Изготовление деталей из штамповки для самолета SSJ-100

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Самолето- и вертолетостроения

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Силина Татьяна Николаевна Изготовление деталей из штамповки (поковки) для самолета SSJ-100 Направление подготовки: 160100 Авиа- и ракетостроение

Силина Т.Н.

ФЛА, С-02

Руководитель

Нарышева Г.Г.

Старший преподаватель

Новосибирск, 2014 г.



Содержание

Введение

1. Конструкторская часть

1.1 Назначение и описание конструкции детали

1.2 Технические требования

1.3 Анализ технологичности

2. Технологическая часть

2.1 Выбор режущего инструмента

2.2 Определение схемы фрезерования

2.3 Анализ существующего техпроцесса

3. Технико-экономические показатели

3.1 Затраты на основные материалы

3.2 Заработная плата основных производственных рабочих

3.3 Затраты на инструмент

3.4 Затраты на технологическую электроэнергию

3.5 Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы

Заключение

Список использованных источников

Задание на выпускную квалификационную работу бакалавра

План-график выполнения работы



Введение

Жизнь современного человека немыслима без машин, оказывающих ему помощь в труде, способствующих удовлетворению его материальных и духовных запросов. Машина служит средством, с помощью которого выполняется тот или иной технологический процесс, результатом которого является полученная для человека продукция.

Общество постоянно испытывает потребности либо в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при производстве уже освоенной продукции. В обоих случаях эти потребности могут быть удовлетворены только с помощью новых технологических процессов и новых машин, необходимых для их выполнения. Любой технологический процесс является отражением уровня научного и технического развития человеческого общества.

Машина может быть полезна лишь в том случае, если она обладает надлежащим качеством. Некачественные машины не только не приносят пользы, но и наносят ущерб, так как вложенный в них труд оказывается затраченным напрасно. А ресурсы труда в жизни человеческого общества представляют собой наивысшую ценность. Поэтому человек всегда стремится к экономии труда в любом деле.

Процесс создания машины от формулировки ее служебного назначения до получения в готовом виде подразделяют на два этапа: проектирование и изготовление. Первый этап завершается разработкой конструкции машины (изделия) и предоставлением ее в чертежах, второй - реализацией конструкции производственного процесса. Построение и осуществление второго этапа составляет основную задачу технологии машиностроения.

В работе рассмотрены технологические, организационные и частично социальные вопросы, связанные с производством деталей летательных аппаратов.

Авиационное производство характеризует широкая номенклатура и высокая сложность выпускаемых изделий. Совокупность этих условий значительно снижает уровень эффективности такого типа производства по сравнению с производствами, имеющими большую серийность, меньшую номенклатуру и сложность изделий. Мировой опыт показывает, что одним из возможных и наиболее значимых способов увеличения эффективности многономенклатурного сложного производства, является использование оборудования с ЧПУ и в особенности группы обрабатывающих центров.

Это обосновано факторами, приводящими к сужению и удалению границ между типами производств от единичного до массового и увеличению эффективности производств.



1. Конструкторская часть

1.1 Назначение и описание конструкции детали

Кронштейн по своим конструктивным признакам относится к классу сложнопрофильных деталей. Кронштейн представляет собой тело небольших габаритов - 614.7х322.7х75.3 с одним отверстием Ш30 мм и с двумя отверстиями Ш20 мм, выемками для облегчения массы детали. Так же имеет по два отверстия Ш19 мм и Ш 16 мм для контровки гаек в сборке. Форма детали образована сочетанием простых поверхностей (плоских, цилиндрических) и сложных поверхностей (контур детали, выемки, сопряжения) (рисунок 1).

Рисунок 1

Кронштейн устанавливается в отсеке вертикального оперения и служит для крепления рулевых машин (рисунок 2).



Рисунок 2

Кронштейн устанавливается в сборку по поверхностям 1, 2, 3 (рисунок 3). К этим поверхностям предъявляются повышенные требования как по точности выполнения размеров и точности взаимного расположения, так и качеству поверхности. В то же время эти поверхности просты и достаточно протяженны. Это позволяет использовать их в качестве технологических баз на завершающей стадии обработки.

Рисунок 3

Материалом детали является алюминиевый сплав 1933Т3. Сплав предназначен для изготовления деталей сложной конфигурации с малыми габаритными размерами и работающих в условии разнонаправленного нагружения.

Таблица 1 - Химический состав % материала 1933Т3

Основные компоненты	Примеси, не более
Алюминий	Медь	Магний	Желе зо	Цинк	Титан	Цирконий	Бериллий	Железо	Кремний	Марганец	Никель	Хром	Прочие примеси
													Каждая в отдельности	сумма
Основа	0.8-1.2	1.6-2.2	0.06-0.15	6.35-7.2	0.03-0.06	0.10-0.18	0.001-0.02	-	0.1	0.1	-	0.05	0.05	0.1

Таблица 2 - Механические свойства по ТУ

Толщина полки (мм)	Состояние	уВ, МПа	у0,2 МПа	ТУ
До 120 включительно	Закаленное и искусственно состаренное	450-530	8	1-804-457-2008

Исходя из своего служебного назначения, кронштейн должен представлять собой изделие высокой надежности.

С целью обеспечения повышенной надежности работы, организации высокопроизводительного процесса обработки наиболее ответственных деталей кронштейна необходимо решить следующие задачи:

1. На основе критического анализа существующего технологического процесса разработать более эффективный процесс изготовления вышеназванных деталей;

2. Предусмотреть возможность широкого использования

высокопроизводительного оборудования, режущего инструмента и технологической оснастки;

3. Определить технико-экономические показатели работы участка.

