Технологический процесс изготовления детали в условиях среднесерийного производства

Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Её продукция - машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а так же темпы перевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

Состояние машиностроения во многом определяет развитие и других отраслей народного хозяйства. В различных отраслях производства применяют детали типа «колесо приводное». Данные детали исходя из высоких требований к технико-экономическим и эксплуатационным показателем машин и механизмов, должны обладать высокой надежностью, ремонтопригодностью, технологичностью, удобством в эксплуатации. Во многом эти показатели обеспечиваются в процессе проектирования и изготовления приводных колес.

Основными задачами технологии машиностроения являются проектирование всего комплекса технологических средств, обеспечивающих выпуск продукции заданного качества в заданном количестве и в установленные сроки.

Технологическая подготовка производства является определяющим этапом в цикле производства машин и механизмов. Один из этапов технологической подготовки производства, состоит в разработке техпроцесса изготовления деталей машин.

Данный дипломный проект посвящается разработке технологического процесса изготовления колеса приводного в условиях среднесерийного производства.

Главные задачи, которые необходимо решить при проектировании новых технологических процессов - повышения точности и качества обработки, стабильности и долговечности деталей и максимальное снижение себестоимости обработки путем совершенствования технологических процессов. В данном дипломном проекте эти задачи будут решаться путем всестороннего анализа проектного технологического процесса, выявления его основных недостатков и методов их решения.

Таким образом, целью дипломного проекта является разработка совершенно нового технологического процесса изготовления детали, повышение качества обработки, снижение себестоимости изготовления, применение самых новейших разработок в области технологии машиностроения.

1. Состояние вопроса. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали

Данная деталь называется «Колесо приводное» 439А-4268432-01, устанавливается в коробке передач станка и служит для установки сопрягаемых деталей и передачи крутящего момент.

1.1.1 Анализ материала детали

Деталь изготавливается из стали 40Х по ГОСТ 4543-71. Сталь 40Х - сталь хромистая низколегированная конструкционная качественная. Применяется для изготовления деталей средних размеров, работающих без значительных динамических нагрузок. Недостаток - склонность к отпускной хрупкости. Имеет прокалиеваемость на глубину 15-20мм.

Таблица 1.1 - Химический состав стали, %

Таблица 1.2 Физико-механические свойства стали

Обозначения в таблице 1.2:

у_т - Предел пропорциональности (предел текучести для остановочной деформации), [МПа]

у_в - Предел кратковремменной прочности, [МПа]

д_s - Относительное удлинение при разрыве, [%]

ш - Относительное сужение, [%]

KCU - Ударная вязкость, [Дж/см²]

HB - Твердость по Бринеллю

Согласно таблицам 1.1 и 1.2 химический состав и механические свойства стали 40Х вполне соответствуют служебному назначению изготавливаемой из нее детали.

1.1.2 Классификация поверхностей детали по служебному назначению

С целью выявления поверхностей, имеющих определение для качественного выполнения деталью своего служебного назначения, систематизируем поверхности детали.

Рисунок 1.1 Систематизация поверхностей

Таблица 1.3 Классификация поверхностей детали по служебному назначению

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологичности детали выполняем с целью выявления возможного снижения себестоимости обработки детали путем совершенствования ее конструкции.

К критериям технологичности детали относятся:

а) технологичность заготовки

б) технологичность конструкции детали в целом

в) технологичность базирования и закрепления

г) технологичность обрабатываемых поверхностей.

Рассмотрим выполнение этих критериев применительно к заданной детали.

1.2.1 Технологичность заготовки

Деталь - колесо приводное изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71 методом горячей объемной штамповки. Конфигурация наружного контура и отверстия не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.

Таким образом, заготовку можно считать технологичной.

1.2.2 Технологичность конструкции детали в целом

Поверхности детали имеют шероховатости, соответствующие их служебному назначению.

Шероховатости: Ra 1,25 на поверхности: 8; Ra 2,5 на поверхности: 4; Ra 3,2 на поверхности: 1.

Степени точности 7-C с зубчатого венца поверхность 12.

Следовательно, хотя точность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной и повышенной точности.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке, транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный.

Недостатком конструкции детали является отсутствие выкружки зуба. Она выполняется, как правило, для обеспечения выхода инструмента при чистовой обработке зубьев. Считается, что выкружка ножки зуба снижает прочность зуба на срез вследствие уменьшения толщины ножки зуба. Однако проведены исследования, показавшие, что ножка, зуба, выполненная с радиусным закруглением имеет в этом месте концентратор напряжений из-за неравномерности распределения напряжений. Выкружка ножки зуба напротив, исключает указанный концентратор напряжений, снижая неравномерность распределения напряжений в ножке зуба, и тем самым увеличивая прочность зуба на срез.

Из анализа следует, что конструкцию детали в целом можно считать технологичной.

1.2.3 Технологичность базирования и закрепления

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей, возможностью захвата детали роботом.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве баз при токарной обработке левого конца, возможно, использовать поверхности 8 и торец 9.

При шлифованной обработке левого конца, возможно, использовать поверхность 14.

При токарной обработке правого конца, возможно, использовать поверхность торец 1 и 3.

При шлифовальной обработке правого конца, возможно, использовать поверхность 14.

В качестве баз при протяжной обработке необходимо использовать торец 4.

При обработке зубьев в качестве баз используются поверхности 14.

Таким образом, обработку поверхностей колеса приводного можно вести от одних и тех же баз. При закреплении детали, возможно, надежно обеспечить ее установочное положение. На большинстве установок в качестве технологических баз можно использовать измерительные базы.

Базовые поверхности имеют достаточно высокую точность и малую шероховатость, что обеспечивает точность и шероховатость образованных поверхностей.

Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления деталь можно считать технологичной.

1.2.4 Технологичность обрабатываемых поверхностей

Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей колеса приводного определяется конструкцией узла, в который оно входит и условиями работы детали. Точность поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы колеса приводного заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Все поверхности не вызывают трудностей при их обработке.

Таким образом, конструкция колеса приводного является технологичной, и вносить изменения в конструкцию не следует.

1.3 Анализ базового варианта техпроцесса

Задача анализа - выявить недостатки базового техпроцесса (ТП), устранение которых будет содействовать достижению цели ТП.

1.3.1 Технологический маршрут базового техпроцесса

Анализ технологического маршрута базового техпроцесса проводим с целью выявления недостатков последовательности и содержания операций.

Порядок и содержание операций базового маршрута приведены в таблице 1.4.

1.4 Задачи проекта. Пути совершенствования техпроцесса

1.4.1 Недостатки базового ТП

Анализ заводского ТП обработки колеса приводного показывает, что базовый техпроцесс пригоден только для единичного и мелкосерийного производства. Применяемое оборудование и оснастка недостаточно производительны в условиях среднесерийного производства.

Анализ базового техпроцесса, сделанный во время производственной практики и подготовки к дипломному проекту, позволил выявить ряд недостатков, сдерживающих повышение производительности обработки колеса приводного и снижение себестоимости.

Укажем основные недостатки базового техпроцесса:

1. Низкая износоустойчивость резцов на токарных операциях, что объясняется большими припусками на обработку и напусками на заготовке, т.к. в качестве заготовки применен прокат.

2. Большое штучное время на токарных операциях вследствие большого припуска, неоптимальных режимов резания и применения универсального оборудования.

3. Неоптимально выбрано оборудование - универсальные низкопроизводительные станки.

4. Большое штучное время на операциях вследствие применения универсальной оснастки с ручным зажимом.

Таблица 1.4 - Характеристика базового техпроцесса

5. На зубофрезерной операции не делается выкружка у ножки зуба, хотя после шевиноговальной операции прочность зуба на срез меньше, чем зуба с выкружкой.

6. Большое время тратится на слесарную операцию, где происходит снятие заусенцев по всему контуру детали вручную.

1.4.2 Задачи проекта. Пути совершенствования техпроцесса

Учитывая указанные недостатки базового техпроцесса, сформулируем задачи дипломного проекта и пути совершенствования ТП:

1. Рассчитать припуск на обработку по более совершенной методике и спроектировать заготовку, полученную штамповкой.

2. Применить для условий среднесерийного производства наиболее оптимальные высокопроизводительные станки, в основном с ЧПУ или полуавтоматы.

3. Применить специальную и специализированную высокопроизводительную оснастку.

4. На зубофрезерной операции применить трехзаходную червячную сборную фрезу с протуберанцами. Её применение позволит увеличить прочность зуба на срез и повысить точность при обработке зубьев.

