Модернизация конструкции шаровой мельницы МШЦ-4500*6000 и разработка технологии изготовления патрубка загрузочного
Анализ методов и оборудования для измельчения железной, медной, полиметаллической руд и известняка. Разработка конструкции шаровой мельницы и ее основных узлов. Разработка технологии изготовления патрубка загрузочного. Проект участка механического цеха.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 09.11.2016 |
Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
ВВЕДЕНИЕ
Публичное акционерное общество «Северсталь» -- это одна из крупнейших мировых вертикально интегрированных сталелитейных и горнодобывающих компаний c активами в России, Белоруссии, Украине, Латвии, Польше, Италии и Либерии. Компания состоит из 2 дивизионов:
· Северсталь Российская сталь;
· Северсталь Ресурс [1].
ООО «ССМ-Тяжмаш» -- предприятие сегмента «Ремонты» дивизиона «Северсталь Российская Сталь», одно из крупных машиностроительных предприятий Северо-Западного региона России. Было создано в июле 2002 г. на базе Машиностроительного Центра ОАО «Северсталь». В настоящее время ООО «ССМ-Тяжмаш» специализируется на выпуске машиностроительной продукции для ведущих металлургических предприятий России и Европы. А также производит продукты для машиностроительной, нефтегазовой и горнодобывающей отраслей, обладает заготовительными, механообрабатывающими и сборочными мощностями.
МЦ «ССМ-Тяжмаш» обладает потенциалом и мощностями крупного машиностроительного предприятия [2].
История развития предприятия неразрывно связана с историей «Северстали». Запуски важнейших агрегатов металлургического комбината являются вехами на трудовом пути основных цехов МЦ.
МЦ «ССМ-Тяжмаш» - подразделение с полным циклом: от заготовительного до механообрабатывающего и сборочного производств. В настоящее время МЦ специализируется на выпуске машиностроительной продукции для ведущих металлургических предприятий России и Европы, а также производит продукцию для нефтегазовой и горнодобывающей отраслей.
Основная специализация «ССМ-Тяжмаш»:
- изготовление и ремонт деталей, узлов высокой сложности, предназначенных для проведения текущих и капитальных ремонтов механического оборудования;
- изготовление широкого спектра деталей и узлов для модернизации оборудования, изготовление нового технологического оборудования для различных отраслей промышленности по чертежам заказчика или привлекаемых проектных организаций.
Целью работы является модернизация конструкции шаровой мельницы МШЦ-4500*6000 и разработка технологии изготовления патрубка загрузочного. измельчение шаровой мельница патрубок загрузочный
Основные задачи работы:
1. Провести анализ методов и оборудования для измельчения железной, медной, полиметаллической руд и известняка.
2. В конструкторской части проекта разработать конструкцию шаровой мельницы и её основных узлов.
3. В технологической части разработать технологию изготовления патрубка загрузочного.
4. В разделе “Организационная часть” представлено проектирование участка механического цеха.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР РАЗМОЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУДЫ
Целью данного обзора не является сравнение различных видов оборудования и, тем более, сопоставление однотипного оборудования различных производителей. Освещены некие направления в развитии дробильного и размольного оборудования.
Размольное оборудование - это измельчительное оборудование, предназначенное для разрушения материалов, продукт которого мельче 5мм, способом раздавливания, удара, истирания или комбинации этих методов.
1.1 Щековые дробилки
Щековая дробилка -- это тип дробилки, использующий для измельчения кусков материала принцип, основанный на сжатии щёк. Применяется в горной промышленности, на шлаках, некоторых металлических материалах. Применение не является возможным на вязкоупругих материалах, таких как древесина, полимеры, определенные металлические сплавы.
Принцип работы дробилки основывается на сжатии рабочими поверхностями (щеками) материала, что приводит к возникновению напряжений сжатия и сдвига, разрушающих материал.
Входная крупность достигаетя1500мм. Крупность готового продукта для небольших дробилок составляет до 10мм. Щековые дробилки имеются во вех классах дробления: крупном, среднем и мелком. Максимальный размер загрузочного отверстия до 1500х2000 мм и производительность до 550 м3/ч [3]. Схема представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема щековой дробилки
Недостатки: периодичность воздействия рабочего органа на материал, неполная уравновешенность движущихся масс. Для уменьшения шума и ударов, связанных с неуравновешенностью, дробилки устанавливают на тяжелых фундаментах и снабжают массивными маховиками.
1.2 Валковые дробилки
Дробилка валковая -- это обогатительное дробильное оборудование, которое оснащено валками с закреплёнными на них зубчатыми элементами, представленными в форме многогранника, насаженного на вал. Такая дробилка предназначается для дробления горных пород путём затягивания материала силами трения и раздрабливания между двумя параллельными цилиндрическими валками, вращающимися с одинаковой скоростью навстречу друг другу и отделения негабаритных кусков горной породы.
Основным рабочим элементом такой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий раздрабливанию материал подается сверху, затягивается между валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого дробится [4]. Схема представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Схема валковой дробилки
Характеристики: диаметр валков - до 1500 мм, длина валков - до 2000 мм, дробление горных пород с пределом прочности на сжатие до 250 МПа, высота зубьев - от 30 мм.
К недостаткам валковой дробилки можно отнести низкую производительность и невысокую степень измельчения.
