвижности – 5;
  3. число рук / захв. устр-в на руку –1/2;
  4. СУ – позиционная;
  5. привод – электропневматический;
  6. наибольший вылет руки – 1100 мм;
  7. масса – 570 кг

ПР в составе роботизированного комплекса выполняет следующие функции: загрузку стоика заготовками, разгрузку, раскладку заготовок. При использовании ПР М20П.40.01 перемещение захвата вдоль оси шпинделя заменяется движением по радиусу, и при загрузке деталей всей номенклатуры, подобранных для обработки на РТК, разница в повороте захвата не должна превышать 3,50.

В данном комплексе применяется тактовый стол СТ 350 с габаритными размерами 3350950850.

  1. грузоподъемность одной пластины – 20 кг;
  2. число пластин – 24.

Тактовый стол предназначен для хранения запаса заготовок и подачи их в зону захвата ПР.

4.2. Захватное устройство.

Захватное устройство ПР предназначено для базирования и удержания объекта в определенном положении при манипулировании. На листе №9 графической части показана конструкция двух позиционного захватного устройства для деталей типа фланцев с реечными передаточными механизмами. За счет профилирования губок схвата достигается высокая стабильность установки (0,05...0,07 мин).

Расчет механических захватных устройств включает проверку на прочность деталей захвата. Кроме того, необходимо определить силу привода захватного устройства, силу в местах контакта заготовки и губок, проверить отсутствие повреждений поверхности заготовки или детали при захватывании, возможность удержания захватом заготовки (детали) при манипулировании, особенно в моменты резких остановок.

Соотношение между силой Р привода, силами F на губках или моментом М на губках захватного устройства определяют из условий статистического равновесия.

Сила захватывания для схемы, приведенной на рисунке 4.1. определяет из уравнения:

Ni=    Fi=M·Ni;    R=Q=m·g, где 

Ni – нормальная сила для i-й точки контакта;

Fi – сила трения в i-й точке контакта;

Rn – реакция на n-й захват от расчетной нагрузки;

Li – угол контакта поворотной центрирующей или призматической губки с заготовкой для i-й точки контакта;

М – коэффициент трения губки захвата о деталь.

R=Q=3·9,8=29,4 H

L=400

N1=N2=

F1=F2=0,15·19,2=2,88 H

Момент, удерживающий заготовку в захвате относительно точки подвеса поворотной зажимной губки

Mj=2Ni·cosL1(aitgLi+Ci-M(ai-CitgLi)),

где ai, и ci – расстояние от точки подвеса до i – й точки контакта;

М=2·19,2·cos400

                                                                                                                                        С  I =11      

                                                                                                                                         

М1

   N1                                                                      N2

Рисунок 4.1    Захватное устройство.

Для рассмотренного захвата сила привода определяется через наибольший момент Mj:

Р·Г=

Откуда:

,

где mi – модуль зубчатого сектора, mi=2,5;

      ri – полное число зубьев сектора, ri=40;

      г – КПД реечной передачи, г=0,94

Робот обеспечивает данную силу привода.

4.3. Расчет производительности .

Для расчета производительности необходимо построить циклограмму, которая отражает принцип или порядок работы РТК.

Рис. 4.2. Эскиз ПР М20П.40.01

Линейные перемещения:

по оси Z………………………………………………………………….…..500мм

скорость перемещения………………………………………………0,008-0,5 м/с

перемещение в направлении R…………………………………………...1100 мм

скорость перемещения…………………………………...………….0,008-1,0 м/с

Угловые перемещения:

угол поворота α ……………………………………………………………90-1800

скорость поворота…………………………………………………………….600

угол поворота ……………………………………………………………...0

скорость поворота…………………………………………………………… 300

угол поворота θ ……………………………………………………………..3000

скорость поворота…………………………………………………... 0,001-0,060

 

Таблица 4.1.

Алгоритм работы РТК

Команда

Действие

Расчет Т, с

1

2

3

Исходное положение: рука работа в поднятом положении в

ЗУ1 – заготовка

ЗУ2 – разжата

1. Останов станка и открытие ограждения

2. Выдвижение руки на R=887 ММ

Снятие детали со станка и установка новой заготовки

3. Зажим ЗУ2

4. Разжим патрона

5. Поворот руки по часовой стрелке на 30 (при вылете руки 1140)

6. Поворот руки L=900

7. Поворот руки против часовой стрелки на 30

8. Зажим патрона

9.Разжим ЗУ1

10. Втягивание руки на R=887 мм

11. Закрытие ограждения

12. Пуска станка

1,24 мин·60=74с

13. Поворот руки против часовой стрелки Ө=930

Установка детали на тактовом столе

14. Выдвижение руки на R=887 мм

15. Разжим ЗУ2

1 с

16. Втягивание руки на R=887 мм

17. Поворот тактового стола на одну позицию

Взятие с тактового стола нов. заготовки

2 с

18. Выдвижение руки на R=887 мм

19. Зажим ЗУ2

1 с

20. Втягивание руки на R=887 мм

21. Поворот руки по часовой стрелке Ө=930

Поворот ПР с новой заготовкой к станку

22. Поворот руки L=900

Циклограмма работы приведена на рис. 4.3.

Для определения производительности роботизированного комплекса необходимо определить время цикла Тц, которое определяется из циклограммы

Тц=92 с=1,53 мин

Штучная (цикловая) производительность РТК:

где Fф – фактическое время работы РТК за определенный период (год, месяц, смену), ч;

Тц – длительность цикла, мин.

Сменная производительность:

Qсм =

Фактическая производительность с учетом нецикловых потерь:

Q=Qц·г ис,

где г ис – коэффициент использования оборудования, учитывающий суммарные потери времени

 г ис= г тех · г пер · г орг,

где г тех – коэффициент, учитывающий простои по техническим причинам, гтех=0,8;

 г пер – коэффициент, учитывающий потери времени на переналадку оборудования, г пер=0,96;

 г орг – коэффициент потерь по организационным причинам, г орг г орг=0,9.

г ис=0,8·0,96·0,9=0,7

Q=314·0,7=219,8220 шт

Емкость накопителя:

Е0,5 Q см

Е110 шт.


Оборудо

вание

Действие

Время Т, с

   10    20    30    40    50    60    70    80    90    100    110    120    130    140    150    160    170    180    190    200    210    220

ПР М20П. 40.01

Снятие детали со станка и установка новой заготовки

Установка детали на тактовом столе

Взятие с тактового стола новой заготовки

Поворот ПР с новой заготовкой к станку

16К20ФЗ

Останов станка и открытие ограждения

Закрытие ограждения

Пуск станка

                          Рисунок 4.3     Циклограмма работы РТК


  1.  Исследовательский раздел.

  1.  Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД).

Качество обработанной поверхности, достигаемое в процессе выполнения отделочных операций, определяется геометрическими характеристиками и физико-механичискими параметрами. Оно существенно зависит от вида и режима обработки, а также физико-механических свойств исходного материала, окружающей среды. В настоящее время существует более 30 методов отделочно-упрочняющей обработки поверхности. Наиболее широкими возможностями в управлении параметрами, характеризующими состояние поверхностного слоя, а следовательно, и в повышении надежности машин в целом имеют методы поверхностного пластического деформирования (ППД).

ППД - это обработка деталей давлением (без снятия стружки), при которой пластически деформируется только их поверхностный слой. ППД осуществляется инструментом, деформирующие элементы (ДЭ) которого (шарики, ролики или тела иной конфигурации) взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам качения, скольжения или внедрения.

Эффективность упрочнения деталей машин при ППД взаимосвязана с интенсивностью упругопластической деформации материала поверхностного слоя. При упрочнении достигается изменение ряда показателей свойств поверхности и материала поверхностного слоя: формируется качественно новая макро-  и микрогеометрия поверхности; в поверхностном слое возникают остаточные макронапряжения сжатия; кристаллическая решетка материала поверхностного слоя претерпевает упругопластические искажения, приводящие к формированию остаточных микронапряжений; повышаются пределы и текучести, твердость и микротвердость поверхности; снижаются характеристики пластичности (относительное удлинение и поперечное сужение); изменяются форма, размеры и ориентировка зерен, что способствует формированию текстурированного слоя.

Эти изменения снижают интенсивность микропластической деформации при циклическом нагружении деталей, что является основной причиной повышения сопротивления образованию и развитию усталостных трещин. В результате повышаются сопротивление усталости, износостойкость, контактная выносливость и т.п.

5.1.1  Основные методы поверхностно пластического деформирования (ППД).

При ППД по схеме качения ДЭ (как правило, ролик или шарик) прижимается к поверхности детали с фиксированной силой Р (рис.5.1.а), перемещается относительно нее, совершая при этом вращение вокруг своей оси. В зоне локального контакта ДЭ с обрабатываемой поверхностью возникает очаг пластической деформация (далее очаг деформации - ОД), который перемещается вместе с инструментом, благодаря чему поверхностный слой последовательно деформируется на глубину h (рис.5.1.б), равную глубине распространения ОД. Размеры ОД зависят от технологических факторов обработки - силы Р, формы и размеров ДЭ, подачи, твердости обрабатываемого материала и др.

a)

   

б)

Рисунок 5.1 Схема обработки детали по схеме качение.

