МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт Автомеханический
Кафедра«Технология машиностроения»
Специальность«Технология машиностроения»
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
на тему: «Разработка группового техпроцесса изготовлениякулачков
патрона токарного полуавтомата „AMTEK“».
СТУДЕНТ АнанченкоК.С. ________________
РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА Гордеев А.В.__________________
ЗАВ. КАФЕДРОЙ Солдатов А.А. _________________
КОНСУЛЬТАНТЫ:
1. Ульянова В.Е. _____________________
2. Зубкова Н.В. _____________________
3. Виткалов _____________________
РЕЦЕНЗЕНТ: ______________________________________________
Тольятти, 2006
Аннотация
УДК 621.91.002 (075)
Ананченко К.С. Групповой технологический процессизготовления деталей типа «Кулачки». Дипломный проект. — Тольятти,Тольяттинский государственный университет, Автомеханический институт, кафедра«Технология машиностроения», 2005.
С целью использования преимуществ серийного производствапредложено организовать техпроцесс обработки деталей типа «Кулачки» погрупповой форме организации производства. Однотипные детали объединены вгруппу, для которой разработан групповой техпроцесс, подобраны средстватехнологического оснащения. На базе группового техпроцесса разработантехпроцесс обработки детали «Кулачок 02-7016-7704». Спроектированазаготовка, определены припуски на обработку. Выбраны оптимальные методыобработки поверхностей. Разработаны схемы базирования заготовки при обработке. Рассчитанырежимы резания и нормы времени на все операции техпроцесса. Спроектированыспециальные приспособления и инструменты. Проведены научные и патентныеисследования. Определены меры по охране труда. Определена экономическаяэффективность проекта.
Проект состоит из пояснительной записки, включающей в себя148 с., 13 рис., 27 табл. Графическая часть содержит 10,5 листов чертежей.
Содержание
Введение
1. Анализ исходных данных
1.1 Служебное назначение детали
1.2 Технологичность конструкции детали
1.3 Недостатки базового ТП и задачи проекта
2. Выбор стратегии и определение типа производства
2.1 Определение типа производства
2.2 Выбор стратегии разработки ТП
2.3 Проектирование группового технологического маршрута
2.3.1 Разработка комплексной детали
2.3.2 Выбор методов обработки поверхностей
2.3.3 Разработка технологическогомаршрута обработки комплексной детали
3. Выбор и проектированиезаготовки
3.1 Выбор метода получения заготовки
3.2 Определение методов обработки поверхностей
3.3 Определение припусков на обработку
4. Выбор технологичесих баз. план обработки
4.1 Разработка технологического маршрута обработки кулачка
4.2 Выбор технологических баз
4.3 Назначение операционныхтехнических требований
5. Выбор средств технологического оснащения
5.1 Выбор оборудования
5.2 Выбор приспособлений
5.3 Выбор режущего инструмента
5.4 Выбор средств контроля
6. Разработка технологических операций
6.1 Определение режимов резания
6.2 Расчет норм времени
7. Патентные исследования
7.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований
7.2 Описание объекта исследований
7.3 Цель исследования
7.4 Регламент поиска
7.4.1 Определение ИТР
7.4.2 Определение рубрики МКИ и индекса УДК
7.4.3 Установление ретроспективностиглубины поиска
7.4.3 Выбор стран проверки
7.4.4 Определение источников информации
7.5 Патентный поиск
7.5.1 Отбор документации, имеющей отношение к ИТР
7.5.2 Анализ сущности отобранных решений
7.6 Анализ результатов поиска
7.6.1 Определение показателей положительного эффекта
7.6.2 Сопоставительный анализпреимуществ и недостатков ИТР и аналогов
7.7 Описание усовершенствованного объекта
8. Научные исследования
8.1 Обработка результатов эксперимента
8.2 Оптимизация параметров шлифовального круга
8.2.2 Ограничение по температуре
8.2.3 Ограничение по мощности привода главного движения станка
8.2.4 Ограничение по зернистости
8.2.5 Ограничение по глубинелунки
8.2.6 Определение целевой функции
8.3 Оптимизация режимов резанияграфическим методом
Вывод
9. Выбор и проектированиеприспособления
9.1 Сбор исходных данных
9.2 Расчет сил резания
9.3 Расчет усилия зажима
9.4 Расчёт зажимного механизма исилового привода
9.5 Описание приспособления
10. Выбор и проектирование режущего инструмента
10.1 Выбор типа конструкции инструмента
10.3 Выбор геометрических параметров режущей части
10.4. Расчет параметров установки режущего элемента вкорпусе инструмента
11. Расчет и проектированиеучастка механической обработки детали
11.1 Расчет необходимого количества оборудования
11.2 Расчет численности работающих
11.3 Определение площади участка
11.4 Компоновка механического цеха
12. Экономическая эффективность проекта
12.1 Исходные данные для экономического обоснования проекта
12.2 Расчет необходимого количества оборудования икоэффициентов загрузки
12.3 Расчет капитальных вложений (инвестиций)
12.4 Расчет технологической себестоимости операций
12.5 Калькуляция себестоимости обработки детали попроектируемому технологическому процессу
12.6 Расчет показателей экономической эффективностипроектируемого варианта техники (технологии)
12.6.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия)предприятия
12.6.2 Налог на прибыль
12.6.3 Чистая ожидаемая прибыль
Вывод
13. Экологичность и безопасность проекта
13.1 Описание рабочего места, оборудования при фрезеровании
13.2 Идентификация ОВПФ при фрезеровании
13.3 Организационно — технические мероприятия по разработкебезопасных условий труда, подкрепленные инженерными расчетами
13.4 Расчет искусственного освещения
13.5 Безопасность при аварийных и чрезвычайных ситуациях
13.6 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Рецензия
Введение
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА.
Деталь «Кулачок 02-7016-7704» относится к типудеталей «Кулачки», для обработки которых разработан групповой ТП. Заданныйобъем выпуска 2000 деталей в год соответствует мелкосерийному типу производства[2]. Оптимальная стратегия разработки ТП предусматривает для мелкосерийноготипа производства универсальное оборудование, низкую степень автоматизации,стандартные приспособления с ручным приводом, малопроизводительный режущийинструмент. Все это не позволяет получить высокую производительность обработкии ведет к существенному повышению себестоимости изготовления деталей.
Такое же положение мы имеем с другими деталями, выпускаемымицехом, в том числе и с деталями типа «Кулачки»:
Кулачок 02-7016-7364 — 1500 дет/год;
Кулачок 02-7016-5216 — 1500 дет/год.
Объемы выпуска перечисленных деталей также соответствуютмелкосерийному типу производства.
Отечественными учеными-технологами разработан способорганизации производства, позволяющий применить при разработке ТП деталей малыхсерий стратегию, характерную для серийного производства. Это так называемаягрупповая технология. В основе групповой технологии лежит разработка неиндивидуальных ТП, а общего группового ТП для деталей, имеющих общиеконструктивные признаки, объединенных в группы по максимальному числу этихпризнаков. Перечисленные выше детали составляют одну группу — детали типа«Кулачки» средних размеров. Общий объем выпуска этих деталейсоставляет 5000 дет/год, что соответствует среднесерийному типу производству [2].А для серийного типа производства экономически целесообразно применениевысокопроизводительного автоматизированного оборудования, расстановка его научастке по ходу ТП и тем самым сведение к минимуму пересечения потоков деталей,применение программного управления станками, модернизация станков в интересахпроизводства, дифференциация операций и уменьшение коэффициента закрепленияопераций КЗО, применение быстродействующих приспособлений савтоматизированным приводом, быстропереналаживаемой и быстросменной оснастки,специального режущего инструмента и т.п. Уменьшается также объемразрабатываемой документации. Поэтому принимаем решение применить групповуюорганизацию производства, для чего разработать групповой ТП обработки деталейтипа «Кулачки».
Цель дипломного проекта — обеспечение заданного выпускадеталей заданной номенклатуры путем разработки группового ТП.
1. Анализ исходных данных
Задача раздела — на базе анализа исходных данных выбратьоптимальную стратегию разработки ТП и сформулировать задачи дипломного проекта,решение которых приведет к достижению цели, указанной во введении.1.1 Служебное назначение детали
Кулачок 02-7016-7704 к патрону является одной из основныхдеталей кулачкового патрона и служит для базирования тел вращения по своимрабочим поверхностям. Далее на кулачки патрона от привода подаетсяпреобразованное посредством элементарных зажимных механизмов или их сочетанияусилие зажима. Таким образом, кулачки служат и для закрепления заготовок. Самикулачки устанавливаются в патроне посредством шпонки, которая и определяет ихположение в приспособлении.
Режим работы кулачков достаточно тяжелый, в связи с работойпри постоянных вибрациях системы, работой патрона на зажим-разжим, что можетприводить к износу рабочих поверхностей и направляющих элементов кулачков.
Исходя из условий работы кулачка в патроне, в качестве егоматериала выбрана сталь 19ХГН.
Сталь 19ХГН по ГОСТ 4543-71 относится к классу легированныхсталей и содержит:
углерода — 0,16…0,21%;
кремния — 0,17…0,37%;
марганца — 0,7…1,1%;
никеля — 0,8…1,1%;
хрома — 0,8…1,1%;
серы — до 0,035%;
фосфора — до 0,035%.
Исходя из служебного назначения кулачка при разработкетехнологического процесса его изготовления, особое внимание следует уделитьрабочей поверхности, а так же пазам.1.2 Технологичность конструкции детали
Рабочий чертеж кулачка содержит необходимую графическую информациюдля полного представления о его конструкции. Указаны размеры с их отклонениями,проставлена требуемая шероховатость, большинство отклонений расположенияповерхностей.
К недостаткам чертежа можно отнести количество видов детали,но это необходимо для лучшего понятия ее конфигурации. Для того чтобыобеспечить сборку необходимо, чтобы расположение отверстий относительно другдруга и относительно паза было выполнено строго по чертежу. Деталь в целомтехнологична и позволяет применить прогрессивные методы обработки (фрезерование,шлифование и т.д.) с использованием режущего инструмента, оснащенного твердымсплавом.1.3 Недостатки базового ТП и задачи проекта
За базовый ТП примем индивидуальный ТП обработки кулачка02-7016-7704 в условиях мелкосерийного производства. Типовой ТП мелкосерийногопроизводства предусматривает применение универсального оборудования с малойстепенью автоматизации, с ручным управлением. Оборудование расставлено научастке в соответствии с видами обработки, что вызывает пересечениетранспортных потоков. Применяемые универсальные приспособления, имеют ручнойпривод, являются медленно действующими и вызывают дополнительные погрешностипри зажиме заготовки. Точность обработки обеспечивается методом пробных проходов,для контроля точности применяются универсальные измерительные средства сневысокой точностью измерения. Все это ведет к снижению производительностиобработки и повышению себестоимости изготовления детали.
Учитывая недостатки базового ТП, сформулируем задачидипломного проекта:
1) заменить индивидуальный ТП групповым, для чегоспроектировать комплексную деталь и разработать групповой технологическиймаршрут;
2) на базе экономического анализа вариантов получениязаготовки выбрать оптимальный, рассчитать припуски на обработку испроектировать заготовку детали «Кулачок»;
3) на базе группового маршрута разработать технологическиймаршрут обработки детали «Кулачок»;
4) выбрать средства технологического оснащения длягруппового ТП, и в частности для ТП обработки детали «Кулачок»;
5) определить режимы резания и нормы времени операциймеханообработки детали «Кулачок»;
6) провести научные и патентные исследования и на их основеповысить производительность лимитирующих операций;
7) спроектировать высокопроизводительные приспособления иинструменты;
8) проанализировать ТП с точки зрения возникновения вредныхи опасных факторов, разработать меры по их устранению или защиты от ихвоздействия;
9) определить экономическую эффективность проекта.
2. Выбор стратегии и определение типа производства
Задача раздела — определить тип производства и выбратьпринципиальный подход к определению составляющих ТП.2.1 Определение типа производства
Тип производства определим исходя из заданного объемавыпуска N и трудоемкости изготовления детали,определяемой массой этой детали.
Согласно задаче по проектированию группового ТП, в качествеобъема выпуска примем общий объем выпуска группы деталей «Кулачки»:
N = 5000 дет/год.
Средняя масса m деталей группы:
m = 3 кг.
Исходя из рекомендаций [2] примем среднесерийный типпроизводства.2.2 Выбор стратегии разработки ТП
Стратегия разработки ТП — принципиальный подход копределению его составляющих (показателей ТП), которые определяются в первуюочередь типом производства, а также его технологическими возможностями.
Среднесерийному типу производства соответствует следующаястратегия разработки ТП:
1) В области организации ТП.
Вид стратегии — последовательно-циклическая,линейно-разветвленная.
Форма организации ТП — переменно-поточная.
Повторяемость изделий — периодическая.
2) В области выбора и проектирования заготовки.
Метод получения заготовки — прокат или штамповка.
Выбор методов обработки — по таблицам с учетом коэффициентовудельных затрат.
Припуск на обработку — незначительный.
Метод определения припусков — расчет по переходам.
3) В области разработки технологического маршрута.
Степень унификации ТП — групповой ТП на базе типового ТП,далее индивидуальный ТП на базе группового ТП.
Степень детализации разработки ТП — маршрутно-операционный,частично пооперационный.
Принцип формирования маршрута — в основном интенсивнаяконцентрация операций.
Синхронизация операций — достаточно высокая.
Обеспечение точности — работа на настроенном оборудовании сприменением активного контроля.
Базирование заготовки — совмещение технологической и измерительнойбаз, постоянство баз.
4) В области выбора СТО.
Оборудование — универсальное, частично специализированное.
Приспособления — универсальные и специальные.
Режущие инструменты — стандартные и специальные.
Средства контроля — универсальные и специальные.
5) В области проектирования технологических операций.
Содержание операций — преимущественно одновременнаяобработка нескольких поверхностей.
Загрузка оборудования — периодическая смена деталей настанках.
Коэффициент закрепления операций Кзо = 10…20.
Расстановка оборудования — преимущественно по ходу ТП.
Настройка оборудования — по измерительным приборам и поэталону.
6) В области нормирования ТП.
Определение режимов резания — по эмпирическим формулам,частично аналитически.
Нормирование ТП — детальное пооперационное.
Квалификация рабочих — сравнительно низкая при высокой квалификацииналадчиков.
Технологические карты — маршрутно-операционные, частичнооперационные с детализацией по переходам.2.3 Проектирование группового технологическогомаршрута
Задача этапа — разработать комплексную деталь, включающуюконструктивные элементы всех деталей группы, систематизировать ее поверхностипо назначению, определить методы обработки поверхностей и разработать групповойтехнологический маршрут.2.3.1 Разработка комплексной детали
Для разработки группового технологического маршрута необходимоспроектировать комплексную деталь — такую виртуальную деталь, которая содержалабы все конструктивные элементы деталей группы «Кулачки». В нашемслучае группа включает 3 детали:
Кулачок 02-7016-7704;
Кулачок 02-7016-7364;
Кулачок 02-7016-5216.
Детали содержат следующие типы поверхностей:
плоские поверхности 14 квалитета, Ra6,3;
2) пазы, в том числе и шпоночный точностью от 14 до 7квалитета, шероховатостью Ra от 6,3 до 0,8;
3) отверстия сквозные, в том числе ступенчатые 14 квалитета,Ra 6,3;
4) отверстия глухие с резьбой 14 квалитета, Ra 6,3;
5) цилиндрические поверхности точностью от 14 до 9 квалитета;
6) канавки.
