Технологический процесс механической обработки детали "Вал"

Работа из раздела: «Производство и технологии»

/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Рязанский государственный радиотехнический университет

Кафедра 'Экономики, менеджмента и организации производства'

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

'Технология машиностроения'

на тему

'Технологический процесс механической обработки детали 'Вала'

Выполнила: студентка гр. П - 200

Игумнова Н.В.

Руководитель: доц. кафедры УКС

Дьяков С.Н.

Рязань 2014

Оглавление

• Введение
• Выбор и обоснование типа производства
• Обоснование выбора заготовки и расчет ее стоимости
• Сопоставление и выбор варианта технологического процесса при различных способах получения заготовки
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложения

Введение

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

Разработка проблемы организации поточных и автоматизированных технологических процессов обработки заготовок в серийном и массовом производстве началась в годы послевоенного развития. В эти годы продолжается накопление производственного опыта изготовления машин, и совершенствуются различные методы обработки заготовок.

Отличительной особенностью современного этапа развития технологии машиностроения является распространенное применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки.

Целью данной курсовой работы является разработка технологического процесса механической обработки детали 'Вала'.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- ознакомиться с чертежом детали и исходными данными для проектирования;

- обосновать выбор типа производства;

- обосновать выбор заготовки и рассчитать ее стоимость;

- разработать вариант технологического процесса по минимуму затрат.

Выбор и обоснование типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_{з. о.,} который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест. Так как К_{з. о.} отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией, а также снабжения рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства, то К_{з. о.} оценивается применительно к явочному числу рабочих подразделения из расчета на одну смену:

, (1)

где - суммарное число различных операций; - явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции.

Согласно ГОСТ 14.004-74, принимаются следующие коэффициенты закрепления операций: для массового производства ; для крупносерийного производства 1??10. Практическое значение для массового производства может быть 0,1…10.

Для этого необходимо на основании исходных данных рассчитать годовую программу:

), (2)

где - годовая программа изделий; m-количество деталей на изделие; - доля запасных частей.

шт.

Далее необходимо по каждой операции рассчитать технологическое штучное (калькуляционное) время на каждую операцию (формулы для расчета представлены в приложении Б).

Следующий этап - расчет количества станков:

, (3)

где N - годовая программа; Т шт. - штучное или штучно - калькуляционное время; F_д - действительный годовой фонд времени, ч (4029 ч.); з_{з. н. -} нормативный коэффициент загрузки оборудования (для данной работы принимается равным 0,75).

Далее устанавливается принятое число рабочих мест P, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение .

Далее по каждой операции вычисляют значение фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле:

. (4)

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле:

(5)

Далее, просчитав суммарные значение для O и P, определяют коэффициент закрепления операций по формуле (1).

механическая обработка деталь чертеж

Проанализировав чертеж детали 'Вал' (чертеж представлен в приложении А), был составлен технологический процесс и расчетные данные по формулам (3), (4), (5) занесены в таблицу 1.

Таблица 1 - Данные по технологическому процессу

Наименование операции	Тшт, мин	mp, шт.	P, шт.	?з. ф	O, шт.
005 Токарная Точить наружную поверхность Ш 70 на длину 282	3,36	2,67	3	0,89	0,84
010 Токарная Точить наружную поверхность Ш 65 на длину 247	2,73	2,17	3	0,72	1,04
015 Токарная Точить наружную поверхность Ш 60 на длину 150	1,53	1,22	2	0,61	1,23
020 Токарная Точить наружную поверхность Ш 55 на длину 82	0,77	0,61	1	0,61	1,23
025 Токарная Точить наружную поверхность Ш 60 на длину 27	0,28	0,22	1	0,22	3,42
030 Токарная Снять фаску 2 •45°	0,02	0,02	1	0,02	42,26
035 Фрезерование Фрезеровать цилиндрической фрезой на длину 70	0,49	0,39	1	0,39	1,92
040 Фрезерование Фрезеровать цилиндрической фрезой на длину 85	0,6	0,47	1	0,47	1,58
Итого по операциям	9,76		13		53,54

Рассмотрим расчет столбцов таблицы для первой операции, т.к. для последующих - расчеты будут аналогичны.

1. Технологическое время в минутах на токарную операцию рассчитывается как: Следовательно, = 3,36 мин.

2. Расчетное количество рабочих мест будет равно: = 2,67.

3. Принятое число рабочих мест округляется до 3.