В соответствии с ГОСТ 18296-72 поверхностное пластическое деформирование при качении инструмента по поверхности деформируемого материала называется накатыванием. В свою очередь, накатывание подразделяется на обкатывание и раскатывание в зависимости от того, какие поверхности обрабатываются: выпуклые (валы, галтели), плоские или вогнутые (например, отверстия).

Достоинством накатывания является снижение сил трения между инструментом и обрабатываемым материалом.

К методам ППД, в которых ДЭ работают по схеме скольжения, относятся выглаживание и дорнование. Для этих процессов ДЭ должны изготавливаться из материалов, имеющих высокую твердость (алмаз, твердый сплав и т.п.) и несклонных к адгезионному схватыванию с обрабатываемым материалом.

Алмазное выглаживание применяется для ППД закаленных сталей и деталей маложестких, т.е. тогда, когда невозможно применить обработку накатыванием (рис.5.2). Недостатком выглаживания является низкая производительность и невысокая стойкость инструмента.

Дорнование - это деформирующее протягивание, калибрование, применяется для обработки отверстий (рис.5.3). Это высокопроизводительный процесс, сочетающий в себе возможности чистовой, упрочняющей, калибрующей и формообразующей обработки. Формообразующая обработка применяется для получения на поверхности детали мелких шлицов и других рифлений. Толщина упрочненного слоя при дорновании регулируется натягом, т.е. разностью диаметров дорпа «D» и отверстия «d» заготовки.

а)

б)

Рисунок 5.2 Схема обработки детали алмазным выглаживанием.

Рисунок 5.3 Дорнование.

Методы накатывания, выглаживания и деформирующего протягивания относятся к методам статического поверхностного деформирования. Характерным признаком этих методов является стабильность формы и размеров ОД в стационарной фазе процесса.

Наряду с этими методами в машиностроении существует большое число методов ППД, основанных на динамическом (ударном) воздействии инструмента на поверхность детали (рис.5.4). В этих процессах инструмент внедряется в поверхностный слой детали перпендикулярно профилю поверхности или под некоторым углом к ней. Многочисленные удары, наносимые инструментом по детали по заданной программе или хаотично, оставляют на ней большое число локальных пластических отпечатков, которые в результате покрывают (с перекрытием или без него) всю поверхность. Размеры очага деформации зависят от материала детали, размеров и формы инструмента и от энергии удара по поверхности.

Рисунок 5.4 Схема обработки ППД при ударном воздействии инструмента.

К методам ударного ППД относятся чеканка, обработка дробью, виброударная, ультразвуковая, центробежно-ударная обработка и др.

Дробеструйная обработка (наклеп) осуществляется за счет кинетической энергии потока чугунной, стальной или другой дроби, который направляется например, роторным дробеметом (рис.5.5)

Рисунок 5.5 Дробеструйная обработка детали.

Центробежно-шариковая обработка осуществляется за счет кинетической энергии стальных шариков (роликов), расположенных на периферии вращения диска (рис.5.6)

Рисунок  5.6 Центробежно-шариковая обработка.

При вращении диска под действием центробежной силы шарики отбрасываются к периферии обода, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и отбрасываются внутрь гнезда.

Поверхностное пластическое деформирование:

  1.  повышает плотность дислокаций в упрочненном слое;
  2.  измельчает исходную структуру;
  3.  повышает величину твердости поверхности;
  4.  уменьшает величину шероховатости;
  5.  повышает износостойкость деталей;
  6.  возрастает сопротивление схватыванию;
  7.  увеличивается придел выносливости.

5.1.2 Расчет глубины деформационного упрочнения поверхностного слоя.

Упрочненный слой - это слой, параметры состояния которого отличаются от параметров основного материала. Однако граница раздела упрочненного и основного материала сильно размыта из-за того, что контролируемый параметр изменяется вблизи этой границы с весьма малым градиентом. Поэтому толщина упрочненного слоя определяется всегда с погрешностью, величина которой зависит от метода измерения и присущих ему погрешностей. Совершенно ясно, что первые признаки искажения кристаллической структуры будут обнаружены физическими методами исследования на большей глубине, чем первые признаки увеличения микротвердости или искажения координатной сетки. В связи с этим понятие толщины упрочненного слоя является достаточно условным, а числовые значения, приведенные в различных источниках, могут отличаться на десятки процентов.

С позиций механики деформирования глубина упрочнения определяется границей очага деформации. Таким образом, для точного прогнозирования глубины упрочнения имеет значение адекватность теоретической модели и связанная с ней конструкция поля напряжений (деформаций).

На рис.5.7. показана упрощенная схема поля напряжений.

Рисунок 5.7 Упрощенная схема поля напряжения.

Точка А/, которая легко выявляется профилографированием очага деформации, определяет длину L передней внеконтактной поверхности волны ВА/.A/K/Д/С/- граница области развитых пластических деформаций, нижняя точка которой определяет толщину упрочняемого слоя h. Поля деформаций, расположенные ниже этой точки, не вызывают заметного изменения сопротивления металла пластическим деформациям. Линии ВК/ и КА/ подходят к ВА/ под углом . Из геометрических соображений имеем:

(1)

При наиболее часто применяемых режимах обработки l >> h в.

Тогда

(2)

Исследованиями установлено, что

(3)

Подставляя (3) в (2) получим

(4).

5.1.3 Расчет приближенного значения накопленной деформации поверхностного слоя.

Согласно / /:

,

где: Г- значение накопленной деформации поверхностного слоя.

В- коэффициент, равный , 4,5 5,4.

Rпр- профильный радиус инструмента.

d- параметр, получаемый со при вдавливании инструмента в металл, связан с размером площади контакта инструмента с деталью и силой Ру.

5.1.4 Определение подачи S/z

5.1.5 Определение диаметра ролика.

Dр = 40…100 мм.

«Dр » должен быть кратным диаметру детали и по возможности меньшим.

5.1.6 Определение силы обкатывания.

.

где: R p- радиус ролика; R д- радиус детали.

или .

где: - напряжение на площадке контакта, Мна

.

- степень деформации (,

.

Г- накопленная деформация поверхностного слоя.

Рисунок 5.8 Кривые упрочнения титановых сплавов.

Многочисленные способы упрочнения деталей машин ППД (схема 5.1) в основном отличаются схемой силового воздействия деформирующего элемента на обрабатываемую поверхность (ГОСТ 18296-72).


Способы упрочнения ППД

Статистическое ППД

Статистическое ППД с наложением колебаний, вибраций

Комбинированное поверхностное упрочнение

Совмещение ППД с резанием

Формообразующее накатывание

Накатывание фасонных поверхностей (резьба, зубья, шлицы, канавки и др.) Поверхностное дорнование и редуцирование, калибрующее накатывание

Накатывание и раскатывание шариком, дисковым роликом с цилиндрической или торовой образующей, стержневым (в том числе двухконусным) роликом

Выглаживание сферой, цилиндром, конусом, твердосплавной пластиной

Дорнование шариком, одно или многозубым дорном

Накатывание с проскальзыванием торовым или полноконтрактным роликом

Ударная обработка полужесткими деформирующими элементами

Чеканка шариком, роликом или бойкой

Центробежная обработка шариками, дисковыми или стержневыми роликами

Обработка проволочными щетками или пучком проволок

Ультразвуковое ППД, вибронакатывание и вибровыглаживание (в том числе сложных рельефов) шариком, роликом, алмазом

Ударная обработка деформирующими элементами с направленной траекторией

Обработка микрошариками и гидроабразивная. Упрочнение дробью: гравитационное, пневмо- и гидродробеструйное

Совмещение способов ППД

Совмещение ППД с химико-термической, термической или гальванической обработкой, другими методами поверхностного упрочнения

Ударная обработка свободными деформирующими элементами

Виброгалтовка, галтовка и гидрогалтовка абразивом, метталическими или стеклянными шариками

Сочетание ППД с резанием

Опережающее ППД и резание

Схема 5.1 Классификация способов упрочнения деталей машин ППД


5.2. Алмазное выглаживание.

 

5.2.1 Выглаживание.

Метод алмазного выглаживания показан на листе №10 графической части проекта.     

Выглаживание является одним из методов отделочно-упрочняющей обработки поверхности пластическим деформированием и заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом – выглаживателем, закрепленным в оправке алмазным кристаллом, который обладает следующими свойствами:

  1.  высокой твердостью;
  2.  низкий коэффициент трения;
  3.  высокая степень чистоты;
  4.  высокой теплопроводностью.

Выглаживание производится: для уменьшения шероховатости поверхности (отделка), упрочнения поверхностного слоя, повышения точности размеров и форм деталей (калибрование).

 

Рисунок 5.9 Схема деформации поверхности при выглаживании.

