Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Инженерно-педагогический факультет

Кафедра "Вакуумная и компрессорная техника"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Технологический процесс механической обработки детали

«Крышка передняя»

Выполнила

Апет Е.И.

Проверил

Бабук В.В.

Минск 2009



Содержание

Введение

1. Описание объекта производства

2. Анализ технологичности конструкции детали

2.1 Качественный анализ на технологичность

2.2 Количественный анализ на технологичность

3. Анализ базового варианта технологического процесса

4. Выбор типа и организационной формы производства

5. Выбор типа и организационной формы производства

6. Выбор оптимального метода получения заготовки

7. Выбор технологических баз и оценка точности базирования

8. Предварительная разработка и выбор варианта технологического маршрута по критерию минимальной себестоимости

9. Расчет припусков

10. Расчет режимов резания

11. Расчет технической нормы времени

12. Определение необходимого количества оборудования и его загрузки

13. Основные технико-экономические показатели технологического процесса

Заключение

Список использованных источников

Введение

В системе образования инженеров-педагогов курсовое проектирование по технологии машиностроения занимает особое место. Эта самостоятельная работа студента является наиболее важным этапом их подготовки к дипломному проектированию и в значительной степени определяет формирование технологической направленности будущих специалистов.

Целью курсового проекта является не только получение представлений о технологическом процессе механической обработки детали «Крышка передняя», но и закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных на предыдущих этапах изучаемого курса.

В ходе выполнения курсового проекта должны быть решены следующие основные задачи:

- изучить назначение и условия работы заданной детали в сборочной единице;

- провести анализ технологичности конструкции данной детали;

- провести анализ базового варианта технологического процесса;

- выбрать тип и организационной формы производства;

- выбрать оптимальный метод получения заготовки;

- выбрать технологические и оценить точности базирования;

- выбрать методы обработки на основе требований к точности и качеству поверхностей детали;

- выбрать вариант технологического маршрута по критериям минимальной себестоимости;

- рассчитать припуски, режимы резания, технической нормы времени;

- определить необходимое качество оборудования и его загрузки;

- основные технико-экономические показатели проекта.



1. Описание объекта производства

Выбранная деталь 75132-3429056 - крышка передняя цилиндра поворота входит в автомобиль самосвал БелАЗ - 75132 (рисунок 1.1). Это карьерный самосвал грузоподъемностью 130 тонн, предназначенный для перевозки горной массы и сыпучих грузов на открытых разработках полезных ископаемых, при сооружении крупных промышленных и гидротехнических объектов по технологическим дорогам в различных климатических условиях.

Технические характеристики БелАЗ - 75132:

Максимальная скорость, км/ч 42

Масса самосвала, т 105

Грузоподъёмность, т 130

Рисунок 1.1 - Карьерный самосвал БелАЗ-75132

2 Назначение и условия работы детали в сборочной единице

Деталь 75132-3429056 - крышка передняя входит в узел цилиндра поворота (рисунок 2.1), который является составной частью рулевого управления переднего моста.

1 - гайка; 2 - поршень; 3 - шток; 4 - корпус; 5, 14 - уплотнительное кольцо; 6 - передняя крышка; 7, 8, 22, 25 - болт; 9 - наконечник штока; 10 - грязесъемное кольцо; 11, 16 - упругие резиновые кольца; 12 - уплотнительное кольцо штока;13, 15 - опорные кольца; 17 - уплотнительное кольцо поршня; 18 - палец; 19 - скребок; 20 - сферический подшипник;21 - упорная шайба; 23 - масленка; 24 - крышка

Рисунок 2.1 -- Цилиндр поворота

Узел - цилиндр поворота предназначен для воздействия на ступицу переднего колеса при нагнетании в цилиндр масла и осуществления, таким образом, поворота колес. Этот узел является гидравлическим цилиндром, который крепиться к рулевой тяге и легко может подвергаться ремонту без разборки рулевого механизма.

Крышка передняя 6 цилиндра поворота служит для создания необходимого рабочего давления в гидроцилиндре, крепится к корпусу цилиндра болтами. Подвижное соединение штока с крышкой уплотнено полиамидными кольцами 12 и упругими резиновыми кольцами 11. Шток перемещается по поверхности опорного кольца 13 из полиамидного материала. Для предотвращения попадания грязи (пыли, воды) внутрь цилиндра в крышке установлено полиамидное грязесъемное кольцо 10 и упругое резиновое кольцо 11 круглого сечения.

Крышка передняя служит для ограничения хода поршня и предотвращения вытекания рабочей жидкости из гидроцилиндра.

Деталь в узле испытывает радиальные нагрузки со стороны штока поршня, но эти нагрузки незначительны, вследствие, жёсткой фиксации крышки болтами с корпусом, тем самым нагрузка от штока распределяется по всему узлу.

Так как деталь является сборочной единицей гидроцилиндра, то в процессе работы испытывает давление рабочей жидкости. Поэтому деталь должна иметь плотную структуру материала, отсюда выбираем способ получения заготовки - штамповку, а не литье.

Из сказанного, можно заметить, что при изготовлении детали 75132-3429056 необходимо обеспечить заданную точность и качество посадочного диаметра под шток гидроцилиндра, а также качества сопрягаемых поверхностей. При изготовлении детали необходимо достичь жесткого взаимного расположения поверхностей.