1.3 Конусные дробилки
Конусная дробилка - механизм для раздрабливания твёрдых материалов посредством раздавливания кусков внутри неподвижной конусообразной чашки конусом, совершающим круговое качание (гирационное движение). Такие дробилки применяют для измельчения руд чёрных и цветных металлов, а также неметаллических материалов, включая особо твердые, абразивные и трудноразмольные.
Куски породы раздавливаются в пространстве между двумя коническими поверхностями, образованными подвижным органом и неподвижной конусообразной чашей [5]. Схема представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Схема конусной дробилки
Загрузочная щель широкая и позволяет принимать куски породы размером до 1200 мм. Такая конструкция используется, когда необходимо измельчить руду черных или цветных металлов, а также не очень крупные куски неметаллических руд. Следует отметить также, что при прочих равных условиях, лещадность щебня получаемого при помощи конусных дробилок невысока. Общеизвестно, что используемый большинством конусных дробилок принцип разрушения сжатием является наименее выгодным с точки зрения энергетических затрат.
1.4 Шаровые мельницы
Барабанно-шаровая мельница -- это машина для измельчения твёрдых материалов. В мельницах материал размалывается внутри полого вращающегося барабана[6]. Схема представлена на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 - Схема шаровой мельницы
При совершении вращения мелющие тела (шары, стержни) и подвергающийся измельчению материал (называемый «загрузкой») сперва движутся по круговой траектории вместе с барабаном, а затем падают по параболе. Часть загрузки, расположенная ближе к оси вращения, скатывается вниз по подстилающим слоям. Материал измельчается в результате истирания при относительном перемещении мелющих тел и частиц материала, а также вследствие удара. В приложении 1 представлено 3 режима работы шаровой мельницы .
В качестве измельчающей среды наиболее часто используются стальные шары, стержни, куски руды или рудная галя. В промышленных условиях мельницы работают при частоте вращения барабана, равной 50-88% критической, в каскадном, водопадном или смешанных режимах измельчения в зависимости от характера измельчаемого сырья, его исходной и необходимой конечной крупности. Производительность зависит от физико-механических свойств измельчаемого материала, крупности исходного питания и конечного продукта и может колебаться в широких пределах. Мельницы хорошо измельчают материал независимо от твердости и других физико-механических свойств измельчаемого материала, а также безопасно попадание в рабочую полость нераздрабливаемых тел.
В данной выпускной квалификационной работе представлена мельница МШЦ 4500*6000. В ходе выполнения работы, с целью улучшения технических характеристик, была выполнена модернизация конструкции, а именно применена новая футеровка барабана мельницы. Ее использование целесообразно и экономически выгодно. Так как весь барабан покрыт сравнительно небольшими одинаковыми футеровочными плитами, их можно заменять друг другом или новыми. Конструкция плит позволяет поднимать мелющие тела (шары) на большую высоту, поэтому сила удара шаров возрастает. Также форма футеровочных плит удобна в монтаже.
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Привод шаровой мельницы
2.1.1 Разработка кинематической схемы
Кинематическая схема представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Кинематическая схема:
1 - Электродвигатель; 2 - Муфта упругая; 3 - Вал привода; 4 - Барабан мельницы
2.1.2 Подбор электродвигателя
Мощность на валу мельницы:
Требуемая мощность электродвигателя:
=
Частота вращения вала мельницы:
С учетом требуемой мощности подобран электродвигатель главного привода типа СДС 19-56-40 УХЛ4, мощностью 2500 кВт, 150 об/мин, 6000 В. Электродвигатель укомплектован шестью термопреобразователями сопротивления типа ТСМ II для контроля температуры нагрева обмотки статора и двумя термопреобразователями сопротивления типа ТСМ-1088 для контроля температуры нагрева подшипников.
Мощный и экономичный синхронный двигатель работает без дополнительных передаточных элементов и обеспечивает высокий крутящий момент за счет своей усовершенствованной конструкции.
2.1.3 Характеристики основных механизмов, узлов и деталей привода шаровой мельницы
Основная часть привода - синхронный трехфазный электродвигатель СДС 19-56-40 УХЛ4.
Двигатель рассчитан для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц, напряжением 6000 В в продолжительном режиме [7]. Двигатели выполняются на подшипниках скольжения с кольцевой смазкой, с одним или двумя концами вала.
Таблица 2.1 - Характеристики электродвигателя СДС 19-56-40 УХЛ4
Марка |
Мощность, кВт |
Частота, об/мин |
Напряжение, В |
Частота сети, Гц |
КПД, % |
|
СДС 19-56-40 УХЛ4 |
2500 |
150 |
6000 |
50 |
95,1 |
Монтаж электрооборудования представлен в приложении 4.
Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателя указаны на рисунке 2.1.
Датчики контроля температуры подшипников мельницы:
- термопреобразователи сопротивления ТСМ-1193-02-160мм- 50М-С4, контролирующие температуру коренных подшипников. На каждом подшипнике устанавливается по 4 термопреобразователя;
- термопреобразователи сопротивления ТСМ-1193-02-160мм- 50М-С4, контролирующие температуру подшипников вал-шестерни. На каждом подшипнике устанавливается по 1 термопреобразователю.