1.2 Технические требования

1. Изготавливать по ЭМ Т7.92.3425.310.003.73/F.

Электронная модель изделия - набор данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия. Под электронной моделью изделия подразумеваются электронная модель детали, электронная модель сборочной единицы и электронный макет.

Модель, как правило, состоит из геометрической модели изделия и произвольного количества атрибутов модели. Модель должна содержать полный набор конструкторских, технологических и физических параметров согласно ГОСТ 2.109, необходимых для разработки технологических процессов, выполнения расчетов, математического моделирования и др.

Полнота и подробность модели на различных стадиях разработки должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов ЕСКД.

Электронная модель изделия составляет содержательную часть соответствующего электронного конструкторского документа. Реквизитную часть выполняют по ГОСТ 2.104 [1].

Исходными данными для технологического процесса обработки может быть готовая 3D модель. По готовой модели в одной из CAM-программ создаются траектории движения инструментов, задаются параметры режимов резания. Управляющие программы загружаются в системе управления станком и запускаются на выполнение [2].

Бурное развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) и соответствующего оборудования с ЧПУ в будущем поставит вопрос о полной замене бумажной документации на электронную.

2. Штамповка 1933Т3 по ОСТ 1 900-85, группа контроля 2.

В проектном варианте используется в качестве заготовки штамповка.

Требования, которым должны отвечать литые детали в процессе работы, служат критерием для контроля качества отливок: точность размеров, шероховатость поверхности, плотность, свойства металла отливок, допустимость внутренних и наружных дефектов.

Штамповки из алюминиевых и магниевых сплавов в зависимости от объема приемо-сдаточных испытаний механических свойств подразделяются на три группы:

1. штамповки, подлежащие поштучному испытанию механических свойств;

2. штамповки, подлежащие выборочному испытанию механических свойств;

3. штамповки, подлежащие испытанию только на твердость.

Контроль штамповок I и II группы по твердости в состоянии поставки осуществляется на 10 % от числа предъявляемых в партии, но не менее, чем на 3-х штамповках. Объем контроля штамповок III группы оговаривается в СТУ. Контроль штамповок II группы производят на образцах, вырезанных из тела штамповок по согласованной схеме. По соглашению сторон вместе с партией штамповок поставщик направляет потребителю вторые половины или оставшиеся части контрольных штамповок [3].

3. Технические требования на изготовление штамповок по ПИ 1.2.085-78.

Штамповками называют поковки (заготовки), полученные путем обработки металла давлением в прессах способом горячей или холодной штамповки.

При горячем штамповании получение штамповки осуществляется при предварительном нагреве металла, что обеспечивает его большую пластичность и более легкое придание металлу любой требуемой формы. При обработке металла в прессе без его предварительного нагрева говорят о получении штамповки методом холодного штампования. Также разделяют объемную и листовую штамповку: в процессе объемного штампования получаются штамповки практически любой объемной формы, требуемой заказчику, причем в процессе обработки осуществляется одновременно формирование сразу нескольких, что обеспечивает высокую производительность данного метода получения штампованных поковок.
Для производства объемных штамповок путем горячего штампования используется прокат круглого или квадратного профиля, предварительно нарезанный на заготовки определенного размера в соответствии с размерами штампа.

Штамповки выпускаются различной площадью проекции и массой, а также обладают большим многообразием геометрических форм. Среди наиболее востребованных штампованных заготовок присутствуют штампованные поковки следующих форм: круглые в разрезе штамповки (заготовки колес, фланцев, шестерен); удлиненной формы (валы, рычаги и пр.) или произвольной пространственной формы. Для улучшения эксплуатационных свойств, штамповки как заготовки будущих деталей подвергаются различного рода термической обработке (нормализации, отжигу, закалке и пр.). Полученные на выходе штамповки обязательно ультразвуковому контролю, контролю геометрических размеров, структуры металла, а также тестам свойств металла в различных температурных средах [4].

4. Предельные отклонения размеров штамповки по ОСТ 1 92082-80, класс точности 2.

Для штамповок с площадью проекции на плоскость разъемов штампов от 480 до 25 000 см2 применяются два класса точности [5]:

· класс точности 1 - для необрабатываемых поверхностей;

· класс точности 2 - для обрабатываемых поверхностей (в т.ч. при круговой обработке).

Числовые значения допусков 1 и 2 классов точности приведены в ОСТ 1 92082.

5. Разрешается изготавливать из поковки 1933 ОСТ 90073-85, группа контроля 2 без сохранения штамповочного уклона. УЗК поковки по ОСТ 1 90394-91. Калить и искусственно старить после предварительной механической обработки по инструкции ПИ 1.2.255-83, по режиму Т3. Группа контроля 2 ОСТ 1 00021-78.

В базовом варианте заготовкой для изготовления детали служит поковка. Заготовки-поковки характеризуются небольшой шероховатостью поверхности, но большой волнистостью; повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и невысокой стоимостью; Поковка - металлическая заготовка, формируемая с помощью механического воздействия ковкой или объемной штамповкой на первичные металлические заготовки. С помощью ковки или штамповки заготовке придается требуемая форма и размеры, после чего поковка направляется на дальнейшую обработку для получения готового изделия.