Чертеж комплексной детали представлен на листе графическойчасти проекта.2.3.2 Выбор методов обработки поверхностей
При выборе оптимальных методов обработки поверхностейкулачка и их последовательности будем руководствоваться методикой [2, 4]. Воснову назначения методов обработки положен принцип минимизации суммарныхрасходов на обработку. Базой для сравнения методов обработки являютсякоэффициенты удельных затрат по каждому методу, приведенные в [2, 4].
Определим наивыгоднейший вариант обработки одной из самыхточных поверхностей 10 Æ130-0,1.При этом будем руководствоваться следующими положениями:
1) в результате каждого перехода точность, начиная с 12квалитета, повышаем не более чем на два квалитета;
2) в результате каждого перехода шероховатость поверхностиуменьшается не более чем в 4 раза;
3) обработку до закалки выгоднее выполнять лезвийныминструментом, после закалки — абразивными методами.
В нашем случае возможны следующие варианты обработки:
1) Ф (12, 12,5) — Фч (10, 6,3) — ТО (11, 6,3) — Ш(9, 3,2) — Шч (7, 0,8)
2) СТ (12, 12,5) — Фч (10, 6,3) — ТО (11, 6,3) — Ш (9, 3,2) — Шч (7, 0,8)
Здесь обозначено:
Ф — фрезерование;
СТ — строгание;
Ш — шлифование;
Индексы: ч — чистовое.
В скобках указаны квалитет точности и шероховатость Ra на каждом переходе.
Принимаем следующие значения коэффициентов удельных затрат [2,4] (серийное производство):
Ф: Ку = 1Фч: Ку = 1,5СТ: Ку= 2
Ш: Ку = 1Шч: Ку = 1,5
Подсчитаем коэффициент Куiдля всех вариантов:
1 + 1,5 + 1 + 1,5 = 5
2 + 1,5 + 1 + 1,5 = 6
Видим, что наименьший суммарный коэффициент удельных затратсоответствует варианту 1:
1 переход — Ф (12, 12,5)
2 переход — Фч (10, 6,3)
3 переход — ТО (11, 6,3)
4 переход — Ш (9, 3,2)
5 переход — Шч (7, 0,8)
Заносим принятые методы обработки и их последовательность вграфу 5 таблицу 2.1
Таблица 2.1
Методы обработки поверхностей комплексной детали№ поверхности
Вид
пов.
Кв.
точ.
Ra,
мкм Методы обработки 1 2 3 4 5 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12,15, 16, 17, 18, 20, 21,28,29, 30, 31, 33,37, 48, 61, 62 П 14 6,3
Ф — Фч 23, 25 П 10 6,3
Ф — ТО — Фч 34, 35, 36, 38, 39, 59, 60 П 7 0,8
Ф — Фч — ТО — Ш — Шч 2, 11, 19, 22, 24, 26, 27,32 Ф 14 6,3
Фч 55, 56, 57,58 К 14 6,3
Фч 13, 14 Ц 14 6,3
Ф — Фч 10 Ц 9 0,8
Ф — Фч — ТО — Ш — Шч 40, 42, 43, 44, 49, 50, 63, 65, 69, 73 ЦВ 14 6,3 С — З 41, 51, 54 ПВ 14 6,3 3 64, 68, 72 КВ 14 6,3 С — З 67, 71, 75 РВ 14 6,3 Р
В табл.2.1 обозначено:
Виды поверхностей: П — плоская, Ф — фаска, К — канавка, Ц — цилиндрическая, ЦВ — цилиндрическая внутренняя, ПВ — плоская внутренняя, КВ — коническая внутренняя, РВ — резьба внутренняя. Методы обработки: Ф — фрезерование черновое, Фч — Фрезерование чистовое, Ш — шлифованиечерновое, Шч — шлифование чистовое, С — сверление, З — зенкерование,Р — резьбонарезание, ТО — термообработка.2.3.3 Разработка технологического маршрутаобработки комплексной детали
Технологический маршрут обработки комплексной детали (групповоймаршрут) будем разрабатывать на базе типового маршрута обработки деталей типа«Кулачки». При этом будем максимально использовать принципдифференциации, полагая, что в дальнейшем, при разработке ТП конкретных деталейгруппы их можно будет объединить в различных вариантах.
Групповой технологический маршрут приведен в таблице 2.2 Маршрутвключает обработку всех поверхностей комплексной детали, т.е. Всех типовповерхностей деталей группы. Групповой маршрут будет использоваться в качествебазы для разработки технологических маршрутов обработки конкретных деталей, втом числе и кулачка 1.
Групповой технологический маршрут представлен на листеграфической части. Здесь же отмечены операции, задействованные в конкретных ТПобработки деталей группы.
Таблица 2.2
Технологический маршрут обработки комплексной детали
№
опер. Наименование операции Обработанные поверхности 10 Фрезерная 1, 12, 15, 16, 20,21, 23, 25 20 Фрезерная 1, 12, 15, 16, 20,21 30 Фрезерная 3, 4,5, 6, 7, 8, 9, 17, 18, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 40 Фрезерная 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 17, 18, 19, 22, 24, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 55, 56, 57, 58 Продолжение табл.2.2
№
опер. Наименование операции Обработанные поверхности 50 Фрезерная 10, 13, 14, 28, 29, 30, 31, 46, 48, 59, 60, 61, 62 60 Фрезерная 10, 11, 13, 14, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 46, 48, 59, 60, 61, 62 70 Сверлильная 40, 41, 42, 43, 44, 47, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 63, 64, 65, 66, 68, 69, 70, 72, 73, 74, 45, 67, 71, 75 80 Термическая Все поверхности 90 Шлифовальная 23, 25 100 Шлифовальная 34, 35, 36, 38, 39 110 Шлифовальная 34, 35, 36, 38, 39 120 Шлифовальная 10, 59, 60 130 Шлифовальная 10, 59, 60 140 Моечная Все поверхности 150 Контрольная Согласно карте контроля /> /> /> />
3. Выбор и проектирование заготовки
Задача раздела — выбрать оптимальный метод получениязаготовки, определить припуски на обработку и спроектировать заготовку.3.1 Выбор метода получения заготовки
Для детали данного типа, средней сложности, среднесерийногопроизводства в качестве метода получения заготовки целесообразно принятьштамповку или прокат. Для окончательного выбора метода получения заготовкивыполним сравнительный экономический анализ. В основу анализа положим сравнениестоимостей заготовок, полученных штамповкой и прокатом (Ст1 и Ст2соответственно), а также сравнение коэффициентов использования материала(КМ1 и КМ2 соответственно для штамповки и проката). Рассмотримполучение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах.
1) По таблице 3.1 3 [8] выбираем:
а) Оборудование — пресс с выталкивателем;
б) Штамповочные уклоны: 7°;
в) Радиусы закруглений r = 3мм.
2) По таблице 3.4 [8] назначаем допуски и припуски наобработку на сторону и сводим их в таблицу 3.1
Таблица 3.1
Допуски и припуски на механическую обработкуРазмеры, мм Допуски, мм Припуски, мм Расчет размеров заготовки, мм Окончательные размеры, мм 151
+2,4
1,2 2,5 151+ (2.2,5) =156
/> 55
+2,1
1,1 2,4 55+ (2.2,4) =59,8
/> 102
+2,1
1,1 2,4 102+ (2.2,4) =106,8
/> 37
+1,9
1,0 2,3 37+2,3+2,4=41,7
/> Продолжение табл.3.1 Размеры, мм Допуски, мм Припуски, мм Расчет размеров заготовки, мм Окончательные размеры, мм 44
+1,9
1,0 2,3 44+2,3+2,4=48,7
/> 84
+2,1
1,1 2,4 84+2,4+2,4=88,8
/> Æ130
+2,4
1,2 2,5 Æ130+ (2.2,5) = Æ135
Æ/>
3) Рассчитаем площадь поковки в плане [8]:
/>, мм2
4) Определяем толщину мостика для облоя [8]:
/>, мм
Коэффициент Со принимаем равным 0,016.
5) По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойнойканавки [1]:
а) Усилие пресса — 10МН;
б) ho = 1,6 мм;
в) l = 4 мм;
г) h = 6 мм;
д) R1 = 15 мм.
6) Рассчитать объем заготовки [1]:
Vзаг. = Vп+ Vу + Vо,мм3 (3.1)
где
а) объем поковки:
/>, мм3
б) объем угара Vупринимаем равным 0,7% от Vп;
в) объем облоя:
Vо = ξ. FМ. (Рп + ξ. π. l), мм3 (3.2)
где ξ=2 — коэффициент, учитывающий изменениефактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечениямостика;
FM=l. ho= 4.1,6 = 6,4мм2 — площадь поперечного сечения мостика;
Рп = 41,7 + 36,5 + 20,2 +3 2 + 56,6 + 15,4 + 30 +106,8 + 81,8 + 11,1 + 11,4 + + 11,1 + 62,8 = 517,4 мм — периметр поковки;
Vо= 2.6,4× (517,4+2.3,14.4) = 6944,26мм3;
г) объем поковки:
Vзаг. =577907,2 ×1,007+6944,26=588896,81мм3;
7) Рассчитаем массу поковки:
/>=588896,81.7,85.10-6= 4,6 кг
где γ — плотность материала, г/см3. Длястали: γ=7,85 г/см3;
Vз — объем заготовки, мм3.
8) Определим коэффициент использования материала:
/>
где m — масса детали, кг; M — массазаготовки, кг.
Рассмотрим получение заготовки прокатом.
Заготовка, полученная прокатом, представляет собой пруток.
1) Назначаем допуски и припуски на обработку на сторону исводим их в таблицу 3.2
Таблица 3.2. Допуски и припуски на механическую обработку
Размеры,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм Расчет размеров заготовки, мм Окончательные размеры, мм 151
+2,4
1,2 2,5 151+ (2.2,5) =156
/> 102
+2,1
1,1 2,4 102+ (2.2,4) =106,8
Æ/>
2) Объем заготовки.
/>мм3,
где D — диаметр заготовки, полученной прокатом, мм;
l — длиназаготовки, полученной прокатом, мм.
3) Рассчитаем массу заготовки.
/> кг
4) Определим коэффициент использования материала:
/>
Для окончательного выбора метода получения заготовки,следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.
Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую попервому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:
Ст=Сзаг. М + Cмех.(М-m) — Сотх. (M-m), руб. (3.3)
где М — масса заготовки, кг;
m — массадетали, кг;
Сзаг — стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;
Cмех. — стоимостьмеханической обработки, руб. /кг;
Сотх — стоимость одного килограмма отходов, руб. /кг.
Стоимость заготовки, полученной таким методом, как штамповкана кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадиипроектирования точностью можно определить по формуле [1]:
Сзаг=Сшт. hT.hC. hB. hM. hП, руб. /кг,(3.4)
где Сшт — базовая стоимость одного килограммаштампованных заготовок, руб. /кг;
hT — коэффициент, учитывающий точность заготовки;
hC — коэффициент, учитывающий сложность заготовки;
hB — коэффициент, учитывающий массу заготовки;
hM — коэффициент, учитывающий материал заготовки;
hП — коэффициент,учитывающий группу серийности.
Таким образом:
hT =1,05 — 1-ый классточности;
hC =0,88 — 2-ая группасложности получения заготовки;
hB =0,89- так как массазаготовки находится в пределах 4,0…10,0 кг;
hM =1,27;
hП =1;
Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет:
Сшт = 0,315 руб. /кг
Сзаг. = 0,315.1,05.0,88.0,89.1,27.1= 0,329 руб. /кг
Определяем стоимость механической обработки по формуле:
Смех. = Сс + Ен. Ск,руб. /кг (3.5)
где Сс = 0,356 — текущие затраты на одинкилограмм стружки, руб. /кг [1]; Ск = 1,035- капитальные затраты наодин килограмм стружки, руб. /кг [1]; Ен = 0,15 — нормативныйкоэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].
Смех. = 0,356 + 0,15.1,035 = 0,511 руб. /кг
Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх.= 0,0298 руб. /кг.
Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:
Ст = 0,329.4,6 + 0,511. (4,6-2,7) -0,0298.(4,6-2,7) = 2,43 руб.
Стоимость заготовки, полученной прокатом, определим последующей формуле [1]:
/>, (3.6)
где Спр — цена одного кг материала заготовки, руб.;hФ — коэффициент, учитывающий форму заказаметаллопроката. Т.о.: hФ=1,0 — для прокатанормальной длины; Спр=0,255 руб. /кг
/> руб. /кг
Определяем общую стоимость заготовки, получаемую прокатом:
Ст = 0,255.10,61 + 0,511. (10,61-2,7) -0,0298.(10,61-2,7) = 6,51 руб.
Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичнымявляется вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой. Ожидаемаягодовая экономия:
Эгод. = (СТ2 — СТ1). N, руб. (3.7)
где N — годовая программа выпуска деталей, шт.;
Эгод. = (6,51- 2,43).5000 = 20400 руб.
На основании сопоставления технологических себестоимостей порассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработкиследует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годоваяэкономия составит 20400 рублей.
3.2 Определение методов обработки поверхностей
Методы обработки поверхностей детали «Кулачок02-7016-7704» и их последовательность в зависимости от квалитета точностии шероховатости поверхностей определяем по табл.2.1., выбирая соответствующиепозиции из чертежа детали. Результаты заносим в таблицу 3.3
Таблица 3.3
Методы обработки поверхностей детали «Кулачок»№ поверхности
Вид
пов.
Кв.
точ.
Ra,
мкм Методы обработки 1 2 3 4 5 1, 3, 4, 5, 6, 7, 15, 16, 17, 18, 20, 21,28,29, 30, 31,37, 48, 61, 62 П 14 6,3
Ф — Фч 23, 25 П 10 6,3
Ф — ТО — Фч 34, 35, 36, 38, 39, 59, 60 П 7 0,8
Ф — Фч — ТО — Ш — Шч 2, 11, 19, 22, 24, 26, 27,32 Ф 14 6,3
Фч 55, 56, 57,58 К 14 6,3
Фч 10 Ц 9 0,8
Ф — Фч — ТО — Ш — Шч 40, 42, 43, 44, 49, 50, 63, 65, 69, 73 ЦВ 14 6,3 С — З 41, 51, 54 ПВ 14 6,3 3 64, 68, 72 КВ 14 6,3 С — З 67, 71, 75 РВ 14 6,3 Р
В табл.3.3 обозначено:
Виды поверхностей: П — плоская, Ф — фаска, К — канавка, Ц — цилиндрическая, ЦВ — цилиндрическая внутренняя, ПВ — плоская внутренняя, КВ — коническая внутренняя, РВ — резьба внутренняя.
Методы обработки: Ф — фрезерование черновое, Фч — Фрезерование чистовое, Ш — шлифование черновое, Шч — шлифованиечистовое, С — сверление, З — зенкерование, Р — резьбонарезание, ТО — термообработка.
3.3 Определение припусков на обработку
При выборе метода расчета припуска будем исходить изтребований максимальной в реальных пределах точности определения припуска,обеспечивающей минимальную величину припуска при гарантированном обеспеченииточности и шероховатости поверхности, с одной стороны, и максимальной простотырасчета, с другой стороны.