Общая твердость детали должна составлять 156…229 НВ. Данная деталь, крышка передняя, изготавливается из качественной стали 35 (ГОСТ 1050-88), т.к. к детали не предъявляются повышенные требования к прочности и она в процессе работы испытывает небольшие напряжения. В таблицах приведены химический состав и механические свойства стали.[3, стр.62-63]

Таблица 2.1 -- Химический состав стали 35 (ГОСТ 1050-88) в процентах

C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni
			не более
0,32-0,40	0,00-0,25	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,30	0,30

Таблица 2.2 -- Механические свойства стали 35 (ГОСТ 1050-88)

т, МПа	в, МПа	б, %	, %	ап, дж/см3	HB
320	540	13	45	450	207

где у в - предел прочности при растяжении (временное сопротивление);

у т - предел текучести;

- относительное сужение сечения;

б - относительное удлинение образца при разрыве;

ап - ударная вязкость.



2. Анализ технологичности конструкции детали

Любая конструкция должна быть тщательным образом проанализирована. Цель такого анализа - выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции [2, стр.10]. Анализ технологичности производиться по двум критериям:

1. качественный анализ;

2. количественный анализ.

2.1 Качественный анализ на технологичность

Выбранная деталь 75132-3429056-01 - крышка передняя цилиндра поворота является корпусной и относится к классу корпусов, изготавливается из качественной стали 35 ГОСТ 1050-88, данный материал не является дефицитным, относительно недорогой и легко поддается механической обработке. Это позволяет применять прогрессивные методы обработки, современный режущий и контрольный инструмент.

В качестве заготовки используется поковка, что позволяет наиболее приблизить размеры заготовки к размерам готовой детали. Все размеры, за исключением размеров сопрягаемых поверхностей, выполняются с невысокой точностью и шероховатостью, что позволяет не использовать дорогостоящие методы обработки (полирование, резьбонарезание), шлифование применяется только для обработки поверхности крышки с каналами для подачи рабочей жидкости.

Деталь имеет простую форму, которая может быть получена на универсальном оборудовании с применением стандартных приспособлений и режущего инструмента. Также деталь имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций. Данная деталь не имеет больших перепадов размеров, что не приводит к увеличению расхода материала. Деталь не имеет тонких стенок и перегородок, что позволяет обеспечить требуемую жесткость. Крышка имеет как прямолинейные, так и фасонный элементы поверхностей, которые требуют дополнительную обработку, в данном случае на станках с ЧПУ. В конструкции крышки имеются три канавки для грязесъемников, обработка которых вызывает определенную трудность при механической обработке.

Такие конструктивные элементы крышки как фаски, канавки, галтели, радиусы и уклоны унифицированы, т.е. соответствуют предпочтительному ряду чисел.

Конструкция детали обеспечивает надежное базирование и закрепление заготовки на станке.

Крышка имеет отверстие под шток Ш70,5мм с внутренними полостями, которые конструктивно усложняют деталь, и четыре отверстия Ш25мм для крепления крышки к корпусу гидроцилиндра, которые равноудалены от оси детали, что упрощает их обработку. Также имеются два глухих отверстия Ш14,5мм, оси которых перпендикулярны друг другу, и четыре резьбовых отверстия Ш10мм крышки трубопровода к гидроцилиндру.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что конструкция детали технологична, но существуют определенные сложности при обработке внутренних канавок в отверстии под шток и обработке отверстий с взаимно перпендикулярными осями.

2.2 Количественный анализ на технологичность

При оценке детали на технологичность определим дополнительные показатели: [1, стр.33]

1) коэффициент унификации конструктивных элементов (рисунок 3.1):



где Qун.эл. и Qэ. - соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.;

Рисунок 3.1 - Чертеж детали «Крышка передняя»

Всего деталь содержит конструктивных элементов:

2 - фаски;

6 - канавок;

1 - галтель;

7 - отверстий;

4 - резьбы;

12 - поверхностей;

(из них 24 унифицированных).

2) коэффициент применяемости стандартизированных обрабатываемых поверхностей:

,



где , - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.;

3) коэффициент обработки поверхностей:

4) коэффициент использования материала:

где q - масса детали и Q - масса заготовки, кг;

5) масса детали q=10.3 кг.

6) максимальное значение квалитета обработки IT6;

7) максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Rа 2,5 мкм.



3. Анализ базового варианта технологического процесса

Предметом анализа является технологический процесс изготовления детали 75132-3429056 - крышка передняя цилиндра поворота, материал качественная сталь 35, заготовка - поковка, тип производства - серийное, годовой объем выпуска - 5000 шт.. Начинается анализ с количества операций механической обработки - 12 (таблица 4.1). [1, стр. 36-49]

Таблица 4.1 -- Операции механической обработки

№ операции	Наименование операции (базовый техпроцесс)	Модель станка
010	Токарно-винторезная	16К20М
020	Токарно-винторезная	16К20М
030	Вертикально-сверлильная	2Г175
040	Вертикально-фрезерная	6М13П
050	Вертикально-фрезерная	6М13П
060	Вертикально-фрезерная	6М13П
090	Программная	LM70-AT
100	Программная	LM70-AT
120	Вертикально-фрезерная	6М13П
130	Радиально-сверлильная	2М55
140	Радиально-сверлильная	2М55
160	Плоскошлифовальная	3Б722

Общая последовательность образования элементов детали в процессе механической обработке можно считать рациональной, т.к. при этом соблюдаются принципы постепенности формирования свойств обрабатываемого материала и, следовательно, существенные изменения в эту последовательность вносить не будем. Метод получения заготовки соответствует принятому типу производства.