На рис.5.9 показана деформация поверхностного слоя при движении выглаживателя в направлен скорости. Прижатый к обрабатываемой поверхности с силой Ру инструмент внедряется в нее на глубину Rд и при своем движении сглаживает исходные неровности. Высота шероховатости в направлении скорости (продольная шероховатость) обычно значительно меньше, чем высота поперечной шероховатости (в направлении подачи). После прохода инструмента происходит частичное упругое восстановление поверхности на величину . Контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью в сечении происходит по дуге авс. Вследствие того, что впереди выглаживателя образуется валик пластически деформированного металла Rв, передняя поверхность выглаживателя нагружается гораздо больше (контакт по дуге вс), чес задняя поверхность (контакт по дуге ав). По этой причин, а также вследствие адгезионного взаимодействия между деталью и инструментом в процессе выглаживания возникает тангенциальная составляющая силы Рz.

Рассмотрим теперь деформацию поверхностного слоя в направлении подачи (рис.5.10).

При продольном перемещении выглаживатель раздвигает металл деформируемых поверхностных неровностей в стороны. При этом со стороны исходной поверхности образует валик деформированного металла hВ, а со стороны выглаженной поверхности происходит искажение профиля канавок, образовавшихся при предыдущих оборотах детали, в результате пластического течения металла, выдавливаемого из-под выглаживателя в сторону выглаженной поверхности. В наибольшей степени искажается профиль канавки, образованной на предыдущем обороте.

После каждого оборота обрабатываемой детали канавка- след выглаживателя перемещается в осевом направлении на величину подачи S. При этом происходит многократное перекрытие ее при последующих обработках обрабатываемой детали, т.к. ширина канавки больше величины подачи. Контакт выглаживателя с обрабатываемой поверхностью происходит по дуге def. Вследствие того, что со стороны невыглаженной поверхности образуется валик деформированного металла hВ, правая полуповерхность (в направлении подачи) нагружена гораздо больше (контакт по дуге ef), чем левое полуповерхность (контакт по дуге de). Поэтому в процессе выглаживания возникает осевая сила РХ.

где:

I-V- последовательные положения выглаживания после каждого оборота детали;

1- профиль следа положения выглаживателя;

2- фактический профиль выглаженной поверхности;

3- упругое восстановление поверхности;

4- пластическое искажение профиля.

Рисунок 5.10 Схема деформации поверхности при выглаживании.

В результате пластического деформирования обрабатываемой поверхности происходит сглаживание исходных неровностей и образование нового микрорельефа поверхности со значительно меньшей высотой неровностей RZB. Размер детали уменьшается на величину остаточной деформации (ПВ. На величину и форму образующихся неровностей влияет также неоднородность шероховатости поверхности и твердости обрабатываемой поверхности, колебания силы выглаживания, вызванные биением детали и др.. это вызывает отклонение реального микрорельефа от полученного.

Образующийся в результате алмазного выглаживания микрорельеф поверхности обуславливается следующими факторами:

  1.  кинематикой процесса (направлением взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой детали);
  2.  величиной исходной шероховатости;
  3.  формой и размером рабочей части алмаза;
  4.  величиной внедрения алмаза в обрабатываемую поверхность;
  5.  пластическим течением материала, обуславливающим появление вторичной шероховатости;
  6.  шероховатостью рабочей части алмаза;
  7.  величиной упругого восстановления поверхности после выглаживания;
  8.  вибрациями системы СПИД.

Формирование поверхностного слоя при алмазном выглаживании происходит вследствие пластического деформирования обрабатываемой поверхности. Под действием радиальной силы, действующей на поверхность контакта алмаза с деталью, возникают контактные давления. Если их величина превышает предел текучести, возникает пластическая деформация тонких поверхностных слоев. При пластической деформации поверхностный слой специфическое волокнистое строение (текстуру), исходная кристаллическая решетка искажается.

Эффективность алмазного выглаживания различных материал в значительной мере определяется их исходной структурой.

Исследованиями установлено, что при выглаживании наиболее интенсивно возникает деформация в феррите, менее интенсивно- в перлите и мартенсите.

Высокая эффективность упрочнения объясняется более высокой плотностью дефектов, образующихся в поверхностном слое, за счет концентрации дислокаций. При этом создается тонкое структурное состояние металла, которое обеспечивало бы максимальную задержку дислокаций и минимальный их выход на поверхность. При алмазном выглаживании плотность дислокаций в поверхностном слое близка к предельному значению. С увеличением расстояния от поверхности плотность дислокаций уменьшается.

Особенность процесса алмазного выглаживания: если при других видах упрочнения полностью или частично удаляется слой металла, деформированный на предыдущей операции, то при алмазном выглаживании этот слой не удаляется, а претерпевает дополнительную упругопластическую деформацию.

Оптимальное усилие PУ= 300-200Н. при РУ(300Н.возрастает глубина упрочненного слоя, увеличивается микротвердость в нижних слоях, однако уменьшается микротвердость в верхнем тонком поверхностном слое, за счет уменьшения пластичности.

5.2.2 Силы, возникающие при алмазном выглаживании.

При выглаживании сила Р раскладывается на составляющие: нормальную РУ, тангенциальную РZ и силу подачи РХ.

Величина сил выглаживания зависит от радиуса формы рабочей части выглаживателя, пластичности и шероховатости обрабатываемой поверхности, от глубины внедрения выглаживателя, подачи и др.

;

;

;

где: СХ; СУ; СZ- коэффициенты, учитывающие конкретные условия обработки;

R- радиус рабочей части выглаживателя;

h- глубина внедрения выглаживателя;

- предел текучести обрабатываемого материала.

Исследованиями установлено, что основной силой, создающей необходимое давление в зоне контакта инструмента с деталью, является нормальная составляющая РУ. Составляющие РХ и РZ в 10-20 раз меньше РУ. Поэтому в качестве силы выглаживания принимают РУ. Для расчетов берут:

.

где: = h/R.

Так как величина неудобна для расчетов, то удобнее выражать сопротивление деформации поверхностного слоя металла через величину его твердости HV.

Заменим R приведенным радиусом

.

Д- диаметр обрабатываемой детали.

Окончательно:

.

5.2.3 Трение и смазка.

Качество поверхности обработанных выглаживанием деталей в значительной степени зависит от характера взаимодействия материала детали и инструмента в зоне контакта. Увеличение коэффициента трения ведет к интенсивному изнашиванию инструмента и снижению качества обрабатываемой поверхности.

Коэффициент трения при алмазном выглаживании зависит от:

  1.  свойств материала;
  2.  силы выглаживания;
  3.  радиуса алмаза;
  4.  формы и особенностей контакта.

Коэффициент трения f при выглаживании включает в себя деформацию fДЕФ. и адгезионную fАДГ. Составляющие:

.

; или ;

h и R- соответственно глубина внедрения инструмента и радиус его рабочей части.

Адгезионную составляющую fАДГ. теоретически рассчитать трудно, поэтому ее обычно определяют экспериментально, fАДГ.= 0,03- 0,05.

Общие коэффициент f трения при выглаживании:

; .

5.2.4 инструменты для выглаживания.

Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетически алмазы.

Стойкость природных и искусственных алмазов примерно одинакова.

Инструмент со сферической (а) формой заточки позволяет обрабатывать наружные, внутренние и плоские поверхности как методом выглаживания, так и вибровыглаживанием.

Цилиндрическую форму (б) применяют только для обработки наружных цилиндрических поверхностей.

Тороидальная форма (в) широкого применения не нашла из-за отсутствия природных и синтетических алмазов большого размера.

Конический выглаживатель (г) работает большой поверхностью конуса.

Рисунок 5.11 Схема установок выглаживателей при обработке цилиндрической поверхности.

Применение:

Алмазным выглаживателем можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы и сплавы, за исключением титана, циркония и ниобия, так как они налипают на рабочую часть выглаживателя.

Детали: все виды поверхностей (наружные, внутренние, плоские, профильные) валов, штоков, цилиндров, поршневых пальцев и т.д.

Нельзя использовать для деталей имеющих неравномерную твердость.

5.2.5 Вибровыглаживание.

При вибрационном выглаживании инструменту в виде сферы (другие формы заточки неприменимы) дополнительно придается возвратно-поступательное перемещение по поверхности детали (рис.5.12).

Рисунок 5.12 Схема вибровыглаживания.

В результате на поверхности образуется синусоидальный канал. При обработке инструмент скользит либо по исходной, либо по частично выглаженной поверхности, а при каждом двойном ходе изменяется направление движения инструмента и дуга контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью.

Микрорельеф, получаемый при вибровыглаживании, по характеру и плотности синусоидальных каналов подразделяется на 4 вида:

Рисунок 5.13 Микрорельеф, получаемый при вибровыглаживании.

  1.  каналы не касаются друг друга;
  2.  каналы касаются друг друга;
  3.  каналы пересекаются;
  4.  каналы накладываются.

Варьирование форм, размеров и расположения микронеровностей по поверхности достигается изменением режимов обработки:

  1.  скорости вращения детали;
  2.  подачи инструмента;
  3.  амплитуды и частоты его колебаний;
  4.  силы поджима инструмента к детали;
  5.  радиуса сферической части инструмента.