Проанализировав известные метода определения припуска,остановили свой выбор на расчетно-аналитическом методе, как на наиболееудовлетворяющим нашим требованиям
Определим расчётно-аналитическим методом припуски наповерхность 10 Æ130-0,1,являющуюся одной из наиболее точных.
Качество поверхности после штамповки:
Rz = 160 мкм, h = 300 мкм.
Качество поверхности после механической обработки по даннымприл.4 [3] следующие:
Фрезерование черновое Rz= 60 мкм, h = 90мкм;
Фрезерование чистовое Rz= 30 мкм, h = 50 мкм;
Шлифование черновое Rz =10 мкм, h = 40 мкм;
Шлифование чистовое Rz =5 мкм, h = 20 мкм
Суммарное пространственное отклонение будем определять поформуле
/>, мм (3.8)
где /> - коэффициентуточнения (по табл.3.17 [6]);
Di-1 — суммарное пространственное отклонение назаготовительной операции (коробление);
после штамповки Di-1= 0,5 мм;
после фрезерования чернового D= 0,06 × 0,5= 0,03мм;
после фрезерования чистового D= 0,04 × 0,5= 0,02 мм;
после шлифования чернового D= 0,06 × 0,5= 0,03 мм;
после шлифования чистового D= 0,04 × 0,5= 0,02 мм
Определим значение минимального припуска 2Zminпосле каждой операции по формуле:
/>, мм (3.9)
где Rzi-1,hi-1 — высота неровностей идефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущейобработке;
Di-1 — суммарное значение пространственных отклонений спредыдущей операции;
ei — погрешность установки (определяем по табл.1.16 [6] длязакрепления в тисках);
При расчете припуска на операции 35-1 внутришлифовальнойзначение hi-1 = 0.
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм.
Определяем предельные размеры для каждого перехода поформулам:
2Аi-1 min = 2Аi min+ 2Zimin, мм (3.8)
2Аimax = 2Аimin + T2Аi, мм (3.9)
2U130min = 129,9 мм;
2U130max = 130 мм;
2U120min = 2U130min + /> = 129,9 + 0,11 = 130,01 мм;
2U120max = 2U120min + T2U120 = 130,01 + 0,1 = 130,11 мм;
2U60min = 2U120min + /> = 130,01 + 0,17 = 130,18мм;
2U60max = 2U60min + T2U60 = 130,18 + 0,25 = 130,43 мм;
2U50min = 2U60min + /> = 130,18 + 0,43 = 130,61мм;
2U50max = 2U50min + T2U50 = 130,61 + 0,4 = 131,01 мм;
2U00min = 2U50min + /> = 130,61 + 1,46 = 132,07мм;
2U00max = 2U00min + T2U00 = 132,07 + 3,6 = 135,67 мм;
Определим предельные значения припусков по формуле:
/>, мм (3.9)
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/>мм.
Определение припусков на обработку сведем в таблицу 3.4
Таблица 3.4. Расчет припусков на обработку поверхности 10 Æ130-0,1
Техноло
гические
переходы
Элементы
припуска, мкм
Расчет-
ный
припуск
2Zmin, мм
Допуск
TD, мм
Предельные
размеры
заготовки
Предельные
припуски,
мм
Rz h
DS
εу
Dmax
Dmin
2Zmax
2Zmin Штамповка 160 300 0,5 - - 3,6 135,67 132,07 - - Фрезерование черновое 100 90 0,03 0,15 1,46 0,4 131,01 130,61 4,66 1,46 Фрезерование чистовое 30 50 0,02 0,15 0,43 0,25 130,43 130,18 0,58 0,43 Шлифование черновое 10 40 0,03 0,05 0,17 0,1 130,11 130,01 0,32 0,17 Шлифование чистовое 5 20 0,02 0,05 0,11 0,1 130,0 129,9 0,11 0,11 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Изобразим на рис.3.1 схему расположения операционныхразмеров, допусков и припусков.
Графическое изображение припусков и допусков на обработкуповерхности 10 Æ130-0,1
/>
Рис.3.1
4. Выбор технологичесих баз. план обработки4.1 Разработка технологического маршрута обработкикулачка
Технологический маршрут обработки кулачка будем разрабатыватьна базе технологического маршрута обработки комплексной детали, представленногов табл.2.2 Для этого выберем операции задействованные в данном ТП. Результатызаносим в таблицу 4.1
Таблица 4.1. Технологический маршрут обработки кулачка
№
опер. Наименование операции Обработанные поверхности 10 Фрезерная 1, 15, 16, 20,21, 23, 25 20 Фрезерная 1, 15, 16, 20,21 30 Фрезерная 3, 4,5, 6, 7, 17, 18, 34, 35, 36, 37, 38, 39 40 Фрезерная 2, 3, 4, 5, 6, 7, 17, 18, 19, 22, 24, 32, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 55, 56, 57, 58 50 Фрезерная 10, 28, 29, 30, 31, 46, 48, 59, 60, 61, 62 60 Фрезерная 10, 11, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 46, 48, 59, 60, 61, 62 70 Сверлильная 40, 41, 42, 43, 44, 47, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 63, 64, 65, 66, 68, 69, 70, 72, 73, 74, 45, 67, 71, 75 80 Термическая Все поверхности 90 Шлифовальная 23, 25 100 Шлифовальная 34, 35, 36, 38, 39 110 Шлифовальная 34, 35, 36, 38, 39 120 Шлифовальная 10, 59, 60 130 Шлифовальная 10, 59, 60 140 Моечная Все поверхности 150 Контрольная Согласно карте контроля
4.2 Выбор технологических баз
В качестве черновых технологических баз на первой операциивыбираем поверхности 1, 21, 23, 15, 16, 25. Шесть поверхностей в качестве базиспользованы, поскольку обработка происходит в два установа. На данной операцииобрабатываются габаритные размеры детали.
На операции 20 используются чистовые технологические базы. Имиявляются поверхности 1, 21, 25, 15, 16, 21. Обработка проводится в два установа.
На операциях 30, 40 фрезерных, а также на операциях 110, 120шлифовальных в качестве баз использованы поверхности 1, 18, 25, 21, 5, 23. Этосвязано с обработкой конкретных элементов детали, а также дает возможностьполучить заданную чертежом детали точность. Обработка на фрезерных операцияхпроводится в два установа.
На первых четырех операциях соблюдается принцип постоянствабаз.
При базировании на фрезерных операциях 50, 60, а так же на70 — сверлильной и шлифовальных 130, 140 операциях, базами служат поверхностипазов, полученных ранее. Это поверхности 34, 36, 38. Использование данной схемыбазирования обеспечивает возможность свободного доступа инструмента к различнымповерхностям заготовки, а также дает возможность обеспечения заданного чертежомотносительного расположения элементов детали.
На операции 100 в качестве технологических баз используютсяпов.1, 23, 21, 16, 25. Обработка проводится в два установа. Необходимостьиспользования данных схем базирования обусловлена шлифованием габаритногоразмера согласно чертежу детали.
Все используемые в качестве технологических баз поверхностиявляются плоскими. Технологический процесс спроектирован таким образом, чтопринцип единства баз соблюдается на всех операциях.
Классификация технологических баз представлена в таблице 4.2
Таблица 4.2. Классификация технологических баз
№
оп-ии
№№
оп-х
точек
Наимено-
вание базы
Характер
проявления Реализация
Ед-во
баз
Пост-
во баз явная скры-тая естест-венная искуст-венная 10
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + 20
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 30
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 40
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 50
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + явная скры-тая естест-венная искуст-венная 60
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 70
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 90
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + 100
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + 110
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 120
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + 130
1,2,3
4,5
6
У
Н
О + + + + 4.3 Назначение операционных технических требований
Технические требования на обработку детали назначаем потаблицам статистической точности размеров и пространственных отклонений [9],исходя из вида обработки, применяемого оборудования, способа обеспеченияточности и длины (диаметра) обработки детали.
Технические требования на изготовление исходной заготовкиназначаются по ГОСТ 7505 — 89 (поковки стальные штампованные).
5. Выбор средств технологического оснащения
Задача раздела — выбрать для каждой операции ТП такиеоборудование, приспособление, режущий инструмент (РИ) и средства контроля,которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальнымизатратами.5.1 Выбор оборудования
При выборе типа и модели металлорежущих станков будем руководствоватьсяследующими правилами:
1) Производительность, точность, габариты, мощность станкадолжны быть минимальными достаточными для того, чтобы обеспечить выполнениетребований предъявленных к операции.
2) Станок должен обеспечить максимальную концентрациюпереходов на операции в целях уменьшения числа операций, количестваоборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числаперестановок заготовки.
3) В случае недостаточной загрузки станка его техническиехарактеристики должны позволять обрабатывать другие детали, выпускаемые даннымцехом, участком.
4) Оборудование не должно быть дефицитным, следует отдаватьпредпочтение отечественным станкам.
5) В мелкосерийном производстве следует применятьпреимущественно универсальные станки, револьверные станки, станки с ЧПУ,многоцелевые станки (обрабатывающие центры). На каждом станке в месяц должновыполняться не более 40 операций при смене деталей по определеннойзакономерности.
6) Оборудование должно отвечать требованиям безопасности,эргономики и экологии.
Если для какой-то операции этим требованиям удовлетворяетнесколько моделей станков, то для окончательного выбора будем проводитьсравнительный экономический анализ.
Выбор оборудования проводим в следующей последовательности:
1) Исходя из формы обрабатываемой поверхности и методаобработки, выбираем группу станков.
2) Исходя из положения обрабатываемой поверхности, выбираемтип станка.
3) Исходя из габаритных размеров заготовки, размеровобработанных поверхностей и точности обработки выбираем типоразмер (модель) станка.5.2 Выбор приспособлений
При выборе приспособлений будем руководствоваться следующимиправилами [5]:
1) Приспособление должно обеспечивать материализациютеоретической схемы базирования на каждой операции с помощью опорных иустановочных элементов.
2) Приспособление должно обеспечивать надежные закреплениезаготовки обработке.
3) Приспособление должно быть быстродействующим.
4) Зажим заготовки должен осуществляться, как правило,автоматически.
5) Следует отдавать предпочтение стандартным,нормализованным, универсально-сборным приспособлениям, и только при ихотсутствии проектировать специальные приспособления.
Исходя из типа и модели станка и метода обработки, выбираемтип приспособления.
Выбор приспособления будем производить в следующем порядке:
1) Исходя из теоретической схемы базирования и формы базовыхповерхностей, выбираем вид и форму опорных, зажимных и установочных элементов.
2) Исходя из расположения базовых поверхностей и их состояния(точность, шероховатость), формы заготовки и расположения обрабатываемыхповерхностей выбираем конструкцию приспособлений.
3) Исходя из габаритов заготовки и размеров базовыхповерхностей, выбираем типоразмер приспособления.5.3 Выбор режущего инструмента
При выборе РИ будем руководствоваться следующими правилами [5]:
1) Выбор инструментального материала определяетсятребованиями, с одной стороны, максимальной стойкости, а с другой минимальнойстоимости.
2) Следует отдавать предпочтение стандартным инормализованным инструментам. Специальный инструмент следует проектировать вкрупносерийном и массовом производстве, выполнив предварительно сравнительный экономическийанализ.
3) При проектировании специального РИ следует руководствоватьсярекомендациями по совершенствованию РИ.
Выбор режущего инструмента (РИ) будем производить вследующем порядке:
1) Исходя из типа и модели станка, расположенияобрабатываемых поверхностей и метода обработки, определяем вид РИ.
2) Исходя из марки обрабатываемого материала, его состоянияи состояния поверхности, выбираем марку инструментального материала.
3) Исходя из формы обрабатываемой поверхности, назначаемгеометрические параметры режущей части (форма передней поверхности, углызаточки: g, a, j, j1, l; радиус при вершине).
4) Исходя из размеров обрабатываемой поверхности, выбираемконструкцию инструмента, его типоразмер и назначаем период стойкости Т.5.4 Выбор средств контроля
При выборе средств контроля будем руководствоватьсяследующими правилами [5]:
1) Точность измерительных инструментов и приспособленийдолжна быть существенно выше точности измеряемого размера, однако неоправданноеповышение точности ведет к резкому удорожанию.
2) В единичном и мелкосерийном производстве следуетприменять инструменты общего назначения: штангенциркули, микрометры, длинномерыи т.д.
3) В крупносерийном — специальные инструменты.
4) Следует отдавать предпочтение стандартным инормализованным средствам контроля.
Результаты выбора средств технологического оснащения заносимв таблицу 5.1.
Таблица 5.1. Выбор средств технологического оснащения
№
оп-ии Оборудование Приспособления Режущий инструмент Средства контроля 10 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г Приспособление типа «угольник» с откидными прижимами.
Фреза торцовая, Æ63, Т15К6, ГОСТ 22085-76.
Фреза торцовая специальная, Æ50, Т15К6. Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 20 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г Приспособление типа «угольник» с откидными прижимами.
Фреза торцовая, Æ63, Т15К6, ГОСТ 22085-76.
Фреза торцовая специальная, Æ50, Т15К6. Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 30 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г
Тиски станочные
специальные.
Фреза торцовая, Æ40, Т15К6, ГОСТ
9304-69.
Фреза двухуглавая несимметричная, Æ80,j° = 100°,j1° = 30°, Т15К6, ТУ 2-035-526-76.
Фреза шпоночная немерная, Æ39,7, Т15К6, ТУ 25-035-858-82.
Фреза шпоночная немерная, Æ13,7, Т15К6, ТУ 25-035-858-82. Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 40 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80.
Фреза торцовая, Æ40, Т15К6, ГОСТ
9304-69.
Фреза двухуглавая несимметричная, Æ80,j° = 100°,j1° = 30°, Т15К6, ТУ 2-035-526-76.
Фреза шпоночная немерная, Æ44,6, Т15К6, ТУ 25-035-858-82.
Фреза шпоночная немерная, Æ15,7, Т15К6, ТУ 25-035-858-82. Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 50 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80. Фреза шпоночная немерная, Æ27,7, Т15К6, ТУ 25- Глубиномер индикаторный, ГОСТ 7661-67.
035-858-82.
Фреза дисковая трехсторонняя Æ50, Т15К6, ГОСТ 3755-78.
Фреза пазовая дисковая,Æ50, В=2, Т15К6, ГОСТ3964-69.
Фреза пазовая дисковая,Æ63, В=7, Т15К6, ГОСТ 3964-69. Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 60 Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80.
Фреза шпоночная немерная, Æ31,7, Т15К6, ТУ 25-035-858-82.
Фреза дисковая трехсторонняя Æ50, Т15К6, ГОСТ 3755-78.
Фреза пазовая дисковая,Æ50, В=3, Т15К6, ГОСТ 3964-69.
Фреза пазовая дисковая,Æ63, В=8, Т15К6, ГОСТ 3964-69.
Глубиномер индикаторный, ГОСТ 7661-67.
Штангенциркуль ШЦ-1, ГОСТ160-80. 70 Вертикально-сверлильный станок 2Н135
Тиски специальные.
Стол поворотный горизонтально-вертикальный, РВК 7205-4003.
Сверла спиральные,
Æ15, Æ6, Æ5, Æ3, Р6М5, ГОСТ 10903-77.
Зенкеры цельные, Æ30, Æ28, Æ17, Æ11, Æ7, Æ6, Æ4, Т5К12, ГОСТ 21543-76.
Метчик гаечный, Æ30, Т30К4, ГОСТ 1604-71.