Для анализа применяемого для обработки заданной детали оборудования составляем таблицу 4.2.



Таблица 4.2 -- Технологические возможности применяемого оборудования

Номер операции	Модель станка	Предельные или наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм	Квалитет обработки (экономический)	Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Ra, мкм
		Диаметр (ширина) d (b)	Длина l	Высота h
010	16К20М	400	1000	-	8	6,3
020	16К20М	400	1000	-	8	6,3
030	2Г175	75	400	-	11	6,3
040	6М13П	400	1600	-	9	6,3
050	6М13П	400	1600	-	9	6,3
060	6М13П	400	1600	-	6	6,3
090	LM70-AT	500	1000	-	6	0,8
100	LM70-AT	500	1000	-	6	0,8
120	6М13П	400	1600	-	6	6,3
130	2М55	50	1600	-	9	3,2
140	2М55	50	1600	-	9	3,2
160	3Б722	320	1000	-	6	0,8

Анализ приведенных сведений показывает, что станки, используемые на операциях, по габаритным размерам обрабатываемой заготовки, достигаемой точности и шероховатости поверхностей соответствуют требуемым условиям обработки заданной детали.

Для оценки установочно-зажимных приспособлений, режущего и вспомогательного инструмента, средств технического контроля составляем таблицы 4.3, 4.4, 4.5 и 4.6.

Таблица 4.3 -- Установочно-зажимные приспособления

Номер операции	Название приспособления	Вид приспособления	Привод приспособления	Количество приспособлений на станке, шт	Время на установку и снятие заготовки, мин
010	Патрон 7100-0035 ГОСТ 2675-80	УБО	Ручной	1	0,35
020	Патрон 7100-0035 ГОСТ 2675-80	УБО	Ручной	1	0,35
030	Патрон 7100-0011 ГОСТ 2675-80	УБО	Ручной	1	0,35
Продолжение таблицы 4.3
040	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
050	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
060	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
090	Приспособление 7154-6122	СНП	Пневмо	1	0,089
100	Приспособление 7154-6122	СНП	Пневмо	1	0,089
120	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
130	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
140	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13
160	Тиски 7100-0225 ГОСТ 16518-96	УБО	Ручной	1	0,13

Исходя из полученных данных в таблице 4.3 видно, что изготавливаемая деталь закрепляется в основном в трехкулачковом патроне и тисках в ручную. Поэтому для повышения производительности необходимо применять приспособления с гидравлическим или механическим приводом. Также имеется приспособление токарное для обработки детали на станке с ЧПУ. Почти все установочно-зажимные приспособления являются стандартными, это позволяет сократить сроки технологической подготовки производства.

Таблица 4.4 -- Режущий инструмент

№ операции	Наименование инструмента	Вид инструмента	Материал режущей части	Стойкость (фактическая), мин
010	Резец 2108-6171	Стандартный	Т15К6	120
020	Резец 2108-6171 Сверло 2317-0019 ГОСТ 14952-75	Стандартный Стандартный	Т15К6 Р6М5	120 120
030	Сверло 2301-0181 ГОСТ 10903-77	Стандартный	Р6М5	120
040	Фреза 2214-0277	Стандартный	Т15К6	120
050	Фреза 2214-0277	Стандартный	Т15К6	120
060	Фреза 2214-0277	Стандартный	Т15К6	120
090	Резец 2108-6169 (PCLNL3225P19) Резец 2145-6064 (S50P-PCLNL) Резец 2120-6338 (MGEHL 3232-6) Резец 6501-6005	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	Т15К6 Т15К6 Т15К6 Т15К6	60 60 30 30
100	Резец 2108-6169 (PCLNL3225P19)Резец 2145-6049 (S50P-PCLNL) Резец 2120-6331 (MGEHL 3232-6) Резец 6501-6006 Сверло 2301-0085 Сверло 2301-0048 ГОСТ 10903-77	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	Т15К6 Т15К6 Т15К6 Т15К6 Р6М5 Р6М5	30 30 30 60 60 60
120	Фреза 2214-0277	Стандартный	Т15К6	120
130	Сверло 2301-0028 ГОСТ 10903-77 Сверло 2301-0087 ГОСТ 10903-77 Зенковка 2350-6181	Стандартный Стандартный Стандартный	Р6М5 Р6М5 Р6М5	120 120 60
140	Сверло 2301-0015 ГОСТ 10903-77 Сверло 2301-0048 ГОСТ 10903-77 Сверло 2301-3001 ГОСТ 10903-77 Сверло 2301-0020 ГОСТ 10903-77 Зенковка 2353-0133 ГОСТ 14953-80 Метчик 2620-1435 ГОСТ 3266-81	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5	120 120 120 120 60 30
160	Круг ПП 450Ч63Ч203 24А40-НС1К 35м/сА2кл ГОСТ 2424-83	Стандартный	электрокорунд белый	20

Исходя из таблицы 4.4 видно, что технологический процесс состоит в основном из стандартных режущих инструментов - это позволяет сократить время на подготовку изготовления детали, а также сократить затраты на изготовление специальных режущих инструментов.