Поковки производятся двумя методами: прессовым и молотовым. Металл, как правило, реализуется в виде отливок или поковок. Из различных слитков металла можно изготовить самый разнообразные изделия после существенной обработки. Одним из видов обработки металла является ковка, благодаря которой металл приобретает пластичность и прочность. Поэтому поковки позволяют производить самые разнообразные детали достаточно сложной конфигурации. При больших объемах производства экономически выгодно изготавливать различные элементы и заготовки из поковок. При производстве небольших партий использовать ковку рационально не во всех случаях, а именно можно в простой конфигурации детали. Существует небольшой недостаток поковки -- большие припуски, поэтому, бывает, полезно заменить ковку штамповкой. Однако штамповки обладают не высокой точностью. Если возникла необходимость иметь изделия с значительным классом обработки поверхности и низкими допусками на размеры -- на поковки и штамповки осуществляют механическую обработку с помощью фрезерного или токарного станка. В результате обработки деталь становится качественной с определенными механическими характеристиками и высокой точностью размеров.

Ультразвуковой вид контроля - неразрушающий контроль, основанный на возбуждении в контролируемом материале упругих колебаний и анализ дальнейшего процесса распространения акустических волн. Ультразвуковой вид контроля использует волны ультразвуковых частот (более 20 кГц) и предназначен для обнаружения дефектов типа нарушение сплошности и однородности материалов в полуфабрикатах, готовых изделиях и сварных соединениях, для измерения глубины и координат их залегания, измерения толщины, измерения скорости распространения и затухания ультразвуковых колебаний в материале [6].

Данный вид контроля позволяет эффективно находить в сварных соединениях плоскостные дефекты малого раскрытия (трещины, расслоения и т.д.), плохо выявляемые радиографией. Другое преимущество УЗК - возможность контроля изделий большой толщины.

Ультразвуковые приборы делятся на дефектоскопы, толщиномеры, твердомеры.

Перед ультразвуковым контролем поверхность контролируемого объекта должна быть подготовлена следующим образом: чистота обработки контролируемых поверхностей должна быть не хуже Rz 40, волнистость не должна превышать величину 0,015 [7].

Контроль твердости по методу, указанному на чертеже или отраслевом стандарте, допускается проводить на 10% деталей, если при этом 100% деталей подвергается контролю неразрушающими методами. Испытание механических свойств проводят на образцах, вырезанных из деталей или заготовок под детали, изготовленных из того же материала, что и деталь. Допускается образцы (заготовки под образцы) изготавливать до термической обработки и термически обрабатывать их совместно с деталями. Толщина заготовок под образцы, как правило, должна соответствовать максимальной толщине детали.

6. Изготавливать по инструкции 1021-73.

7. Закрытые малки допускается выполнять по RRJ0000-MD-311-007.

Малкой называется угол, составленный плоскостью кромки (отбортовки) детали с перпендикуляром к плоскости самой детали. Малка может быть открытой, если кромка и плоскость детали составляют тупой угол ,и закрытой, если угол острый.

8. Предельные отклонения размеров на обрабатываемые толщины ( ) мм.

9. Острые кромки скруглить радиусом 1 мм.

Выполнение требований к долговечности и безотказности изделий является основополагающим условием в производстве и эксплуатации авиационной техники. Дефекты кромок частный случай дефектов поверхностей являются концентраторами напряжений и способствуют разрушению самих деталей и трущихся поверхностей. Известно, что кромка детали и любого другого предмета, является результатом пересечения двух поверхностей и теоретически должна представлять собой линию. Контур этой линии определён формой и взаимным расположением пересекающихся поверхностей. Реальная кромка всегда является не линией, а переходной поверхностью неправильной геометрической формы, размеры которой зависят, в том числе, от шероховатости образующих её поверхностей. Повышенная шероховатость режущих кромок инструмента и прецизионных деталей снижает их прочность. Выступы микронеровностей на кромках из-за малой их механической прочности разрушаются в начальный период работы. Впадины микронеровностей являются местом зарождения микротрещин, разрастающихся в процессе работы и приводящих к образованию сколов. В зависимости от функционального назначения деталей форма кромок может быть произвольной или со строго заданными размерами.

Обработка кромок деталей является важным процессом производственного цикла, включающая в себя такие операции: притупление кромок произвольным

радиусом, размерное скругление, очистку от заусенцев и технологических загрязнений и др. основные причины, по которым необходимо обрабатывать кромки, - функциональные, эргономические и эстетические.

1.Функциональные - это предотвращение отказов гидравлических систем, связанных с заклиниванием распределительных и регулирующих устройств, а также повышенного износа ответственных деталей, происходящего при попадании в зазоры трущихся пар твердых металлических частиц, затруднения при сборке и позиционировании, снижение усталостной прочности и т.п. Частицы заусенцев или материала инструментов, попадая в гидравлическую либо пневматическую систему, переносятся рабочей средой по всей системе, нарушая работу наиболее чувствительных её элементов, - манжетных уплотнений, золотниковых, плунжерных пар, подшипников, зубчатых передач, деталей замков, клапанов и др.

2. Эргономические - это предотвращение травматизма в процессе работы и повреждения поверхностей при транспортировке.

3. Эстетические - улучшение товарного вида изделий и сцепления с лакокрасочными и другими покрытиями [8].