Метчик гаечный, Æ4, Т30К4, Калибры. ГОСТ 1604-71. 90 Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80. Круг шлифовальный эльборовый 11А2, Æ60, ГОСТ 17123-79. Головка измерительная 05ИГП. 100 Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80.
Головка шлифовальная АW16х13 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82.
Головка шлифовальная
АW45х13 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82 Головка измерительная 05ИГП. 110 Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80.
Головка шлифовальная АW16х13 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82.
Головка шлифовальная АW45х13 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82 Головка измерительная 01ИГП. 120 Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80. Головка шлифовальная АW8х25 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82. Головка измерительная 05ИГП. 130 Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Тиски станочные
ГОСТ 14904-80. Головка шлифовальная АW8х25 24А 25-Н СТ1 6 К А ГОСТ 2447-82. Головка измерительная 01ИГП. /> /> /> /> /> />
6. Разработка технологических операций
Задача раздела — рассчитать такие режимы резания, которыеобеспечили бы заданный выпуск деталей заданного качества с минимальнымизатратами.6.1 Определение режимов резания
Проведем расчет режимов резания на операцию 30 фрезерную.
На данной операции производится обработка наружныхплоскостей, а так же пазов.
Режимы резания на обработку пов.3, 4, 5, 6,7. При обработкеданных поверхностей используется торцовая фреза Æ40мм. Для чернового фрезерования стали 19ХГН материалом фрезы выбираем твердыйсплав Т15К6. Расчет режимов резания произведем согласно [5].
Скорость резания.
/>, м/мин (6.1)
где Cv, q,x, y, m,p,u — коэффициент и показатели степени, зависящие от параметров фрезерования; Кv — общий поправочныйкоэффициент; Т — период стойкости фрезы, мин.; D — диаметр фрезы, мм; t — глубина резания, мм; В — ширина фрезерования, мм; z — число зубьев фрезы; Syz — подача назуб, мм.
CV = 332; q = 0,2; x = 0,1; y= 0,4; m = 0,2; u = 0,2; p = 0;
КV = КMVКПVКИV,
где КMV — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;
КПV — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
КИV — коэффициент, учитывающий материал инструмента.
КV = 1,2.1,0.1,15 = 1,38;
Т = 120 мин.; D = 40мм; t = 1,5мм, В = 33мм; z = 10;
Sz = 0,09 мм,
/>м/мин.
Окружная сила резания.
/>, Н (6.2)
где Cр, q,x, y, w,u — коэффициент и показателистепеней, зависящие от параметров фрезерования;
n — частотавращения фрезы.
Cр = 825; q = 1,3; x = 1,0; y= 0,75; w = 0,2; u = 1,1;
/> Н.
Мощность резания.
/>, кВт (6.3), /> кВт.
Режимы резания на обработку пов.17, 18. При обработке данныхповерхностей используется двухуглавая фреза Æ80мм. Для чернового фрезерования стали 19ХГН материалом фрезы выбираем твердыйсплав Т15К6.
Скорость резания.
CV = 390; q = 0,45; x = 0,3; y= 0,2; m = 0,33; u = 0,1; p = 0,1;
КV = 0,98;
Т = 120 мин.; D = 80 мм; t = 3,5 мм, В = 60 мм; z = 10;
Sz = 0,08 мм,
/>м/мин.
Окружная сила резания.
Cр = 47; q = 1,1; x = 0,9; y= 0,8; w = 0,1; u = 1,1;
/> Н.
Мощность резания.
/> кВт.
Режимы резания на проточку паза с пов.34, 35, 36. Приполучении данного паза используется шпоночная фреза Æ37,7 мм. Для чернового фрезерования стали 19ХГНматериалом фрезы выбираем твердый сплав Т15К6.
Скорость резания.
CV = 43; q = 0,3; x = 0,3; y =0,25; m = 0,26; u = 0; p = 0; КV = 0,98;
Т = 120 мин.; D = 37,7 мм; t = 4 мм, В = 37,7 мм; z = 2; Sz = 0,038 мм,
/>м/мин.
Окружная сила резания.
Cр = 101; q = 1,1; x = 0,88; y= 0,75; w = 0; u = 1,0;
/> Н.
Мощность резания.
/> кВт.
Режимы резания на проточку паза с пов.37, 38, 39. Приполучении данного паза используется шпоночная фреза Æ13,7 мм. Для чернового фрезерования стали 19ХГНматериалом фрезы выбираем твердый сплав Т15К6.
Скорость резания.
CV = 43; q = 0,3; x = 0,3; y= 0,25; m = 0,26; u = 0; p = 0;
КV = 0,98;
Т = 120 мин.; D = 13,7 мм; t = 8 мм, В = 13,7 мм; z = 2;
Sz = 0,038 мм,
/>м/мин.
Окружная сила резания.
Cр = 101; q = 1,1; x = 0,88; y= 0,75; w = 0; u = 1,0;
/> Н.
Мощность резания.
/> кВт
Назначим режимы резания на операцию 100 шлифовальную, гдепроизводится шлифовка пазов.
Режимы резания на обработку пов.34, 35, 36. При обработкеданных поверхностей используется шлифовальная головка Æ45 мм. Назначение режимов резания произведем согласно [5].
Скорость круга.
Vк = 25 м/с.
Скорость заготовки.
Vз = 4 м/с.
Глубина шлифования.
t = 0,02 мм.
Мощность шлифования.
/>, кВт (6.4)
где b — ширина шлифования, мм;
СN, r,x, z — коэффициент и показатели степеней, зависящие от показателей шлифования.
СN = 0,59; r = 0,7; x = 0,5; z= 0,6; b = 45.
/> кВт.
Режимы резания на обработку пов.37, 38, 39. При обработкеданных поверхностей используется шлифовальная головка Æ16 мм.
Vк = 25 м/с; Vз = 4 м/с; t = 0,02 мм; b = 16; СN = 0,59; r = 0,7; x = 0,5; z= 0,6;
/> кВт.6.2 Расчет норм времени
Нормирование ТП — это установление технически обоснованныхнорм времени на обработку детали. Норма времени — регламентированное времявыполнения заданного объема работ в определенных условиях исполнителем заданнойквалификации. Время выполнения технологической операции в серийном производствеоценивается штучно-калькуляционным временем, рассчитываем по формуле [3]:
Тш-к = Тп-з/n + Тшт, (6.5)
где Тп-з — подготовительно-заключительное время, мин; Тшт — штучное время обработки, мин; n — размер партии для запуска, дет.
/>, (6.6)
где a — периодичность запускадеталей, при запуске два раза в месяц а = 24; F — числорабочих дней в году, F=276.
n = 2000∙24/276 = 173 дет.
Тшт = То + Твс + Тт. о + Тот, (6.7)
где То — основное время обработки, мин;
Твс — вспомогательное время, мин;
Тт. о — время технического обслуживания, мин;
Тот — время на отдых и личные надобности.
Основное время обработки определяется:
То = lр. х/Sм,(6.8)
где lр. х — длина рабочего хода, мм;
Sм — минутная подача, мм/мин.
Длина lр. х складывается из длиныобрабатываемой поверхности, lн. д — длины недохода,расстояние до начала обработки которое инструмент проходит на рабочей подаче (режетвоздух), lc. х — длина схода инструмента (перебег). Данныевеличины взяты с чертежа наладки, рассчитываемые по схеме обработки инормативам.
Вспомогательное время складывается из времени на установку,закрепление и снятие заготовки, времени на приемы управления и из времени наизмерение детали. Времена Тт. о и Тот. принимаются по нормативам [3].
Определим нормы времени на операции 30 фрезерной. Приобработке поверхностей 3, 4, 5, 6, 7:
ТО = 247,5/900= 0,28 мин.
При обработке поверхностей 18, 17:
ТО = 55/640= 0,1 мин.
При обработке поверхностей 34, 35, 36:
ТО = 151/34,2= 4,41мин.
При обработке поверхностей 37, 38, 39:
ТО = 55/34,2= 1,61мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,28 + 0,1 + 4,41 + 1,61 = 6,4 мин.
Времена Тт. о и Тотпринимаем равными 8% от TО.
Тт. о + Тот = 0,08. ТО =6,4.0,08 = 0,51 мин.
Вспомогательное время на детали с подводом инструмента кдетали, снятие детали, на приемы управления [3]: Твс. = 0,09. Штучноевремя на операции: Тшт. = 6,4 + 0,09 + 0,51 = 7 мин. Подготовительно-заключительноевремя [3]: ТП-З = 20 мин. Найдем штучно-калькуляционное время наоперации:
Тш-к = 20/173 + 7 = 7,12 мин.
Нормы времени на остальные операции определим по методике,представленной в [3], где основное технологическое время ТО иштучное время Тшт. определяется в зависимости от вида обработки,диаметра и длины обработки, а штучное время Тшт. зависит откоэффициента j (в зависимости от видастанка: для фрезерных — j = 1,51; дляшлифовальных — j = 1,55; длясверлильных — j = 1,3):
Тшт = j ·То (6.9)
1. Нормы времени на операции 10 фрезерной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 6. l.10-3, гдеl — длина обрабатываемойповерхности.
При обработке поверхности 15:
ТО = 6.55.10-3 = 0,33 мин.
При обработке поверхности 16:
ТО = 6.102.10-3 = 0,61 мин.
При обработке поверхности 25:
ТО = 6.151.10-3 = 0,91 мин.
При обработке поверхности 23:
ТО = 6.151.10-3 = 0,91 мин.
При обработке поверхности 21:
ТО = 6.151.10-3 = 0,91 мин.
При обработке поверхности 1:
ТО = 6.37.10-3 = 0,22 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,33 + 0,61 + 0,91 + 0,91 + 0,91 +0,22 =3,89 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 3,89.1,51 = 5,87 мин.
2. Нормы времени на операции 20 фрезерной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 4. l.10-3, гдеl — длина обрабатываемойповерхности.
При обработке поверхности 15:
ТО = 4.55.10-3 = 0,22 мин.
При обработке поверхности 16:
ТО = 4.102.10-3 = 0,41 мин.
При обработке поверхности 21:
ТО = 4.151.10-3 = 0,6 мин.
При обработке поверхности 1:
ТО = 4.37.10-3 = 0,15 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,22 + 0,41 +0,6 + 0,15 = 1,38 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 1,38.1,51 = 2,08 мин.
3. Нормы времени на операции 40 фрезерной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 4. l.10-3, гдеl — длина обрабатываемойповерхности.
При обработке поверхностей 3, 4, 5, 6, 7:
ТО = 4. (4.55 + 0,5.55).10-3 =0,99 мин.
При обработке поверхностей 18, 17:
ТО = 4.55.10-3 = 0,22 мин.
При обработке поверхностей 34, 35, 36:
ТО = 4.151.10-3 = 0,6 мин.
При обработке поверхностей 37, 38, 39:
ТО = 4.55.10-3 = 0,22 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,99 + 0,22 +0,6 + 0,22 = 2,03 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 2,03.1,51 = 3,06 мин.
4. Нормы времени на операции 50 фрезерной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 6. l.10-3.
При обработке поверхности 10:
ТО = 6.65.10-3 = 0,39 мин.
При обработке поверхностей 28, 29, 30, 31:
ТО = 6.52.10-3 = 0,31 мин.
При обработке поверхностей 46, 48:
ТО = 6.27.10-3 = 0,16 мин.
При обработке поверхностей 61, 62:
ТО = 6.82.10-3 = 0,49 мин.
При обработке поверхностей 59, 60:
ТО = 6.20.10-3 = 0,12 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,39 + 0,31 + 0,16 + 0,49 + 0,12 = 1,47 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 1,47.1,51 = 2,22 мин.
5. Нормы времени на операции 60 фрезерной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 4. l.10-3.
При обработке поверхностей 10:
ТО = 4.65.10-3 = 0,26 мин.
При обработке поверхностей 28, 29, 30, 31:
ТО = 4.52.10-3 = 0,21 мин.
При обработке поверхностей 46, 48:
ТО = 4.27.10-3 = 0,11 мин.
При обработке поверхностей 61, 62:
ТО = 4.82.10-3 = 0,33 мин.
При обработке поверхностей 59, 60:
ТО = 4.20.10-3 = 0,1 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,26 + 0,21 + 0,11 + 0,33 + 0,1 = 1,01 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 1,01.1,51 = 1,53 мин.
6. Нормы времени на операции 70 сверлильной.
При сверлении отверстий основное технологическое времянайдем по формуле:
ТО = 0,52. d. l.10-3, где d — диаметр отверстия;
l — длинаобрабатываемой поверхности.
При обработке поверхности 40:
ТО = 0,52.15.32.10-3 = 0,25 мин.
При обработке поверхности 43:
ТО = 0,52.15.43.10-3 = 0,34 мин.
При обработке поверхности 63:
ТО = 0,52.5 55.10-3 = 0,14 мин.
При обработке поверхностей 65, 69, 73:
ТО = 3 (0,52.3.15.10-3) = 0,1 мин.
При обработке поверхностей 49, 52:
ТО = 2 (0,52.6 16.10-3) = 0,1 мин.
При зенкеровании отверстий основное технологическое времянайдем по формуле:
ТО = 0,21. d. l.10-3, где d — диаметр отверстия;
l — длинаобрабатываемой поверхности.
При обработке поверхности 42:
ТО = 0,21.28.17.10-3 = 0,1 мин.
При обработке поверхности 44:
ТО = 0,21.30.27.10-3 = 0,17 мин.
При обработке поверхности 40:
ТО = 0,21.17.15.10-3 = 0,05 мин.
При обработке поверхности 43:
ТО = 0,21.17.18,5.10-3 = 0,07 мин.
При обработке поверхности 63:
ТО = 0,21.6 55.10-3 = 0,07 мин.
При обработке поверхностей 65, 69, 73:
ТО = 3 (0,21.4 15.10-3) = 0,01 мин.
При обработке поверхностей 50, 53:
ТО = 2 (0,21.11.8,5.10-3) = 0,04 мин.
При обработке поверхностей 49, 52:
ТО = 2 (0,21.7 7,5.10-3) = 0,02 мин.
При нарезании резьбы в отверстии основное технологическоевремя найдем по формуле:
ТО = 0,4. d. l.10-3, где d — диаметр резьбы;
l — длинарезьбы.
При обработке поверхности 45:
ТО = 0,4.30.12.10-3 = 0,14 мин.
При обработке поверхностей 67, 71, 75:
ТО = 3 (0,4.4.12.10-3) = 0,06 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,25 + 0,34 + 0,14 + 0,1 +0,1 +0,1 + 0,17 +0,05 + 0,07 + 0,07 + 0,01 + 0,04 + 0,02 + 0,14 +0,06 = 1,66 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 1,66.1,51 = 2,51 мин.
7. Нормы времени на операции 90 шлифовальной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 2,5. l.10-3, гдеl — длина обрабатываемойповерхности.
При обработке поверхности 25:
ТО = 2,5.151.10-3 = 0,38
При обработке поверхности 23:
ТО = 2,5.151.10-3 = 0,38
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,38 + 0,38 = 0,76 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 0,76.1,51 = 1,15 мин.
8. Нормы времени на операции 100 шлифовальной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 2,5. l.10-3.
При обработке поверхностей 34, 35, 36:
ТО = 2,5.151.10-3 = 0,38 мин.
При обработке поверхностей 38, 39:
ТО = 2,5.55.10-3 = 0,14 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,38 + 0,14 = 0,52 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 0,52.1,51 = 0,78 мин.