5. Заменить шевингование зубоприкаткой, что улучшит точность зубьев после термообработки, шероховатость и шумовые характеристики и снизит затраты на инструмент.

6. Вместо ручной слесарной операции применить электрохимическую, что позволит существенно понизить штучное время.

7. Повысить производительность лимитирующих операций и стойкость инструмента, проведя для этой цели научные и патентные исследования с применением методов технического творчества.

8. Проанализировать ТП с точки зрения возникновения опасных и вредных факторов, принять меры по их устранению или защите от их действия.

9. Определить экономическую эффективность изменений, внесенных в техпроцесс.

Решению этих задач посвящен дипломный проект.

2. Выбор стратегии и выбор производства

В зависимости от типа производства будем определять общие подходы к выбору организации технологического процесса, ввиду заготовки, назначение припусков.

Различные типы производства характеризуются различной величиной коэффициента закрепления операций. Для его расчета необходимо знать трудоемкость изготовления детали, последовательность обработки и количество станков.

Тип производства определим упрощенно в зависимости от массы детали и программы выпуска.

По [5, с. 24 табл. 31] при массе детали 5,4 кг и годовой программе выпуска Nг=4000 шт. производство - среднесерийное.

Таблица 2.1 - Основные характеристики среднесерийного производства

3. Выбор и проектирование заготовки

3.1 Выбор метода получения заготовки

Для данной детали заготовкой может служить поковка, полученная методом горячей объемной штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП) и прокат.

3.1.1 Проектирование и расчет штампованной заготовки

Стоимость заготовки определяется по формуле:

где C_i - базовая стоимость 1 т. заготовок, руб.

C_i = 270 руб.

m_з - масса заготовки, кг

m_д - масса детали, кг

k_т - коэффициент точности для штамповки нормальной точности [2, с. 37]

k_т=1,0

k_с - коэффициент сложности для стали 3 группы сложности [2, с. 38]

k_с=1,0

k_в - коэффициент веса

k_в - 1,14 [2, с. 38]

k_м - коэффициент марки материала

k_м - 1,21 [2, с. 37]

k_п - коэффициент программы

k_п - 1,0

S_отх - стоимость отходов, руб.

Степень сложности С3. Точность изготовления поковки - Т3. Группа стали - М1.

Припуски на номинальные размеры детали в зависимости от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки (ГОСТ 7505-89).

Рисунок 3.1 - Эскиз заготовки

Для определения объема разобьем заготовку на элементарные части, радиусами, фасками, штамповочными уклонами пренебрегаем.

Объем заготовки:

,

где Vi - объем i-го элемента заготовки.

Цилиндрические элементы заготовки:

,

где d - диаметр, мм

I - длина, мм.

Тогда объем штамповки V, мм³

V=1060399,42 мм³ (подсчитано в системе Компас - 3D V12)

Масса заготовки m_з, кг

,

где V - объем, мм³

- плотность стали, кг/мм³

m_з=1060399,42·7,85·10^-6=8,3 кг (подсчитано в системе Компас - 3D V12)

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку

КИМ=m_д/m_з=5,4/8,3=0,65

Стоимость штамповки

S_заг=270/1000·(8,3·1,0·1,0·1,14·1,21·1,0)-(8,3-5,4)·14/1000=3,038 руб.

Стоимость штампованной заготовки с учетом коэффициента приведения цен 1985 г к ценам 2009 г.

3,038·100=303,8 руб.

3.1.2 Проектирование заготовки, полученной из проката

Заготовка из проката.

Найдем максимальный диаметр заготовки из проката.

На наибольший диаметр колеса приводного примем припуски.

При черновом точении припуск на обработку составляет 5,5 мм, при чистовом 2,0 мм.

D=176+5,5+2=183,5 мм

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71

Круг

Припуски на подрезание торцевых поверхностей определяются по [5, табл. 3.14]

Припуск на черновую подрезку торцов 5 мм, чистовую 2 мм.

Общая длина заготовка L₃=96+5+2=103 мм

Объем заготовки определяем по плюсовым допускам ()

=2797999,90 мм³ (подсчитано в системе Компас - 3D V12)

m_з=V·=2797999,90 ·7,85·10^-6=21,8 кг (подсчитано в системе Компас - 3D V12)

Коэффициент использования материала по формуле:

КИМ=5,4/21,8= 0,24

Стоимость заготовки из проката

S_{заг п}=215/1000·21,8-(21,8-5,4)·(61,7/1000)=3,675 руб.

Стоимость заготовки из проката с учетом коэффициента привидения цен 1985 г к ценам 2009 г.

=3,675·100=367,5 руб.

Таблица 3.1 - Результаты расчетов заготовки

3.2 Экономическое сравнение двух вариантов заготовки

Переменные затраты на механическую обработку

где C_уд=26 - удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой мехобработке, руб/кг

К_о=1,0 - коэффициент обрабатываемости материала [3, с. 5]

Для штамповки

=26·(8,3-5,4)/1,0=75,4 руб.

Для проката

=26·(21,8-5,4)/1,0=426,4 руб.

Тогда суммарный объем переменной доли затрат на получение заготовки и механической обработки

Для штамповки

=303,8+75,4=379,2 руб.

Для проката

=367,5 +426,4=793,9 руб.

На основании сопоставлений технологической себестоимости по рассматриваемым вариантам делаем заключение о том, что оптимальным является вариант получения заготовки полученной из штамповки.

Годовой экономический эффект, руб.

где Nr=4000 шт/год - годовая программа выпуска

=(793,9-379,2)·4000=1658800 руб.

4. Выбор технологических баз. План обработки

4.1 Разработка схем базирования

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве баз при токарной обработке левого возможно использовать поверхности 8 и торец 9.

При шлифованной обработке левого конца возможно использовать поверхность 14.

При токарной обработке правого конца возможно использовать поверхность торец 1 и 3.

При шлифовальной обработке правого конца возможно использовать поверхность 14.

В качестве баз при протяжной обработке необходимо использовать торец 4.

При обработке зубьев в качестве баз используются поверхности 14.

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях технологического процесса изготовления колеса приводного приведены в плане обработки.

4.2 Технологический маршрут обработки детали

Таблица 4.2 - Технологический маршрут обработки детали

5. Выбор средств технологического оснащения

Задача раздела - выбрать для каждой операции технологического процесса такие оборудования, приспособление и инструмент, которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.

5.1 Обоснование выбора оборудования

Выбор станка должен основываться на следующих правилах:

· Мощность, производительность и точность должны быть минимальными, но достаточно для выполнения требования предоставляемых к операции

· Обеспечение концентрации производства с целью уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точность за счет уменьшения числа переустановок заготовки

· Предпочтение отдавать отечественным станкам (они дешевле и сделаны по нашим стандартам)

· В среднесерийном производстве следует применять высокопроизводительные станки-автоматы, агрегатные станки, станки с ЧПУ

· Оборудование должно отвечать требования безопасности, Эргономики и экологии.

Данные по выбору оборудованию занесены в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Выбор оборудования

5.2 Обоснования выбора приспособлений

При выборе приспособления нужно руководствоваться следующими правилами:

· Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретических баз, быстродействие, надежность

· Приспособление должно обеспечить надежное закрепление заготовки при обработке

· Приспособление должно быть быстродействующим

· Следует отдавать предпочтение стандартным нормализованным, универсально-сборным приспособлением, и только при их отсутствии проектировать специальное приспособление.

Данные по выбору приспособления сведены в таблицу 5.2

Таблица 5.2 - Выбор приспособления

5.3 Обоснование выбора режущего инструмента

При выборе режущего инструмента следует руководствоваться правилами:

· Режущий инструмент выбирается исходя из метода обработки, оборудования, расположения обрабатываемой поверхности

· Следует отдавать стандартным и нормализованным инструментам и только при их отсутствии применять нестандартные

· Материал режущего инструмента выбирается исходя из обрабатываемого материала, состояния поверхности и вида обработки.

Таблица 5.3 - Выбор инструмента

6. Разработка технологических операций

6.1 Расчет промежуточных припусков и операционных размеров

6.1.1 Расчет промежуточных припусков аналитическим методом

Рассчитаем припуски на наиболее точную поверхность

Последовательность обработки данной поверхности, оборудования, установка приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Последовательность обработки поверхности, оборудование, установка

Элементы припуска - величину неровностей Rz и глубину дефектного слоя h назначаем [2, с. 66] и [5, с. 69]

Определим элементы припуска и

Суммарное отклонения штампованной заготовки:

где погрешность смещения разъемов штампов

Погрешность коробления:

где L - длина заготовки

Величина отклонения расположения заготовки центровки:

где - допуск на поверхности, используемый в качестве базовых на первой операции (2,5 мм):

Суммарное отклонение расположения:

Погрешность установки при базировании заготовки в кулачковом патроне при черновом точении =270 мкм, при чистовом точении =100 мкм, погрешность установки при чистовой обработке при установке в цанговом патроне остаточное суммарное расположение заготовки после черновой обработки =40 мкм, в мембранном =20 мкм.