Размерная обработка кромок в условиях производства аэрокосмической техники, в котором преобладает мелкосерийное, многономенклатурное, постоянно обновляющееся производство, представляет собой сложную задачу. Для её решения необходимо оптимизировать многочисленные взаимовлияющие факторы, характеризующие детали, оборудование и производство. Исходя из характеристики агрегатного производства необходимы универсальные методы, позволяющие обрабатывать обширную номенклатуру деталей из различных материалов, включая труднообрабатываемые, при минимальных затратах на подготовку производства, при этом должны быть исключены: образование вторичных ликвидов, шаржирование поверхностей, межкристаллическая коррозия и многие другие факторы, влияющие на безотказность, долговечность и сохраняемость изделий. Из всего многообразия методов удовлетворяют перечисленным условиям всего несколько: термохимический, термоимпульсный, ультразвуковой, струями жидкости под высоким давлением, электрохимический. Ультразвуковым методом и струями жидкости качественно очищают поверхности и кромки от микрочастиц и микрозаусенцев, а скругление кромок происходит, если при этом используют абразив. Но применение абразива приводит к шаржированию поверхностей. Электрохимический метод требует большого количества оснастки, которая окупается при обработке партии деталей более 5000 штук. Термохимический метод может быть использован на промежуточных операциях из-за последующего химического травления оксидов.

Наиболее приемлемым является термоимпульсный метод, который в сочетании с ультразвуковой очисткой поверхностей от органических загрязнений позволяет автоматизировать процессы удаления заусенцев, включая микроликвиды, и округления кромок независимо от сложности их конфигураций [9].

10. Шероховатости поверхностей указаны цветом в соответствии с СТП 02-089-05.

Шероховатости поверхности указывают цветом, т.к. вместо чертежа используется электронная модель.

11. Неуказанные предельные отклонения размеров, допуски формы и расположения поверхностей по ОСТ 1 00022-80.

Стандарт устанавливает предельные отклонения линейных и угловых размеров, радиусов закругления, а также допуски формы и расположения гладких поверхностей элементов деталей, получаемые различными способами обработки из любых материалов, предельные отклонения и допуски на которые не проставлены на чертежах у размеров или в технических требованиях непосредственно числовыми величинами или условными обозначениями полей допусков [10].

12. Виброударная абразивная обработка по ПИ 1.4.2188-2005, кроме отверстий Ш20мм, 19мм, 16мм.

Виброударная обработка происходит в результате множества микроударов и скольжения рабочих тел по поверхности обрабатываемой детали, при их интенсивном относительном перемещении в результате приданной им относительной вибрации. При этом детали находятся в замкнутом объеме контейнера вибромашины и полностью погружены в рабочую среду, состоящую из рабочих тел и промывочной жидкости.

Использование установки позволяет:

- обеспечить стабильное заданное положение детали в контейнере в процессе обработки, определяемое условиями для равномерной, без лишних ударных нагрузок обработки тонкостенных деталей;

- уменьшить трудоемкость выполнения вспомогательных операций при виброударной обработке путем механизации процесса настройки на заданный угол наклона технологического приспособления с закрепленной в нем деталью [11].

Установка для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащая контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения и расположенными в два ряда под контейнером по обе стороны от его центра тяжести, отличающаяся тем, что контейнер снабжен приспособлением для размещения и закрепления обрабатываемой детали, самоустанавливающимся на заданный угол обработки и выполненным в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам расположенными вдоль оси вращения цапфами, установленными в подшипниках разъемных люнетов, закрепленных на боковых стенках контейнера, и упорами, взаимодействующими с переставляемыми штифтами, задающими угол установки рамы при различных направлениях вращения валов вибраторов и установленными в радиусных вырезах пластин, закрепленных на люнетах [12].

13. Визуальный контроль после анодирования.

Контроль толщины анодного покрытия:

Обычно для приемо-сдаточного контроля качества анодированных алюминиевых деталей достаточно контроля внешнего вида, толщины анодного покрытия и качества наполнения. Толщина покрытия является одним из самых важных параметров и есть много методов ее измерения. Обычно толщину покрытия измеряют прибором, работающим на принципе вихревых токов. В спорных случаях применяют микрографические исследования поперечного сечения изделия.

Контроль качества наполнения анодного покрытия:

Для быстрого контроля качества наполнения часто применяют один из вариантов так называемого «метода капли». В качестве контрольного или арбитражного испытания применяют методы потери массы образцов изделий. Сущность неразрушающего «метода капли» заключается в оценке степени поглощения красителей анодированной поверхности после того, как она была обработана соответствующим химическим реагентом.

Различные варианты метода капли с предварительной кислотной обработкой поверхности устанавливают стандарты ISO 2143:2010 (он же -- EN ISO 2143:2010 и он же -- бывший EN 12373-4) и ГОСТ 9.302-88. Вариант метода капли без предварительной кислотной обработки c двумя вариантами материала капли -- красителя или масла -- дает ГОСТ 9.031-74.

Испытание на потерю массы основано на установленном факте, что не наполненное или недостаточно наполненное анодное покрытие быстро растворяется в кислотной среде, тогда как хорошо наполненное покрытие выдерживает длительное погружение без заметного воздействия на него. Варианты метода изложены в стандартах ISO 3210:2010 (он же -- ENISO3210:2010 и он же - бывший EN 12373-7), а также ГОСТ 9.302-88 и ГОСТ 9.031-74 [13].

Методы технического контроля детали можно разделить на две группы: контроль качества с разрушением и без разрушения материала (детали). Контроль качества с разрушением проводится методами химического, спектрального, рентгено-структурного и металлографического анализа. Большая трудоемкость, затраты материала и энергетических ресурсов обусловили применение разрушающих методов контроля только в виде выборочного контроля качества. Неразрушающий контроль качества подразделяется на следующие виды: магнитный, электрический, электромагнитный (вихревых токов), радиоволновый, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими веществами (капиллярный).