9. Определим нормы времени для операции 110 шлифовальной.
Основное технологическое время найдем по формуле:
ТО = 2,5. l.10-3.
При обработке поверхностей 34, 35, 36:
ТО = 2,5.151.10-3 = 0,38 мин.
При обработке поверхностей 38, 39:
ТО = 2,5.55.10-3 = 0,14 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,38 + 0,14 = 0,52 мин.
Штучное время на операции: Тшт. = 0,52.1,51 =0,78 мин.
10. Нормы времени на операции 120 шлифовальной. Основноетехнологическое время найдем по формуле: ТО = 2,5. l.10-3.
При обработке поверхности 10: ТО = 2,5.65.10-3= 0,16 мин.
При обработке поверхностей 59, 60: ТО = 2,5.55.10-3= 0,14 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,16 + 0,14 = 0,3 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 0,3.1,51 = 0,45 мин.
11. Нормы времени на операции 130 шлифовальной. Основноетехнологическое время найдем по формуле: ТО = 2,5. l.10-3.
При обработке поверхности 10: ТО = 2,5.65.10-3= 0,16 мин.
При обработке поверхностей 59, 60: ТО = 2,5.55.10-3= 0,14 мин.
Найдем основное технологическое время на операции:
ТО = 0,16 + 0,14 = 0,3 мин.
Штучное время на операции:
Тшт. = 0,3.1,51 = 0,45 мин.
7. Патентные исследования
Цель радела — исследование достигнутого уровня развития видатехники и выбор прогрессивных образцов для разработки усовершенствованногообъекта.7.1 Обоснование необходимости проведения патентныхисследований
На операциях 10,20 фрезерных используется торцовая фреза совставными ножами ГОСТ 24359-80. Ее недостатком является низкая стойкость, чтоуменьшает производительность фрезерования.
Одним из путей повышения износостойкости ипроизводительности при фрезеровании является усовершенствование фрез. Добитьсяусовершенствования можно путем использования прогрессивных технических решений(ТР), созданных в последнее время. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечьв основу усовершенствованной фрезы можно в результате патентного исследованияуровня вида техники «Фрезы».7.2 Описание объекта исследований
Торцовая насадная фреза со вставными ножами предназначенадля фрезерования плоских деталей, изготовленных из различных материалов сприпуском до 4 мм.
Торцовая насадная фреза со вставными ножами состоит изкорпуса 1 в котором крепятся вставные ножи 2 с режущими элементами 3, упорноговинта 4, пружины 5 и крепежного винта 6. Режущие элементы ножей могутизготовляться из твердого сплава, быстрорежущей стали и композита.
Фрезерование деталей ведется следующим образом: фрезакрепится, например, на суппорте фрезерного станка, после чего ей сообщаетсявращательное движение, далее инструмент доставляется в зону резания и емусообщается продольная или поперечная подача.
Недостатком данной фрезы является низкая стойкость, чтовлечет за собой снижение производительности обработки.
На рисунке 7.1 представлен эскиз данной фрезы.
Фреза торцовая насадная со вставными ножами
/>
Рис.7.1.7.3 Цель исследования
Цель исследования — повышение износостойкости фрезы ипроизводительности обработки путем оптимизации конструкции фрезы.7.4 Регламент поиска
Задача этапа — определить перечень исследуемых ТР (ИТР), ихклассификационных индексов, минимальную ретроспективность и широту патентногопоиска, а также перечень источников информации, обеспечивающих достаточнуюполноту и достоверность исследований.
7.4.1 Определение ИТР
Фреза насадная торцовая со вставными ножами имеет следующиетехнические решения:
а) корпус;
б) конструкция вставных ножей;
в) материал режущей части вставных ножей;
г) форма режущей части вставных ножей;
д) фреза торцовая, общая компоновка.
Для достижения цели исследования — повышение износостойкостифрезы и производительности обработки путем оптимизации конструкции фрезы будемисследовать техническое решение «Фреза торцовая, общая компоновка».7.4.2 Определение рубрики МКИ и индекса УДК
Для определения рубрики международной классификацииизобретений (МКИ) ИТР определяем ключевую фразу: «Фрезы». По [10] определяемпредполагаемую рубрику МКИ: В24С. Индекс универсальной десятичной классификации(УДК) определяем по [12]: 621.9 Обработка резанием. 621.9 02 Режущиеинструменты.7.4.3 Установление ретроспективности глубины поиска
Предполагая, что наиболее перспективные технические решениябыли созданы в последние десять лет, устанавливаем глубину поиска 5 лет.7.4.3 Выбор стран проверки
Исследования проводим в отношении ведущих странмашиностроения — Российской Федерации (РФ), Германии и Японии.
7.4.4 Определение источников информации
В качестве источников информации принимаем следующуюпатентную документацию:
описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам;
бюллетень изобретений РФ;
реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира»;
реферативный журнал ВИНИТИ 14А — «Резание металлов. Станкии инструменты» (14 «Технология машиностроения);
книги и работы в области токарной обработки, обработкирезанием, режущего инструмента.
Данные подпунктов 7.4.1, 7.4.2, 7.4.3, 7.4.4 заносим втаблицу 7.1.
Таблица 7.1. Регламент поиска
Предмет
поиска
ИТР Индексы МКИ и УДК Страны поиска
Глубина поиска,
лет Источники информации Фреза торцовая, общая компоновка
МКИ:
В24С;
УДК:
621.9;
621.9 02
РФ
Германия
Япония 5
Патентные описания
Патентные бюллетени РФ и СССР
Реферативный сборник ВНИИПИ „Изобретения стран мира“
Реферативный журнал ВИНИТИ 14 А „Резание металлов. Станки и инструмент“
ЭИ ВИНИТИ „Режущие инструменты“
Журналы: „Вестник машиностроения“, „Станки и инструменты“, „Машиностроитель“
7.5 Патентный поиск
Задача этапа — обеспечить достаточную полноту идостоверность исследований путем тщательного отбора и анализапатентно-технической информации.7.5.1 Отбор документации, имеющей отношение к ИТР
Просматриваем источники информации в соответствии срегламентом. Отбираем такие документы, по названиям которых можно предположить,что они имеют отношение к ИТР „Фреза торцовая, общая компоновка“.
По отобранным документам знакомимся с рефератами, формуламиизобретений, чертежами. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР „Фрезаторцовая, общая компоновка“ заносим в таблицу 7.2.
Таблица 7.2. Отбор патентной документации для анализаПредмет поиска (ИТР) Страна выдачи, вид и номер охранного документа, рубрика МКИ (УДК) Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название Подлежит ли детальному анализу при исследовании уровня вида техники 1) Фреза торцовая, общая компонов-ка
РФ
Авторское свидетельство №1161279
В23С5/06
Н.Н. Коротун
РФ 28.02.96
Фреза. да 2) Фреза торцовая, общая компонов-ка
РФ
Авторское свидетельство №806293
В23С5/06
Н.Н. Коротун и
А.А. Личман
РФ15.06.97
Фреза да 3) Фреза торцовая, общая компонов-ка
РФ
Авторское свидетельство №1194602
В23С5/06
В.Н. Красников и
А.А. Москвитин
РФ30.0597
Фреза да 4) Фреза торцовая, общая компонов-ка
Германия
Патент
№5031943
В23С5/06
Ш. Зинберг
ФРГ 10.04.98
Фреза да Предмет поиска (ИТР) Страна выдачи, вид и номер охранного документа, рубрика МКИ (УДК) Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название Подлежит ли детальному анализу при исследовании уровня вида техники 5) Фреза торцовая, общая компонов-ка
Япония
Патент №3887532
В23С5/06
К.К. Сэйкося
Япония 07.09.98
Сборный режущий инструмент да
Сущность технических решений и цель их создания.
1) Режущая фреза состоит из корпуса, в отверстиях которогоустановлены режущие вставки, зафиксированными в промежуточных элементах,контактирующих с упругими элементами, расположенными в замкнутых плоскостях,снабженных нажимными винтами, отличающаяся тем, что с целью повышения стойкостифрез путем обеспечения демпфирования возвратно-поступательных и вращательныхколебаний режущих вставок в направлениях соответствующих шести степенямсвободы, промежуточные элементы выполнены в виде установленных в отверстиикорпуса тонкостенных втулок, внутренние поверхности которых имеют формугиперболоидов вращения, а наружные поверхности имеют у торцов по двацилиндрических пояска, диаметры которых соответствуют диаметру отверстийкорпуса.
2) Фреза, в корпусе которой установлены с возможностьюрадиального перемещения резцовые узлы, содержащие режущие вставки и плунжеры,отличающаяся тем, что с целью повышения стойкости инструмента путем обеспечениясаморегулирования радиального положения вставок по величине силы резания,каждый резцовый узел снабжен упругим элементом и регулировочным винтом,взаимодействующим через упругий элемент с плунжером.
3) Фреза, которая, с целью повышения стойкости путемобеспечения возможности адаптации фрезы к изменяемым условиям резания, снабженадополнительными плунжерами с упругими элементами, расположенными в корпусефрезы с возможностью воздействия на режущие вставки в противоположном основнымплунжерам направлении, а каждый упругий элемент дополнительных плунжеровсоединен посредством выполненных в корпусе каналов с упругим элементомосновного плунжера предыдущей режущей вставки.
4) Фреза, содержащая корпус, в котором установлены свозможностью радиального перемещения режущие вставки, взаимодействующие сплунжерами, отличающаяся тем, что с целью повышения стойкости инструмента путемобеспечения саморегулирования вставок по величине силы резания, фреза оснащенатормозными устройствами, охватывающими плунжеры.
5) Сборный режущий инструмент, содержащий режущий элемент имеханизм крепления, выполненный в виде упругой части корпуса, выделенной содной стороны отверстием, имеющим конический участок для взаимодействия скрепежным элементом, и продольной прорезью, пересекающей это отверстие, а сдругой стороны — пазом для размещения режущего элемента и продольной прорезью,пересекающей его поверхность, отличающийся тем, что с целью повышенияпроизводительности обработки путем обеспечения более надежного закреплениярежущего элемента, отверстие, имеющее конический участок, выполнено впоперечном направлении, а продольная прорезь, пересекающая поверхность паза,выполнена пересекающей и поверхность указанного отверстия.7.5.2 Анализ сущности отобранных решений
Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся впатентных описаниях, статьях и т.п. Если ТР решает принципиально другую задачу,чем повышение износостойкости инструмента и производительности обработки,документ исключаем из рассмотрения. Если ТР решает ту же задачу (аналог ИТР),документ включаем в перечень для детального анализа, делая отметку об этом вграфе 4 таблице 7.2.
Эскизы аналогов приведены на рисунке 7.2.
Эскизы аналогов „Фреза торцовая, общая компоновка“
/>
Рис.7.2.7.6 Анализ результатов поиска
Задача этапа — путем сопоставления недостатков и преимуществИТР и аналогов установить, какой из аналогов является наиболее прогрессивным.7.6.1 Определение показателей положительногоэффекта
Определим, какие показатели положительного эффектажелательно получить в идеальном усовершенствованном объекте.
Показатели группируем и заносим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3.
Оценка преимуществ и недостатков аналогов Группа № Показатели положительного эффекта ИТР Аналоги
Авт. свид.
РФ № 1161279
Авт. свид.
РФ № 806293
Авт. свид.
РФ № 1194602 Пат. Германии №5031943 Пат. Японии №3887532
а)
б)
в)
г)
1
1
1
1
Обеспечивающие достижение цели предполагаемым путем
Повышение износостойкости фрезы и производительности обработки путем оптимизации конструкции фрезы
Обеспечивающие достижение цели другими путями
Повышение износостойкости фрезы и производительности обработки вследствие более надежного закрепления режущего элемента
Улучшающие другие положительные свойства объекта
Качество обработки
Ослабляющие вредные свойства объекта
Простота конструкции
3
2
1
2
4
2
1
2
5
2
2
1
4
2
1
2
2
5
1
1 Суммарный положительный эффект 8 9 10 9 7 7.6.2 Сопоставительный анализ преимуществ инедостатков ИТР и аналогов
Оцениваем обеспечение каждого показателя положительногоэффекта в баллах. В графе 4 таблицы 7.3 ИТР по каждому показателю выставимоценку нуль. В графах 5, 6, 7, 8, 9 выставляем оценку аналогам по показателямгрупп а и б от 0 до 5, а групп в и г — от — 2 до 2. Суммируем оценки по каждомуаналогу и заносим результаты в нижнюю строку таблицы 7.3. Видим, что наибольшуюсумму баллов имеет аналог „Фреза“, авторское свидетельство РФ №1194602, авторы В.Н. Красников и А.А. Москвитин. Следовательно, данное ТРявляется наиболее прогрессивным. Принимаем его для использования в качествеусовершенствованной торцовой фрезы со вставными ножами на операции 30 фрезернойТП изготовления кулачка к патрону.7.7 Описание усовершенствованного объекта
Торцовая фреза со вставными ножами предназначена дляфрезерования плоских деталей, изготовленных из различных материалов.
Фреза торцовая, рис.7.2, в, имеет следующую конструкцию: вкорпусе 1 расположены основные плунжеры 2 со вставками 3. Между регулировочнымивинтами 4 и основными плунжерами расположены дополнительные плунжеры 6 супругими элементами 7, которые соединены каналами 8 связи с упругими элементамиосновных плунжеров. Канал связи может быть перекрыт винтом 9.
Работа фрезы зависит от качества ее регулировки. Передрегулировкой системы основной плунжер — вставка — упругий элемент — регулировочный винт задают или рассчитывают составляющую силу резания,действующую вдоль оси основного плунжера. Винтом 9 перекрывают канал связи. Вненагруженном состоянии (без резания) плунжер и вставка находятся в правом (посхеме) положении. Плунжер нагружают заданным значением силы, и вращают при этомрегулировочный винт 4. Регулировка упругой системы заканчивается в моментначала перемещения основного плунжера влево, т.е. в момент начала отрыва точкикасания вставки и корпуса. Так регулируют все основные плунжеры. Послеокончания регулировки основных плунжеров винтами 9 открывают каналы связи. Системапри этом остается неподвижной. Если дальше нагрузить любой из основныхплунжеров, то за счет создания избыточного давления за основным плунжером поканалу связи начинается передача давления на дополнительный плунжер, следующийза нагружаемым основным. Дополнительный плунжер нагружает режущую вставку,следующую за нагруженным основным плунжером. Таким образом, при нагружениипредыдущего основного плунжера последующий за ним дополнительный плунжернесколько смещает режущую вставку и тем самым предохраняет ее от перегрузок.
8. Научные исследования
Цель раздела — выбор оптимальных характеристик шлифовальногокруга на одной из шлифовальных операций. Это необходимо для повышения производительностиоперации, а также уменьшения расхода материала шлифовального инструмента. Длядостижения поставленной цели воспользуемся графическим методом оптимизации.8.1 Обработка результатов эксперимента
Студентами и сотрудниками ТГУ на базе учебных лабораторийбыли поставлены эксперименты, входе которых производилось шлифование стали40ХГНМ со скоростью резания V = 35 м/с, подачей S = 7,2 м/мин, глубиной t = 0,01 ммшлифовальным кругами различной зернистости. Целью эксперимента было определениереальных показателей шлифовального процесса, а также определение зависимостеймежду этими показателями и параметрами шлифовального круга. Параметрамишлифовального круга в данном случае являются глубина лунки Hи зернистость круга Z. Результаты данных экспериментовпредставлены в табл.8.1.,8.2.