где Ку - коэффициент уточнения

Для перехода 2 Ку=0,06

Для перехода 3 Ку=0,04

Для перехода 4 Ку=0,02

Для перехода 5 Ку=0,01

тогда

=907•0,06=54 мкм

=907•0,04=36 мкм

=907•0,02=18 мкм

=907•0,01=9 мкм

Минимальный припуск на черновую обработку

Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям

, мм

d min шлифов. чист.=94,97 мм

d min шлифов. черн.= 94,97+0,113=95,083 мм

d min токарн. чист.= 95,083+0,207=95,29 мм

d min токарн. черн.= 95,29+0,427=95,717 мм

d min заготовок=95,717+2,612=98,329 мм

, мм

d max шлифов. чист.=94,97+0,016=94,986 мм

d max шлифов. черн.= 95,083+0,025=95,108 мм

d max токарн. чист.= 95,29+0,10=95,39 мм

d max токарн. черн.= 95,717+0,39=96,107 мм

d max заготовок=98,329+2,5=100,829 мм

Максимальные припуски

, мм

2Zmax шлифов. чист.= 95,108-94,97=0,138 мм

2Zmax шлифов. черн.= 95,39-95,083=0,307 мм

2Zmax токарн. чист.= 96,107-95,29=0,817 мм

2Zmax токарн. черн.= 100,829-95,717=5,112 мм

Минимальные припуски

, мм

2Zmin шлифов. чист.= 95,083-94,986=0,097 мм

2Zmin шлифов. черн.= 95,29-95,108=0,182 мм

2Zmin токарн. чист.= 95,717-95,39=0,327 мм

2Zmin токарн. черн.= 98,329-96,107=2,222 мм

Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет припуска

d min заготовки - 98,329 мм

d max заготовки -100,829 мм

Рисунок 6.1 - Схема припусков

6.1.2 Расчет промежуточных припусков табличным методом

Промежуточные припуски на обработку поверхностей табличным методом определяется следующим образом: если обрабатывается однократно, то припуск определяется вычитанием из размера заготовки размер детали. Если поверхность обрабатывается многократно, от общего припуска определяется так же, как и при однократной обработке, а промежуточные припуски определяются по [11, с. 191].

Результаты расчетов припусков табличным методом приведены в таблице 6.3

Таблица 6.3 - Припуски на обработку поверхностей колеса приводного

6.2 Расчет режимов резания

6.2.1 Расчет режимов резания на торцекруглошлифовальную операцию 035

Исходные данные

Деталь - колесо приводное

Материал - сталь 40Х

Заготовка - штамповка

Обработка - торцекруглошлифовальная

Тип производства - среднесерийное

Приспособление - Патрон мембранный

Закрепление заготовки - по наружной поверхности с упором на торец

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Структура операций (последовательность переходов)

Операция 035 Торцекруглошлифовальная чистовая

Шлифовать поверхность, выдерживая размер

Выбор режущих инструментов

Принимаем Шлифовальный круг ЗП 600х25х205 91А25НС17К11 ГОСТ 2424-83

Расчет элементов режимов обработки

Глубина резания t=0,07 мм

Поперечная подача круга , мм/мин

Предварительная обработка:

Окончательная обработка:

где , - минутные подачи по таблице, мм/мин; [1, с. 173]

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга;

- коэффициент, зависящий от припуска и точности;

- коэффициент, зависящий от диаметра круга, количества кругов и характера поверхности.

6.2.1.4.3 Скорость круга, м/с

V=35 м/с

6.2.1.4.4 Скорость вращения детали, м/мин

=35 м/мин

6.2.1.4.5 Частота вращения шпинделя n,

Корректировка режимов резания по паспортным данным станка, так как на шлифовальном станке применяется бесступенчатое регулирование, принимаем фактическую частоту вращения шпинделя

Частота вращения шпинделя шлифовального круга ,

Мощность резания

где - поправочный коэффициент (0,14) [11, с. 303 табл. 56]

r, y, q, z - показатели степени r=0,8, y=0,8, q=0,2, z=1 [11, с. 303 табл. 56]

s - радиальная подача, м/мин

d - обрабатываемый диаметр

b - ширина шлифования

2,6 кВт

Сила резания

6.2.2 Расчет режимов резания на зубофрезерную операцию 045

Исходные данные

Деталь - колесо приводное

Материал - сталь 40Х

Заготовка - штамповка

Тип производства - среднесерийное

Приспособление - оправка с базированием по внутреннему отверстию

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Структура операций (последовательность переходов)

Операция 045 Зубофрезерная

Фрезеровать зубья под последующую прикатку, выдерживать размеры 176, m-4, z=42

Выбор режущих инструментов

Фреза червячная модульная сборная с рейками из стали Р6М5К5 , m=4

Расчет режимов резания

Глубина резания t, мм

При нарезании зубьев за один проход глубина резания равна высоте зуба нарезаемого колеса:

t=h=12•4=48

Назначаем подачу на один оборот нарезаемого приводного колеса:

где - подача по таблице, 3,5 мм/об [1, с. 136]

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

- коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев

Тогда

Корректируем подачу по станку: [13, с. 374]

Назначаем период стойкости фрезы [1, с. 138]

Для черновой червячной фрезы модуля m=4 мм при обработке заготовки из стали рекомендуется стойкости T=270 мин.

Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы:

где - табличная скорость по таблице, мм/об [1, с. 138]

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

- коэффициент, зависящий от количества проходов

- коэффициент, определяемый материалом режущей части фрезы

Тогда

Частота вращения фрезы, соответствующая найденной скорости резания

Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения

Действительная скорость резания

Рассчитаем режимы резания на остальные операции техпроцесса, пользуясь [1]

Результаты расчета в таблице 6.4

Таблица 6.4 - Итоговая таблица режимов резания

6.3 Определение норм на все операции

Штучно-калькуляционное время [2]:

где - подготовительно-заключительное время, мин

n - количество деталей в настроенной партии, шт

где N - программа

а - периодичность запуска в днях (3, 6, 12, 24 дня)

Д - количество рабочих дней

Принимаем а=6, тогда:

Определяется норма штучного времени :

Для всех операций, кроме шлифовальной:

Для шлифовальной операции:

где - основное время, мин

- вспомогательное время, мин

- 1,85 коэффициент для среднесерийного производства

- время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин

- время на техническое обслуживание рабочего места

- время на организационное обслуживание

- время перерывов на отдых и личные надобности, мин

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

где - время на установку и снятие детали, мин

- время на закрепление и открепление детали, мин

- время на приемы управления, мин

- время на измерение детали, мин

где - время на одну правку шлифовального круга, мин

- стойкость круга, мин

Приведем расчет норм времени на три операции. Результаты расчетов норм времени на остальные операции заносим в таблицу 6.5

Расчет норм времени на токарную черновую операцию 010

Основное время

где - длина рабочего хода

где - длина резания, мм;

- длина подвода режущего инструмента к обрабатываемой поверхности, мм;

- длина врезания режущего инструмента, мм;

- длина перебега режущего инструмента, мм;

- число переходов,

Расчет норм времени на торцекруглошлифовальную операцию 035

Основное время

где - припуск, снимаемый на этапе предварительной подачи

- припуск, снимаемый на этапе окончательной подачи

- минутная подача на этапе предварительной подачи

- минутная подача на этапе окончательной подачи

- время выхаживания [1, с. 175]

Расчет норм времени на зубофрезерную операцию 045

где - длина прохода фрезы

- число зубьев

- подача, мм/об

- число одновременно обрабатываемых заготовок

Длина прохода фрезы:

где - длина резания, мм

- длина врезания, мм [1, с. 148]

- длина перебега, мм [1, с. 148]

мм

Аналогично рассчитаем нормы времени для остальных операций, результаты расчетов занесем в таблицу 6.5

Таблица 6.5 - Нормы времени

7. Выбор и проектирование контрольного приспособления

7.1 Анализ конструкции базового приспособления

Цели проектирования

На операции 090 Контрольная происходит окончательный выборочный контроль геометрических параметров колеса приводного.

После шлифовальных операций происходит биение ступицы и отверстия. Спроектируем приспособление для контроля биения, взяв за основу приспособление для аналогичных деталей.