Рисунок 2.1 - Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателя
Пуск двигателя осуществляется от устройства частотного плавного пуска. Предусматривается возможность работы двигателя на скорости около 2% от номинальной для выполнения наладочных и профилактических работ при управлении от устройства плавного пуска.
В данной мельнице установлкны гидроподпоры подшипников. Гидроподпор относится к подшипникам скольжения для цилиндрических опор большого диаметра.
Система гидроподпора может работать в длительном или кратковременном режимах. В кратковременном режиме электродвигатель насоса гидроподпора отключается с выдержкой времени 10... 12 с после включения электродвигателя привода мельницы. Схема гидроподпора изображена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Схема гидроподпора подшипников
Другие характеристики частей привода:
· Число зубьев вал-шестерни - 35,
· Число зубьев зубчатого венца -316,
· Модуль зубчатого зацепления - 20,
· Передаточное число 9,03.
2.1.4 Привод мельницы в сборке с барабаном
На рисунке 2.3 представлено полное изображение шаровой мельницы и ее привода. 1 - барабан, 2,3 - коренные подшипники, диаметром 1900мм, 5 - бутара, 6 - привод, 7 - система смазки, 13 - электродвигатель.
Рисунок 2.3 - Привод шаровой мельницы
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Эффективность производства, его технологический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемирного внедрения методов технико-экономического анализа.
Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами изготовить изделие применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемых изделий, а также экономика их эксплуатации.
3.1 Техническое задание
Разработать технологический процесс изготовления детали « Патрубок загрузочный».
Сведения для проектирования:
- годовая программа выпуска деталей: 1000 шт.
- отчетность: технологическая документация, операционные эскизы, управляющая программа.
Конструкторский чертеж детали представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Чертеж детали патрубок загрузочный
3.2 Описание, назначение и конструкция детали
Патрубок представляет собой корпусную деталь, масса которой составляет 3650 кг. В качестве материала для изготовления детали «Патрубок загрузочный» используется сталь 20ГСЛ. 20ГСЛ (ГОСТ 977-88) относится к сталям для отливок. Химический стостав приведен в таблице 3.1.
Применение: корпусные детали гидротурбин, работающие при температуре до 450 градусов.
Таблица 3.1 - Химический состав материала 40ХН (в %)
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
|
0.16 |
0.6 - 0.8 |
1 - 1.3 |
1 - 1.4 |
до 0.03 |
до 0.03 |
Таблица 3.2 - Механические свойства при Т=20oС материала 40ХН
Сортамент |
Размер, |
ув, |
ут, |
d5, |
y, |
KCU, |
Термообработка |
|
мм |
МПа |
МПа |
% |
% |
кДж / м2 |
|||
Отливки термообработ., КЗ0, ГОСТ 977-88 |
1270 |
540 |
294 |
18 |
30 |
294 |
Нормализация и отпуск |
Таблица 3.3 - Технологические свойства материала 40ХН
Свариваемость: |
сваривается без ограничений |
|
Усадка при литье: |
от 2,2 до 2,8 |
|
Склонность к отпускной хрупкости: |
не склонна |
3.3 Технологический контроль чертежа детали
Технологический контроль чертежа детали «Патрубок загрузочный» дает полное представление о ее конструкции. На чертеже проставлены размеры с допусками и шероховатостью необходимыми для изготовления детали.
Изображение адекватно. Представлены несколько видов.
3.4 Анализ технологичности конструкции детали
Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.
Анализ конструкции на технологичность представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по установленным показателям, направлена на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества. Технологический контроль чертежа детали «Патрубок загрузочный» дает полное представление о ее конструкции. На чертеже проставлены размеры с допусками и шероховатостью необходимыми для изготовления детали. Заготовкой для патрубка служит отливка. Деталь имеет удобные и надежные технологические базы в процессе обработки; предусмотрена возможность непосредственного измерения большинства заданных на чертеже размеров; деталь жесткая, устойчивая; все поверхности можно обработать универсальными инструментами. Следовательно, можно сделать вывод, что деталь технологична.
По ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска, условий выполнения работ. Маршрут обработки приведен в таблице 3.4.
Оценку технологичности производим по следующим параметрам:
1) Для определения коэффициента точности используем формулу:
, (1)
- среднее значение точности детали,
- количество поверхностей каждого квалитета,
, шт (2)
= 11 шт
Таблица 3.4 - Типовой технологический маршрут обработки корпусной детали
№ |
Наименование и содержание операции |
Технологические базы |
Оборудование |
||
005 |
Токарно-карусельная с ЧПУ |
Точить левый торец Точить посадочное место Точить внутренний диаметр |
Токарный станок |
||
010 |
Токарно-карусельная с ЧПУ |
Точить правый торец Точить посадочное место Точить внутреннюю спираль Точить фаску |
Токарный станок |
||
015 |
Вертикально-сверлильная с ЧПУ |
Сверлить отверстия |
Вертикально-сверлильный станок |
||
020 |
Слесарная |
Убрать лишний материал |
Токарный станок |
||
025 |
Контроль |
Контроль детали |
3.5 Определение типа производства
Заданная годовая программа выпуска деталей составляет
шт
Годовая программа запуска деталей в производство рассчитывается по следующей формуле:
(3)
где k1 - коэффициент, характеризующий технологический брак (4…5% от годовой программы выпуска);
где k2 - коэффициент незавершенного производства (2…3% от годовой программы выпуска);
шт
Тип производства представлен в таблице 3.5.