В качестве инструмента здесь применяют шарики диаметром 4-10 мм. И сферические наконечники из алмазов. В первом случае обработку ведут трением качения, во втором- трением скольжения. В первом случае называется виброобкатывание, во втором- вибровыглаживание.

Преимущества перед выглаживанием:

  1.  остаточные напряжения больше в 1,3-1,7 раз;
  2.  длина канала увеличивается в 1,5-2 раза;
  3.  повышение износостойкости детали в 1,5 раза;
  4.  возможность изготовления любого микрорельефа для контактирующих тел;
  5.  возможность удержания масляной пленки в каналах при трении.

5.3 Основные выводы.

Сущность упрочнения пластическим деформированием.

Поликристаллические твердые тела состоят из большого числа зерен (кристаллов), разделенных между собой границами. Каждое зерно содержит дефекты. Зерна имеют различную ориентировку (рис.5.14)

При приложение внешнего напряжения к металлу пластическая деформация в первую очередь произойдет в зерне, наиболее благоприятно ориентированном к внешнему напряжению (т.е. с наибольшим касательным напряжением). С ростом внешнего напряжения наблюдается постепенное вовлечение остальных зерен в процессе пластической деформации при сохранении сплошности зерна. На рисунке показана схема передачи пластической деформации от зерна к зерну. Под действием внешнего сдвигающего напряжения дислокации генерируемые активным источником В, приходят к границе зерна и задерживаются около нее. По мере накопления дислокаций у точки «Р» растет напряжение. Однако этого недостаточно, чтобы перейти из одного зерна в другое через границу MN. Поэтому распространение скольжения от одного зерна к другому осуществляется за счет того, что при достижении определенного значения напряжения в точке «P» возбуждается источник дислокации в соседнем зерне, например в точке А.

Рисунок 5.14 Схема инициирования скольжения (или двойникования) в соседнем зерне поликристалла некоторой точке А, удаленной от вершины плоского нагромождения дислокаций р на расстояние r1.

Движение дислокаций, генерируемых источником А, будет происходить по наиболее благоприятно ориентированной плоскости скольжения.

Рассмотренный механизм торможения дислокаций у границ зерна называется барьерным упрочнением. 

Упрочнение более интенсивно происходит на границах зерен, мелкое зерно упрочняется интенсивнее крупного.

Напряжение текучести «» в зерне диаметром «d», в соответствие с соотношениями Холла- Петча, зависит от составляющих:

где: (0- напряжение как результат сопротивления движению дислокаций в теле зерна, не зависящего от размера зерна (внутренне трение);

к- константа, характеризующая трудность эстафетной передачи пластической деформации от зерна к зерну.

Напряжении текучести (сопротивление деформации) возрастает с уменьшением размера зерна не из-за наличия границы самой по себе, а из-за взаимодействия между зернами, разделенными этой границей.

Если дислокация надежно задерживается границей и возможности эстафетной передачи деформации ограничены, то деформация локализуется в микрообъемах, а напряжение текучести возрастает.

Существенная локализация деформаций повышает концентрацию напряжений, что приводит к преждевременному разрушению, т.е. снижению пластичности.

Наряду с величиной зерна на деформационное упрочнение металлов большое влияние оказывает количество и размер внутризеренных блоков (ячеек). С повышением степени деформации и роста плотности дислокаций происходит дробление зерна на блоки по плоскостям скопления дислокаций.

Наряду с дроблением зерна на блоки происходит разориентация блоков по границам на некоторый угол . При ( (2,5…5)0 граница блоков оказывает сопротивление движению дислокаций.

По типу сопротивления дислокаций «леса». Если ( (2…5)0, то границы блоков становятся местом скопления дислокаций, повышающими деформирующее напряжение.


  1.  Производственные расчеты и разработка планировки

  1.  Форма организации выполнения технологического проекта.

Все технологические процессы обрабатываемых на участке деталей представлены в приложении, в комплекте технологической документации. Практически все операции, кроме протяжных на 7А520, выполняются на участке.

Участок является участком подстально-групповой специализации. За каждым рабочим местом закреплено несколько технологических операций. Операция содержит несколько технологических переходов. Перемещается деталь в поддоне от склада к рабочему месту и между станками, при помощи рельсовой тележки. Производство неточное.

  1.  Производственная структура участка .

Для механической обработки на участке ставятся станки моделей 16К20ФЗ – 3 шт, СВМ1Ф4 – 4 шт, 6904 ВМФ2 – 2 шт, 3М151Ф2 – 1 шт, также организуется контрольное и слесарное отделение, моечная машина.

Участок состоит из нескольких подсистем. Основная – это состав технологического оборудования, входящего в состав участка и предназначенного для механической обработки номенклатуры деталей.

Транспортная система включает в себя электрокары, которые привозят на участок заготовки и транспортную тележку, которая перемещает заготовки от склада к рабочим местам и между рабочими местами. Складская система состоит из автоматизированного склада.


Исходные данные для проектирования участка механической обработки деталей

Деталь

объем

16К20ФЗ

7А520

СВМ1Ф4

6904ВМФ2

ЗМ151Ф2

Деталь 1

15000

Т шт

6,77

1,01

8,98

4,29

2,05

Деталь 2

25000

Т шт

7,61

1,21

6,87

4,38

2,23

Деталь 3

25000

Т шт

6,28

1,12

6,58

4,49

2,12

Деталь 4

25000

Т шт

7,71

1,16

8,62

4,35

3,08

Т, ст-ч

10692,50

1706,666667

11440,83333

6580,83

3608,333333

Фо, ч

3915

3915

3835

3915

3915

Ср11=Т/Фо

2,73

0,44

2,98

1,68

0,92

Ср

3

1

3

2

1

Кз=Ср11/Ср

0,91

0,44

0,99

0,84

0,92

Ки

1

1

0,85

1

1

Сп11=Ср/Ки

3

1

3,529411765

2

1

СП

3

1

4

2

1

Кз*Ки

0,91

0,44

0,85

0,84

0,92

Nсум

90000

кол станков

3

1

4

2

1

Кср                            0,79


  1.  Расчет складской системы и стружко-уборки.

Для выбора способа удаления и переработки стружки определяют ее количество, образующееся на 1м2 цеха в год. Данные для расчета представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1.

Детали

mдет, кг

mзаг, кг

разность, кг

N, шт.

объем, кг

деталь 1

деталь 2

деталь 3

деталь 4

3,0

3,12

3,1

4,95

5,9

4,86

4,75

10,84

2,9

1,74

1,65

5,89

15000

25000

25000

25000

43500

43500

41250

147250

Общая масса стружки 275,5 т. Площадь участка 400 м2. На 1 м2 приходится 0,69 т. в год. По рекомендациям необходимо предусмотреть лимитный конвейер вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на накопительную площадку или участок переработки.

Для хранения заготовок и готовых деталей на участке используется склад стеллажного типа, обслуживаемого крапом – штабелером.

Определим площадь склада:

Sск=

где - масса заготовок, деталей проходящая через цех в течении года

     t – нормативами запас хранения грузов на складе, календарные дни;

    q – средняя грузонапряженность площади склада, т/м2;

    Д – число календарных дней в году.

Sск=

Исходя из средних размеров обрабатываемой детали и особенностей технологического процесса их производства выбираем по рекомендациям габариты стеллажа

Высота стеллажа 1,8 м

Ширина стеллажа 450 мм

Длина стеллажа 670 мм

Склад обслуживается краном – штабелером модели СКШК – 0,16

  1.  Синтез производственной системы.

Технологическое оборудование на проектируемом участке расставлено в два ряда. Площадь участка – 400 м2.

По длине и ширине спроектированного участка примем ширину пролета 24 м, шаг колонн 12 м и высоту здания 7,2 м, ширину пешеходного прохода 1,4 м, ширину проезда – 4,6 м. Планировка участка и график загрузки оборудования представлены на листе №12 графической части.

Средний коэффициент загрузки и использования оборудования – 0,79.

  1.  Безопасность и экологичность проекта.

Обеспечение безопасности жизнедеятельности человека является важнейшей проблемой современности. Научно-технический прогресс, наряду с благами, принес и неисчислимые бедствия, связанные с травмоопасностью и аварийностью производства, его экологической опасностью, повышением риска гибели человека.

Ежегодно в стране происходит около 19 млн. несчастных случаев. Растет число крупных промышленных аварий с тяжелыми последствиями, усугубляется экологическая обстановка.

Безопасность – одна из самых запущенных сторон деятельности в нашей стране. В связи с этим важнейшее социальное и экономическое значение имеет решение проблем безопасности жизни и деятельности человека в условиях современного производства и в среде обитания.

Целью данного раздета является систематизация и практическая реализация знаний в решении инженерных задач в области безопасности производственной деятельности, экологии, профилактики, прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

  1.  Безопасность труда на проектируемом участке в цехе.