Таблица 8.1.
Показатели шлифования в зависимости от зернистости ZZ
Py, Н
Pz, Н T, град Ra, мкм ∆, мкм
q, мм3/мм3 8 90 50 600 0,3 5,5 0,1 12 63 44 530 0,4 5 0,11 20 75 37 440 0,6 5 0,13 25 80 35 400 0,7 4,5 0,13 32 85 32 380 0,85 4 0,14 40 55 30 350 1,0 4 0,15
Таблица 8.2.
Показатели шлифования в зависимости от глубины лунки HН, мм Тверд
Py, Н
Pz, Н T, град Ra, мкм ∆, мкм
q, мм3/мм3 3 СТ1 120 50 650 0,5 5 0,05 Продолжение табл.8.2. Н, мм Тверд
Py, Н
Pz, Н T, град Ra, мкм ∆, мкм
q, мм3/мм3 4 СТ2 95 40 500 0,63 5 0,09 5 СМ2 80 35 400 0,7 4,5 0,13 6 СМ1 70 29 350 0,8 4 0,17 7 М3 62 25 300 0,9 4 0,21 8 М2 57 23 270 0,95 3,5 0,26
В таблицах приведены:
Z — зернистость круга; Н — глубина лунки; ∆ — некруглость.
Для достижения поставленной цели — нахождения оптимальныхзначений параметров шлифовального круга Z, Н,необходимо вывести зависимости типа:
/>, (8.1)
где А — показатели шлифования.
Для нахождения показателей степеней при Zи Н воспользуемся графическим методом, при котором они будут равны тангенсуугла наклона средней линии к оси абсцисс.
1) />
/>
Откладываем в логарифмической системе координатсоответствующие друг другу значения сил Py изернистостей круга Z. Таким образом, получим несколькоточек. Далее проводим среднюю линию. Тангенс угла ее наклона к оси абсцисс иесть искомый показатель степени XPy. Этотпроцесс представлен на рис.8.1.
Нахождение показателей степеней при Zи H
/>
Рис.8.1.
XPy = tg(-17,74°) = — 0,32.
Аналогично находятся и другие показатели степени. Они равны:XPz = — 0,32; XT= — 0,34; XRa = 0,75; XD = — 0,2; Xq= 0,25; YPy = — 0,75; YPz= — 0,78; YT = — 0,89; YRa= 0,65; YD= — 0,35; Yq = 1,67.
Для нахождения коэффициентов в искомых зависимостяхвоспользуемся опытными данными и полученными показателями степеней. Результаты экспериментовподставляем в формулу 8.1, и находим коэффициенты для каждого отдельного случая.
1)
/>
2)
/>
3)
/>
4)
/>
5)
/>
6)
/>
Получили следующие зависимости:
1) Py= 749Z-0,32H-0,75
2) Pz = 344Z-0,32H-0,78
3) T= 5005Z-0,34H-0,89
4) Ra= 0,022Z0,75H0,65
5) Δ=15Z-0,2H-0,35
6) q=0,004Z0,25H1,67
8.2 Оптимизация параметров шлифовального круга
Оптимизацию абразивного инструмента проводим на операцию 110.На данной операции проводится абразивная обработка паза 45х151 мм. Для этогоиспользуется плоскошлифовальный станок 3Г71М с мощностью электродвигателя N = 2,2 кВт. Материал детали сталь 19 ХГН.
Эскиз обработанной детали представлен на рис.8.2.
Эскиз обработанной детали
/>
Рис.8.2.
Приведём процесс шлифования к системе линейных уравнений,описывающей ограничения, налагаемые на данный процесс. Результат решения даннойсистемы представим графически.
Ограничения, налагаемые на процесс:
Ra≤Ra0 — ограничение по шероховатости;
T≤T0 — ограничение по температуре;
Nэ≤η∙N — ограничение по мощности приводаглавного движения станка;
8≤Z≤40 — ограничение позернистости шлифовального круга;
3≤H≤8 — ограничение поглубине лунки.
Целевая функция:
q→min — износ шлифовального круга должен быть как можно меньше.
8.2.1 Ограничение по шероховатости
Реальная шероховатость должна удовлетворять данномунеравенству:
Ra ≤ Ra0, (8.2)
где Ra0 = 0,8 — требуемаяшероховатость.
Искомая шероховатость определится из ранее найденнойзависимости:
/> (8.3)
Проведем некоторые преобразования:
/>;
/>.
Прологарифмировав, получим:
/>;
/>.
Ограничение по шероховатости:
/>
Рис.8.3.
Рис.8.3. позволяет определить допустимую зернистость иглубину лунки в логарифмических координатах по первому ограничению.8.2.2 Ограничение по температуре
Получаемая в процессе шлифования температура в зоне резаниядолжна быть меньшей или равной допустимой: T ≤ T0, (8.4) где Т0= 400 — допустимая температура в зоне резания.
Искомая температура определится из ранее найденнойзависимости:
/> (8.5)
Проводим некоторые преобразования:
/>; />.
Прологарифмировав, получим:
/>; />
Ограничение по температуре в зоне шлифования:
/>
Рис.8.4.
Рис.8.4. позволяет определить допустимую зернистость иглубину лунки в логарифмических координатах по второму ограничению.8.2.3 Ограничение по мощности привода главногодвижения станка
Эффективная мощность станка определяется из неравенства:
Nэ ≤ η∙N, (8.6)
Также эффективную мощность можно найти по формуле:
Nэ = />, (8.7)
где /> - КПДстанка;
/> - паспортнаямощность станка;
/> - скорость круга.
Сила резания Pzопределится из ранее найденной зависимости:
/> (8.8)
Проводим некоторые преобразования:
/>;
/>;
/>.
Прологарифмировав, получим:
/>; />.
Ограничение по мощности привода главного движения станка:
/>
Рис.8.5.
Рис.8.5. позволяет определить допустимую зернистость иглубину лунки в логарифмических координатах по третьему ограничению.8.2.4 Ограничение по зернистости
Зернистость абразивного инструмента должна находится впределах, установленных неравенством: 8 ≤ Z ≤ 40 (8.9). Прологарифмировав, получим: lgZ≥lg8; X1≥0,9;lgZ≤lg40; X1≤1,6.
Ограничение по зернистости абразивного инструмента:
/>
Рис.8.6.
Рис.8.6. позволяет определить допустимую зернистость влогарифмических координатах.8.2.5 Ограничение по глубине лунки
Глубина лунки абразивного инструмента должна находится впределах, установленных неравенством:
3 ≤ H ≤8 (8.10)
Прологарифмировав, получим:
lgН≥lg3;
X2≥0,5;
lgН≤lg8;
X2≤0,9.
Ограничение по глубине лунки абразивного инструмента:
/>
Рис.8.7.
Рис.8.7. позволяет определить допустимую глубину лунки влогарифмических координатах.8.2.6 Определение целевой функции
Ранее было определено, что целевой функцией является износшлифовального круга:
q → min (8.11)
Износ шлифовального круга определим по ранее найденнойзависимости:
/> (8.12)
Прологарифмировав, получим:
/>; />.8.3 Оптимизация режимов резания графическим методом
На рис.8.8. построим ограничение и увидим областьоптимальных значений зернистости и глубины лунки шлифовального круга влогарифмических координатах. Область оптимальных значений:
/>
Рис.8.8.
Из графика (рис.8.8) видно, что оптимальными точками из всейобласти значений являются точки А и Б. Теперь надо узнать, какая из них будетнаиболее оптимальной, т.е. износ шлифовального круга будет наименьшим. Очевидно,что это точка А. Найдём её координаты и, тем самым, узнаем оптимальные значениязернистости и глубины лунки шлифовального круга.
Координаты точки А:
X1 = 0,9; Х2 =0,9.
Значит lg Z = 0,9 b lg H = 0,9
Z = 100,9 = 8
H = 100,9 = 8
Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что приданных условиях шлифования оптимальным является круг со следующимихарактеристиками: зернистость Z=8, глубина лунки Н=8. Этимхарактеристикам соответствует круг средней твердости со степенью твердости СТ3.Вывод
Использование специальной литературы и результатовэкспериментальных данных, а также применение методов математическогомоделирования позволили внести в шлифовальную операцию обработки кулачкапатрона усовершенствование. Данное усовершенствование позволит подобрать наоперацию максимально стойкий к износу шлифовальный круг, что в свою очередьповысит время его работы без правки и, тем самым, снизит затраты времени наобслуживание станка.
9. Выбор и проектирование приспособления
Задача раздела — спроектировать приспособление длябазирования и закрепления кулачка на I установеоперации 30 при его обработке на горизонтально-фрезерном станке 6Р80Г.9.1 Сбор исходных данных
Фрезеровать поверхности 3, 4, 5, 6, 7, выдерживая размеры 38-0,26,45-0,26, 85-0,3, 34-0,23, 53-0,23,85-0,28, а также поверхности 17, 18, выдерживая размеры 59-0,26,148-0,28.
/>
Рис.9.1
Вид и материал заготовки — 19ХГН, sв = 785 МПа, послефрезерования габаритов. Режущий инструмент — фреза торцовая Æ40 мм, Т15К6, фреза двухугловая Æ80 мм, Т15К6.
Металлорежущий станок — горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г.
Режимы резания — подача Sz= 0,09/0,08 мм, V = 460/340м/мин, n = 1000/800 об/мин.
Тип оснастки — одноместное специализированное безналадочноеприспособление (СБП).9.2 Расчет сил резания
Главная составляющая силы резания — окружная сила Pz для фрез, работающих на 30 операции, былапосчитана в предыдущих главах. Рассчитаем остальные составляющие силы резания. Дляэтого воспользуемся соотношениями сил, представленных в [5]. Для торцовой фрезы:Pz = 1087 Н; Ph= 0,6. Pz = 652,2 Н, Pv= 0,6. Pz = 652,2 Н. Для двухугловой фрезы: Pz = 718,6 Н; Ph= 0,6. Pz = 431,2 Н, Pv= 0,7. Pz = 503 Н.9.3 Расчет усилия зажима
Схема закрепления заготовки, включающая схему установкизаготовки, разработанную на основе теоретической схемы базирования представленана рисунке 9.2. Исходя из схемы закрепления и руководствуясь [5], усилие зажимав первом случае (Рис.9.2, а) найдем по формулам:
/>и/> (9.1)
во втором случае (Рис.9.2, б):
/>, (9.2)
Схема закрепления заготовки:
/>
а) б)
Рис.9.2
где fОП, fЗМ — коэффициенты трения при контакте заготовки сопорами и зажимным механизмом. При контакте обработанных поверхностей заготовкис опорами и зажимным механизмом f = 0,16;
/> -
коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовыхвоздействий на заготовку.
Коэффициенты: Ко=1,5 — гарантированныйкоэффициент запаса; К1=1,2 — коэффициент, учитывающийувеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемыхповерхностях заготовки при черновой обработке; К2=1,6 — коэффициент, учитывающий затупление инструмента при черновом торцовомфрезеровании; К3=1,2 — коэффициент, учитывающий увеличениесил резания при прерывистом резании; К4=1,0 — характеризуетпостоянство силы, развиваемой пневматическим устройством двустороннего действия;К5=1,0 — характеризует эргономику немеханизированногозажимного механизма; К6=1,0 — учитывается только при наличиимоментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью.
К = 1,5 ·1,2 ·1,6 ·1,2 ·1,0 ·1,0 ·1,0 = 3,46
При фрезеровании торцовой фрезой сила зажима:
/> Н;
/>Н.
При фрезеровании двухугловой фрезой сила зажима:
/> Н.
Принимаем для дальнейших расчетов наибольшую из полученныхсил: W = 7378 Н.9.4 Расчёт зажимного механизма и силового привода
При расчёте зажимного механизма определяем усилие Q, создаваемое силовым приводом.
Величина усилия Q на штокесилового привода равна:
/>, (9.3)
где i — передаточноеотношение, для рычажного зажимного механизма равное:
/>, (9.4)
где lQ — расстояние от опоры зажимного механизма до силы Q;
lW — расстояние отопоры зажимного механизма до силы P.
/>.
Q = 7378/2 = 3689 H.
Диаметр поршня пневматического привода рассчитывается поформуле:
/>, (9.5)
где Р — давление рабочей среды. Примем расчетноедавление Р = 0,4МПа.
/>мм
Исходя из стандартных диаметров поршней пневмоцилиндров,принимаем ДП = 125 мм.
Вывод: при расчёте зажимного механизма и силового приводабыло определено усилие W = 7378 Н, создаваемоепневматическим силовым приводом с диаметром поршня ДП = 125 мм,усилие зажима Q = 3689 H.9.5 Описание приспособления
Приспособление предназначено для базирования и закреплениязаготовки кулачка при ее обработке на горизонтально-фрезерном станке 6Р80Г.
Тиски состоят из корпуса 4 с встроенным пневмоцилиндром 3,штока 1, передающего усилие зажима через качающийся рычаг 2 подвижной губке 5,расположенной на базовой поверхности корпуса тисков, в Т-образных пазах которойустановлена неподвижная губка 6 и базовый угольник 7. Тиски устанавливаются наосновании 8, которое крепиться болтами к столу станка.
Приспособление работает следующим образом: заготовкуустанавливают на базовый угольник 7, совмещая со всеми опорами 17. После этогошток пневмоцилиндра 1 двигает качающийся рычаг 2 вниз, который в свою очередьдвигает подвижную губку 5, поджимающую заготовку к опорам 17. Процессзакрепления окончен. После обработки шток 1 пневмоцилиндра двустороннегодействия двигает качающийся рычаг 2 вверх. Процесс раскрепления аналогиченпроцессу закрепления. Как только подвижная губка 5 отойдет от поверхностиобработанной детали, она снимается с базового угольника 7. Система принимаетисходное положение.
10. Выбор и проектирование режущего инструмента
В качестве объекта проектирования примем торцовую фрезу совставными ножами, в основу конструкции которой положим результаты проведенных впредыдущих разделах патентных исследований.
Определим исходные данные для проектирования:
обрабатываемый материал: сталь 19 ХГН;
ширина фрезерования: В = 33;
модель станка: 6Р80Г.10.1 Выбор типа конструкции инструмента
Согласно рекомендациям [20], а также результатам патентныхисследований, при черновом фрезеровании стали 19ХГН выбираем сборную насаднуюторцовую фрезу со вставными ножами.
10.2 Выбор материала режущей части
При выборе материала режущей части будем руководствоватьсярекомендациями, представленными в [20].
Для чернового фрезерования стали, в качестве режущей частивставных ножей, выбираем твердый сплав Т15К6.10.3 Выбор геометрических параметров режущей части
Проведем расчет и выбор и расчет параметров режущей частисогласно рекомендациям [20]:
задний угол в плане: a= 11°;
передний угол: g = 8°;
главный угол в плане: j= 60°;
вспомогательный угол в плане: j1= 10°;
угол наклона режущей кромки: l= 6°;
Нормальный задний угол фрезы aN в сечении, перпендикулярном главной режущей кромкеравен:
/>, (10.1)
где a — задний уголв плане;
j — главный угол вплане;
l — угол наклонарежущей кромки.
Подставив известные значения в формулу (10.1) получим:
/>.
Таким образом, нормальный задний угол фрезы:
aN=10°.