Неразрушающий контроль качества позволяет снизить трудоемкость контрольных операций и повысить производительность труда контролеров, а также получить существенную экономию за счет отбраковки некачественного материала перед его обработкой.

При контроле проводят следующие работы: внешний осмотр невооруженным глазом или с помощью оптических приборов; испытание изделий и агрегатов на стендах, установках; контроль качества поверхности визуально или с помощью средств измерений и контрольно-измерительных приборов; измерения геометрических параметров деталей, узлов, изделий (шероховатость, расположение поверхностей, отклонений от формы, размер); определение толщины металлических и неметаллических листов, труб, профилей, проката, тонкостенных деталей, металлических и неметаллических покрытий физическими методами контроля; обнаружение несплошности материала деталей и узлов (трещин, раковин и т.д.); определение структуры металла, его твердости, прочности, электропроводности, правильности выполнения процесса термообработки [14]. конструкция самолет инструмент фрезерование

14. Покрытие: Ан.Окс.нхр./ Эмаль ЭП-140, серый. 457, ОСТ 1 90055-85, кроме отверстий Ш20мм, 19мм, 16 мм.

Ан.окс.нхр - это твердое анодирование дюралюминов типа Д16. Для образования толстой твердой окисной пленки используется специальная низкотемпературная ванна. Применяется для увеличения износостойкости дюралюминиевых деталей в авиации (гильзы цилиндров, шкивы клиноременные и пр.)

Стандарт предусматривает обозначение в отраслевой документации и чертежах систем лакокрасочных покрытий (сочетание последовательно нанесенных слоев различных лакокрасочных материалов - грунтовок, шпатлевок, эмалей и лаков) соответствующим номером. Для обозначение покрытия на чертеже наряду с указанием покрывного слоя и его цвета дополнительно следует указывать номер лакокрасочной системы. все необходимые данные о покрытии: количество слоев и последовательность нанесения лакокрасочных материалов, технология их нанесения, режимы сушки, рекомендации по условиям эксплуатации покрытия, а также номера стандартов на материалы покрытия и другие приведены в соответствующей отраслевой нормативно-технической документации [15].

15. Клеймить Кк. Маркировать Чк шрифтом ПО-10 ГОСТ 2930-62.

Маркирование - нанесение на изделие знаков, характеризующих это изделие.

Клеймение - нанесение на изделие знаков, удостоверяющих его качество.

Настоящий стандарт распространяется на шрифты и знаки, наносимые различными методами на циферблаты и другие детали измерительных приборов и их отдельные вспомогательные части, разработанные до 01.01.87.
Стандарт не распространяется на шрифты и знаки, наносимые на приборы для линейных и угловых измерений, а также на стекло [16].

1.3 Анализ технологичности

Количественная оценка технологичности конструкции детали производится по следующим коэффициентам [17]:

1. Коэффициент использования материала:

, (1.1)



где - масса детали по чертежу, кг;

- масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг.

.

По этому показателю деталь нетехнологична.

2. Коэффициент точности обработки детали:

, (1.2)

где - число размеров не обоснованной степени точности обработки,

- общее число размеров, подлежащих обработке.

,

т.к. все поверхности подвергаются обработке.

3. Коэффициент унификации конструктивных элементов детали:

, (1.3)

где - число унифицированных элементов детали, шт.,

- общее число конструктивных элементов детали, шт.;

,

что так же является признаком нетехнологичности .

Деталь удовлетворяет следующим требованиям технологичности:

* достаточная жесткость детали,

* большинство поверхностей детали доступны для обработки и контроля (инструментальная доступность),

* базовые поверхности обеспечивают простоту и надежность закрепления детали в приспособлении,

* наличие классных отверстий.

Удовлетворение вышеперечисленным требованиям увеличивает технологичность детали.

Применение в качестве заготовки - горячей штамповки, обеспечивает в условиях серийного производства минимальный расход металла и минимизирует объем механической обработки детали. Применение поковки приводит к повышению расхода материала, увеличению трудоемкости механической обработки из-за больших припусков.

Полости между ребрами (карманы) являются не технологичными ввиду того, что обработка представляет определенные трудности. Дополнительно это осложнено малой толщиной ребер - 5 мм.

В детали отсутствует симметричность правой и левой частей, что также нетехнологично.

Малая толщина стенок может привести к короблению детали. Поэтому при отработке технологического процесса необходимо строго следить за назначением режимов обработки, износом инструмента и схемой закрепления детали.

Наличие малки осложняет обрабатываемость детали.

В целом деталь можно считать нетехнологичной, что обусловлено не повышенными требованиями к точности, а сложностью конструктивной формы.

Для оценки типа производства можно воспользоваться характеристикой серийности, в основу которой положена классификация деталей по их массе и габаритам.