Таблица 3.5 - Тип производства
Тип производства |
Годовая программа выпуска |
|||
тяжелые, m>100кг |
средние, m=10…100кг |
легкие, m<10кг |
||
Единичное |
до 5 |
до 10 |
до 100 |
|
Мелкосерийное |
5…100 |
10…200 |
100…500 |
|
Серийное |
100…300 |
200…500 |
500…5000 |
|
Крупносерийное |
300…1000 |
500…5000 |
5000…50000 |
|
Массовое |
>1000 |
>5000 |
>50000 |
По таблице данной годовой программе выпуска и массе детали соответствует крупносерийный тип производства. Данный тип производства имеет следующие характеристики:
- большая годовая программа выпуска изделий;
- узкая номенклатура выпускаемых изделий;
- заготовки имеют как можно меньшие припуски на обработку;
- для механической обработки используется специальный инструмент;
- невысокая квалификация рабочих (2-3 разряд);
- закрепляемость операций (2…10 операций на одном рабочем месте);
- трудоемкость изготовления деталей мала, а так как трудоемкость является одной из составляющих себестоимости продукции, то себестоимость также мала;
- применение специального оборудования и инструмента снижает гибкость производства до минимума.
3.6 Выбор заготовки
Заготовки необходимо подбирать таким образом, чтобы обеспечить наиболее рациональное использование материала, минимальную трудоемкость получения заготовок и возможность снижения трудоемкости изготовления самой детали. Выбираем заготовку отливка.
(4)
Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь основной формулой
(5)
где соответственно высота неровностей и глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм;
суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм.
Минимальный припуск:
под чистовое точение: мкм;
В графу «Расчетный размер» заполняем, начиная с конечного (чертежного размера) путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.
Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.
3.7 Выбор оборудования
Деталь крупногабаритная, одна из операций - нарезание винтовой поверхности. Поэтому для токарной и винторезной операций был выбран крупногабаритный токарно-карусельный станок с ЧПУ 163FMR4. Характеристики данного станка приведены в таблице 3.6.
Таблица 3.6 - Характеристики токарно-карусельного станка с ЧПУ 163FMR4
Наименование характеристики |
Размер |
||
Деталь |
|||
диаметр, мм |
6300 |
||
высота, мм |
3200 |
||
макс. вес, кг |
125000 |
||
Планшайба |
|||
диаметр, мм |
6300 |
||
обороты, об/мин |
0-26 |
||
макс. крутящий момент, кНм |
400 |
||
Фрезерно-сверлильный шпиндель |
|||
Обороты |
2000 |
||
Мощность |
37 кВт |
||
Крутящий Момент |
1380 Нм |
||
ОСЬ С |
|||
Скорость вращения |
2 об/мин |
||
момент |
50000 Н |
||
Поперечина |
|||
скорость перемещения поперечины, мм/мин |
300 |
||
Ход |
|||
набольшая длина хода, мм: |
|||
по горизонтали, ось Х |
3500 |
||
по вертикали ,ось Z |
1600 |
||
Суппорта |
|||
макс.скорость установочных перемещений, мм/мин |
3000 |
||
скорость рабочих подач, мм/мин |
0-1000 |
||
макс.усилие резания правым суппортом, кН |
100 |
||
макс.усилие резания левым суппортом, кН |
80 |
||
Наименование характеристики |
Размер |
||
Магазин инструментов |
|||
Кол-во |
20 |
||
Максимальный диаметр |
180 |
||
Максимальная длина инструмента |
300 |
||
Дополнительные данные |
|||
Габариты станка(Д х Ш х В), мм |
8200х14200х9800 |
||
вес станка, кг |
233000 |
Для центрования и сверления отверстий во фланце был выбран вертикально-сверлильный станок с ЧПУ 2Н150Ф2/NC-110. В приложении 3 представлена таблица 3.7 - Характеристики вертикально-сверлильного станка c ЧПУ 2Н150Ф2/NC-110.
3.8 Режимы резания
Выбор режущих инструментов для основных переходов при обработке детали выполнен из исходных данных;
- вид обработки;
- форма обрабатываемой поверхности;
- размеры обрабатываемой поверхности;
- точность обрабатываемой поверхности;
- марка обрабатываемого материала;
-свойства обрабатываемого материала;
- материал режущей части.
Таблица 3.8 - Токарная обработка
% |
Инструмент |
V, м/мин |
S, мм/об |
T, мм |
N, об/мин |
|
1 |
Проходной торцевый резец с пластинкой Т15К6 |
120 |
0,5 |
5 |
35 |
|
2 |
Отогнутый проходной левый резец с пластинкой Т15К6 |
200 |
0,1 |
2 |
55 |
|
3 |
Отогнутый проходной правый резец с пластинкой Т15К6 |
200 |
0,1 |
2 |
55 |
|
4 |
Резьбонарезной резец с круглой пластинкой т15К6 |
150 |
- |
1 |
- |
Таблица 3.9 - Сверлильная обработка
№ |
Инструмент |
V, м/мин |
S, мм/об |
|
1 |
Центровочное сверло из быстрорежущей стали Р6М5 |
10 |
0,5 |
|
2 |
Сверло из быстрорежущей стали Р6М5 |
35 |
0,4 |
Фрагмент кода управляющей программы для выполнения операции 005 на станке с ЧПУ:
%
N1 (DIS, ''PATRUBOK.01'')
N2 M01
N3 G71 G91 G95 G96 X0Z0
N4 T1.1 M06 S120M04
N5 (SSL=100)
N6 G00 G01 X-45 Z-50
…
4. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА
При выполнении работы необходимо решить следующие задачи:
- спроектировать производственные участки механосборочного цеха (определить состав и количество оборудования; рабочий состав, распределить по участкам и сменам; определить производственные площади);
- осуществить проектирование вспомогательных подразделений цеха (инструментальных, ремонтных, контрольных и др.)