4. , что соответствует нормативному значению.

5. Количество операций, выполняемых на одном рабочем месте .

Коэффициент закрепления операций по формуле (1): ,12 следовательно, производство будет массовым, так как значение лежит в диапазоне от 1 до 10.

Расчет количества деталей в партии

Необходимо рассчитать среднюю трудоемкость операций:

, (6)

где - штучное время i-ой основной операции, мин; n - количество основных операций.

мин.

Такт производства (в минутах) определяется по формуле:

, (7)

где

- фонд времени в планируемый период, ч.

мин.

Число рабочих дней в году: дней.

Количество деталей в партии для одновременного запуска допускается определять упрощенным способом по формуле (8):

, (8)

где а - периодичность запуска в днях.

шт.

Размер партий должен быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства (его целесообразно принимать не менее сменной выработки). Корректировка размера партии состоит в определении расчетного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

, (9)

где - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин.

смен.

Расчетное число смен округляется до принятого целого числа, т.е. c_пр = 47 смены.

Затем определяется число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:

, (10)

где 476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин.

шт.

Т.е. количество деталей в партии будет равным 13747 шт.

Обоснование выбора заготовки и расчет ее стоимости

Для производства заготовки для детали 'Вал' было выбрано два метода ее производства - методом литья и методом штамповки. Для каждого метода необходимо произвести расчеты стоимости получения заготовки и сравнить между собой.

Материал детали: Сталь 45 ГОСТ 1050-88; масса детали q= 7,666 кг; группа сложности: 1; стоимость 1 т стали C_i =165 руб.; стоимость 1 т стружки (отходов) S_отх. = 25 руб.

1. Получение заготовки методом литья.

Наиболее универсальным методом является литье в песчаные формы, но изготовление форм требует больших затрат времени. Литье в землю по металлическим моделям получают отливки при наименьшей толщине стенок 3…8 мм.

Стоимость заготовок, получаемых таким методом можно с достаточной для курсового проектирования точностью определить по формуле (11):

, (11)

где С_i-базовая стоимость 1 т заготовок, руб.; - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок; Q - масса заготовки, кг; q - масса детали, кг; -стоимость одной тонны отходов.

Масса заготовки:

кг,

где - плотность стали, г/см³ = 7850 кг/м³.

Базовая стоимость 1 т отливок C₁= 360 руб., = 1,05 (в зависимости от точности отливок; для отливок из черных металлов 2-ого класса точности); =0,7 (коэффициент, зависящий от группы сложности отливок; материал отливки - сталь, 1-ая группа сложности); = 0,93 (коэффициент, зависящий от массы отливок, материал отливки - сталь, масса отливки 3…10 кг); =1,22 (в зависимости от марки материала; сталь углеродистая); =0,77 (коэффициент, зависящий от объема производства; 2-ая группа серийности для массы отливок 3…10 кг литья в земляные формы).

На основании этих данных рассчитаем по формуле (11) стоимость заготовки полученной методом литья:

руб.

2. Получение заготовки методом штамповки.

Стоимость заготовки, получаемой методом штамповки, рассчитывается также по формуле (11). Различие заключается в других коэффициентах и базовой стоимости 1 тонны заготовок.

Базовая стоимость 1 т отливок C₄ = 373 руб., = 1 (в зависимости от точности штамповок; нормальная точность); =0,75 (коэффициент, зависящий от группы сложности штамповки; материал штамповки - сталь углеродистая 45, 1-ая группа сложности); = 1 (коэффициент, зависящий от массы штамповки, материал штамповки - сталь 45, масса штамповки 2,5…4 кг); =1 (в зависимости от марки материала; сталь углеродистая 45); =1 (коэффициент, зависящий от объема производства).

руб.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле (12):

, (12)

где S_заг1, S_заг2 - стоимость сопоставляемых заготовок, руб.

руб.

Таким образом, производя заготовку методом литья, можно сэкономить 59122 руб., следовательно, целесообразно производить изготовление детали методом литья.

Сопоставление и выбор варианта технологического процесса при различных способах получения заготовки

Прежде чем принять решение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей детали и составить технологический маршрут изготовления всей детали, необходимо произвести расчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать из них наиболее рациональный для данных условий производства. Критерием оптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции.

При выборе варианта технологического маршрута приведенные затраты могут быть определены в виде удельных величин на 1 ч работы оборудования. В качестве себестоимости рассматривается технологическая себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат. Часовые приведенные затраты можно определить по формуле (13):

, (13)

где - основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп. /ч; - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп. /ч; - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений ( 0,15); - удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и в здание, коп. /ч.