Таблица 4.5 -- Вспомогательные инструменты

Номер операции	Наименование инструмента	Вид инструмента	Установка режущего инструментаво вспомогательном
			способ крепления	время на смену одного инструмента, мин
010	Центр 7032-6044	Стандартный	По торцу	1,8
020	Патрон 04731-9 Втулка 6101-0029	Стандартный Стандартный	По цилиндрической поверхности в патроне	2,8
030	-	-	-	-
040	Оправка 6222-0039	Стандартный	По цилиндрическому отверстию и пазу на торце	2,8
050	Оправка 6222-0039	Стандартный	По цилиндрическому отверстию и пазу на торце	2,8
060	Оправка 6222-0039	Стандартный	По цилиндрическому отверстию и пазу на торце	2,8
090	Держатель 6720-6026 Держатель 6709-6022 Держатель 6720-6026 Держатель 6709-6022	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	Винтами по плоскостям	2,5 2,5 2,5 2,5
100	Держатель 6720-6026 Держатель 6709-6021 Держатель 6720-6026 Оправка 6240-6067 Оправка 6240-6067	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	Винтами по плоскостям По цилиндрической поверхности в оправке	2,5 2,5 2,5 2,6 2,6
120	Оправка 6222-6039	Стандартный	По цилиндрическому отверстию и пазу на торце	2,8
130	Втулка 04743-1 Патрон 04740-10 Втулка 04743-3 Патрон 04740-10 Цапфа 6020-6064 Втулка 04743-4 Патрон 04740-10	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	По цилиндрической поверхности в патроне	0,8 0,8 0,8
140	Втулка 04743-1 Патрон 04740-10 Втулка 04743-2 Патрон 04740-10 Втулка 04743-1 Патрон 04740-10 Втулка 04743-1 Патрон 04740-10 Втулка 04743-1 Патрон 04740-10 Втулка 99-6112-4026-09 Втулка 04743-1 Патрон 04740-10	Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный Стандартный	По цилиндрической поверхности в патроне	0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
160	-	-	-

В рассматриваемом технологическом процессе приведена стандартная вспомогательная оснастка. Крепление инструментов, их установка и смена не сложны. Время, необходимое на смену одного режущего инструмента во вспомогательном, сравнительно невелико. Вспомогательная оснастка соответствует данному типу производства.

Таблица 4.6 - Средства технического контроля

№ О№ операции	Наименование инструмента (прибора) и эталона	Вид инструмента	Точность измерения, мкм	Допуск на измеряемый размер, мм	Время на одно измерение, мин
0010	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ166-89 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,1-2 ГОСТ166-89	Универ. Универ.	10 10	1,0 1,0	0,12 0,2
0020	Штангенциркуль ШЦ-II-315-0,1-2 ГОСТ166-89 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ166-89	Универс. Универс.	10 10	1,0 1,0	0,12 0,15
0030	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ166-89	Универс.	10	1,0	0,15
0040	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Угольник УЛП-0-250 ГОСТ 3749-77	Универ. Универс	10	0,6 0,3	0,18 0,1
0050	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Угольник УЛП-0-250 ГОСТ 3749-77	Универ. Универс.	10	0,6 0,3	0,15 0,1
0060	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Угольник УЛП-0-250 ГОСТ 3749-77	Универс. Универс.	10	1,0 0,3	0,15 0,1
0090	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Штангенглубиномер 8512-4001	Универс. Универс. Универс.	10 10 5	0,4 0,4 0,52	0,16 0,17 0,12
1100	Штангенглубиномер 8512-4001 Скоба 8119-6274 Скоба 8119-6727 Калибр 8154-6160 Калибр 8154-6139 Приспособление 8701-6221 Нутромер НИ 50-100-2 ГОСТ 868-82 Кольцо 8125-6029 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89 Пробка 8133-6039	Универс. Спец. Спец. Спец. Спец. Универс. Универс. Спец. Универс. Универс.	5 6 6 6 6 10 10 10 7	0,74 0,1 0,1 0,22 0,22 0,054 0,19 0,19 2 0,22	0,16 0,14 0,14 0,15 0,15 0,12 0,6 0,12 0,15 0,2
1120	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ166-89	Универс.	10	0,6	0,15
1130	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2ГОСТ 166-89 Штангенциркуль ШЦ-I-250-0,1-2ГОСТ 166-89	Универс. Универс.	10 10	1,0 2,5	0,12 0,12
1140	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2ГОСТ 166-89 8133-6039 Пробка 8221-0044-6H Пробка Пр 8221-0044-6Н Пробка НЕ 8133-3527 Пробка гладка 8442-6001 Образцы шероховатости	Универс. Универс. Универс. Универс. Универс.	10 7 7 7 7 Ra2.5	0,8 0,2 Ra2.5	0,12 0,54 0,54 0,54 0,2 0,1
1160	Штангенциркуль ШЦ-I-250-0,05 ГОСТ 166-89 8442-6001 Образцы шероховатости ЛТ-1-4х Лупа ГОСТ 25706-83 ЛД-1-125 Линейка ГОСТ 8026-92 Щуп 0,05-0,016	Универс. Универс. Универс. Универс. Универс.	10 Ra2.5 50	2 Ra2.5 0,05	0,12 0,1 0,3

В технологическом процессе применены быстродействующие измерительные инструменты. Точность измерения достаточно высокая (погрешность измерения не превышает 30% допуска на размер). Оснащенность измерительными средствами операций обработки хорошая. Дополнительных мероприятий по совершенствованию оснащения операций измерительными инструментами не требуется.