Диаметр фрезы определим по формуле:
/>, (10.2)
где B — ширина фрезерования, мм;
t = 4 — максимальные глубинафрезерования, мм;
Sz=0,09 — подача (определено ранее), мм/зуб;
l — расстояние между опорами оправки или вылет фрезы относительно шпинделя,принимаем l=250 мм;
ymax= 0,4 — максимально допустимый прогиб оправки, мм.
Подставив известные значения, получим:
/> мм.
Выбираем стандартное ближайшее значение по ГОСТ 29116-91:
D = 50 мм.
Найдем диаметр посадочного отверстия:
d = 0,44. D,(10.3)
d = 0,44.50 = 22 мм
Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ9472-90:
d = 22Н7.
Согласно ГОСТу 1092-80 число зубьев для торцовых фрез со вставныминожами диаметром D = 50 мм: z =5.10.4. Расчет параметров установки режущего элементав корпусе инструмента
Для инструмента с механическим креплением вставных ножейзадача расчета сводится к определению угла наклона w и смещения паза Е под нож относительно диаметральной плоскости.Для определения этих параметров воспользуемся данными, приведенными в [20].
Угол наклона пазов найдем из формулы:
/>, (10.4)
где g1 — значение поперечного переднего угла;
g1 — значение продольного переднего угла.
Для торцовых фрез, оснащенных ножами с припаяннымипластинами из твердого сплава:
/>, (10.5)
tg g1 = tg 8° sin 60° + tg 6° cos 60° = 0,17.
/>, (10.6)
tg g2 = tg 8° cos 60° — tg 6° sin 60° = — 0,02.
Таким образом, поперечный и продольный передние углы равны:
g1= 10°;
g2 =- 2°.
Угол наклона пазов:
tg w = tg — 2°. cos 10° = — 0,03;
w = — 2°.
Смещение паза относительно диаметральной плоскости:
Е = 0,5. D. sin g1 +L. tg w, (10.7)
где L = 20 — длина ножа, мм;
Е = 0,5.50. sin 10°+ 20. tg- 2° = 3,6 мм.
Остальные элементы конструкции фрезы выбираем по ГОСТ26596-91 или назначаем из конструктивных соображений.
Допуски на все элементы торцовой фрезы и техническиетребования к её изготовлению определяем по ГОСТ 26596-91.
По ГОСТ 5808-77 радиальное биение между соседними зубьями неболее 0,08 мм. Торцовое биение зубьев не более 0,05.
Чертеж торцовой насадной фрезы со вставными ножамипредставлен в графической части.
11. Расчет и проектирование участка механическойобработки детали11.1 Расчет необходимого количества оборудования
Деталь — кулачок к патрону является одной из основныхдеталей кулачкового патрона и служит для базирования и закрепления тел вращенияпо своим рабочим поверхностям. Работает при постоянных вибрациях системы. Кулачокизготовлен из стали 19ХГН ГОСТ 4543-71. Относится к типу деталей „Кулачки“,для обработки которых разработан групповой ТП. Общий объем выпуска этих деталейсоставляет 5000 дет/год при двухсменном режиме работы. Среднесерийноепроизводство. Чертежи деталей представлены в графической части.
В таблице 11.1 представлено штучное время по операциям ТП.
Таблица 11.1. Определение штучного времени № операции Наименование операции Наименование оборудования Время, мин
Тшт. 1 2 3 4 10 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 5,87 20 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 2,08 30 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 7 40 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 3,06 50 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 2,22 60 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 1,53 70 Сверлильная Вертикально-сверлильный станок 2Н135 2,51 90 Шлифовальная Плоскошлифовальный 1,15
Тшт. станок 3Г71М 100 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 0,78 110 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 0,78 120 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 0,45 130 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 0,45
При определении количества оборудования необходимоопределить действительный фонд времени оборудования Fд.о. и соответствующий ему такт производства t.
Действительный фонд времени работы оборудования, принимаемыйпри расчетах для соответствующего режима работы определим по формуле:
/>, час (11.1)
где Вр— коэффициент потерь времени на ремонтоборудования, Вр=7%;
Фн— номинальный фонд времени работы оборудования,определяемый по формуле:
/>, час. (11.2)
где Дк — число календарных дней в году, Дк= 365;
Пр — число праздничных дней в году, Пр = 7;
Вс — число воскресных дней в году, Вс= 53;
Сб- число субботних дней в году, Сб = 52;
Тсм — длительность рабочей смены, Тсм= 8 ч;
Дпр — количество предпраздничных дней, Дпр= 6;
Тпр — время, на которое сокращаетсяпредпраздничный день, Тпр = 1ч;
С — количество смен в сутки, С = 2.
Найдем номинальный фонд времени работы оборудования:
Фн = [ (365 — 7 — 53 — 26) · 8 — 6 ∙ 1] ∙ 2 =4452 ч.
Найдем действительный фонд времени работы оборудования:
Фд = 4452. (1 — 0,07) = 4140 ч.
Годовая программа запуска изделий определяется по формуле:
/>, шт. (11.3)
где Пг — годовая программа выпуска, Пг = 5000 шт.;
Зч — процент деталей, уходящих в запчасти, Зч = 15%;
Бр — процент потерь деталей в брак, Бр = 2%. Таким образом:
Пг. зап=5000. (1 + 0,15). (1+0,02) =5865дет.
Такт выпуска изделий найдем по формуле:
/>, мин. (11.4)
где Фд — действительный фонд времени работыоборудования;
Пг. зап. — годовая программа запуска изделий. Таким образом:
/>
Для расчета количества станков, требуемых для выполненияопераций Sрасч, необходимо определитьстанкоемкости этих операций:
tc. = tшт,
где tшт — штучное время;
tс — станкоемкость.
Рассчитаем количество станков по формуле:
Sрасч= tшт/ t, (11.5)
где t — такт выпускаизделий.
Результаты заносим в таблицу 11.2
Таблица 11.2. Число единиц основного оборудования Операция
tшт.
Sрасч.
Sприн. 1 2 3 4 10 Фрезерная 5,87 0,138 1 20 Фрезерная 2,08 0,049 1 30 Фрезерная 7 0,165 1 40 Фрезерная 3,06 0,072 1 50 Фрезерная 2,22 0,052 1 60 Фрезерная 1,53 0,036 1 70 Сверлильная 2,51 0,059 1 90 Шлифовальная 1,15 0,027 1 100 Шлифовальная 0,78 0,018 1
110
Шлифовальная 0,78 0,018 1
120
Шлифовальная 0,45 0,011 1 130 Шлифовальная 0,45 0,011 1
Общее число станков:
Sобщ = 12 шт.
Полученные малые значения количества станков означают, чтоих необходимо догрузить другими видами продукции.
Догрузка оборудования находится по формуле:
Nдог = (Sпр — Sрасч) · Фд · 60/Тшт· Ку, дет. (11.6)
где Ку =1,05 — коэффициент ужесточения норм.
Nдог (оп.10) = (1 — 0,138)· 4140 · 60/ (5,87 · 1,05) = 34740 дет.
Nдог (оп. 20) = (1 — 0,049)· 4140 · 60/ (2,08 · 1,05) = 108163 дет.
Nдог (оп.30) = (1 — 0,165)· 4140 · 60/ (7 · 1,05) = 28219 дет.
Nдог (оп.40) = (1 — 0,072)· 4140 · 60/ (3,06 · 1,05) = 71744 дет.
Nдог (оп.50) = (1 — 0,052)· 4140 · 60/ (2,22 · 1,05) = 101022 дет.
Nдог (оп.60) = (1 — 0,036)· 4140 · 60/ (1,53 · 1,05) = 149055 дет.
Nдог (оп.70) = (1 — 0,059)· 4140 · 60/ (2,51 · 1,05) = 88690 дет.
Nдог (оп.90) = (1 — 0,027)· 4140 · 60/1,15 · 1,05) = 200160 дет.
Nдог (оп.100) = (1 — 0,018)· 4140 · 60/ (0,78 · 1,05) = 297837 дет.
Nдог (оп.110) = (1 — 0,018)· 4140 · 60/ (0,78 · 1,05) = 297837 дет.
Nдог (оп.120) = (1 — 0,011)· 4140 · 60/ (0,45 · 1,05) = 519931 дет.
Nдог (оп.120) = (1 — 0,011)· 4140 · 60/ (0,45 · 1,05) = 519931 дет.
Проводим перерасчет необходимого количества оборудования поформуле:
Sрасч. = Тшт ·(Nг + Nдог)/ Фд · Квн · 60, (11.7)
где Квн. — коэффициент выполнения нормы,принимаем Квн. = 1,2.
Sрасч. (оп.10) = 5,87 · (5000+ 34740) / 4140· 1,2 · 60 = 0,78.
Sрасч. (оп. 20) = 2,08 ·(5000+ 108163) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.30) = 7 · (5000+ 28219) / 4140· 1,2 · 60 = 0,78.
Sрасч. (оп.40) = 3,06 · (5000+ 71744) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.50) = 2,22 · (5000+ 101022) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.60) = 1,53 · (5000+ 149055) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.70) = 2,51 · (5000+ 88690) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.90) = 1,15 · (5000+ 200160) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.100) = 0,78 ·(5000+ 297837) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.110) = 0,78 ·(5000+ 297837) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.120) = 0,45 ·(5000+ 519931) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Sрасч. (оп.120) = 0,45 ·(5000+ 519931) / 4140· 1,2 · 60 = 0,79.
Коэффициент загрузки оборудования определяется как отношениерасчётного числа оборудования к принятому:
/> (11.8)
Кз. об (оп.10) = 0,78.100 = 78%
Кз. об (оп. 20) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.30) = 0,78.100 = 78%
Кз. об (оп.40) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.50) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.60) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.70) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.90) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.100) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.110) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.120) = 0,79.100 = 79%
Кз. об (оп.130) = 0,79.100 = 79%
Найденные значения нормы догрузки оборудования Nдог., расчетного количества оборудования Sрасч. и коэффициента загрузки оборудования Кз.об. сводим в таблицу 11.3
Таблица 11.3. Догрузка оборудования Операция
Nдог
Sрасч.
Sприн
Кз. об. .% 1 2 3 4 5 10 Фрезерная 34740 0,78 1 78 20 Фрезерная 108163 0,79 1 79 30 Фрезерная 28219 0,78 1 78 40 Фрезерная 71744 0,79 1 79 50 Фрезерная 101022 0,79 1 79 60 Фрезерная 149055 0,79 1 79 70 Сверлильная 88690 0,79 1 79 90 Шлифовальная 200160 0,79 1 79 100 Шлифовальная 297837 0,79 1 79
110
Шлифовальная 297837 0,79 1 79
120
Шлифовальная 519931 0,79 1 79 130 Шлифовальная 519931 0,79 1 79
Общее число станков
Sобщ = 12 шт.
Средний коэффициент загрузки оборудования будет составлять78,83%.
Число единиц вспомогательного оборудования на участкеопределяется в зависимости от числа станков основного оборудования и составит12% от Sобщ. .
В таблице 11.4 представлен выбор вспомогательногооборудования.
Таблица 11.4. Вспомогательное оборудование Наименование вспомогательных отделений
Число станков
в отделении, шт. Ремонтная база 1 Заточное отделение 1 Отделение ремонта технологической оснастки 1
11.2 Расчет численности работающих
Промышленно — производственный персонал цеха (участка) состоитиз производственных и вспомогательных рабочих, инженерно — техническихработников (ИТР), служащих и младшего обслуживающего персонала (МОП).
Общее число производственных рабочих определим по формуле:
Р = Т / Фр, (11.9)
где Т — трудоемкость годового выпуска изделий в часах;
Фр — действительный годовой фонд времени работырабочего, Фр= 1731 час.
Трудоемкость годового выпуска изделий найдем по формуле:
Т = Пг. зап × å tшт /60, час (11.10)
Т = 5865 × (5,87+ 2,08 + 7 +3,06 +2,22 +1,53 + 2,51 + 1,5 + 0,78 + 0,78 + + 0,45 + 0,45 + 0,45)/ 60 = 2075 час,
Р = 2075/1731 = 1 чел.
Примем на каждый станок по одному рабочему оператору 4-горазряда. Общее число рабочих операторов на проектном и базовом вариантах будетравно:
Робщ = Ррасч · (1 + Во /100) · С, (11.11)
где Во = 12% — процент времени, необходимый наотпуск или по причине болезни.
Робщ = 12 · (1 + 12/100) = 13 чел.
Состав и численность остальных рабочих определим взависимости от числа производственных рабочих. Данные заносим в табл.11.5
Таблица 11.5. Численность рабочих всех категорий. Группа работающих Общее число Обоснование расчета В 2 смены В 1 смену
Производственные
Рабочие 26 13 -
Вспомогательные
рабочие 10 5 40% от числа производственных рабочих ИТР 4 2 12% от — — - Служащие 2 1 2% от — — - МОП 2 1 1,5% от — — - Всего работающих 44 22 - 11.3 Определение площади участка
Площадь участка по своему назначению подразделяется напроизводственную и вспомогательную. К производственной относится площадь,отведенная под производственное оборудование, включая места для рабочих,хранения деталей и заготовок, рабочие места для слесарных операций,технического контроля, средств наземного транспорта, проходы и проезды междурядами оборудования.
К вспомогательной площади относится территория участка,занятая вспомогательными службами, а также магистральными и пожарными проездами.
При укрупненном проектировании производственную площадь цехаопределяем по удельной площади Sуд.,необходимой для размещения станков в зависимости от их массы.
Sпр. = Sуд.× Sобщ.,м2 (11.12)
Sпр. = 25 × 12 = 300 м2
Размеры вспомогательной площади участка определим, исходя изнорм для расчета площадей вспомогательных служб.
помещение ОТК (5% от станочной площади) — 15 м2;
склад вспомогательных материалов (0,2 м2 на одинстанок) — 2,4 м2;
склад материалов и заготовок (10% от станочной площади) — 30м2;
площадь для хранения стружки (0,45 м2 на одинпроизводственный
станок участка) — 5,4 м2;
заточное отделение (10 м2 на один заточный станок)- 10 м2;
мастерская по ремонту инструмента и оснастки — 20 м2;
инструментальная кладовая (0,5 м2 на одинпроизводственный станок) — 6 м2;
кладовая приспособлений (0,25 м2 на один станок) — 3 м2;
Итого: общая вспомогательная площадь Sвсп=92м2
Общую площадь участка найдем по формуле:
Sобщ. = Sпр.+ Sвсп.,, м2, Sобщ. = 300 + 92 = 392 м2. (11.13)11.4 Компоновка механического цеха
Металлорежущие станки в механических цехах располагаются впорядке последовательности выполнения технологического процесса.
При размещении оборудования необходимо стремиться ксоблюдению принципа прямоточности, который обеспечивает кратчайшие путидвижения деталей и заготовок и не создает возвратных движений, при которыхусложняется передача деталей от станка к станку. Необходимо обеспечитьбезопасность и удобство работы, и в то же время экономно использоватьпроизводственную площадь.
Станки в механических цехах располагают преимущественновдоль пролета, при этом экономится площадь, удобно использовать подвеснойтранспорт, мостовые краны. Расстояния между станками должны приниматься сучетом ширины каналов для уборки стружки, транспортных средств, конфигурации иглубины заложения фундаментов колонн, стен, станков, если последние установленына отдельных фундаментах.
Нормативы расстояний между станками, от стен и колоннздания, а также нормы ширины магистральных проездов приведены в [14].