1. Стоимость механической обработки по первому варианту (вид заготовки - литье в землю).

Операция № 1: чистовое обтачивание наружных поверхностей на токарно-копировальном многорезцовом полуавтомате 1Н713 (5 разряд работы).

, (14)

где - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, равную 9%, начисления на социальное страхование 7,6% и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм на 30%; ; - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, коп. /ч (приложение В таблица В1); - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика (в условиях массового производства ); - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании (1).

коп. /ч.

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места можно рассчитать по формуле (15):

, (15)

где - часовые затраты на базовом рабочем месте в условиях двухсменной работы для массового производства принимают равными 44,6 коп. /ч; - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка (приложение В таблица В.2); - поправочный коэффициент.

, (16)

где - доля постоянных затрат в себестоимости часовых на рабочем месте, принимаемых по приложению В таблице В.2; - коэффициент загрузки станка.

Коэффициент загрузки станка в массовом производстве принимают по фактической загрузке станка, определяемой по формуле (15):

, (17)

где - штучное (калькуляционное) время на операцию, мин.

мин.

;

коп. /ч.

Удельные часовые капитальные вложения в станок определяются по формуле (18):

, (18)

где Ц - балансовая стоимость станка, определяемая как сумма оптовой цены станка и затрат на транспортирование и его монтаж, составляющих 10% оптовой цены станка: Ц = 6450•1,1 = 7095 руб.

коп. /ч.

Удельные часовые капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле (19):

, (19)

где - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м², рассчитываемая по формуле (20).

, (20)

где - площадь станка в плане, м²; - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проходов, проездов и др.

м².

Значения коэффициента в зависимости от площади станка в плане принимаются: более 20 м² - 1,5; свыше 10 до 20 м^{2 -} 2; свыше 6 до 10 м² - 2,5; свыше 4 до 6 м² - 3; свыше 2 до 4 м² - 3,5; менее 2 м² - 4.

м². коп. /ч.

коп. /ч.

Технологическая себестоимость операции механической обработки (коп. /ч) рассчитывается по формуле (21):

, (21)

где - коэффициент выполнения норм, обычно принимаемый равным 1,3.

коп. /ч.

Механические операции дополнительной обработки изделия при штамповке выдавливанием не требуются.

Сравнение вариантов технологического процесса и методов получения заготовки представлено в таблице 2.

Таблица 2 - Сравнение вариантов технологического процесса и методов получения заготовки

Наименование позиций	1 вариант	2 вариант
Вид заготовки	Литье в землю	Штамповка выдавливанием
Стоимость заготовки, коп	172,30	238
Отличающиеся операции механической обработки:
1 операция	Чистовое обтачивание наружных поверхностей на токарно-копировальном многорезцовом полуавтомате 1Н713
Стоимость обработки, коп	22,46
Технологическая себестоимость обработки по вариантам	194,76	238

Остальные операции по обоим вариантам одинаковы.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (22):

, (22)

где и - технологическая себестоимость сравниваемых операций, коп.

руб.

Применение первого варианта обработки вала обеспечивает годовой экономический эффект в 62352,08 рублей, что делает первый вариант обработки рациональным для применения.

Заключение

В данной курсовой работе рассматривалось построение технологического процесса механической обработки детали 'Вала'.

Главным показателем для определения типа производства является коэффициентом закрепления операций, значения которого закреплены в ГОСТ 14.004-74. В данной работе производство относится к массовому, так как коэффициент закрепления операций лежит от 0,1 до 10.

В курсовой работе в качестве способа получения заготовки выбраны штамповка выдавливанием и отливка в земляные формы, так как на эти виды заготовок разработаны прейскуранты и методика технико-экономического расчета стоимости заготовок. Штамповка выбрана, потому что она применяется в массовом производстве, а отливка - соответствует толщине стенок детали. Также при выборе была ссылка на справочную литературу, где эти варианты указаны как оптимальные.

Сравнив эти два варианта, был получен экономический эффект применения заготовки путем отливки в 59122 рублей, т.е. следует отдать предпочтение ему, как более рациональному.

При определении технологического маршрута по минимуму приведенных затрат был получен годовой экономический эффект от применения первого варианта в размере 62353,08 рублей (т.е. при обработке заготовки полученной литьем в землю в металлические формы). Следовательно, необходимо отдать предпочтение именно этому методу и руководствоваться первым вариантам технологического маршрута и принять его к дальнейшей разработке.