  1.  Анализ опасных и вредных производственных факторов, условия труда на рабочих местах, выбор методов и средств защиты при выполнении технологического процесса.

При механической обработке металлов возникает ряд физических, химических, психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов. В связи с этим на проектируемом участке в соответствии с ГОСТ 12.4.011-75* (СТС ЭВ 1086-78) предусмотрены средства коллективной и индивидуальной защиты. Установлены оградительные и предохранительные устройства и блокировки, сигнализаторы об опасности, специальные средства безопасности. Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещения предусмотрены приточно-вытяжная общеобменная система вентиляции. На проектируемом участке используется естественное и искусственное освещение, также используется местное освещение на станках. На каждом рабочем месте около станка на полу используются деревянные решетки на всю длину рабочей зоны. Инструмент и приспособления хранятся в определенных тумбочках и стеллажах, а заготовки в специализированной таре. Применяемая СОЖ в соответствии с ГОСТ 12.3.025-80 разрешена Министерством здравоохранения. Рабочие участка обеспечены спецодеждой, спецобувью и предохранительными приспособлениями. Контроль параметров шума на рабочих местах по ГОСТ 20445-75; ГОСТ 12.1.003-83; параметров вибрации по ГОСТ 12.1.012-78*, ГОСТ 12.4.012-83.

  1.  Безопасность труда при механической обработке материалов резанием.

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках возникает ряд физических, химических, психолофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.

Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов, имеющая высокую температуру (400-6000 С)и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Так, при токарной обработке от общего числа производственных травм повреждение глаз превысило 50%, при фрезеровании 10% и около 8% при заточке инструмента и шлифовании. Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента и частицами абразива.

Физическими вредными производственными факторами, характерными для процесса резания, являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости; повышенная пульсация светового поток.

При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании и сверлении крупных материалов может превышать предельно допустимые концентрации.

В процессе обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры. При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание, вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояние, а иногда возникает воспламенение материала, например при обработке текстолита. Т.о., при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров, газов и аэрозолей, являющихся химическими вредными производственными факторами.

Продукты термоокислительной деструкции могут вызвать наркотическое действие, изменение со стороны центральной нервной системы, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а так же кожнотрофические нарушения. Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

К психофизиологическим вредным производственным факторам процессов обработки материалов реализации можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

  1.  Требования к производственным помещениям.

Производственные помещения, в которых осуществляются процессы обработки резанием, должны соответствовать требованиям СН и П II-2-80, СН и П II-89-80, санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН 245-71. Все помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

Требования к вентиляции

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещениях помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки и аэрозолей СОЖ), должна быть предусмотрена приточно-вытяжная общеобменная система вентиляции.

Воздух, удаляемый местными отсасывающими устройствами при обработке матиевых сплавов на полировальных и шлифовальных станках, должен быть очищен в масляных фильтрах до поступления его в вентилятор.

Помещения в цехах и на участках обработке резанием, пребывание в которых связано с опасностью для работающих, например обработка бериллия, должны быть отделены от других помещений изолирующими перегородками, иметь местную вытяжную вентиляцию и знаки безопасности по ГОСТ 12.4.026-76.

Требования к освещению

Естественное и искусственное освещение производственных помещений должно соответствовать требованиям СН и П II-4-79. Для местного освещения должны использоваться светильники с непросвечиваемыми отражателями с закрытым углом не менее 300. Кроме того, должны быть предусмотрены меры по снижению отраженной блескости.

  1.  Требования к размещению производственного оборудования и организации рабочих мест.

Для работающих, участвующих в технологическом процессе обработки резанием, должны быть обеспечены удобные рабочие места, не стесняющие их действий во время выполнения работы. На рабочих местах должны быть предусмотрены площадь, на которой размещаются стеллажи, тара, столы и другие устройства для размещения оснастки, материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовых деталей и отходов производства.

На каждом рабочем месте около станка на полу должна быть деревянная решетка, на всю длину рабочей зоны, а по ширине не менее 0,6 м от выступающих частей станка.

Высоту штабелей заготовок на рабочем месте следует выбирать исходя из условий их устойчивости и удобства снятия с них деталей, но не выше 1 м; ширина между штабелями должна быть не менее 0,8 м.

  1.  Требования к технологическим процессам .

Разработка технологической документации и выполнения технологических процессов обработки резанием должны соответствовать требованиям системы стандартов безопасности труда ГОСТ 12.3.002-75 «Прогрессы производственные. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.3.025-80 «Обработка металлов резанием. Требования безопасности».

Установка обрабатываемых заготовок и снятие готовых деталей во время работы оборудование допускается вне зоны обработки, при применении специальных позиционных приспособлений.

Контроль на станках размеров обрабатываемых заготовок и снятие деталей для контроля должны проводиться лишь при отключенных механизмах вращения или перемещения заготовок, инструмента и приспособлений.

Стружку от металлорежущих станков и с рабочих мест следует убирать механизированными способами.

  1.  Средства индивидуальной защиты работающих. Требования к персоналу.

Работающие и служащие цехов и участков обработки резания для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов должны быть обеспечены спецодеждой, спецобувью и предохранительными приспособлениями в соответствии с действующими типовыми отраслевыми нормами, утвержденными в установленном порядке.

Спецодежду работающих в цехах и на участках следует периодически сдавать в стирку и хранить отдельно от верхней одежды.

Для защиты кожного покрова от воздействия СОЖ и пыли токсичных металлов применяются дерматологические средства.

Лица, поступающие на работу, связанную с обработкой токсичных материалов или сплавов с применением СОЖ, подлежат обязательному предварительному к периодическому медицинскому осмотру.

  1.  Охрана окружающей среды.

Отработанные СОЖ необходимо собирать в специальные емкости. Масляная фаза эмульсий может поступать на регенерацию или смешаться. Водную фазу СОЖ считают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию.

Масляная мелкая стружка и пыль титана и его сплавов по мере накопления в закрытой металлической таре, подлежат сжиганию или захоронению на специальных площадках.

  1.  Обеспечение экологической безопасности проекта:
    1.  Экологический анализ проекта, выбор методов и средств защиты от негативных воздействий проектируемого участка.

Экологическая безопасность проекта обеспечивает следующим образом. На проектируемом участке применяется СОЖ – 3-4% эмульсия МГЛ-205 и индустриальное масло И-20. Отработанные СОЖ собирают в специальные емкости. Водную и масленую фазу используют в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза эмульсий поступает на регенерацию или сжигается. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию соответствует требованиям СН и П II-32-74. Водную фазу СОЖ очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию. Нормы шума на рабочих местах регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». Стружка удаляется из цеха и поступает на переработку, а СОЖ после дополнительной очистки и охлаждения снова подается к режущим инструментам.

  1.  Меры безопасности при работе с СОЖ.

При механической обработке деталей используются СОЖ и рабочие подвергаются действию этих соединений. Это воздействие осуществляется двояким путем: на кожу при контакте с маслами и эмульсиями и через органы дыхания, куда, куда поступает смешанный аэрозоль, образующийся при разбрызгивании СОЖ.

Основные мероприятия по оздоровлению производственной среды должны осуществляться на базе комплексной механизации и автоматизации процессов механической обработки металла, позволяющих почти полностью устранить или резко сократить с СОЖ и его аэрозолями.

В связи с широким внедрением в промышленность скоростных режимов резания, новых технологических процессов, с применением многокомпонентных СОЖ с химическими активными присадками особое значение приобретают требования к конструкции новых станков, в частности к более полному укрытию местного эффективного отсоса, что позволяет снизить содержание аэрозоля до допустимых величин.

Эффективна замена масляного охлаждения эмульсионных, т.к. при его использовании концентрация масляного аэрозоля и углеводов в рабочей зоне не превышает предельно допустимых значений, а окись углерода и другие продукты термораспада не обнаруживаются.

В проекте детали обрабатываются на станках с ЧПУ, которые позволяют вести обработку деталей практически без участия работающего, следовательно контакт с аэрозолями СОЖ почти полностью устранен.

Необходима так же централизованная подача СОЖ и периодическая очистка от примесей не реже одного раза в месяц. Очистку следует проводить с применением антимикробных добавок.

Для защиты кожных покровов большое значение имеет снабжение работающих спецодеждой из легкой, гладкой, мягкой, непромокаемой и непроницаемой для охлаждающих масел и жидкостей тканей.

Должны проводиться периодические медицинские осмотры, не реже одного раза в два года.

Важную роль в обеспечении функциональной пригодности СОЖ наряду с выбором ее вида и марки играют процессы очистки и регенерации СОЖ. Таким образом удается не только экономить СОЖ, но и уменьшать количество отходов, сбрасываемых в окружающую среду.

  1.  Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.

  1.  Анализ вероятных ЧС техногенного, антропогенного и природного характера на проектируемом участке.