- разработать производственную структуру цеха и схему управления, на основе которых распределить персонал цеха по подразделениям и сменам;
- разработать мероприятия по обеспечению безопасных и здоровых условий труда в цехе (участке);
- определить необходимые энергетические ресурсы;
- разработать объемно планировочные решения (компоновочный план цеха (участка), планировку оборудования), окончательно определить общую площадь и ее составляющие.
4.1 Проектирование основного производства механосборочных цехов (участков)
4.1.1 Определение типа и формы организации производства
В зависимости от размера производственной программы, характера продукции (массы, размеров и т.д.), а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три типа производства: единичное (индивидуальное), серийное и массовое.
В задание на курсовую работу включено наименование изделия - условного представителя, технологический процесс которого разрабатывается, и количество изделий, подлежащих изготовлению в течение года. Это количество должно соответствует мелкосерийному производству.
После определения типа производства установлена форма его организации. Форма организации производства может быть поточной и непоточной.
4.1.2 Определение трудоемкости и станкоемкости механической обработки и сборки
Трудоемкостью изделия называется время, затраченное на изготовлении и выраженное в человеко-часах. Расчетная трудоемкость включает в себя все нормируемое технологическому процессу время обработки на станках и ручных операциях. При многостаночном обслуживании суммарное время обработки на станках, обслуживаемых одним рабочим, для определения трудоемкости делят на число обслуживаемых станков.
При расчете количества оборудования необходимо иметь данные о станкоемкости изделия. Станкоемкость - время, затраченное на изготовление изделия и выраженное в станко-часах работы оборудования.
Ориентировочно связь между трудоемкостью и станкоемкостью выражается через среднее значение коэффициента многостаночного обслуживания, т.е. среднее число станков, обслуживаемых одним рабочим:
4.2 Проектирование производственных участков механической обработки
Проектирование основного производства механообрабатывающего цеха состоит в решении следующих вопросов:
- выбор формы специализации участков;
- определение количества основного оборудования;
- определение состава и количества производственных рабочих;
- предварительное определение производственной площади.
4.2.1 Выбор формы специализации участков
Специализация - это принцип организации производства, предусматривающий ограничение разнообразия производственных процессов путем их стандартизации, унификации технологических маршрутов и конструкций изделий. Уровень специализации может измеряться коэффициентом закрепления операций.
Технологическая форма специализации чаще всего используется в мелкосерийном производстве. При этом участки специализируют по типам оборудования. Последовательность расположения таких участков однородных станков на площади цеха определяется последовательностью обработки большинства типовых деталей. Основное достоинство технологической специализации - большая гибкость производства при освоении новых изделий и большие возможности регулирования загрузки оборудования. Технологическая специализация цехов и участков применяется, главным образом, или для деталей, технологический процесс изготовления состоит из одной-двух операций, или для сосредоточения однотипных сложных в наладке операций (например, операции обработки зубьев зубчатых колес).
4.2.2 Определение количества основного оборудования механического цеха
Разработанные технологические процессы оформляются в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 - Технологический процесс изготовления детали «патрубок загрузочный»
Номер операции |
Наименование операции |
Тип и модель оборудования |
Время, мин |
Инструмент |
||
tшк |
режущий |
мерительный |
||||
005 |
Токарно-карусельная с ЧПУ |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ 163FMR4 |
240 |
Отогнутый токарно-проходной резец |
Скоба |
|
010 |
Винторезная |
Токарно-винторезный станок CW62100C |
480 |
Резьбовой резец |
- |
|
015 |
Вертикально-сверлильная |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ 163FMR4 |
30 |
Сверло |
Пробка |
|
020 |
Шлифовальная |
Круглошлифовальный станок с ЧПУ BHC63 |
120 |
Шлифовальный круг |
- |
Далее работа выполняется в несколько этапов.
1) Рассчитывается общее количество основного технологического оборудования цеха:
где Тпр - заданная годовая программа цеха в нормо-ч.
Фд - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования в часах. Для разных видов оборудования этот фонд может составлять:
- для двухсменного режима работы 3800 ч 4015 часов,
- для односменного - 1900 ч 2010 часов.
Рассчитанное дробное количество оборудования округляется в большую сторону до целого числа - принятого количества Спр.ц.
2) Устанавливается специализация участков на изготовление деталей определенного наименования и сборки изделия.
Каждому участку присваивается название, соответствующее наименованию деталей определенного типа, входящих в производственную программу, включая указанную в задании деталь - представитель.
3) Годовая программа проектируемого цеха распределяется поровну между производственными участками.
Годовая программа основных участков в нормо-часах составит:
4) Распределяется по операциям оборудование участка изготовления детали - представителя, технологический процесс которой разработан.