Вместо механических индикаторов применим измерительные блоки с индикаторными головками с точностью измерения 0,001 мм.

7.2 Описание конструкции приспособления

Описание конструкции приспособления.

Приспособление содержит плиту 5, к которой с помощью Т - образного болта 1, гайки 3 и шайбы 11 крепится призма 6. К призме 6 с помощью винта 10 крепится упор 9.

На плиту 6 устанавливается два индикаторных блока, состоящих из стоек 7 и 8, к которым винтами 2 крепится индикаторные головки 1 датчиков компаратора для контроля биения.

Первая индикаторная головка - преобразователь литейных перемещений А33, производства НПО «Прибор», с ходом и измерительной вставки - для контроля биения отверстия.

Вторая индикаторная головка - преобразователь литейных перемещений А40, производства НПО «Прибор», с ходом и измерительной вставки - для контроля радиального биения.

Плита 6 устанавливается на контрольный стол с помощью опор 4.

Приспособление работает следующим образом.

Заготовку устанавливают в призме 6 и упирают зубья в упор 9. Индикаторные блоки продвигают по плите 5 вперед до тех пор, пока индикаторные головки своими измерительными вставками не упрутся в стенку контролируемого отверстия или ступицы. Заготовку проворачивают на и показаниям индикаторов определяют величину биения.

штампованный заготовка резание

8. Расчет и проектирование производственного участка

При проектировании механического цеха или его отдельного участка необходимо учитывать ряд особенностей конструкции детали, ее материал, тип производства и многое другое.

8.1 Расчет потребности количества оборудования, его производственная характеристика и степень загрузки

Расчет потребного количества станка каждого типа - размер для обработки заданного количества одинаковых деталей в серийном производстве на каждой операции определяется по формуле:

C_раст=N_год·t_шт-к·k_загр/F_д^обор·60

где t_шт-к - штучно-калькуляционное время обработки деталей на данной операции;

N_год - годовая программа выпуска деталей;

k_загр - коэффициент загрузки оборудования;

F_д^обор - действительный годовой фонд времени работы оборудования при 2-х сменной работе;

60 - коэффициент перевода времени в часах

C_раст - расчетное число станков.

Штучно-калькуляционное время обработки детали на данной операции определяется по формуле:

t_шт-к=t_шт+(t_пз/N_пар)

где t_шт - штучное время обработки на данной операции;

t_пз - подготовительно-заключительное время поданной операции;

N_пар - размер партии. Определяется в три этапа:

1. Минимальный размер партии N_мин может быть определен по формуле:

N_мин=t_пз/(t_шт·б)=26/(8,288•0,08) =39 шт.

где t_пз - подготовительно-заключительное время на переналадку оборудования по операции, имеющей наибольшие затраты времени на переналадку, в мин.;

б - коэффициент допустимых потерь на переналадку (0,05-0,08)

2. Оптимальный размер партии N_опт кратен сменно-суточной программе и определяется по формуле:

N_опт=N_год·i/Ф_г=4000·6/253=94 шт.

где i - необходимый запас деталей в днях;

Ф_г - число рабочих дней в году (253 дня)

3. Подбираем нормативный размер партии деталей:

· Нормативный размер должен быть большим или равным минимально, но меньше оптимального значения партии деталей:

N_мин?N_нор? N_опт

39?67?94

· Нормативный размер должен давать целое число партий в месяц:

k=N_год/12·N_нор=4000/12·67=5 партий в месяц.

Определив по ведущей операции нормативный размер партии деталей равным 67 шт.

Базовый и проектный техпроцесс изготовления деталей с указанием номеров и наименований операций, применяемого оборудования, штучно-калькуляционного времени представлены в таблице 8.1

Таблица 8.1 - Производственная характеристика оборудования

Действительный годовой фонд работы оборудования (F_д^обор) определяется по формуле:

F_д^обор=[(D_к-D_в-D_п)·F_с·z-14]·K_р=[(365-104-12)·8·2-14]·0,92=3652 часов

где D_к - число календарных дней в году - 365;

D_в - число выходных дней - 104;

D_п - число праздничных дней - 12;

14 - количество предпраздничных дней, сокращенных на 1 час;

z - число смен - 2;

F_с - продолжительность смены - 8 часов;

K_р - коэффициент учитывающий время пребывания станка в ремонте для средних станков = 0,92;

Затем рассчитываем потребное количество оборудования:

где - годовая программа

- коэффициент загрузки оборудования

Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная

Базовый вариант:

принимаем 1 шт.

Проектный вариант:

принимаем 1 шт.

Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная

Базовый вариант:

принимаем 1 шт.

Проектный вариант:

принимаем 1 шт.

Рассчитаем все операции аналогичным способом.

Таблица 8.2 - Потребное количество оборудования

После расчета потребного количества оборудования необходимо дать его производственную характеристику по следующей форме:

Степень загрузки оборудования. После определения расчетного и принятого количества станков необходимо определить загрузку оборудования по участку.

На каждой операции средней процент загрузки оборудования определяется по формуле:

K_зср1=0,73/1=0,73

K_зср2=0,71/1=0,71

K_зср3=0,83/1=0,83

Рассчитаем все операции аналогичным образом и занесем в таблицу 8.4. Средний процент загрузки по участку определяется:

Таблица 8.3 - Производственная характеристика оборудования

K_зср=УС_расч/УС_прин=(0,73+0,71+0,83+0,75+0,80+0,71+0,68+0,78+0,76+0,81+0,75+0,73+0,88+0,75)/14=0,76

Расчет загрузки оборудования заключается составлением графика загрузки оборудования.

Таблица 8.4 - График загрузки оборудования

Таблица 8.5

8.2 Расчет численности работающих на участке

Расчет численности работающих на участке ведется отдельно по каждой категории

8.2.1 Определение потребности количества основных рабочих

Расчет ведется по каждой профессии отдельно по формуле:

R_осн=(t_шт·N_год·K_догр)/(F₀^рабоч·60·K_пн)

где t_шт - время на операцию;

N_год - годовая программа;

K_догр - коэффициент догрузки;

K_пн - коэффициент плановой переработки норм с учетом роста производительности - 1,1;

F₀^рабоч - действительный годовой фонд времени одного рабочего

F₀^рабоч - [(D_к-D_в-D_п)·F_с-7]·K_п=[(365-140-7)·8·1-7]·0,9=1786,5 часов

K_п - коэффициент учитывающий планируемые потери рабочего времени - 0,9.

Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная

принимаем 2 человека

Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная

принимаем 2 человека

Рассчитаем все операции аналогичным способом.

Таблица 8.6

Итого:

человек

Таблица 8.7 - Сопоставление количества рабочих и наличие оборудования

Таблица 8.8 - Сводная ведомость основных рабочих

8.2.2 Численность вспомогательных рабочих

1. Количество наладчиков определяется по норме обслуживания, в серийном производстве - 10 станков на 1 наладчика в смену.

1 рабочий - 10 станков

Х - 14 станков

X=14·1/10·100%=140%

Принимаем двух наладчиков в 2 смены с оплатой по 70%

2. Количество слесарей ремонтников определяется по норме обслуживания в 500 ремонтных единиц механической части оборудования.

1 рабочий - 500 ремонтных единиц

X - 238

X=238·1/500·100%=47,6%

Принимаем одного слесаря - ремонтника в смену с оплатой 47,6%

3. Количество слесарей - электриков определяется по норме обслуживания в 900 ремонтных единиц электрической части оборудования.

1 рабочий - 900 ремонтных единиц

X - 245

X=245·1/900·100%=27,2%

Принимаем одного слесаря - электрика в смену с оплатой 27,2%

4. Количество уборщиц определяется по нормам 450-500 м² в смену. Если количество станков на участке не более 20, то принимается одна уборщица.

Определяем общую численность работающих на участке, и составляется ведомость работающих на участке:

R_уч=R_осн+R_всп+R_уб=28+4+1=33 человека

Таблица 8.9 - Ведомость работающих на участке

8.3 Расчет площади участка

Площадь участка включает:

· Производственную площадь (занятую оборудованием, рабочими местами, проходами, проездами, транспортными устройствами);

Производственная площадь может быть определена по удельной площади на один станок:

F_пр=F_уд·C_п=20•14=280 м²

где F_уд - удельная площадь на один станок для средних станков (4000х2000мм) 15-25 м² принимаем 20 м²;

C_п - количество принятых станков с учетом моечной машины.