В соответствии со строительными нормами и правилами (СН и П II-90-81) производственные и склады по взрывной, взрывоопасной и пожарной опасности подразделяются на место категорий: А, Б, В, Г, Д, е. Проектируемый участок относится к категории Д, т.е. производства с непожароопасными технологическими процессами, где имеются несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии. Все помещения оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Огнестойкость стен здания, повышают облицовкой или огитурированием металлических конструкций. В соответствии с СН и П II-2-80 число эвакуационных выходов из здания, помещения и с каждого этажа, должно составлять не менее двух. Применяются автоматические средства обнаружения пожаров. Определение концентрации токсичных веществ в зоне аварии производится методом прогнозирования и по данным разведки.

  1.  Обеспечение устойчивости работы проектируемого участка в условиях ЧС.

Под устойчивостью функционирования объекта народного хозяйства понимают способность его в чрезвычайных ситуациях выпускать продукцию в запланированном объеме и номенклатуре, а в случае аварии (повреждения) восстанавливать производство в минимально короткие сроки.

На устойчивость функционирования участка в ЧС влияют следующие факторы: надежность, защита рабочих и служащих от последствий стихийных бедствий, аварий, а так же воздействия первичных и вторичных поражающих факторов. ОМП и других современных средств нападения: способность инженерно-технического комплекса объекта противостоять в определенной степени этим воздействием: надежность системы снабжения объекта всем необходимым для производства продукции (сырьем, топливом, электроэнергией, газом, водой и т.п.); устойчивость и непрерывность управления производством; подготовленность объекта к ведению С и ДНР и работ по восстановлению нарушенного производства.

Перечисленные факторы определяют и основные требования к устойчивому функционированию участка в условиях чрезвычайных ситуаций и пути его повышения.

Пути и способы повышения устойчивости функционирования участка в условиях чрезвычайных ситуаций в мирное и а военное время весьма многообразны и определяются конкретными специфическими особенностями каждого отдельного предприятия.

Выбор наиболее эффективных путей и способов повышения устойчивости функционирования возможен только на основе всесторонней тщательной оценки каждого предприятия.

Оценка устойчивости объекта к воздействию различных поражающих факторов проводится с использованием специальных методик.

Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости участка являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов; характеристики объекта и его элементов.

Параметры поражающих факторов обычно задаются вышестоящим штабом ГО и ЧС. Однако, если такая информация не поступала, то максимальные значения параметров поражающих факторов определяются расчетным путем.

Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической (ударной) волны заключается в выявлении основных элементов объекта (цехов, участков, систем), от которых зависит его функционирование и выпуск необходимой продукции; определенной предела устойчивости каждого элемента и объекта в целом; сопоставление найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым значением сейсмической (ударной) волны и заключении о его устойчивости.

Оценка устойчивости объекта к воздействию светового излучения ядерного взрыва заключается в определении максимального значения светового импульса; определим степени огнестойкости зданий и сооружений, выявление сгораемых элементов зданий, конструкций и веществ; определении значений световых импульсов, при которых происходит воспламенение элементов из сгораемых материалов; нахождение предела устойчивости здания к световому излучению и сопоставление этого значения с ожидаемым максимальным световым импульсом на объекте.

Оценка устойчивости объекта к воздействию проникающей радиации ядерного взрыва заключается в определении максимального значения дозы излучения, ожидаемой на объекте, определение степени поражения людей и повреждения материалов и приборов, чувствительных к радиации.

Основные мероприятия по повышению устойчивости, проводимые на объектах в мирное время, предусматривают: защиту рабочих и служащих и инженерно-технического комплекса от последствий стихийных бедствий, аварий, а также первичных и вторичных поражающих факторов ядерного взрыва: обеспечение надежности управления и материально-технического снабжения; светомаскировку объекта; подготовку его к восстановлению нарушенного производства и переводу на режим работы в условиях ЧС.

Надежная защита рабочих и служащих является важнейшим фактором повышения устойчивости работы любого объекта народного хозяйства. С этой целью возводятся защитные сооружения: убежища для укрытия наибольшей работающей смены предприятия и ПРУ в загородной зоне для отдыхающей смены и членов семей.

От устойчивости зданий и сооружений зависит в основном устойчивость всего объекта. Повышение их устойчивости достигается устройством каркасов, рам, подкосов, промежуточных опор для уменьшения пролета несущих конструкций.

Невысокие сооружения для повышения их прочности частично обсыпают грунтом.

Основные мероприятия по повышению устойчивости технического оборудования ввиду его более высокой прочности по сравнению со зданиями, в которых ого размещается, заключаются в сооружении над ним специальных устройств (в виде кожухов, зонтов и т.п.), защищающих его от повреждения обломками разрушающихся конструкций.

Электроэнергия должна поступать на объект с двух направлений, при питании с одного направления необходимо предусматривать автономный (аварийный) источник (передвижную электростанцию).

Особое внимание должно уделяется устойчивости систем снабжения газом. Вся система газоснабжения закольцовывается, что позволяет отключить поврежденные участки и использовать сохранившиеся линии.

Исключительно важное значение имеет создание устойчивой системы водоснабжения объекта. Снабжение водой должно осуществляться от двух источников – основного и резервного, один из которых должен быть подземным.

Устойчивость работы объектов во многом определяется также надежностью систем паро - и теплоснабжения. Промышленные объекты должны иметь два источника пара и теплавнешний (ТЭЦ) и внутренней (местные котельные). Котельные необходимо размещать в подвальных помещениях или специальном оборудованном, отдельно стоящем защитном сооружении.

Тепловая сеть закольцовывается, параллельные участки соединяются. Паропроводы прокладываются под землей в специальных траншеях. На паротепловых сетях устанавливаются запорно-регулирующие приспособления.

Подготовка объектов к восстановлению должна предусматривать планы первоочередных восстановительных работ по нескольким вариантам возможного повреждения, разрушения объекта с использованием сил самих объектов, имеющихся строительных материалов, с учетом при необходимости размещения оборудования на открытых площадках, перераспределения рабочей силы, помещения и оборудования.

Для своевременного и организованного проведения мероприятий по повышению устойчивости объекта разрабатывается план – график последовательности их осуществления в угрожаемый период.

  1.  Организация производства.

  1.  Организация складского хозяйства .

Задачи складского хозяйства заключаются в приеме, хранении, учете материалов и регулировании уровня их запаса, подготовке готовой продукции к отправке потребителю. Важную роль в организации работы складов играет подготовка материалов к выдаче в производство путем организации заготовительных отделений. На складах выполняется большой объем погрузочно-разгрузочных работ, работ по перемещению материалов. Поэтому основным направлением в развитии складского хозяйства является комплексная механизация и автоматизация работ, улучшение использования складских помещений, а также организация материально-технического снабжения на основе оптовой торговли, внедрение систем материально-технического снабжения типа «точно вовремя», которые значительно сокращают объем складских запасов.

По функциональному назначению склады подразделяются на заводские и цеховые. Так, в составе складов машиностроительного завода могут быть центральный материальный склад (главный магазин), склад металлов, склад изделий смежных производств, склад запасных частей и оборудования, склад шихты и формовочных материалов.

Устройство и оснащение складов зависит от ряда факторов. Определяющие из них – грузооборот, длительность хранения, вид применяемой тары, объем и частота поставок и отправлений, вид используемого подвижного состава. В зависимости от этих факторов материалы и готовые изделия могут храниться на специально оборудованных открытых площадках, под навесами, в отапливаемых и не отапливаемых помещениях. Например, тарные и штучные грузы хранятся на стеллажах, в штабелях, в контейнерах, на поддонах с многоярусной установкой.

Для механизации погрузочно-разгрузочных работ и внутри складских операций применяют различные устройства и машины: краны – штабелеры, электропогрузчики, кран-балки и мостовые краны, электрокары и различного рода средства непрерывного транспорта. Для комплексности механизации используют быстродействующие автоматические стропы и захваты. В последние годы получили развитие автоматизированные склады тпрно-штучных грузов, оборудованные системами машин, обеспечивающими транспортировку; установку и поиск материалов по специальным программам с использованием роботов.

Для комплексной механизации и автоматизации транспортных операций большое значение имеет укрепление грузовых единиц путем применения контейнеров и средств пакетирования (поддоны всех типов, стропы, кассеты, обвязки, прокладки и т.п.). Парк контейнеров и средств пакетирования

к=Gk(1+(к.н.+ к.р.) /100)·qk,

где Gk – объем перевозок грузов (грузооборот) на расчетный период; m.; к.р – потребность в контейнерах в связи с неравномерностью перевозок, нахождением в ремонте, % от общего парка; qk – выработка на один контейнер за расчетный период, т;

qk=qk.c.(Fk+Fп) Т0,

где qk.c. – статистическая нагрузка контейнера, средства пакетирования; т; Fk – число календарных дней в расчетном периоде; Fп – время нахождения контейнеров в простое, дн.; Т0 – среднее время оборота контейнера, средства пакетирования, сут.

Для оценки уровня оснащенности складов погрузочно-разгрузочными средствами и механизмами применяются показатель насыщенности средствами механизации:

Rмех.=Qп=т/Qскл,

где Qп=т – суммарная грузоподъемность всех средств механизации, т; Qскл – грузооборот склада за расчетный период, т.