Таблица 3 - Зависимость типа производства от объема выпуска деталей

Масса детали, кг	Тип производства
	Единичное	Мелкосерий-ное	Среднесерий-ное	Крупносерий-ное	Массовое
<1	<10	10 - 2000	1500-100000	75000-200000	200000
1,0 - 2,5	<10	10 - 1000	1000-50000	50000-100000	100000
2,5 - 5,0	<10	10 - 500	5000-35000	35000-75000	75000
5,0 - 10	<10	10 - 300	300-25000	25000-50000	50000
>10	<10	10 - 200	200-10000	10000-25000	25000

Годовая программа выпуска деталей составляет 60 единиц и масса 3,28 кг, устанавливаем тип производства - мелкосерийное.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. Единичное производство универсально, т.е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а так же стандартного режущего и мерительного инструмента.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течении продолжительного периода времени. При массовом производстве тех. процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость, а следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделия.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве тех. процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

При серийном производстве обычно применяют универсальные специализированные, агрегатные и другие металлорежущие станки. При выборе технологического оборудования специального или специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчеты затрат и сроков окупаемости, а так же ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения [18].



2. Технологическая часть

При автоматизированном изготовлении детали на станке с ЧПУ вся необходимая информация готовится заранее и наносится в определенной форме и последовательности на программоноситель.

Исходными данными являются:

· чертеж детали;

· чертеж заготовки;

· программа выпуска;

· ТЗ цеха поставщика;

· ТЗ цеха потребителя;

· информационные источники (справочники и т.д.).

Достижение конструкторских требований к детали в процессе ее изготовления обеспечивается технологией ее обработки, в которой особая роль отводится установке заготовки.

Установка в рабочие поверхности приспособлений включает в себя базирование и закрепление. Определенное положение относительно режущих инструментов и станка придается заготовке в процессе базирования, когда образуются ее геометрические связи с элементами приспособления. Чтобы эти связи не нарушались в процессе механической обработки, заготовку закрепляют, создавая силовое замыкание связей.

Основной схемой базирования является базирование по плоскости и двум отверстиям. Следует отметить, что технологические базы в принятой схеме базирования совмещаются с основными и вспомогательными конструкциями, а также измерительными базами, от которых заданы выдерживаемые при обработке размеры. Реализация этого условия обеспечивает соблюдение принципа единства баз и, следовательно, получение требуемой точности детали [19].

Достижению заданной точности способствует и соблюдение принципа постоянства баз на всех без исключения операциях механической обработки.

Поверхность детали будет иметь шероховатость Rа3,2. Для получения заданного класса шероховатости должно использоваться двукратное фрезерование (предварительное - от необработанной поверхности до Rа6,3, затем получистовое - доRа3,2).

2.1 Выбор режущего инструмента

Последовательность выбора инструмента для фрезерования приведена на рисунке 1.

Рисунок 1

Выбор режущего инструмента, его конструкции и размеров определяется видом технологической операции (точение, фрезерование, развертывание), размерами обрабатываемой поверхности, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и величиной шероховатости поверхности.

Тип фрезы выбирают в зависимости от схемы обработки. Для станков с ЧПУ наиболее употребительными являются концевые фрезы в силу их универсальности.

Режущая часть инструментов при работе подвергается истиранию, тепловым воздействиям и силовым нагрузкам, осуществляя непрерывное деформирование срезаемого слоя. Эти очень тяжелые условия работы определяют требования к материалам режущей части. Пригодность подобных материалов определяется их твердостью, теплостойкостью, механической прочностью, износостойкостью, технологичностью и стоимостью [20].

При торцевой обработке ребер диаметр фрезы целесообразно определять из условия [19]:

D = (510 )b+2r, (2.1)

где b - окончательная толщина стенки ребра;

r - радиус скругления у торца инструмента.

D = (510 )5+8=43 мм.

При обработке контуров, а также полуоткрытых, закрытых и комбинированных областей максимальный диаметр фрезы ограничивается наименьшим радиусом, образующим вогнутость на контуре.

При определении диаметра для черновой обработки внутренних радиусов сопряжения желательно, чтобы оставляемый во внутренних углах контура припуск не превышал (0,150,25)D , где D - диаметр инструмента, применяемый на чистовом проходе.

При чистовой обработке внутренних радиусов сопряжения желательно выбирать такой инструмент, чтобы его радиус был меньше, чем минимальный радиус в месте вогнутости во избежание подреза контура.

Для обеспечения жесткости инструмента желательно, чтобы его диаметр удовлетворял условию:



Dфр 0,5H,, (2.2)

где Н - максимальная высота стенки обрабатываемой детали.

Dфр 0,521=10,5.

Длина режущей части инструмента для обработки полуоткрытых и закрытых областей:

lреж H+ (57) мм,

lреж 21+ (57)=27 мм,

а для обработки наружных и внутренних открытых контуров:

lреж H+ rфр +5, (2.3)

где rфр - радиус скругления у торца фрезы.

Значение rфр принимается также по наименьшему радиусу сопряжения вертикальных и горизонтальных поверхностей детали.

lреж 21+ 4+5=30.

Таблица 4 - Типовая конструкция фрезерного инструмента

	r		l	z	Тип фрезы
				Al	Fe,Ti
40	0.6,2.5,8	8	50	2,3	4,6	1
32	0.6,2.5,8	4	50	2,3	4,6	1
16	0.6,2.5,4,8		35,50	2	4	2
20	0.6,2.5,4,8,10		50,60	2	4	2
12	0.6,2.5,4,6		25,35	2	4	2

2.2 Определение схемы фрезерования

При обработке цилиндрическими фрезами (режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности) рассматривается два способа обработки в зависимости от направления движения подачи заготовки:

- встречное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, противоположно направлению движения подачи;

- попутное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, совпадает с направлением движения подачи.