Для этого составлена расчетная таблица 4.2.
Распределение производится пропорционально трудоемкости выполнения операций, то есть штучно - калькуляционному времени, затрачиваемому на выполнение каждой операции.
Таблица 4.2 - Распределение по операциям оборудования механического цеха по изготовлению деталей типа «патрубок загрузочный»
Номер операции |
Наименование операции |
Тип и модель оборудования |
tшк, мин |
Т?к, мин |
дТпр, ч/мин |
ДТпр, ч |
Фд, ч |
Ср, |
|
005 |
Токарно-карусельная с ЧПУ |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ 163FMR4 |
240 |
870 |
413,8 |
99312 |
4000 |
24,83 |
|
010 |
Винторезная |
Токарно-винторезный станок CW62100C |
480 |
198624 |
4000 |
49,66 |
|||
015 |
Вертикально-сверлильная |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ 163FMR4 |
30 |
12414 |
4000 |
3,10 |
|||
020 |
Шлифовальная |
Круглошлифовальный станок с ЧПУ BHC63 |
120 |
49650 |
4000 |
12,41 |
|||
ИТОГО |
36000 |
90 |
Далее подсчитывается число нормо-часов заданной годовой программы участка, приходящейся на одну минуту суммарного штучно - калькуляционного времени:
Затем для каждой операции технологического процесса определяется часть годовой производственной программы, приходящаяся на оборудование, выполняющее эту операцию:
Расчетное количество оборудования (с точностью до сотых долей), необходимого для выполнения каждой операции:
5) Для участка изготовления детали - представителя составляется ведомость оборудования, таблица 4.3.
Таблица 4.3 - Ведомость оборудования производственного участка
№ п/п |
Тип оборудования |
Модель |
Расчетное количество оборудования |
Принятое количество оборудования |
Коэффициент загрузки |
|
?Ср,шт |
Спр,шт |
Кз |
||||
1 |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ |
163FMR4 |
24,83 |
25 |
0,99 |
|
2 |
Токарно-винторезный станок |
CW62100C |
49,66 |
50 |
0,99 |
|
3 |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ |
163FMR4 |
3,10 |
4 |
0,76 |
|
4 |
Круглошлифовальный станок с ЧПУ |
BHC63 |
12,41 |
13 |
0,95 |
|
ИТОГО |
?Ср.общ =90 |
?Спр=92 |
средний Кз=0,92 |
Суммарные расчетные значения ?Ср для каждой модели округляются до большего целого - принятого количества Спр.
Коэффициент загрузки оборудования каждого вида:
После суммирования расчетного ?Ср.общ и принятого Спр количества оборудования по участку определяется средний коэффициент загрузки:
6) Пересчитывается общее количество производственного оборудования цеха.
Зная фактическую загрузку оборудования, его потребное количество можно скорректировать:
7) Распределяется найденное количество оборудования.
Результаты заносятся в таблицу 4.4.
Таблица 4.4 - Распределение оборудования по участкам
№ п/п |
Наименование участка |
Количество единиц оборудования на участке |
|
1 |
Винторезный участок |
50 |
|
2 |
Токарный участок со сверлильным и винторезным отделениями |
25 + 4 + 13=42 |
|
Всего |
92 |
8) Определяется состав и количество оборудования каждого типоразмера для других участков цеха, указанных в таблице 4.4 и заносятся в таблицу 4.5.
Таблица 4.5 - Состав и количество оборудования
№ п/п |
Наименование оборудования |
Модель |
Количество оборудования |
|
1 |
Токарно-карусельный станок с ЧПУ |
163FMR4 |
25+4 |
|
2 |
Токарно-винторезный станок |
CW62100C |
50 |
|
3 |
Круглошлифовальный станок с ЧПУ |
BHC63 |
13 |
|
Итого |
92 |
4.3 Разработка структуры цеха
Структура механического цеха - логические взаимоотношения уровней его управления и функциональных служб, построенные в такой форме, которая позволяет наиболее эффективно реализовывать технологические процессы изготовления деталей. Структура проектируемого цеха должна определяться содержанием технологического процесса изготовления деталей, т.е. все элементы технологического процесса должны выполняться соответствующими цеховыми или иными подразделениями.
Многолетней производственной практикой установлено, что наиболее действенной структурой механосборочного цеха является линейно - штабная, схема которой показана на рисунке 3.1. Весь цех как большая система делится на три подсистемы:
а) перерабатывающую, в которой изготавливаются детали и собираются изделия. Это производственные участки, т.е. основное производство;
б) планирования и контроля, занятую выполнением управленческих функций;
в) обеспечения, предназначенную для реализации вспомогательных технологических процессов. Эта система называется вспомогательным производством и обслуживающим хозяйством.
Схема структуры цеха представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 3.1 - Схема структуры цеха
В общем случае система планирования и контроля состоит из специалистов и руководителей технологического бюро (ТБ), планово - диспетчерского бюро (ПДБ), бюро труда и зарплаты (БтиЗ), бюро цехового контроля (БЦК) и бухгалтерии. В состав БтиЗ входит табельная, в БЦК - контрольно - поверочный пункт (КПП), контрольное отделение и контрольные площадки на территории производственных участков.