Список использованной литературы

1. Бурцев В.М. Основы технологии машиностроения. В 2-х т. / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др. / под ред.А.М. Дальского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

2. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - М.: ООО ИД 'Альянс', 2007. - 256с.

3. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. / И.М. Колесов. - М.: Высшая школа, 2001. - 591 с.

4. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности 'Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты' / А.А. Маталин. - Л.: Машиностроение, 1985. - 496с.

5. Руденко П.А. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учебное пособие / П.А. Руденко: и др. - К.: Высшая школа, 1991. - 247 с.: ил.

Приложения

Приложение А

Таблица Б.1 - Приближенные формулы для определения основного технологического времени обрабатываемой поверхности Т_о•10^-3 мин

Наименование операции	Расчетная формула
Черновая обточка за один проход	0,17dl
Чистовая обточка по 11-му квалитету	0,1dl
Чистовая обточка по 9-му квалитету	0,17dl
Черновая подрезка торца Ra 6,3	0,037 (D2-d2)
Чистовая подрезка торца Ra 1,6	0,052 (D2-d2)
Отрезание	0,19 D2
Черновое и чистовое обтачивание фасонным резцом	0,63 (D2-d2)
Шлифование грубое по 11-му квалитету	0,07dl
Шлифование чистовое по 9-му квалитету	0,1dl
Шлифование чистовое по 6-му квалитету	0,15dl
Растачивание отверстий на токарном станке	0,18dl
Сверление отверстий	0,52dl
Рассверливание d= 20.60	0,31dl
Зенкерование	0,21dl
Развертывание черновое	0,43dl
Развертывание чистовое	0,86dl
Внутреннее шлифование отверстий 9-го квалитета	1,5dl
Внутреннее шлифование отверстий 7-го квалитета	1,8dl
Черновое растачивание отверстий за один проход Ra 12,5	0,2dl
Черновое растачивание под развертку	0,3dl
Развертывание плавающей разверткой по 9-му квалитету	0,27dl
Развертывание плавающей разверткой по 7-му квалитету	0,52dl
Здесь d - диаметр; l - длина обрабатываемой поверхности; D - диаметр обрабатываемого торца; D-d-разность наибольшего и наименьшего диаметров обрабатываемого торца
Протягивание отверстий и шпоночных канавок (d-длина протяжки, мм)	0,4l
Строгание черновое на продольно-строгальных станках	0,065Bl
Строгание чистовое под шлифование или шабрение	0,034Bl
Фрезерование черновое торцевой фрезой: За проход Чистовое	6l 4l
Фрезерование черновое цилиндрической фрезой	7l
Шлифование плоскостей торцом круга2,5/	2,5l
Здесь В - ширина обрабатываемой поверхности, мм; l - длина обрабатываемой поверхности, мм
Окончание таблицы Б.1
Фрезерование зубьев червячной фрезой (D= 80.300)	2,2Dd
Обработка зубьев червячных колес (D =100.400) 60,3D	60,3D
Здесь D - диаметр зубчатого колеса, мм; b-длина зуба, мм)
Фрезерование шлицевых валов методом обкатки91г№d	9lz
Шлицешлифование4, С/2	4,6lz
(Здесь l - длина шлицевого валика, мм; z - число шлицев)
Нарезание резьбы на валу (d= 32.120)	19dl
Нарезание метчиков резьбы в отверстиях (d=10.24)	0,4dl
Здесь d - диаметр резьбы, мм; l - длина резьбы, мм

Приложение Б

Таблица В.1 - Часовые тарифные ставки рабочих, занятых на станочных работах по обработке металла и других материалов резанием на металлорежущих станках

Условия труда	Разряд работы
	1	2	3	4	5	6
Работа с нормальными условиями труда:
Сдельщики	50,3	54,8	60,6	67	75,4	86,3
повременщики	47,1	51,2	56,6	62,7	70,5	80,7

Таблица В.2 - средние значения k_м и Ь по группам оборудования

Наименование группы оборудования	Характеристика станка	kм	Ь
Токарный многорезцовой полуавтомат	Высота центров не более 150 мм	1,4	0,37
Зубофрезерные	Диаметр изделия 750…1250 мм	2,4	0,26
зубошлифовальные	Диаметр изделия не более 320 мм	2,6	0,60