Данный действующий технологический процесс можно совершенствовать следующим образом:

1. для повышения производительности необходимо операции 010 и 020 заменить токарную обработку на станке 16К20М на токарную с ЧПУ на станке 16А20Ф3С39.

2. для уменьшения вспомогательного время на установку и снятие детали необходимо применять установочно-зажимные приспособления с гидравлическим и механическим приводом, а также замена на операции 030 патрон на кондуктор.



4. Выбор типа и организационной формы производства

Тип производства по ГОСТ 3.1119--83 характеризуется коэффициентом закрепления операций: Кз.о=1 -- массовое; 1<Кз.о<10 -- крупносерийное; 10<Кз.о<20 -- среднесерийное; 20<Кз.о<40 -- мелкосерийное производство. В единичном производстве Кз.о не регламентируется [1, стр.52-56].

Коэффициент закрепления операций равен:

Кз.о.=? Поi/?Poi

где ?Поi -- суммарное число различных операций за месяц по участку; ?Poi-- явочное число рабочих, выполняющих различные операции.

Поi=зн/зз

где зн -- планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями.

Принимаем зн=0,8 - для среднесерийного производства

зз -- коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операцией:

зз=Тшт.к.•Nм/(60Fмkв)

где Т шт.к. -- штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

NM -- месячная программа выпуска заданной детали, шт.:

NM =Nr/12;



Nr -- годовой объем выпуска заданной детали, шт.;

FM -- месячный фонд времени работы оборудования, ч:

FM = 4055/24 = 169 ч;

kB -- коэффициент выполнения норм;

Принимается kB=1,3.

Тогда зз равно:

зз=Тшт.к.•Nм/13182

Зависимость для определения числа однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение месяца:

Поi=13182•зн/ Тшт.к.•Nм

Количество операций, выполняемых в течение месяца на участке, определяется суммированием числа однотипных операций Поi - выполняемых на каждом станке:

?Поi = По1 + По2 + ...+ Поn

Необходимое число рабочих для обслуживания одного станка, загруженного по плановому нормативному коэффициенту

Pi=Ni•ti/60•kв•Ф= Поi Nм /60•kв•Ф

где Ni -- приведенный месячный объем выпуска деталей (шт.) при загрузке станка до принятого значения зн:



Ni = ПoiNM;

tt -- штучно-калькуляционное время на выполнение проектируемой операции, мин: ti = T шт.к;

Ф -- месячный фонд времени рабочего, занятого в течение 22 рабочих дней в месяц, ч:

Ф = 22•8=176 ч.

После подстановки получим зависимость для определения необходимого числа рабочих для обслуживания одного станка:

Рi = 0,96 зн

Явочное число рабочих участка определяем суммированием значений Рi, рассчитанных для каждого станка:

?Pоi = Pо1 + Pо2 + ...+ Pоn

Произведем расчет для одной операции:

зз=Тшт.к.•Nм/13182

NM =Nr/24=5000/24=208,3 шт

зз=24,61•208,3/13182=0,39

Поi=13182•зн/ Тшт.к.•Nм

Поi=13182•0,8/24,61•208,3=2,05

Рi = 0,96 зн

Рi = 0,96•0,8=0,77

Остальные операции рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Сводные данные по операциям

Операция	Тшт.к.	зз	По	Р
010	24,61	0,39	2,05	0,77
020	22,47	0,36	2,22	0,77
030	11,18	0,18	4,44	0,77
040	6,62	0,11	7,27	0,77
050	9,94	0,16	5,00	0,77
060	3,86	0,06	13,33	0,77
090	17,99	0,28	2,86	0,77
100	26,92	0,43	1,86	0,77
120	3,86	0,06	13,33	0,77
130	22,89	0,36	2,22	0,77
140	14,98	0,24	3,33	0,77
160	6,3	0,10	8,00	0,77
?	171,62	-	64,91	9,24

Коэффициент закрепления операций:

Кз.о.=? Поi/?Poi=65,91/9,24=7,13

1<7,13<10 - производство крупносерийное.

Решение о целесообразности организации поточного производства обычно принимается на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при двухсменном режиме работы и её загрузке на 65%…75%.

Заданный суточный выпуск изделий:

Nc= Nr/253 ,

где Nr -- годовой объем выпуска изделий, шт.;

253 -- количество рабочих дней в году.



Nc= 5000/253=19,76 шт.

Суточная производительность поточной линии (шт.):

Qc=( Fc/Тср.)* зз

где Fc -- суточный фонд времени работы оборудования (при двухсменном режиме работы -- 960 мин);

Тср -- средняя станкоемкость основных операций, мин;

зз -- коэффициент загрузки оборудования.