Основные направления совершенствования работы транспортного и складского хозяйства – это улучшение структуры парка подъемно-транспортных и транспортных машин, внедрение транспортных и складских систем с автоматическим адресованием грузов, автоматизированных контейнерных площадок, совершенствование организации перевозок и складских процессов.

К технико-экономическим показателям работы транспортного и складского хозяйств относятся: удельный вес транспортно-складских расходов в себестоимости продукции, себестоимость перевозки грузов; затраты на Машино-час работы транспортного средства или подъемно-транспортной машины, себестоимость складского хранения 1 т. груза и др.

 

  1.  Экономическая оценка проекта.

  1.  Краткий обзор.

Экономическая эффективность проектируемого участка определяется изменениями издержек, экономией заработной платы из-за высвобождения численности работающих, экономией электроэнергии, т.к. освобождается часть оборудования, высвобождением площадей. Для определения перечисленных показателей используется расчет, приведенный в , а также данные, полученные на заводе во время преддипломной практики.

В данном дипломном проекте разрабатывается производственный участок механической обработки. Участок проектируется на основе базового участка. Заменяется устаревшее оборудование, высвобождаются площади, оптимизируются режимы резания, повышается безопасность и надежность внедряемого оборудования, уменьшается число рабочих, снижаются затраты на материалы, энергоносители, заработную плату, затраты на текущий ремонт оборудования. Следовательно, снижается себестоимость изготовления изделия и сроки окупаемости проекта.

Ожидаемые результаты проекта

Размер необходимых инвестиций

Экономия затрат на производство продукции

Чистая дисконтированная стоимость

Срок окупаемости проекта 2 года

  1.  Характеристика предприятия.

В настоящее время предприятие, на котором изготовляется данная деталь и проектируется новый участок, АО «Русич» находится в тяжелом экономическом и техническом состоянии. Сильной стороной предприятия являются высокая квалификация научно-технического персонала и организация производства. Недостатком  является высокая текучесть кадров, низкая заработная плата, невысокая автоматизация и механизация производства.

Основные виды выпускаемой продукции:

- четырехосные тягачи транспортного назначения со всеми ведущими колесами для работы в составе автопоездов с полуприцепами и прицепами при перевозке тяжелых грузов;

- двухосные тягачи со всеми ведущими колесами, используемые для работы с пассивным и активным рабочими органами.

На рисунке 9.1. приведена организационная структура цеха.

Начальник цеха

Заместитель начальника по производству

Заместитель начальника по подготовке производства

ПДБ

Начальник смены

Участок №1

Участок №2

БТЗ

экономист

Бухгалтер

Инспектор по кадрам

БТЗ

Экономист

Бухгалтер

ПДБ – планодиспетчерское бюро

БТЗ – бюро труда и зарплаты

РИХ – ремонтно-инструментальное хозяйство

АХО – административно-хозяйственный отдел

Рисунок 9.1. Организационная структура цеха.

На участие обрабатываются детали, которые входя в состав тягача МАЗ-537. Базовая деталь входит в состав торсионной подвески передних колес и служит для передачи движения от карданного вала к ступице колеса.

Технология изготовления базовой детали представлена в приложении.

  1.  План производства.

Исходные данные берутся из комплекта технологической документации, представленного в приложении, материала собранного во время практики на предприятии.

Таблица 9.1.

Расчет количества рабочих мест на участке и их балансовая стоимость (базовый вариант).

Наименование операции

Применяемое оборудование

Нормы времени, мин

Расчетное кол-во Ср1

Принятое количество Ср

Коэффициент загрузки К3, %

Балансовая стоимость тыс. руб

Токарная

Гидрокоровальная

Радиально-сверлильная

Вертикально-сверлильная

Круглошлифовальная

Горизонтально-фрезерная

Вертикально-фрезерная

1К62

1713

2А53

2А150

3Б161

6М82

6Н13П

11,6

6,3

2,2

4,2

17,05

10,7

4,2

0,74

0,4

0,14

0,27

1,09

0,68

0,27

1

1

1

1

2

1

1

0,74

0,4

0,14

0,27

0,55

0,68

0,27

25182

32880

13680

16020

136200

23046

27060

Итого:

56,25

8

0,45

274,068

Таблица 9.2.

Расчет количества рабочих мест на участке и их балансовая стоимость (проектный вариант)

Наименование операции

Применяемое оборудование

Нормы времени, мин

Расчетное кол-во Ср1

Принятое кол-во Ср

Коэф-т загрузки % Кз

Балансовая стоимосьб тыс. руб.

Токарная

Вертикально-фрезерная

Горизонтально-фрезерная

шлифовальная

16К20ФЗ

СВМ1Ф4

6904ВМФ2

3М151Ф2

6,77

8,98

4,29

2,05

0,44

0,59

0,28

0,13

1

1

1

1

0,44

0,59

0,28

0,13

154,920

245,690

387,028

210,490

Итого:                                               22,09                          4          0,36      998,128

На основе спроектированной планировки участка производства определяется площадь необходимых помещений.

Расчет сведен в таблицу 9.3.

Таблица 9.3.

Структура капитальных вложений проекта

Наименование

Расчетн. единица

Норматив

Стоимость тыс. руб.

1. Здания и сооружения

2. Производственное оборудование

3. Подъемно-транспортное оборудование

4. Приспособления и инструменты

5. Прочие средства

1 м2

-

-

-

500 руб/м2

10% от стоимости производств. оорудования

10% от стоимости производственного оборудования

3% от стоимости производственного оборудования

250000

998128

119775

149712

29943

Таблица 9.4.

Структура капитальных вложений базового проекта

Наименование

Расчетн. единица

Норматив

Стоимость тыс. руб

1. здания и сооружения

2. Производственное оборудование

3. Пдъемно-транспортное оборудование

4. Приспособления и инструменты

5. Прочие средства

2

-

-

-

500 руб/м2

10% от стоимости произв. оборудования

10% от стоимости произв. оборудования

3% от стоимости произв. оборудования

450000

274068

27407

27407

8221

Величина капитальных вложений по проектному варианту определяется следующим образом:

Кпр=Кн+Кна-Клик+Книр,

Где Кн – стоимость нового оборудования, приспособлений и др. средств;

      Кна – стоимость ликвидируемых в связи с внедрением нового технологического процесса существующих основных средств

      Клик – выручка от реализации внедренного оборудования к концу его службы (10% от Кн)

      Книр – затраты на производственную и организационно-техническую подготовку производства, включая затраты на научно-исследовательские, проектные и опытно-конструкторские работы

      Кпр=998128+41110-199625=49906 руб.

  1.  Определение технологической себестоимости.

Рассчитываются те статьи себестоимости продукции, которые различаются в сравниваемых вариантах.

Затраты на материалы (3 м).

Так как заготовка в базовом и проектном вариантах одинаковая, то Зм=0.

Затраты на энергию (Зэ).

Зэ=

где ti – продолжительность технологической операции;

Ni - потребляемая мощность или расход энергии;

Km – коэффициент использования материала;

Kп – коэффициент местных потерь;

Э – тариф на электроэнергию.

Km=0,4; Kп=0,95; Э=0,38к Вт/ч

Базовый вариант: ti=56,25 мин; Ni=84 к Вт

Зэ1=56,25·84·0,4·0,95·0,38·=170.572,5 руб.

Проектный вариант: ti=22,09 мин; Ni=41,6 к Вт

Зэ=22,09·41,6·0,4·0,95·0,38·=33.173,9 руб.

Затраты на заработную плату

Ззп= ai·ti·Kg·Kc·Kдоп·

где ai – часовая тарифная ставка на i-ой операции;

ti – продолжительность технологической операции;

Kд – коэффициент доплат к основной заработной плате (30%);

Ксоц – коэффициент отношений на социальные нужды (26% от Зосн. +Зд);

Проектный вариант:

Зпр=Σ15 22,0999*111*N/60 = 135000 р.

Аналогично для базового варианта:

Збаз = 344250 р.

Затраты на текущий ремонт оборудования (3 тек)определяются как 0,5% от стоимости производственного оборудования:

Зтек.р.=13703 р. – базовый вариант

Зтек.р. =49906 р.  – проектный вариант

Затраты на амортизацию (Ац)

Ац=

где Кб – балансовая стоимость оборудования;

      На – норма амортизации, % (15%);

ti – продолжительность технологической операции;

Fэф. – эффективный фонд времени работы оборудования, г;

Для универсальных станков Fэф=3915 ч, для станков с ЧПУ – 3835 ч;

Кз – коэффициент загрузки оборудования;

Квн – коэффициент выполнения норм (для универсальных станков Квн=1,2, с ЧПУ-Квн=1)

Проективный вариант:

Ацпроект.=149720 руб.

Аналогично рассчитывается Ац для базового проекта Ацбаз.=41110 руб.

Таблица 9.5.

Расчет технологической себестоимости

Элементы технологической себестоимости

Ед. изм.

Варианты

Результат

+ -

существующий

проектируемый

Затраты на материалы

тыс. руб.