При определении схемы фрезерования необходимо обеспечить максимальную производительность с выполнением требуемой точности и качества обработки в пределах, заданных чертежом детали, с учетом выбранного инструмента.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, силы, действующие на заготовку, стремятся оторвать её от стола, а стол поднять. Это увеличивает зазоры в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), вызывает вибрации, ухудшает качество обработанной поверхности. Этот способ хорошо применим для обработки заготовок с коркой, производя резание из-под корки, отрывая её, тем самым значительно облегчая резание. Недостатком такого способа является большое скольжение лезвия по предварительно обработанной и наклёпанной поверхности. При наличии некоторого округления режущей кромки она не сразу вступает в процесс резания, а поначалу проскальзывает, вызывая большое трение и износ инструмента по задней поверхности. Чем меньше толщина срезаемого слоя, тем больше относительная величина проскальзывания, тем большая часть мощности резания расходуется на вредное трение.

При попутном фрезеровании этого недостатка нет, но зуб начинает работу с наибольшей толщины срезаемого слоя, что вызывает большие ударные нагрузки, однако исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость поверхности. Силы, действующие на заготовку, прижимают её к столу, а стол - к направляющим станины, что уменьшает вибрации и повышает точность обработки [21].

Для повышения стойкости инструмента и обеспечения заданного качества детали, чистовая обработка выполняется методом попутного фрезерования. Расстояние между соседними эквидистантами при черновой выборке массива не должно превышать 2/3Dфр. При чистовой выборке массива необходимо учесть рабочий радиус фрезы [19]:

dфр = Dlфр - 2r - 2 мм,

Предпочтительнее для выборки массива в колодце или кармане врезание под углом. Для черновой обработки выполняется на l = 2Dфр , для чистовой на l = Dфр.

2.3 Анализ существующего техпроцесса

Заводской технологический процесс предусматривает изготовление детали с применением заготовки поковки весом 50 кг и размерами 650х370х75 мм на одну деталь.

В заводском технологическом процессе необоснованно много слесарных операций, что ведет к увеличению цикла изготовления детали и завышению себестоимости. Для контроля используется универсальные мерительные средства, радиусомеры, штангенциркули и т.д.

В качестве фрезерного оборудования используется современный обрабатывающие центр с ЧПУ «UBZ - NT 400/200 T3/T2».

Коэффициент использования материала равен 6.5%, что свидетельствует о низком уровне технологии, а, следовательно, о большой трудоемкости и

низкой производительности труда.

Оптимальный технологический процесс представлен в приложении A.



3. Технико-экономические показатели

Экономичность вариантов технологических процессов можно определить путем сравнения затрат, которые составляют технологическую себестоимость.

Технологическая себестоимость детали это сумма затрат на осуществление технологических операций её изготовления без учета покупных деталей, узлов. Она включает все прямые расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией технологического оборудования, при помощи которого изготавливается продукция. Технологическая себестоимость - один из основных показателей технологичности конструкции изделия. Технологическая себестоимость может быть рассчитана поэлементным методом.

Поэлементный метод определения технологической себестоимости включает расчет следующих затрат [22]:

1. Затраты на основные материалы М (за вычетом отходов) или стоимость заготовки Sзаг.;

2. Заработная плата основных производственных рабочих Зо ;

3. Затраты на инструмент Sин ;

4. Затраты на технологическую энергию. Sэ ;

5. Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы Аотч.

Расчет затрат технологической себестоимости поэлементным методом сводится к суммированию перечисленных статей:

Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх (3.1)

3.1 Затраты на основные материалы

В качестве затрат на материалы можно использовать стоимость заготовки:

Sзаг.= Mз·Sз.· K, (3.2)

где Мз - масса заготовки, кг;

Sз - стоимость одного килограмма проката, руб.;

К - транспортные затраты (К = 1,1);

Масса заготовки определяется по формуле:

Мз =с·Vз , (3.3)

где с - плотность материала заготовки, кг/м3;

Vз - объем заготовки, м3 .

Так же следует учитывать цену отходов за единицу измерения, руб./кг.

Sотх = (Мз - Мд) ·Цотх , (3.4)

где Мд - масса детали, кг;

Ц отх - цена 1 кг реализуемого отхода.

3.2 Заработная плата основных производственных рабочих

В основе фонда заработной платы лежит прямой фонд заработной платы, включающий оплату труда повременщиков по тарифу:

Зо = Чст ср·tтехн , (3.5)

где Чст ср - средняя тарифная ставка основных производственных рабочих в данном технологическом процессе, руб/ч.;

tтехн - трудоемкость технологического процесса, ч.

3.3 Затраты на инструмент

Расчет зависит от типа инструмента (режущий, мерительный, вспомогательный и т.д.). Для режущего инструмента:

Sи.р=, (3.6)

где Си - первоначальная стоимость инструментов, определяемая по каталогам предприятий, фирм-поставщиков инструмента или на сайтах Сети Интернет, руб/шт.;

Сп - затраты на повторную заточку до полного износа режущих инструментов, руб;

Тэ - общее время эксплуатации режущих инструментов, мин;

Тш - штучное время на операцию, мин.

Затраты на повторную заточку режущего инструмента:

Сп=Пи·Тзат·Ззат /100 , (3.7)

где Пи - число повторных заточек до полного износа режущих инструментов;

Тзат - нормированное время на одну заточку, мин;

Ззат - заработная плата заточника за одну минуту, руб.

Затраты на повторную заточку режущих инструментов составляют примерно 30 % его отпускной стоимости.

3.4 Затраты на технологическую электроэнергию

Затраты на технологическую электроэнергию включают расходы, связанные с эксплуатацией станка.