Средняя станкоемкость операций (мин):

Тср = Т шт.i/(nkв),

где Т штi-- штучное время основной i-й операции, нормо-мин;

kв -- средний коэффициент выполнения норм времени;

n -- количество основных операций.

Тср = 171,62/(12•1,3)=11,00 мин;

Qc=( 960/11)• 0,8=69,82шт.

Заданный суточный выпуск изделий меньше суточной производительности поточной линии с загрузкой 28%, поэтому применение однономенклатурной поточной линии нецелесообразно. Применяем групповую форму организации запуска изделий.

При групповой форме организации запуск изделий в производство осуществляется партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства. Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по методике В. А. Петрова.

Рассчитываем предельно допустимые параметры партии:

n1=Fэ.м.n0kв/kз.о. ?Тi ; n2=Fэ.м. kв/kм.о. ?Тi ;

где Fэ.м --эффективный месячный фонд времени участка, равный 10 560 мин;

n0 -- число операций механической обработки по технологическому процессу; kв = 1,3;

?Тi -- суммарная трудоемкость технологического процесса, мин;

Тi -- средняя трудоемкость одной операции, мин;

kм.о -- коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени. Для среднегабаритных сложных деталей принимается равным 1,5.

n1=10560•12•1,3/7,13•171,62=134,63 шт ;

n2=10560•1,3/1,5•171,62=53,33 шт;

Параметр n1 отражает производительность и уровень специализации рабочих мест на участке. С помощью параметра n2 учитывается и ограничивается объем незавершенного производства и связывания оборотных средств.

n2= nmin =53.33 шт; n'min =53 шт;

n1= nmах =135 шт.

Определяют расчетную периодичность повторения партий деталей (дн.):

Iр=22 n'min/ Nм

где Nм -- месячная программа выпуска деталей: Nм =Nг/24.



Iр=22•53/ 208,3=5,60 дн.

Согласовываем расчетную периодичность повторения партий деталей с ее допустимыми нормативными значениями Iн=11.

Рассчитываем размер партии согласно условию:

n= Iн•Nм/22

n= 11•208,3/22=104 шт.

Принимаем размер партии n=104 шт.

Проверяем условие:

n'min<n< nmах;

53<104<135

Условие выполняется. Размер партии определен верно.



5. Выбор оптимального метода получения заготовки

Деталь 75132-3429056 «Крышка передняя» изготавливается из поковки, которая получается методом деформирования металла в штампах, внутренняя полость которых определяет форму и размеры заготовки. Данная поковка изготавливается на РУП КЗТШ из стали 35 ГОСТ 1050-88.

Для получения заготовки используем штамповку, благодаря которой обеспечивается более высокая точность изготовления и чистота поверхности заготовки, по сравнению с ковкой, а также позволяет увеличить производительность. Так же необходимо учитывать тот факт, что деталь испытывает давление рабочей жидкости, поэтому материал должен иметь плотную структуру, отсюда выбираем способ получения заготовки - штамповку, а не литье.

В заводском варианте штамповка осуществляется на молотах в открытых штампах, так как они имеют следующие преимущества:

1. имеется зазор для вытекания облоя (излишка металла);

2. не предъявляются высокие требования точности по массе;

3. можно получить поковки всех типов.

Для выбора оптимального способа получения заготовки, т.е. экономическое обоснование, сравним два варианта.

Для этого проведем расчет массы поковки, получаемой на кривошипных прессах в открытых штампах (ГОСТ 7505-89):

Исходные данные по детали:

Материал - сталь 35 (по ГОСТ 1050-88);

Масса детали 10,3 кг.

Расчет:

Масса поковки (расчетная): 15,45 кг

Расчетный коэффициент Кр= 1,5



,

Коэффициент использования материала:

где q - масса детали и Q - масса заготовки, кг;

Экономическое обоснование выбор заготовки определяется по стоимости. Произведем сопоставление и выбор варианта технологического процесса при различных способах получения заготовки (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Данные для расчетов стоимости заготовки по вариантам

Показатель	1-ый вариант	2-ой вариант
Вид заготовки: поковка	Штамповка на кривошипных прессах	Штамповка на молотах
Класс точности	Т4	Т5
Группа сталей	М2	М2
Степень сложности	С2	С2
Масса заготовки Q, кг	15,45	19,58
Стоимость 1т. заготовок Si, руб.	1044400	1044400
Стоимость 1т. стружки Sотх, руб.	78680	78680

Рисунок 6.1 - Заготовка, полученная на кривошипном прессе

Себестоимость заготовок, получаемых штамповкой, определяется по формуле:

Sзаг=(Si/1000Q kТ kС kВ kМ kП) - (Q -q)Sотх/1000,

где S - базовая стоимость 1 т заготовок; Q - масса заготовки, кг ; q - масса готовой детали, кг; kТ, kС, kВ, kМ, kП - коэффициенты, зависящие соответственно от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок; Sотх - стоимость 1т. отходов.

Методика расчета и цены взяты согласно [1,стр.66-75].