Система обеспечения состоит из систем:
- инструментального обеспечения;
- ремонтного обслуживания;
- обеспечения смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ);
- сбора и переработки стружки;
- складской;
- транспортной;
- хозяйственного обслуживания и обслуживания работающих.
В систему инструментального обеспечения входят:
- инструментально - раздаточный склад (ИРС) и (или) инструментально - раздаточная кладовая (ИРК);
- заточное отделение;
- мастерская по ремонту приспособлений и инструментов (РЕМПРИ);
- отделение сборки, настройки, и кодирования инструментальных блоков.
Руководство системой инструментального обеспечения осуществляет начальник бюро инструментального хозяйства (БИХ).
В систему ремонтного обслуживания входят цеховая ремонтная база (ЦРБ) и склад запасных частей. Система обеспечения СОЖ включает отделение для их приготовления и средства раздачи на рабочие места.
Руководит системой ремонтного обслуживания и обеспечением СОЖ - механик цеха, системами сбора и переработки стружки, складом вспомогательных материалов, хозяйственным обслуживанием производственного и вспомогательного зданий - начальник хозяйственной службы, складами материалов и заготовок, межоперационным складом, складом готовых деталей и транспортной системой - начальник ПДБ.
4.4 Проектирование вспомогательного производства механосборочного цеха
4.4.1 Система инструментального обеспечения механосборочного цеха
К инструментальной оснастке механосборочного цеха относят:
- инструмент (рабочий, мерительный, вспомогательный);
- приспособления для механической обработки, сборки, модели, штампы, пресс - формы и т.п.
Система инструментального обеспечения оформляется в виде бюро инструментального хозяйства (БИХ).
В состав БИХ входят:
- инструментально - раздаточный склад (ИРС);
- заточное отделение;
- мастерская по ремонту приспособлений и инструментов (РЕМПРИ);
- отделение сборки, настройки и кодирования инструментальных блоков.
Методы расчета расхода инструментальной оснастки различаются в зависимости от типа производства.
В мелкосерийном производстве расход режущего инструмента определенного типоразмера за год рассчитывается по формуле:
(15)
Средние нормативы износа и стойкости режущих инструментов приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Расход режущего инструмента
Наименование инструмента |
|||
Резец отогнутый |
Черновой |
2452 |
|
Чистовой |
2452 |
||
Резец |
9810 |
||
Сверло |
5445 |
||
Круг шлифивальный |
170 |
где N - годовая программа выпуска деталей определенного типоразмера, шт.;
tм - машинное время работы данного инструмента при обработке данной детали, мин;
При практических расчетах расхода инструмента данного типоразмера вместо выражения N · tм можно использовать значение ДТпр из таблицы 2.4. для каждой операции.
Tизн - машинное время работы данного инструмента до полного его износа, час;
kу - коэффициент случайной убыли инструмента.
Машинное время работы инструмента до полного его износа рассчитывается по формуле:
(16)
где L - допустимая величина стачивания рабочей части инструмента при переточке, мм:
l - средняя величина слоя, снимаемого с рабочей части инструмента при каждой переточке, мм;
tст - стойкость инструмента (время машинной работы инструмента между двумя его переточками), час.
Расход мерительного инструмента определяется по формуле:
где Nв - число деталей, подлежащих промерам (программа на планируемый период), шт.;
Если годовая программа в штуках точно не определена, то при расчетах студент задает условное число деталей, подлежащих промерам в количестве 100000 ч 150000 шт.;
c - количество измерений на одну деталь;
i - коэффициент выборочности контроля;
m0 - количество измерений до полного износа измерительного инструмента (норма износа);
kу - коэффициент случайной убыли мерительного инструмента.
Норма износа измерительного инструмента m0 может быть определена по формуле:
(19)
мкм
где dизн - величина допустимого износа в мкм по нормативным документам;
kст - норматив стойкости измерительного инструмента (число промеров на 1 мкм износа инструмента);
kр - коэффициент ремонта (равен числу восстановительных ремонтов).
4.4.2 Определение оборотного фонда инструмента
Запасы инструментальной оснастки, необходимые для ритмичного питания цехов и рабочих мест, составляют оборотный фонд. Различают цеховые оборотные фонды технологической оснастки и общезаводской оборотный фонд, представляющий собой сумму цеховых оборотных фондов и запасов центрального инструментального склада (ЦИС).
Цеховой оборотный фонд по каждому типоразмеру инструмента можно определить по формуле:
где hр.м. - количество инструмента, находящегося на рабочих местах, шт.;
hр.з. - количество инструмента, находящегося в ремонте, заточке, проверке, шт.;
hк - количество инструмента, находящегося в кладовой, шт.
шт
где tп.и. - периодичность доставки инструмента к рабочим местам, час (в среднем 2 часа);
tст - стойкость инструмента, т.е. время работы инструмента между двумя его переточками, час.;
з - количество одноименного инструмента, одновременно применяемого на рабочем месте, шт.;
kст.з - коэффициент страхового запаса инструмента на рабочих местах (величина этого коэффициента колеблется в пределах от 0,05 до 0,1, при этом, чем больше объем используемого инструмента, тем меньше его величина);
nр.м - число рабочих мест для выполнения производственной программы:
где Nп - производственная программа в плановом периоде, шт.;
t - норма времени на технологическую операцию, мин.; выражение Nп · t при расчетах можно заменить рекомендованной в разделе 2.2 годовой программой цеха 400000 ч 550000 нормо-час.;
kв.н - коэффициент выполнения норм;
Fэф - эффективный фонд времени работы оборудования, час.