0

0

0

Затраты на энергию

тыс. руб.

170572

33173

-137399

Затраты на заработную плату, включая отчисления на социальные нужды

тыс. руб.

344250

135000

-209250

Затраты на текущий ремонт оборудования

тыс. руб.

13703

49906

36203

Амортизационные отношения

тыс. руб.

41110

149720

108610

Итого технологическая себестоимость

тыс. руб.

569635

367799

-201836

                 

9.4.  Финансовый план.

Для данного дипломного проекта рекомендован вариант финансового раздела и упрощенная схема прогнозирования денежных потоков, учитывающих инвестиционную деятельность. Прогноз денежных потоков приведен в таблице, которая изображена на графическом листе №13 дипломного проекта.

Коэффициент дисконтирования для года t определяется по формуле:

Кg=,

где r – ставка дисконта;

     t – порядковый номер года реализации проекта.

Кg1=0,83; Кg2=0,69; Кg3=0,57; Кg4=0,48; Кg5=0,4

По таблице прогноза денежных потоков определяется период окупаемости проекта. Он составляет 2 года. Оценка эффективности проекта определяется по показателям ЧДС и сроку окупаемости проекта.

Прогноз денежных потоков для проекта участка, руб.

Таблица 9.6

  1. Инвестиции в проект

участка ( Ипр.)

-789707

1

2

3

4

5

2. Приращения доходов и расходов

Заработная плата

209250

209250

209250

209250

209250

электроэнергия

137399

137399

137399

137399

137399

Затраты на материалы

0

0

0

0

0

Текущий ремонт оборудования

-36203

-36203

-36203

-36203

-36203

Амортизация нового оборудования

-149720

-149720

-149720

-149720

-149720

отм. амортизация замен.

оборудования

41110

41110

41110

41110

41110

Итого:

202436

202436

202436

202436

202436

Налог на прибыль

-56633

-56633

-56633

-56633

-56633

Приращение доходов от

инвестиции

145803

145803

145803

145803

145803

3. Коррекция денежных потоков

Амортизация нового оборудования

149720

149720

149720

149720

149720

отм. амортизация замен.

оборудования

-41110

-41110

-41110

-41110

-41110

Продажа старого оборудования

54800

Высвобождение площадей

250000

остаточ. стоим. внедряемого оборудования

199625

4. Читстый денежный поток

-484907

254413

254413

254413

254413

254413

5. Коэф. дисконтирования (Кд)

0,83

0,69

0,57

0,48

0,4

6.Чистая дисконтир. стоимость (ЧДС)

211162

175544

145015

122118

181615

7.Приращение дисконтир.стоимости

-273745

-98201

46814

168932

350547

Заключение.

При работе над дипломным проектом была разработана и усовершенствована базовая технология изготовления детали, технологическая оснастка, проведены автоматизированные расчеты технологической себестоимости.

Предложенные в проекте изменения по сравнению с базовым вариантом показали, что выбранный проект является более рациональным, обеспечивает качество продукции, экономичность изготовления и меньшую трудоемкость.

Библиографический список.

  1.  Методические указания к выполнению дипломного проекта для студентов специальности 120100. – Курган, 1996 – 50с.
  2.  Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 120100 «Технология автоматизированного производства». – Курган, 1996 – 43 с.
  3.  Г.П. Мосталыгин, В.Н. Орлов. Проектирование технологических процессов обработки заготовок/Учебное пособие. – Свердловск, УПИ, 1991. – 112 с.
  4.  Краткий справочник металлиста под ред. П.Н. Орлова, Е.А. Скороходова. - 3-е изд., М: Машиностроение, 1987. – 960 с.
  5.  Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х томах. – Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М: Машиностроение, 1985 – 656 с.
  6.  Справочник технолога – машиностроителя: в 2-х томах. – Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М: Машиностроение, 1985 – 496 с.
  7.  Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Высш. школа, 1983 – 256 с.
  8.  Мосталыгин Г.П., Толлагевский И.И. Технология машиностроения. – М: Машиностроение, 1990: Учебник для вузов по инженерно-экономическим специальностям – 288 с : ил.
  9.  Г.П. Мосталыгин, В.И. Орлов. Проектирование технологических процессов обработки заготовок на станках с ЧПУ / Учебное пособие. – Курган, 1994. – 108 с.
  10.  Роботизирование технологические комплексы и ГПС в машиностроении: Учеб. пособие. – Альбом схем и чертежей / Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. – М: Машиностроение – 1989г.
  11.  Справочник «Станочное приспособление». В 2-х т. Т1, Т2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина – М: Машиностроение – 1984г.
  12.  Методические указания для студентов специальностей 12.01, 12.02, 21.03, 07.01, 15.02, 15.06. Определение экономической эффективности технологических процессов. – Курган, 1994. – 27 с.
  13.  Повышение качества и производительности изготовления деталей машин: Сборник научных трудов. Курган: КМИ, 1995, 101с.
  14.  Папичев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием. – М: Машиностроение, 1978 – 152 с.
  15.  Мосталыгин А.Г., Баитов П.А. Повышение эксплуатационных свойств поверхностного слоя деталей машин при обработке методом выглаживания минералокерамическим инструментом // Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. – Курган: КМИ, 1991. – с30.
  16.  Г.И. Мельников, В.П. Вороненко. Проектирование механосборочных цехов. – М: Машиностроение, 1990 – с351.
  17.  Организация и планирование машиностроительного производства / Под ред. Ипатова М.И. – Москва: Высш. школа, 1988. – с 366.
  18.  Методические указания к выполнению раздела «Безопасность и экологичность проекта» в дипломных проектах для специальностей 12.01,12.02.
  19.  Худобин Л.В., Берушевский В.П. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. – М: Машиностроение, 41977.
  20.  Методические указания для выполнения организационно-экономической части дипломного проекта специальности 120100 «Технология машиностроения» - Курган, 1999, - 14с.    


Данной работой Вы можете всегда поделиться с другими людьми, они вам буду только благодарны!!!
Кнопки "поделиться работой":

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14356. Методика ч.д. Спілбергера, ЮЛ. Ханіна 36.27 KB
  Методика ч.д. Спілбергера ЮЛ. Ханіна. Мета. Дослідження рівня тривожності в даний момент реактивна тривожність та рівня тривожності як стійкої характеристики особистісна тривожність. Тест може застосовуватися для осіб у віці від 16 років. Обробка результатів. Реакти
14357. Емоційні стани 34.94 KB
  Лабораторна робота № 4 Емоційні стани Методика діагностики тривожності СпілбергераХаніна Мета – визначити показники особистісної та ситуативної тривожності досліджуваного. Обробка результатів Після проведення методики результати обробляються ок...
14358. Тести інтелекту 30 KB
  Лабораторна робота №2. Тести інтелекту. Методики: Матриці Равена. Тест структури інтелекту Амтхауера. Завдання: Провести діагностику інтелектуальних здібностей за допомогою вказаних методик. Підрахувати сирі€ бали по обох методиках. Порівня...
14359. Діагностика конституційних диспозицій 44.09 KB
  Лабораторна робота №1 З дисципліни Психодіагностика На тему: Діагностика конституційних диспозицій Зміст Методика діагностики темпераменту Я.Стреляу; Тестопитувальник ЕРІ Г.Айзенка; Методика діагностики темпераменту Л. Терстоуна; Методика виз
14360. Методика визначення типу акцентуації рис характеру та темпераменту К. Леонгарда і X. Шмішека 54 KB
  Методика визначення типу акцентуації рис характеру та темпераменту К. Леонгарда і X. Шмішека Методика призначена для діагностики типу акцентуії особистості. В основу опитувальника розробленого X. Смішком закладена концепція акцентуйованої особистості К. Леонгарда...
14361. Стреляу Ян (Strelau, Jan) 59 KB
  Стреляу Ян Strelau Jan Родился: 1931 Гданьск Польша. Интересы: психология личности и социальная психология психофизиология и сравнительная психология дифференциальная психология. Образование: магистр. Варшавский университет 1958; доктор Варшавский университет. 19...
14362. Эмоции человека 696.69 KB
  Кэррол Э. Изард Эмоции человека ния которые я делил с моими психотерапевтическими пациен тами людьми требующими от нас развития науки об эмоциях которая улучшит многие важные службы связанные с помощью человеку. Младенцы и дети являются величаишими у
14363. Безпека життєдіяльності. Практичні роботи 1.84 MB
  ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА €œБезпека життєдіяльності€ є інтегрованою науковою дисципліною яка ґрунтується на наукових досягненнях фундаментальних наук. Одним із стратегічних завдань модернізації вищої освіти в Україні у контексті вимог єдиного європейського освітнього п...
14364. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДНИКОВ 1-го РОДА С ПОМОЩЬЮ МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА 339.5 KB
  Лабораторная работа №31 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДНИКОВ 1го РОДА С ПОМОЩЬЮ МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА 1. Цели и задачи: необходимо определить сопротивления проводников с помощью моста постоянного тока и расчет удельное сопротивление для каждого проводника. 2. Приборы и...