Штамповка на кривошипных прессах:

Sзаг1=(1044400/1000Ч15,45Ч1Ч1Ч0,84Ч0,8Ч1)-

-(15,45-10,3)Ч78680/1000=10438,2 руб.

Штамповка на молотах:

Sзаг2=(1044400/1000Ч19,58Ч1Ч1Ч0,84Ч0,8Ч1)-

-(19,58-10,3)Ч78680/1000=13011,8 руб.

Годовой экономический эффект от введения метода штамповки на кривошипных прессах равен:

Эзаг = (Sзаг2 - Sзаг 1)Nг = (13011,8-10438,2)5000 = 12868050 руб.

Таким образом, заготовка, получаемая на кривошипных прессах, является наиболее оптимальным вариантом для данного технологического проекта.



6. Выбор технологических баз и оценка точности базирования

Схема базирования и закрепления, технологические базы, опорные и зажимные элементы и устройства приспособления должны обеспечить определенное положение заготовки относительно режущих инструментов, надежность ее закрепления и неизменность базирования в течение всего процесса обработки при данной установке [1, стр. 76].

При выборе баз следует учитывать основные принципы базирования:

- принцип постоянства баз;

- принцип совмещения (единства) баз.

Для оценки точности базирования, необходимо рассмотреть способы базирования заготовки на различных операциях.

На операциях 010 и 020 - токарные с ЧПУ на станке 16А20Ф3С39 заготовка устанавливается в трехкулачковом патроне. Так как патрон является самоцентрирующем, то ось патрона будет совпадать с осью заготовки, отсюда следует что измерительная и технологическая базы совпадают.

На операции 030 - вертикально-сверлильной на станке 2Г175 заготовка устанавливается в кондукторе, который позволяет уменьшить погрешность базирования и увеличить производительность. Наличие кондуктора способствует:

- упрощению процесса установки и закрепления заготовки;

- позволяет без особых трудностей обработать, при помощи стандартного инструмента, все поверхности.

Таким образом, схема базирования заготовки в кондукторе показано на рисунке 7.2, на котором видно, что измерительная и технологическая базы не совпадают. Погрешность базирования, при выполнении размера Ш64+1, будет равна половине поля допуска размера :



,

Рисунок 7.2 - Схема базирования заготовки в кондукторе

На операции 040, 050, 060 - вертикально-фрезерной на станке 6М13П заготовка устанавливается в тисках, при этом измерительная и технологическая базы совпадают. Погрешность базирования, при выполнении размера 93±0.3, будет равна еб = 0.

Рисунок 7.3 - Схема базирования заготовки в тисках

На операциях 090 и 100 - токарные с ЧПУ на станке LM70-AT заготовка устанавливается в токарном приспособлении. Способ закрепления заготовки в приспособлении аналогичен способу закрепления в кондукторе (рисунок 7.2), в котором измерительная и технологическая базы совпадают. Поэтому погрешность базирования зависит от поля допуска на размер 186±0.3 мм:



,

На основе проведеного анализа, можно сделать следующие выводы: практически на всех операциях заготовка базируется в тисках или патроне, что позволяет при обработке обеспечивать высокую точность размеров и формы детали, т.к. погрешность базирования равна нулю. Так же все схемы базирования позволяют обеспечить свободный доступ инструмента к обрабатываемой поверхности.



7. Предварительная разработка и выбор варианта технологического маршрута по критерию минимальной себестоимости

Для выбора наиболее рационального технологического маршрута рассмотрим два варианта. Отличающимися операциями технологического процесса являются:

- по базовому варианту - получение заготовки штамповкой на молотах в открытом штампе, на операции 010 и 020 точение поверхностей на станке модели 16К20М; на операции 030 сверление отверстия на станке модели 2Г175;

- по проектному варианту - получение заготовки штамповкой на прессах в открытом штампе, на операции 010 и 020 точение поверхностей на станке модели 16А20Ф3С39; на операции 030 зенкерование отверстия на станке модели 2Г175.

Согласно методике [1, стр. 80] определяем себестоимость механической обработки на отличающихся в рассматриваемых вариантах операциях.

Методика расчета:

Определяем часовые приведенные затраты (руб/ч):

,

где Sз. - основная и дополнительная зарплата с начислениями, руб/ч;

Sч.з. - часовые затраты на эксплуатации рабочего места, руб/ч;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в машиностроении Ен = 0,15);

Кс, Кз - удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание, руб/ч.

Определяем основную и дополнительную зарплату с начислениями и учетом многостаночного обслуживания (руб/ч):

,

где е - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату; е = 2,66 [1, стр. 81];

Sтф - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, руб/ч [1, стр. 219];

k - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика; k=1 [1, стр. 81];

y - коэффициент штучного времени, учитывающий оплату труда рабочего при многостаночном обслуживании [1, стр. 81].

Определяем часовые затраты на эксплуатацию рабочего места (руб/ч):

,

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте (для серийного производства =1016,4 руб/ч);

kм - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше, чем аналогичные расходы, связанные с работой базового станка [1, стр. 219].

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места в случае пониженной загрузки станка (з < 60%) должны быть скорректированы с помощью коэффициента ц, если станок не может быть дозагружен, как, например, в массовом производстве. В этом случае скорректированные затраты в час (руб/ч) определяются по формуле [1, стр. 84]:

где ц - поправочный коэффициент:



,

где б - постоянных затрат в себестоимости часовых затрат на рабочем месте [1, стр. 219], а при отсутствии табличных данных б = 0,3 - 0,5.