· Вспомогательную площадь (занятую заготовительными, ремонтными, заточными, контрольными отделениями, а также складскими помещениями для материалов, заготовок, деталей) определяется по укрупненным показателям и составляет 25% от производственной площади:

F_всп=F_пр·25%=280·0,25=70 м²

· Бытовые помещения (гардеробные, душевые, буфеты, медпункты) определяются по удельной площади бытовых помещений на одного рабочего:

F_быт= R_раб·ѓ=33·0,7=23,1 м²

где ѓ=0,7 м² - удельная площадь бытового помещения на одного рабочего.

Общая площадь участка:

F_уч= F_пр+ F_всп+ F_быт=280+70+23,1=373,1 м²

8.3.1 Расчет объема участка

1. Объем производственного помещения V_пр=F_пр+h=280·12=3360 м³, где h - 12 м - высота помещения;

2. Объем вспомогательных помещений V_всп=F_всп+h=70·6=420 м³, где h - 6 м - высота помещения;

3. Объем служебно-бытовых помещений V_быт=F_быт+h=23,1·4=92,4 м³

4. Объем участка V_уч= V_пр+ V_всп+ V_быт=3360+420+92,4=3872,4 м³

8.4 Определение капитальных затрат

При проектировании производственного участка к капитальным затратам относятся:

1. Затраты на строительство зданий и сооружений. Стоимость 1 м² производственных помещений составляет Ц_пр=15000 руб, тогда:

Ц_зд=Ц_пр· F_уч=28000·373,1=10446800 руб.

2. Затраты на оборудование - K_обор (из ведомости оборудования) -15766500 руб.

3. Затраты на транспортные средства 10% от K_обор -1576650 руб

4. Затраты на инструмент и приспособление 15% от K_обор - 2364975 руб.

5. Затраты на производственный и хозяйственный инвентарь 2% от K_обор - 315330 руб.

6. Общие капитальные затраты

K=Ц_зд+K_обор+K_тр+K_инстр+K_инв=

10446800+15766500+1576650+2364975+315330=30470255 руб.

Таблица 8.10 - Ведомость основных средств

8.5 Расчет фонда заработной платы

Фонд заработной платы производственных рабочих складывается из основной и дополнительной заработной платы.

8.5.1 Расчет фонда оплаты труда основных рабочих

Фонд прямой зарплаты основных рабочих определяется по формуле:

Ф_прям=УР_i·N_год

где УР_i - сумма штучных расценок за деталь по всем операциям;

N_год - годовая программа выпуска деталей.

Штучная расценка на операции определяется по формуле:

Р_о=(T_c·t_шт·K_догр)/60

где T_c - часовая тарифная ставка соответствующего разряда;

t_шт - штучное время обработки на данной операции;

K_догр - коэффициент догрузки.

Базовый вариант:

Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная

Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная

Проектный вариант:

Рассчитаем на операцию 045 зубофрезерная

Рассчитаем на операцию 070 зубоприкатная

Рассчитаем все операции аналогичным способом.

Таблица 8.11 - Расчет расценок

Определяем фонд прямой зарплаты основных рабочих:

Ф_прям=913,84•4000=3655360 руб.

Фонд премии по сдельно - премиальной оплате труда составляет 20% от прямой зарплаты:

Ф_прем=0,2· Ф_прям=0,2·3655360=731072 руб.

Фонд основной зарплаты основных рабочих равен:

Ф_осн= Ф_прям+ Ф_прем+Д=3655360+731072+12000=4398432 руб.

где Д - доплата за руководство бригадой 12000 руб.

Фонд дополнительной зарплаты включает оплату очередных отпусков, отпусков на учебу, времени выполнения государственных и общественных обязанностей и др. и составляется 10% от основной зарплаты:

Ф_доп=0,1· Ф_осн=0,1·4398432=439843,2 руб.

Общий фонд зарплаты:

Ф_общ= Ф_осн+ Ф_доп=4398432+439843,2=4838275,2 руб.

Среднемесячная зарплата одного рабочего:

З_ср= Ф_общ/P·12=4838275,2/28•12=14399,62 руб.

где P - число основных рабочих;

12 - число месяцев в году.

8.5.2 Расчет фонда оплаты вспомогательных рабочих

Фонд заработной платы вспомогательных рабочих рассчитывается по формуле:

Ф_прям=Т_с·R_всп·F₀^рабоч·К_{д о}

где Т_с - часовая тарифная ставка соответствующего разряда;

R_всп - количество вспомогательных рабочих;

F₀^рабоч - действительный годовой фонд времени работы одного рабочего;

К_{д о} - коэффициент учитывающий долю оплаты.

· Расчет фонда оплаты труда наладчика:

Ф_{прям нал}=91,66•2•1786,5•0,7=229250,82 руб. (на 1 наладчика 114625,41 руб.)

· Расчет фонда оплаты труда слесаря - ремонтника

Ф_{прям рем}=71,42•1•1786,5•0,476=60733,71 руб

· Расчет фонда оплаты труда слесаря - электрика:

Ф_{прям элек}=71,42•1•1786,5•0,272=34704,97 руб

Итого фонд оплаты труда вспомогательных рабочих:

Ф_{прям всп}= Ф_{прям нал}+ Ф_{прям рем}+ Ф_{прям элек}=

229250,82+60733,71+34704,977=324689,5 руб.

Таблица 8.12 - Фонд оплаты труда вспомогательных рабочих

Фонд премии составляет 20% от прямой зарплаты:

Ф_прем=0,2· Ф_{прям всп}=0,2·324689,5=64937,9 руб.

Фонд основной зарплаты вспомогательных рабочих:

Ф_осн= Ф_{прям всп}+ Ф_прем=324689,5 +64937,9 =389627,4 руб.

Фонд дополнительной составляет 12% от основной зарплаты:

Ф_доп=0,12· Ф_осн=0,12·389627,4=46755,28 руб.

Общий фонд зарплаты:

Ф_общ= Ф_доп+ Ф_осн=46755,28+389627,4=436382,68 руб.

Среднемесячная зарплата вспомогательного рабочего:

З_ср=Ф_общ/Р·12=436382,68/4•12=9091,30 руб.

Расчет фонда оплата уборщицы:

Ф_убор=С_о·12·R·К_пр·К_доп=6100•12•1•1,2•0,74=65001,6 руб.

где С_о - месячный оклад;

R - количество работающих;

К_пр - коэффициент учитывающий премию уборщицы 20% к размеру основной зарплаты;

К_доп - коэффициент учитывающий долю оплаты;

Доля оплаты определяется в зависимости от площади участка

100% - 500 м²

X - 373,1

X=100·373,1/500=74,62%

Доля оплаты составляет 74%

З_ср=Ф_убор/Р·12=65001,6/1•12=5416,8 руб.

Расчет отчисления на социальное страхование.

Отчисление на социальное страхование берутся в размере 34% от общего фонда зарплаты по каждой категории трудящихся:

О_{отч осн}=4838275,2•0,34=1645013,5 руб.

О_{отч всп}=436382,68•0,34=148370,11 руб.

О_{отч убор}=65001,6•0,34=22100,54 руб.

О_{отч общ}=5339659,4·0,34=1815484,1 руб.

Таблица 8.13 - Ведомость зарплаты работающих на участке

8.6 Расчет стоимости основных материалов

Расчет стоимости основных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов ведется по формуле:

Ц_осмат=(QР_дет1,05-qР_отх)N_годK_догр=(8,3•27•1,05-2,9•4,725)4000•3=2659230руб.

где Q - вес заготовки - 8,3 кг;

Р_дет - цена материала 27 руб/кг;

1,05 - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

q - вес отходов на одну деталь 2,9 кг;

Р_отх - цена за 1 кг. отходов 4,725 руб/кг.

8.7 Расчет расходов, связанных с обслуживанием и эксплуатацией оборудования, цеховых расходов

К расходам на содержание и эксплуатацию оборудования относятся затраты на содержание, амортизацию и текущий ремонт производственного оборудования, транспорта и др.

К цеховым расходам относятся затраты по обслуживанию и управлению участком ИТР, МОП, амортизация и затраты по содержанию, текущему ремонту зданий и инвентаря и др.

Расчет расходов по содержанию и эксплуатации оборудования, цеховых расходов выполним в таблицах 8.12 и 8.13.