Количество инструмента, находящегося в заточке и ремонте:
шт
где tз - цикл заточки инструмента, час.
Количество инструмента, находящегося в инструментально - раздаточной кладовой:
где Pс - среднесуточный расход инструмента, шт.;
tпер - периодичность поставки этого инструмента из ЦИС, сут (в среднем составляет от 12 до 14 суток).
Результаты расчета расхода инструмента и оборотного фонда студент оформляет в виде таблицы 4.2.
Таблица 4.2 - Ведомость расхода инструмента
№ |
Операция |
Инструмент |
Вид инструмента |
Расход, шт. |
Оборотный фонд инструмента, шт. |
|
005 |
Токарная |
Режущий |
Резец отогнутый |
4904 |
261 |
|
Мерительный |
Скоба |
1 |
1 |
|||
010 |
Винторезная |
Режущий |
Резец резьбовой |
9810 |
563 |
|
015 |
Сверлильная |
Режущий |
Сверло |
5445 |
312 |
|
Мерительный |
Пробка |
1 |
1 |
|||
020 |
Круглошлифовальная |
Шлифовальный |
Шлифовальный круг |
170 |
35 |
4.4.3 Мастерская по ремонту приспособлений и инструментов
Функцией мастерской по ремонту приспособлений и инструментов (РЕМПРИ) является мелкий ремонт оснастки. Капитальный ремонт осуществляется в инструментальном цехе.
Количество основных станков РЕМПРИ определяют по нормам технологического проектирования.
Итоговое количество станков равно 5-ти. Площадь мастерской, 2 24 = 48м2. Примем 50м2.
4.4.4 Организация и планирование ремонтных работ
Основной задачей ремонтной службы предприятия является поддержание оборудования в рабочем, технически исправном состоянии, обеспечивающем его бесперебойную работу.
Руководство и организация работ по ремонту оборудования на предприятии возложены на отдел главного механика (ОГМ).
Наиболее распространенной системой организации ремонта и технического обслуживания оборудования на предприятии является система планово-предупредительного ремонта (ППР).
Система ППР оборудования представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования. Она включает следующие виды работ: ежедневный уход за оборудованием, межремонтное обслуживание, плановые периодические осмотры, текущий и капитальный ремонт.
Ремонтный цикл - это период работы оборудования с момента сдачи его в эксплуатацию до первого капитального ремонта или период работы оборудования между двумя последовательными капитальными ремонтами. Структурой ремонтного цикла называется порядок расположения, чередования и количество осмотров, проверок и ремонтов.
Например, структура ремонтного цикла между двумя капитальными ремонтами (КР) для металлорежущих станков массой св. 10 т состоит из 12 осмотров (О) и 5 текущих ремонтов(ТР):
КР-O-О-ТР-О-О-ТР-O-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-КР
Межремонтный период - это период работы оборудования между двумя плановыми ремонтами.
Межосмотровый период - это период работы оборудования между очередным осмотром и текущим ремонтом или очередным капитальным ремонтом.
За единицу ремонтной сложности механической части принята ремонтная сложность условного оборудования, трудоемкость капитального ремонта в условиях среднего ремонтно-механического цеха составляет 50 ч, а энергетической части - 12,5 ч.
Категория ремонтной сложности механической и электрической частей определяется количеством единиц ремонтной сложности по каждой единице технологического оборудования.
Определить средний годовой объем ремонтных работ по видам (слесарные, станочные, сварочные, покрасочные и т.п) по ремонту и межремонтному обслуживанию можно по формуле:
шт
где qk, qT, qo - трудоемкость соответственно капитального, текущего ремонта и осмотров на одну ремонтную единицу, н-ч;
nk, nT, no - число соответственно капитальных, текущих ремонтов и осмотров;
Трц - продолжительность ремонтного цикла, лет;
Nпр - приведенное количество ремонтных единиц оборудования, т.е.
где Ni - количество единиц оборудования i-го вида;
Ri - категория сложности ремонта i-го технологического оборудования.
Ремонтный цикл для металлорежущих станков:
где 16800 - нормативный ремонтный цикл, час;
вом, впи, вТО, вв, вд, вкм - коэффициенты, которые учитывают вид обрабатываемого материала, применяемого инструмента, обеспечиваемый оборудованием квалитет точности, возраст, долговечность, категорию массы.
Ведомость оборудования представлена в таблице 4.8.
Таблица 4.8 - Ведомость технологического оборудования цеха (участка), подлежащего обслуживанию и ремонту
Оборудование |
Количество |
Средняя категория сложности |
Приведенное количество ремонтных единиц |
Структура межремонтного цикла |
Продолжительность межремонтного цикла, лет |
Длительность межремонтного периода, месяцев |
Периодичность межосмотрового обслуживания, месяцев |
Трудоемкость, н.час |
|
Токарно-карусельный станок |
9 |
4 |
96 |
КР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-КР |
8 |
17 |
3 |
650 |
|
Шлифовальный станок |
13 |
10 |
130 |
КР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-ТР-О-О-КР |
8 |
17 |
3 |
69 |
|