Определяем капитальные вложения в станок (руб/ч):

,

где Ц - балансовая стоимость станка, руб;

Fэ - эффективный годовой фонд времени работы станка, для универсальных - F = 4055 ч для станков с ЧПУ - F=3935ч;

з - коэффициент загрузки станка.

Определяем капитальные вложения в здание (руб/ч):

,

где Цпл.зд. - стоимость 1 м площади механического цеха, руб.; Цпл.зд. = 219520 руб [1, стр. 84];

А - производственная площадь, занимаемая станком, с учетом проходов, м2:

А = а•kа;

где а - площадь станка в плане, м;

kа - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь [1, стр. 84].

Технологическая себестоимость операции механической обработки, руб:



,

где kв - коэффициент выполнения норм, kв = 1,3;

Тшт-к - штучно-калькуляционное время на операцию, мин.

Базовый вариант:

1. обработка на токарно-винторезном станке модели 16К20М.

Ц = 15260000•1,1 = 16786000 руб;

а = 2,98м2;

kа = 3,5 [1, стр. 84];

А = а•kа =2,98•3,5 = 10,43 м2;

Тшт-к = 24,61 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

б = 0,38;

з = 0,39;

kм = 1 [1, стр. 219];

Разряд работы - 3;

Sтф = 1696,8 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 3) [1, стр. 219];

к = 1 [1, стр.81];

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81]

;

= 2,66•1696,8•1•1 = 4513 руб/ч.



= 1016,4•1·1,59/1,14= 1418 руб/ч.

.

.

.

2. обработка на токарно-винторезном станке модели 16К20М.

Ц = 15260000•1,1 = 16786000 руб;

а = 2,98м2;

kа = 3,5 [1, стр. 84];

А = а•kа =2,98•3,5 = 10,43 м2;

Тшт-к = 22,47 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

б = 0,38;

з = 0,36;

kм = 1 [1, стр. 219];

Разряд работы - 3;

Sтф = 1696,8 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 3) [1, стр. 219];

к = 1 [1, стр.81];

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81]

;

= 2,66•1696,8•1•1 = 4513 руб/ч.

= 1016,4•1·1,68/1,14= 1498 руб/ч.

.

.

.

3. обработка на вертикально-сверлильном станке модели 2Г175.

Ц = 17400000•1,1 = 19140000 руб;

а = 4,39 м2;

kа = 3 [1, стр. 84];

А = а•kа =4,39•3 = 13,17 м2;

Тшт-к = 11,18 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

б = 0,36;

з = 0,18;

kм = 1,8 [1, стр. 219];

Разряд работы - 3;

Sтф = 1696,8 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 3) [1, стр. 219];

к = 1 [1, стр.81];

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81]

;

= 2,66•1696,8•1•1 = 4513 руб/ч.

= 1016,4•1,8·2,64/1,14= 4237 руб/ч.

.

.

.

Проектный вариант:

1. обработка на станке с ЧПУ модели 16А20Ф3С39.

Ц = 50000000•1,1 = 54000000 руб;

а = 8,36 м2;

kа = 2,5 [1, стр. 84];

А = а kа =8,36•2,5 = 20,90 м2;

Тшт-к = 2,70 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

з = 0,057;

б = 0,39;

kм = 2,3 [1, стр. 219];

Разряд работы - 5;

Sтф = 2111 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 5) [1, стр. 219];

k = 1 [1, стр.81];

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81].

;

= 2,66•2111•1•1= 5615 руб/ч.

= 1016,4•2,3•7,45/1,14 = 15227 руб/ч.

2. обработка на станке с ЧПУ модели 16А20Ф3С39.

Ц = 50000000•1,1 = 54000000 руб;

а = 8,36 м2;

kа = 2,5 [1, стр. 84];

А = а kа =8,36•2,5 = 20,90 м2;

Тшт-к = 2,75 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

з = 0,058;

б = 0,39;

kм = 2,3 [1, стр. 219];

Разряд работы - 5;

Sтф = 2111 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 5) [1, стр. 219];

k = 1 [1, с.81]; деталь сборочный заготовка технологический

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81].

;

= 2,66•2111•1•1= 5615 руб/ч.

= 1016,4•2,3•7,33/1,14 = 15031 руб/ч.

3. обработка на вертикально-сверлильном станке модели 2Г175.

Ц = 17400000•1,1 = 19140000 руб;

а = 4,39 м2;

kа = 3 [1, стр. 84];

А = а•kа =4,39•3 = 13,17 м2;



Тшт-к = 2,17 мин;

М = 1 (количество обслуживаемых станков);

б = 0,36;

з = 0,045;

kм = 1,8 [1, стр. 219];

Разряд работы - 3;

Sтф = 1696,8 руб/ч (работа с нормальными условиями труда сдельщика, для разряда работ - 3) [1, стр. 219];

к = 1 [1, стр.81];

y = 1 (при М = 1) [1, стр. 81]

;

= 2,66•1696,8•1•1 = 4513 руб/ч.

...