Таблица 8.14 - Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

Таблица 8.15 - Смета цеховых расходов

После составления смет определяем проценты расходов на содержание и эксплуатацию оборудования и цеховых расходов по формулам:

РСЭО=УРСЭО·100%/ФОТ_{осн раб}=7345247,21•100%/4838275,2=151,8%

Цех.рас=УЦех.рас.·100%/ФОТ_{осн раб}=2425724,14•100%/4838275,2=50,1%

8.8 Расчет себестоимости годового выпуска изделия

Себестоимость - это сумма всех затрат в денежном выражении на изготовление и реализацию продукции. На проектируемом участке определяется цеховая себестоимость. Цеховая себестоимость годового выпуска деталей будет равна:

С_год=Ц_{ос мат}+З+Н_об+Н_ц

где Ц_{ос мат} - стоимость основных материалов на программу с учетом транспортно - заготовительных расходов - 2659320руб;

З - зарплата основных рабочих по участку с отчислениями на социальное страхование (4838275,2+1645013,5) руб;

Н_об - расходы по содержанию и эксплуатацию оборудования - 7345247,21 руб;

Н_ц - цеховые расходы - 2425724,14 руб.

С_год=2659320+(4838275,2+1645013,5)+7345247,21+2425724,14=18913580,05руб.

Себестоимость детали определяется по формуле:

С_ед==С_год/N_год=18913580,05/4000=4728,39 руб.

Таблица 8.16 - Плановая калькуляция себестоимости единицы изделия

Таблица 8.17 - Смета затрат на производство

8.9 Определение экономической эффективности проектируемого технологического процесса

Экономическая эффективность спроектированного технологического процесса определяется путем экономического сравнения выбранного варианта технологического процесса с заводским вариантом.

Расчет снижения себестоимости определяется по формуле:

ДС=С₁-С₂=4970,02-4728,39= 241,63 руб.

где С₁-себестоимость изготовления детали по заводскому варианту - 4970,02 руб;

С₂ - себестоимость изготовления детали по проектируемому варианту - 4728,39 руб.

Процент снижения себестоимости детали определяем по формуле:

%=ДС·100%/ С₁=241,63·100%/4970,02=4,86%

Расчет снижения трудоемкости и роста производительности труда.

Процент снижения трудоемкости определяется по формуле:

Д=(Т_з-Т_п)·100%/Т_з

где Т_з - суммарная трудоемкость изготовления детали на заводе - 25,90 мин;

Т_п - суммарная трудоемкость изготовления детали на проектируемом участке - 21,76 мин.

Д=(25,90-21,76)·100%/25,90=15,98%

Расчет производительности труда определяется по формуле:

ДТ= Т_з-Т_п=25,90-21,76=4,14

ПТ=100·ДТ/(100- ДТ)

где ДТ - снижение трудоемкости изготовления детали - 4,14 мин.

ПТ=100·4,14/(100-4,14)=4,31%

Расчет годового экономического эффекта осуществляется по формуле:

Э_год=(С₁+Е_п·К₁/N_год·К_дог)-(С₂+Е_п·К₂/N_год·К_дог)·N_год·К_дог

где С₁ - себестоимость единицы изделия по заводскому варианту - 4970,39 руб;

С₂ - себестоимость единицы изделия по проектируемому варианту - 4728,39 руб;

Е_п - 0,15;

К₁ - капитальные вложения по заводскому варианту - 27728212 руб.

К₂ - капитальные вложения по проектируемому варианту - 30470255 руб.

К_дог - коэффициент догрузки 3.

Э_год=(4970,39+0,15•27728212/4000•3)-(4728,39+0,15•30470255/4000•3)·4000•3=2492760 руб.

Расчет срока окупаемости капитальных дополнительных вложений осуществляется по формуле:

Т_ок=(К₂-К₁)/(С₁-С₂)·N_год?Т_н

где Т_н - нормативный срок окупаемости капитальных вложений 6 лет;

Т_ок - (30470255-27728212)/(4970,39-4728,39)·4000=2,83 года

В Результате расчета установлена экономическая целесообразность проектируемого технологического процесса, а именно:

· Годовой экономический эффект составляет 2492760 руб.;

· Срок окупаемости капитальных дополнительных затрат 2,83 года;

2,83=2,10 года

· Снижение себестоимости 4,86%

· Снижение трудоемкости 15,98%

· Рост производительности труда 4,31%

Эффективность проектируемого технологического процесса обеспечивает за счет внедрения более производительного оборудования, инструмента, совмещения профессий и т.д.

8.10 Технико-экономические показатели участка

Рассчитаем технико-экономические показатели и занесем в таблицу 8.16

2. Товарная продукция по трудоемкости:

3. Товарная продукция в денежном выражении:

где Ц - себестоимость единицы изделия;

N - годовой выпуск деталей.

12. Производительность труда (выпуск продукции на одного работающего):

13. Фондотдача:

14. Съем товарной продукции с 1 м² площади:

15. Фондовооруженность труда одного основного рабочего:

16. Энерговооруженность труда одного основного рабочего:

18. Коэффициент сменности по участку:

22. Затраты на 1 руб. товарной продукции:

23. Коэффициент использования металла:

Таблица 8.18 - Технико-экономические показатели участка

Замена оборудования на более высокопроизводительное с ЧПУ позволяет сократить трудоемкость на 15,98% и снизить себестоимость изготовления на 4,86%. Капитальные вложения в осуществление проекта окупятся в течение 2,10 года. Экономический эффект проектируемого техпроцесса составляет 2492760 руб. Экономический эффект при выборе заготовки (штамповка) составляет 1658800 руб. Данный проект можно считать эффектным.

9. Безопасность и экологичность проекта

9.1 Описание рабочего места, оборудования и выполняемых технологических операций

Обработка детали «колесо приводное» производится на производственном участке по изготовления прикатных колес.

Таблица 9.1 - Описание технологического процесса, оборудования, инструмента для производственного участка

Все оборудование подсоединено к электрической сети 380В и имеют подвод сжатого воздуха. К токарным и шлифовальным, фрезерным станкам осуществляется подвод эмульсии для охлаждения и смазки.

Транспортировка заготовок и готовых деталей осуществляется электрокаром в кассетах. Загрузка заготовок на участке осуществляется согласно технологическому процессу. Расположение станков, расстояние между станками соответствует санитарным нормам, а в некоторых местах даже превышают их. Для подъезда электрокара имеется проезд шириной 3,0 м. Предусмотрены места для складирования заготовок и готовых деталей.

В технологическом процессе изготовления колеса приводного используется СОЖ: 3…5% укринол и индустриальное масло с серосодержащей присадкой (ИС 12-80% и ПЗ-26-СО-20%).

В состав смазочно-охлаждающие жидкости ИС-12-ПЗ-26-СО входит 80% индустриального масла и 20%, растворенной в нем присадки, содержащей 3,5…5% серы 0,7…1,5% хлора. Для мойки деталей применяется раствор тринатрия фосфата и нитрат натрия, нагретый до температуры 60…70°С.

9.2 Идентификация опасных и вредных веществ производственных факторов разрабатываемого производственного объекта

Таблица 9.2 - Основные ОВПФ, присутствующие на производственном участке

9.3 Экологическая экспертиза разрабатываемого объекта

В проектируемом механическом цехе, и на предприятии в целом, во избежание загрязнения окружающей среды предусмотрены следующие мероприятия.

1. Для отчистки выбрасываемого воздуха применяются циклоны.

Механическая обработка на металлообрабатывающих станках сопровождается выделением пыли, стружку, туманов, масел и эмульсий, которые через систему вентиляции выбрасываются из помещения в окружающую среду.

При эксплуатации одного фрезерного или протяжного станка выбросы паров воды, туманов и эмульсий не регламентируется, так как в их объеме содержится веществ, загрязняющих окружающую среду.

Очистка выбрасываемого вентиляцией воздуха от пыли производится посредством применяемых циклонов.

2. Отработанные СОЖ отправляются на переработку.

3. Стружку и другие твердые металлические отходы отправляются на переработку.

Для недопущения загрязнения среды твердыми отходами (стружкой) предусматриваются следующие мероприятия:

1. Сбор стружки по территории цеха с последующим прессование

2. Последующая отправка стружки на переработку

В механическом цехе предусмотрен участок по переработке стружки, что позволяет сократить затраты на погрузочно-разгрузочные работы, снижает безвозвратные потери при их перевалке и транспортировке и высвобождает транспортные средства.

Стружку, которая образуется при механической обработке деталей, собирают и перерабатывают на стружко-дробилках, брикетировочных прессах. Основные операции первичной обработки металлических отходов - сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, брикетирование на прессах.

Регулярный плановый ремонт станка исключает не предусмотренное конструкцией трение, а регулярная чистка, смазка, замена выработавших свой срок узлов (например, подшипников качения) снизит количество твердых отходов в целом.

3. Для чистки сточных вод применяют маслоловушки, нефтеловушки и песколовы.