, (3.8)

где nст - установленная мощность электродвигателей станка, кВт;

м - коэффициент загрузки электродвигателей станка по мощности (в зависимости от режима резания металла м =0,5 - 0,9);

То - основное (технологическое) время на данную операцию, мин;

с - коэффициент, учитывающий потери в сети, с = 0,96;

ст - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателей, c= 0,90 - 0,95);

Сэ - цена 1 кВт ч электроэнергии, руб.

3.5 Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы

, (3.9)

где Ко - первоначальная стоимость оборудования (оснастки), руб.;

На - годовая норма амортизационных отчислений на оборудование (оснастку), руб;

tо - основное (машинное) время, мин.;

FД - действительный (эффективный) фонд времени работы оборудования (оснастки),ч.

Стоимость оснастки погашается обычно в течение 2 лет (FД =429000 мин.)

Норма амортизации технологического оборудования определяется по сроку его полезного использования Тисп (сервисного обслуживания):

Результаты расчетов сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Сравнительные данные технологической себестоимости

Затрат, руб	Базовый вариант	Проектный вариант
1.Затраты на основные материалы	с =2100 кг/м3 Vз=0,37·0,65·0,075=0,018м3 Sз.=172,5 руб/кг Мд=3,28 кг Мз =2700·0,0384=48,6 кг Цотх=30 руб/кг Sзаг.=48,6·172,5·1,1=9221,8 Sотх = (48,6 -3,28 ) ·30=1359,6	Sз.=172,5 руб/кг Мд=3,28 кг Мз =4,5 кг Цотх=30 руб/кг Sзаг.=4,5·172,5·1,1·4=3415,5 Sотх = (4,5 -3,28) ·30=36,6
Затраты, руб	Базовый вариант	Проектный вариант
2.Заработная плата основных производственных рабочих	Чст ср=200 руб/ч tтехн=0,458 ч Зо = 200·0,458=91,6	Чст ср=200 руб/ч tтехн=0,0458 ч Зо = 200·0,0458=9,16
3.Затраты на инструмент	Си =1500 руб Сп=450 руб Тэ = 320 мин Тш=25,5 мин	Си =1500 руб Сп=450 руб Тэ = 320 мин Тш=2,5 мин
4.Затраты на технологическую электроэнергию	nст =25 кВт м=0,7 То =25,5 мин с =0,96 ст =0,9 Сэ =2,98 руб/кВт	nст =25 кВт м=0,7 То =2,5 мин с =0,96 ст =0,9 Сэ =2,98 руб/кВт
5.Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы	Ко =50000000 руб tо= 25,5 мин FД =7150 ч	Ко =50000000 руб tо= 2,5 мин FД =7150 ч
6.Суммарное значение	Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх Ст= 9221,8 +91,6+ 15539,06+ 25,628+ 297,2 - 1359,6=23815,68	Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх Ст= 3415,5 +9,16+ 1553,9+ 2,562+ 29,72 - 36,6=4974,23



Заключение

Расчет основных технико-экономических показателей позволяет сделать вывод о том, что предприятие работает неэффективно.

Себестоимость единицы продукции в проектном варианте снизилась на 18841,45 руб. по сравнению с базовым вариантом. Это произошло вследствие проведения организационно-технических мероприятий, в результате которых наблюдается:

Снижение потребления сырья, за счет чего стоимость потребления этого сырья уменьшилось на 5806,3 руб.

Сокращение потребления электроэнергии на 10%, что привело к уменьшению стоимости энергетических расходов на 23,06 руб.

Ростом производительности труда в проектном варианте подразумевает экономия затрат труда (рабочего времени) на изготовление единицы, что непосредственно влияет на повышение эффективности производства. За счет экономии ресурсов на единицу продукции получается положительный экономический эффект.

Выполнив технико-экономическое сравнение базового и проектного вариантов, наиболее целесообразным из них является проектный вариант.



Список использованных источников

1. ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения.

2. Вольхин К.А., Головнин А.А., Маркова Т.В., Токарев В.А. Стандарты ЕСКД как основание для обновления структуры и содержания графической подготовки в техническом вузе. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

3. ОСТ 1.90074-72 Поковки, штамповки и отливки из черных и цветных металлов. Группы контроля.

4. ОСТ 1-92082-80 Поковки штампованные крупногабаритные и детали из них. Конструктивные элементы, припуски на обработку и предельные отклонения на размеры.

5. Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля: Учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 243 с.

6. Лосев А.В. Необходимость использования отделочно-зачистных технологий в машиностроении / А.В. Лосев, О. А. Лосева, Ю. С. Дмитревская // Металлообработка. - Спб., 2009. - Вып.1(49). - С. 2 - 9.

7. Барон Ю.М. Влияние состояния кромок лезвий на эффективность режущих инструментов / Ю.М. Барон // Инструмент и технологии. - Спб., 1997. - Вып. 5.- С. 1 - 11.

8. ОСТ 1 00022-80 Предельные отклонения размеров от 0,1 до 10000 мм и допуски формы и расположения поверхностей, не указанные на чертеже.

9. Виктор Григорьевич Якухин. Высокотехнологичные методы обработки металлов: учеб. пособие : [для вузов по направлению подгот. дипломир. специалистов "Конструкт.-технол. обеспечение машиностроит. пр-в"],МГИУ, 2008.

10. Фирсов А.М. Основы неразрушающего контроля материалов и деталей машин. Учебное пособие. СПб: Изд. Центр СПбГМТУ. 2009.

...