На территории промышленных предприятий образуются сточные воды трех видов:

· Бытовые

· Поверхностные

· Производственные

Бытовые сточные воды образуются в результате эксплуатации на территории предприятий душевых, туалетов, прачечных, столовых. Предприятие не отвечает за качество данных сточных вод, и направляют их на городскую станцию очистки.

Поверхностные сточные воды образуются в процессе сливания с дождевой, талой и поливочной водой примесей, скапливающихся на территории, крышах и стенах сооружений предприятия. Основные компоненты примесей в этих водах: песок, стружка, опилки, пыль, сажа, нефтепродукты, масло и т.п.

Примечание: Анализ загрязнения окружающей среды ведется с точки зрения эксплуатации фрезерных и токарных станках. Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических целях. Очистка от загрязняющих веществ - масла, производятся применением маслоловушек, нефтеловушек.

10. Охрана труда

Охрана труда - это система правовых, социально-экономических, организационных, технических, санитарно-гигиенических и других мероприятий, направленных на обеспечение здоровых и безопасных условий труда на производстве. Создание здоровых и безопасных условий труда, полная ликвидация травматизма и профессиональных заболеваний является важнейшей государственной задачей охраны труда в РФ. Она установлена и регулируется Конституцией РФ, Трудовым Кодексом и различными правилами и нормами, а так же инструкциями по охране труда. Основным законодательным актом, который регулирует отношения в области охраны труда для работника и нанимателя независимо от формы собственности и ведомственного подчинения является Трудовой Кодекс РФ.

В целях охраны произведения Трудовой Кодекс возлагает на администрацию предприятия, во-первых, проведение инструктажа рабочих и служащих по технике безопасности, производственной санитарии, противопожарной охране и другим правилам охраны труда, во-вторых, организацию работы по профессиональному отбору и, в-третьих, осуществление постоянного контроля над соблюдением работниками всех требований инструкции по охране труда. На главного инженера возлагается оперативное руководство организацией инструктажа (обучения) и ответственность за его проведение в целом на предприятии. Непосредственный контроль над своевременным проведением инструктажа осуществляет инженер по охране труда. Начальник цеха и мастер участка несут ответственность за своевременное проведение инструктажа. Инструктажи бывают: вводный, первичный, на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой. Рабочие и служащие обязаны соблюдать инструкции по охране труда, установленные требования обращения с машинами и механизмами, а также пользоваться выдаваемыми им средствами индивидуальной защиты.

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных условий микроклимата в рабочей зоне помещения. Оптимальные и допустимые значения микроклимата, а именно: температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха устанавливаются согласно ГОСТ 12.1.005-76 'Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-технические требования' в зависимости от тяжести выполняемой работы и сезона года. Для обеспечения микроклимата и чистоты воздушной среды участок оборудован приточно-вытяжной вентиляцией, которая удаляет загрязненный или нагретый воздух из помещения и подает в него свежий воздух. Источники интенсивных выделений пыли при точении, паров при мойке и другие оборудованы устройствами для местных отсосов. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищают с помощью фильтров или специальных устройств (пылеосадочные камеры, циклоны, ротоклоны). Для подогрева воздуха в холодное время года предусмотрены калориферы.

В производственных условиях не всегда удается устранить все опасные и вредные производственные факторы путем проведения общетехнических мероприятий (устройство вентиляции, экранирование источников теплового излучения и др.). В этих случаях применяют средства индивидуальной защиты. Органы зрения защищаются очками не только от механических повреждений, но и от теплового излучения. Органы дыхания защищают фильтрующими средствами (респираторы и противогазы). Защита кожи лица, шеи и рук при работе с едкими различными веществами осуществляется применением защитных мазей и паст, которые наносятся на кожу перед началом работы, а по окончании ее легко смываются.

Сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы и безопасность на производстве, производительность труда и качество выпускаемой продукции зависят от условий освещения. При освещении производственного помещения (участка) используют естественное, создаваемое светом неба, и искусственное, осуществляемое электрическими лампами, освещение. При выполнении операций к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах (электрические лампы). Для защиты глаз от ультрафиолетового и инфракрасного излучения, слепящей яркости видимого излучения применяют защитные очки, щитки, шлемы.

Увеличение производительности, рост мощностей и быстроходности оборудования при одновременном снижении его материалоемкости сопровождается усилением вибраций. Особенно желательно снизить воздействие вибраций на операциях с ЧПУ . Воздействие вибраций не только ухудшает самочувствие работающего и снижает производительность труда, но и приводит к виброболезни. Основными методами борьбы с вибрацией машин и оборудования являются: снижение вибраций воздействием на источник возбуждения (посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил); отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы; вибродемпфирование (процессе уменьшения уровня вибрации путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию-использование композиционных материалов, пластмасс, дерева, резины, полимеров); динамическое гашение колебаний; изменение конструктивных элементов машин; виброизоляция (виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин).

На слесарной операции при работе с ручной пневматической шлифовальной машинкой применяют средства индивидуальной защиты рук от воздействия вибраций: рукавицы, перчатки, виброзащитные прокладки. В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим работы.

Шум на производстве, который возникает при механической обработки, наносит большой ущерб, вредно воздействует на организм человека (ухудшение слуха, глухота, нарушается процесс пищеварения), вследствие чего снижается производительность. Утомление рабочих и операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм. Для снижения шума используют такие методы, как: изменение в конструкции шумообразующего источника; заключение его в изолирующие кожухи; использование глушителей шума при выпуске сжатого воздуха из пневмосистемы; размещение наиболее мощных источников шума в звукоизолирующих помещениях; использование звукопоглощающей облицовки потолков и стен, штучных звукопоглотителей и звукопоглощающих экранов, виброизолирующих фундаментов и амортизаторов под оборудование. К средствам индивидуальной защиты от шума относят вкладыши, наушники и шлемы.

В связи с тем, что при производстве корпуса на всех операциях технологического процесса применяется электричество, большое значение уделяется электробезопасности. Основными мерами защиты от поражения током являются:

а) обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения (изоляция токоведущих частей, ограждения);

б) электрическое разделение сети; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, использованием двойной изоляции, защитным заземлением, занулением, защитным отключением; организация безопасной эксплуатации электроустановок (медосмотр, обучение и квалификация);

в) применение специальных электрозащитных средств - переносных приборов и приспособлений (диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками, диэлектрические галоши и коврики, указатели напряжения, предупредительные плакаты, временные переносные ограждения-щиты).

На участке предусмотрены защитные ограждения возле основного и вспомогательного оборудования и пульты аварийного его отключения.

Так как вес детали равен 5,4 кг то для установки и снятия её на всех операциях используются манипуляторы. Для обеспечения безопасности эксплуатации манипуляторов применяют: концевые выключатели, автоматически отключающие механизмы подъема детали; ограничители грузоподъемности, предохраняющие манипулятор от перегрузки путем выключения механизма подъема; звуковую и световую сигнализацию, предупреждающую о наступлении аварийной ситуации.

Подробно распишем меры безопасности при работе с манипуляторами, используемыми для поднятия корпуса.

К работе допускаются лица, не моложе 18 лет, закрепленные за механизмом, знающие устройство и правила его эксплуатации, имеющие навыки по управлению манипулятором и строповки грузов и пошедшие инструктаж по технике безопасности для работы с ним.

Перед началом работы на манипуляторе необходимо:

- проверить исправность труб пневмосети манипулятора;

- при случайном повреждении пневмомагистрали после обратного клапана (свободное истечение воздуха в атмосферу) грузозахватный орган с грузом резко опускается;

- осмотреть наружное состояние механизма;

- осмотреть закрепление противовеса;

- проверить состояние захватного устройства, надежность закрепления захвата в блоке управления.

При работе с манипулятором необходимо следить за тем, чтобы груз был надёжно закреплен грузозахватным устройством. Запрещается освобождать захват от груза при неполном стравливании воздуха из системы. Для полного стравливания необходимо воздействовать на рукоятку астатического управления вниз.

Запрещается работать с манипулятором при любой его неисправности. Полное техническое освидетельствование манипулятора, находящегося в эксплуатации, производить один раз в 3 года, частичное не реже одного раза в год согласно 'Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов'. При замене несущих расчётных конструкций манипулятора, находящегося в эксплуатации, проводить внеочередное полное техническое освидетельствование.

Планировка участка выполнена в соответствии с требованиями ГОСТов и СНиПов о безопасном расположении оборудования на участке механической обработки деталей: ширина проходов (проездов) - 4.5 м, не менее; расстояние между оборудованием и коробами - 0.3 м, не менее; оборудование участка расположено в одну линию на соответствующем расстоянии друг от друга, что обеспечивает хороший доступ к станкам рабочих (основных и вспомогательных).

Спроектируем общую систему освещения. (Кноринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения)

Выбираем тип светильников с учетом характеристик светораспределения, по экономическим показателям, условиям среды, а также с учетом требований взрыво - и пожаробезопасности.

Световой поток ряда ламп (Фл, лм) светильников при люминесцентных лампах рассчитывается по формуле:

где - нормативная минимальная освещенность, лк; выбираем исходя из СНиП II-В.6-59;

- площадь освещаемого помещения, м², S = 88 м² (согласно планировки участка);

- коэффициент минимальной освещенности, z = 1,1 по СНиП II-В.6-59;

- коэффициент запаса для люминесцентных ламп, k_зап = 1,5. согласно ГОСТ 6825-61;

- количество рядов светильников в помещении, (принимаем согласно площади участка и минимального практического расстояния расположения рядов светильников между собой - 8);

- коэффициент использования светового потока ламп, зависящих от КПД и кривой распределения силы света светильника, высоты подвеса светильников и показателей помещения, принимаем =40…60%.

Тогда:

При расположении в ряду 5-и ламп определяем световой поток одной лампы Фл1:

По световому потоку Фл = 6150 лм выбираем по ГОСТ 6825-61 стандартную лампу ЛДЦ-80 со световым потоком 6150 лм и световой отдачей 34 лм/Вт.

10.1 Охрана окружающей среды

С экологической точки зрения технологический процесс обработки детали является относительно безопасным. На производстве не используются вещества, процессы, способные нанести значительный ущерб окружающей среде. Однако несоблюдение элементарных правил эксплуатации производственного оборудования, применения смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) может привести к загрязнению окружающей среды, ухудшению здоровья рабочих.

Для обеспечения чистоты воздушной среды цех оборудован приточно-вытяжной вентиляцией, которая удаляет загрязненный воздух из помещения и подает в него свежий воздух. Источники интенсивных выделений, паров при мойке, вредных аэрозолей при окраске, сварочные кабины и другие оборудованы устройствами для местных отсосов. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается с помощью фильтров и специальных устройств (пылеосадочные камеры, циклоны, ротоклоны).

При осуществлении мойки изделий используется водно-щелочной раствор. При этом с деталей удаляется остаток СОЖ, стружка. Для уменьшения вредных выбросов используется рециркуляция воды, предварительно очищенной в отстойниках и циклонах.

Отработанная СОЖ собирается в специальные емкости при станках. Водная и масляная фаза используется в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза эмульсий поступает на регенерацию. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию должна соответствовать требованиям СНиП 11-32-74. Водную фазу СОЖ очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию. Контроль качества СОЖ на масляной основе производится одного раза в месяц, эмульсий - одного раза в неделю, синтетических и полусинтетических жидкостей - не реже одного раза в две недели. Не реже одного раза в неделю должен производиться анализ СОЖ на отсутствие микробов, вызывающих кожные заболевания. Дополнительный контроль СОЖ должен проводиться при появлении запаха или раздражения рук.

10.2 Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях

Проанализировав используемое оборудование при производстве детали 'Колесо приводное' и техпроцесс, приходим к выводу, что на данном предприятии чрезвычайная ситуация может возникнуть в результате пожара.

Для предотвращения возникновения пожаров большое значение имеет противопожарная профилактика. Она предусматривает ряд мероприятий по предупреждению возникновения пожаров и их ликвидации:

Для пожароопасных цехов на промышленной площади отводят определённые участки и располагают с подветренной стороны по отношению к открытым складам ЛВЖ, сжиженные газы и т.п. Внутризаводские дороги должны обеспечивать беспрепятственный удобный проезд пожарных автомобилей к любому зданию. Одна из сторон предприятия должна примыкать к дороге общего пользования или сообщаться с ней проездами.

Эффективное мероприятие в рамках предотвращения пожаров - разделение здания на противопожарные отсеки противопожарными преградами. Они выполняются из несгораемых материалов и не должны иметь проёмов и отверстий, через которые могут проникать продукты горения при пожаре.

Для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое между ними устраивают противопожарные взрывы, величина которых зависит от степени огнестойкости здания.

Эвакуационные выходы должны давать возможность людям безопасно и в короткий срок покинуть помещение в случае пожара. Эвакуационные выходы располагаются рассредоточено и имеют световые указатели с надписью 'ВЫХОД'. Ширина путей эвакуации - 1 м, не менее, а дверей на путях эвакуации - 0.8 м, не менее.

Удаление дыма из помещений при пожаре производится через оконные проёмы, аэрационные фонари, а также с помощью специальных дымовых люков, легко сбрасываемых конструкций.

При коротком замыкании возможно возникновение пожара, поэтому необходимо предусмотреть наличие устройств для выключения оборудования в данном экстренном случае.

Необходимо обеспечить защиту от молнии и защиту от электростатической индукции. Для защиты от электростатической индукции металлические корпуса оборудования присоединяют к защитному заземлению, а для защиты от молнии производят монтаж молниеотводов, которые, в свою очередь состоят из молниеприёмника, токоотвода и заземления.

Также необходима установка сигнализации, которая обеспечивает подачу полного и быстрого сообщения о пожаре с указанием места и его возникновения.

Соответствующим приказом по предприятию или распоряжением устанавливается порядок проведения противопожарного инструктажа, а именно:

- рабочие служащие, вновь принятые на работу, могут быть допущены к работе только после прохождения первичного противопожарного инструктажа;

- повторный инструктаж проводится не реже 1 раза в год или при переводе с одного участка работы на другой;

- в соответствии с действующим ПУЭ проектируемое производство относиться к категории Д и к зоне класса Б-1а, в котором обращаются горючие вещества и материалы в холодном помещении, и взрывоопасные смеси не образуются при нормальных условиях эксплуатации. По огнестойкости данное помещение относится к II степени.

Заключение

Выводы:

При разработке дипломного проекта предложены следующие пути совершенствования техпроцесса:

· Разработан новый технологический процесс изготовления детали в условиях среднесерийного производства;

· Разработана заготовка, полученная методом штамповки на КГШП;

· Применено высокопроизводительное оборудование - станка с ЧПУ, автоматы, полуавтоматы;

· Применена высокопроизводительная оснастка с механизированным приводом;

· Применен инструмент с износостойкими покрытиями, дающие существенное увеличение стойкости и производительности;

· Для снятия заусенцев применен электрохимический метод на станке 4407

· При шлифовании в качестве материала круга применен сложнолегированный электрокорунд 91А, дающий наивысшие показатели качества и производительности.

Список литературы

1. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.; Машиностроение, 1972 г.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. Пособие для машиностроит. спец. Вузов]. - 4-е изд., перераб. И доп. - Мн: Высш. школа ,1983.- 256с, ил.

3. Гордеев А.В. Выбор метода получения заготовки Метод, указания - Тольятти, ТГУ, 2004.- 9 с.

4. Горина Л.Н. Обеспечение безопасных условий труда на производстве. Учеб. Пособие. - Тольятти, 2000, 68 с.

5. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету 'Технология машиностроения', М: Машиностроение 1985,184 с, ил.

6. Зубкова Н.В, Методическое указание к экономическому обоснованию курсовых и дипломных работ по совершенствованию технологических процессов механической обработки деталей (для студентов специальностей 120100) -Тольятти: ТГУ, 2006.

7. Матвеев В.В. и др. Проектирование экономических технологических процессов в машиностроении (В.В. Матвеев, Ф.И. Бойков. - Челябинск: Юж. -Урал. кн. изд-во, 1979.-111 с, ил.

8. Нефедов НА Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах: Учеб. Пособие для техникумов 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. Школа, 1986-239 с. ил.

9. Нефедов Н.А Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту Учеб. Пособие для техникумов по предмету 'Основы учения о резании металлов и режущий инструмент' 4-е изд. перераб. и доп М., Машиностроение, 1984 г.- 400с. ил.

10. Справочник инструментальщика/ И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1987. - 846 с.:ил

11. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1,2/ Под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. - 4-е изд. Перераб. и доп., М: Машиностроение, 1985г., 656 с.,ид.

12. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. Т. 1./Под ред. Вардашкина Б.Н., Шатилова А.А. - М.: Машиностроение, 1984.

13. «Методическая разработка по экономической части дипломного проекта для специализации 151001» Коростелёва В.М.

14. «Экономика, организация и планирование машиностроительного производства» М., 1984 г.