Компоновка механического участка по обработке данных деталейпредставлена в графической части.
12. Экономическая эффективность проекта
Цель раздела — рассчитать технико-экономические показателипроектируемого технологического проекта и определить его экономический эффект.12.1 Исходные данные для экономического обоснованияпроекта
Исходные данные для экономического обоснования проектапредставлены в таблице 12.1
Таблица 12.1. Исходныеданные для экономического обоснования проекта№ Показатели Условное обозначение, единица измерения Значение показателей Источник информации Проект 1 Годовая программа выпуска
/> 5000 Задание 2 Время штучное, в том числе и машинное
ТШТ, мин.
(ТМАШ, мин) 5,87 (3,89) 2,08 (1,38) 7 (6,4) 3,06 (2,03) 2,22 (1,47) 1,53 (1,01) 2,51 (1,66) 1,15 (0,76) 0,78 (0,52) 0,78 (0,52) 0,45 (0,3) 0,45 (0,3) 3
Часовая тарифная ставка
Рабочего-оператора:
Наладчика:
/>
/>
32,06
42,41 Данные кафедры ЭиУП (Прил.11 [17]) 4 Эффективный годовой фонд времени рабочего.
/> 1731 Или расчет из раздела дипломной работы — »Планировка участка". 5 Коэффициент доплаты до часового, дневного и месячного фондов
/> 1,08
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 6 Коэффициент доплат за профмастерство (начиная с 3-го разряда)
/> 1,2
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 7 Коэффициент доплат за условия труда
/> 1,08
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 8 Коэффициент доплат за вечерние и ночные часы
/> 1,2
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 9 Коэффициент премирования
/> 1,2
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 10 Коэффициент выполнения норм
/> 1,1
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 11 Коэффициент отчисления на социальные нужды
/> 0,26
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 12 Трудоемкость проектирования техники, технологии
/> 1063,5 Прил.8 [17] 13 Цена единицы оборудования
/> 225000 Прил.4 или п.5-7 списка литературы [17] 225000 225000 225000 225000 225000 135000 280000 280000 280000 280000 280000 Проект 14 Коэффициент расходов на доставку и монтаж оборудования (0,1…0,25)
/> 0,2 15 Выручка от реализации изношенного оборудования (5% от цены)
/> 11250 Расчет 11250 11250 11250 11250 11250 6750 14000 14000 14000 14000 14000 16 Эффективный годовой фонд времени работы оборудования (при односменной работе — 2030 часов, при 2-хсмен-ной — 4015 часов, при 3-хсменной — 5960 часов).
/> 4015 Или расчет из раздела дипломной работы — «Планировка участка». 17 Коэффициент на теку-щий ремонт оборудования
/> 0,3 18 Установленная мощность электродвигателя станка
/> 3 Паспорт станка 3 3 3 3 3 4 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 19 Коэффициент одновременности работы электродвигателей (0,8…1,0)
/> 1,0 20 Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности (0,7…0,8)
/> 0,8 21 Коэффициент загрузки электродвигателя станка по времени (0,5…0,85)
/> 0,85 22 Коэффициент потерь электроэнергии в сети завода (1,04. .1,08)
/> 1,08 23 Тариф платы за электроэнергию
/> 1,35
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 24 Коэффициент полезного действия станка (0,7…0,95)
/> 0,95 25 Цена (себестоимость изготовления) единицы инструмента
/>
1.450,17
2.3160,04 Прил.2, п.5-7 списка литературы. [17]
1.450,17
2.3160,04
1.221,25
2.724,52
3.598,26
4.143,96
1.221,25
2.724,52
3.598,26
4.168,74
1.324,50
2.271,40
3.206,50
4.406,28
1.389,40
2.271,40
3.206,50
4.406,28
1.197,06
2.79,06
3.102,66
4.84,96
5.221,25
6.231,28
7.126,26
8.44,84
9.32,72
10.30,52
11.28,95
12.309,16
13.41,89 1.18,88
1.6,22
2.26,55
1.6,22
2.26,55 1.17,70 1.17,70 26 Коэффициент транспортно-заготовительных расходов на доставку инструмента
/> 1,02 27 Выручка от реализации изношенного инструмента по цене металлолома (20% от цены)
/>
1.90,03
2.632,01 Расчет
1.90,03
2.632,01
1.44,25
2.144,9
3.119,65
4.28,72
1.44,25
2.144,9
3.119,65
4.33,75
1.64,9
2.54,28
3.41,3 4.81,26
1.77,88
2.54,28
3.41,3
4.81,26
1.39,41
2.15,81
3.20,53
4.16,99
5.44,25
6.46,26
7.25,25
8.8,97
9.6,54
10.6,1
11.5,79
12.61,83
13.8,38 1.3,78
1.1,24
2.5,31
1.1,24
2.5,31 1.3,54 1.3,54 28 Количество переточек инструмента до полного износа
/>
1.22
2.22 Прил.1 [17]
1.22
2.22
1.22
2.9
3.24
4.24
1.22
2.9
3.24
4.24
1.24
2.15
3.16
4.16
1.24
2.15
3.16
4.16
1.62
2.62
3.62
4.62
5.20
6.20
7.20
8.20
9.20
10.20
11.20
12.7
13.7 1.16
1.16
2.16
1.16
2.16 1.16 1.16 29 Стоимость одной переточки
/>
1.52,8
2.52,8 Прил.1 [17]
1.52,8
2.52,8
1.52,8
2.144,0
3.16,8
4.16,8
1.52,8
2.144,0
3.16,8
4.16,8
1.16,8
2.80,0
3.144,0
4.144,0
1.16,8
2.80,0
3.144,0
4.144,0
1.57,6
2.57,6
3.57,6
4.57,6
5.8,5
6.8,5
7.8,5
8.8,5
9.8,5
10.8,5
11.8,5
12.52,8
13.52,8 1.144,0
1.144,0
2.144,0
1.144,0
2.144,0 1.144,0 1.144,0 30 Коэффициент случайной убыли инструмента
/>
1.1,15
2.1,15 Прил.1 [17]
1.1,15
2.1,15
1.1,15
2.1,15
3.1,08
4.1,08
1.1,15
2.1,15
3.1,08 4.1,08
1.1,08
2.1,15
3.1,1
4.1,1
1.1,08
2.1,15
3.1,1
4.1,1
1.1,25
2.1,25
3.1,25
4.1,25
5.1,12
6.1,12
7.1,12
8.1,12
9.1,12
10.1,12
11.1,12
12.1,25
13.1,25 1.1,1
1.1,1
2.1,1
1.1,1
2.1,1 1.1,1 1.1,1 31 Стойкость инструмента между переточками
/>
1.2,0
2.2,0 Прил.1
1.2,0
2.2,0
1.2,0
2.2,0
3.5,0
4.5,0
1.2,0
2.2,0
3.5,0
4.5,0
1.5,0
2.3,0
3.4,0
4.4,0
1.5,0
2.3,0
3.4,0
4.4,0
1.0,5
2.0,5
3.0,5
4.0,5
5.0,8
6.0,8
7.0,8
8.0,8
9.0,8
10.0,8
11.0,8
12.1,0
13.1,0 1.2,0
1.2,0
2.2,0
1.2,0
2.2,0 1.2,0 1.2,0 32 Цена единицы приспособления
/> 2904 Прил.2, п.5-7 списка литературы [17]. 2904 4654 2970 2970 2970 15129,96 3556 3556 3556 3556 3556 33 Коэффициент, учитывающий затраты на ремонт приспособления (1,5…1,6)
/> 1,6 34 Выручка от реализации изношенного приспособления (20% от цены)
/> 580,8 Расчет 580,8 930,8 594 594 594 3025,992 711,2 711,2 711,2 711,2 711,2 35 Количество приспособ-лений, необходимое для производства годовой программы деталей
/> 12 Расчет 36 Физический срок служ-бы приспособления (3…5 лет)
/> 5 37 Коэффициент загрузки приспособления (равный коэффициенту загрузки оборудования)
/> 0,138 Расчет 0,049 0,165 0,072 0,052 0,036 0,059 0,027 0,018 0,018 0,011 0,011 38 Расход на смазочно-охлаждающие жидкости (200…300 руб. на один станок в год)
/> 200 39 Удельный расход воды для охлаждения на один час работы станка
/> 0,6 Данные кафедры ЭиУП [17] 40
Тариф платы за 1м3 воды
/> 1,6
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 41
Удельный расход воз-духа за 1 час работы установки, приспособ-ления (0,1…0,15 м3/час)
/> 0,1 42
Тариф платы за м3 сжатого воздуха
/> 0,15
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 43 Площадь, занимаемая одним станком
/> 2,9 Паспорт станка 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 1 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 44 Коэффициент, учитыва-ющий дополнительную площадь
/> 4,5 Прил.10 [17] 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 45
Стоимость эксплуатации 1м2 площади здания в год
/> 4500
Данные кафедры ЭиУП
(Прил.11 [17]) 46 Норма обслуживания станков одним наладчиком (10…20 станков на одного рабочего).
/> 15 47 Материал заготовки и метод получения.
Сталь 19ХГН
Штамповка Задание 48 Масса заготовки
/> 4,6 Расчет 49 Вес отходов в стружку
/> 1,9 Расчет 50 Цена 1кг материала заготовки
/> 54,68 Прил.5 [17] 51 Цена 1кг отходов
/> 1,4 Прил.5 [17] 52 Коэффициент транспортно-заготовительных расходов (1,05…1,06 — для черных металлов; 1,01…1,02 — для цветных металлов)
/> 1,05 12.2 Расчет необходимого количества оборудования икоэффициентов загрузки
Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентовзагрузки представлен в таблице 12.2
Таблица 12.2. Расчетнеобходимого количества оборудования и коэффициентов загрузки№ Наименование показателей Расчетные формулы и расчет Значения показателей Проект 1
Расчетное количество основного технологического оборудования по изменяющимся операциям технологического процесса детали,
шт.
/>
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> 0,138 0,049 0,165 0,072 0,052 0,036 0,059 0,027 0,018 0,018 0,011 0,011 2
Принятое количество оборудования,
шт. Расчетное количество оборудования округляется до ближайшего большего, целого 1 1 1 Проект
числа.
/> 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 Коэффициент загрузки оборудования.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>/> 0,138 0,049 0,165 0,072 0,052 0,036 0,059 0,027 0,018 0,018 Проект
/>
/>
/> 0,011 0,011
12.3 Расчет капитальных вложений (инвестиций)
Расчет капитальных вложений представлен в таблице 12.3
Таблица 12.3. Расчет капитальных вложений (инвестиций) № Наименование, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значения показателей Проект 1
Прямые капитальные вложения в основное технологи-ческое оборудова-ние,
руб.
/>
/> 146965 2 Сопутствующие капитальные вложения: Проект 2.1
Затраты на проектирование,
руб.
/>
/> - часовая заработная плата конструктора, технолога:
/>
/> - продолжительность рабочей смены;
/> - месячный оклад конструктора, технолога (Приложение 11)
/> - количество рабочих дней в месяце.
/>
/> 35010,42 2.2
Затраты на доставку и монтаж оборудования,
руб.
/>
/> 29393 2.3
Затраты на транспортные средства, руб.
/>
/> 7348,25 Продолжение табл.12.3 № Наименова-ние, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значения показателей Проект 2.4
Затраты на дорогостоя-щие приспо-собления,
руб.
/>
/> 3333,13 2.5
Затраты на инструмент,
руб.
/>
/> 26206,73 Проект
/> 2.6 Затраты в эксплуата-цию произ-водственных площадей, занятых ос-новным тех-нологичес-ким
/>
/> 39852,72
Итого сопут-ствующие капитальные вложения,
руб.
/>
/> 141144,25 3
Общие капитальные вложения,
руб.
/>
/> 288109,25 4
Удельные, капитальные вложения,
руб.
/>
/> 57,62
12.4 Расчет технологической себестоимости операций
Расчет технологической себестоимости операций представлен втаблице 12.4
Таблица 12.4. Расчет технологической себестоимости операций№ Наименование показателей Расчетные формулы и расчет
Значения
показателей Проект Проект 1
Основные материалы за вычетом отходов,
руб.
/>
/> 261,44 2
Основная заработная плата рабочих операторов
руб.
/>
/> 33,03 3
Основная заработная плата наладчика,
руб.
/>
/>
/> 1,3 4
Начисления на заработную плату,
руб.
/>
/> - коэффициент отчисления на социальные нужды
/> 8,93 5 Затраты по содержанию и эксплуатации оборудования 5.1
Затраты на текущий ремонт оборудования,
руб.
/>
/>
/> 0,67 5.2
Расходы на технологическую энергию,
руб.
/>
/>
/> 1,05 5.3
Затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений,
руб.
/>
/> 0,17 Проект
/>
/> 5.4
Затраты на инструмент,
руб.
/>
/> 15,44 Проект
/> Проект
/> 5.5
Расходы на смазочные, обтирочные материалы и охлаждающие жидкости,
руб.
/>/>
/>
/> 0,03 5.6
Расходы на воду технологическую, руб.
/>
/> 0,51 5.7
Расходы на сжатый воздух,
руб.
/>
/> 0,01 Проект 5.8
Расходы на содержание и эксплуатацию произ-водственной площади,
руб.
/>
/> 7,97
Итого расходы по содержанию и эксплуатации обо-рудования,
руб.
/>
/> 25,85 12.5 Калькуляция себестоимости обработки детали попроектируемому технологическому процессу
Калькуляция себестоимости обработки детали по проектируемомутехнологическому процессу представлена в таблице 12.5
Таблица 12.5. Калькуляциясебестоимости обработки детали по проектируемому технологическому процессу№ Статьи затрат Затраты, руб. Проект 1
Материалы за вычетом отходов: /> 261,44 2
Основная заработная плата рабочих операторов: /> 34,33 3
Начисления на заработную плату: /> 8,93 4
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования: /> 25,85
Итого технологическая себестоимость: /> 330,55 5
Общецеховые накладные расходы:
/> 73,81
Итого цеховая себестоимость:
/> 404,36 6
Заводские накладные расходы:
/> 85,82
Итого заводская себестоимость
/> 490,18 7
Внепроизводственные расходы
/> 24,51
Всего полная себестоимость
/> 514,69
Значение коэффициентов цеховых, заводских ивнепроизводственных расходов представлены в Приложение 11 [17].
В таблице 12.6 представлен расчет приведенных затрат
Таблица 12.6. Расчет приведенных затрат № Наименование показателей, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значение показателей Проект 1
Приведенные затраты на единицу детали,
руб.
/>
/> - единый нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Приложение 10)
/> 533,70 2
Годовые приведенные затраты,
руб.
/>
/> 2668500 12.6 Расчет показателей экономической эффективностипроектируемого варианта техники (технологии)
Так как в нашем случае проектируется новый технологическийпроцесс (т.е. отсутствует базовый вариант технологического процесса),рассчитаем прибыль, которую получит предприятие в результате реализациизаданного объема деталей.
12.6.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия)предприятия
При реализации своей продукции любое предприятие закладываетв ее стоимость прибыль в размере 20-25% от ее себестоимости, поэтому:
/>, руб. (12.1)
где /> - полнаясебестоимость изготовления единицы детали.
/>руб.12.6.2 Налог на прибыль
/>, руб. (12.2)
где /> - коэффициентналогообложения прибыли (Приложение 11)
/>руб.12.6.3 Чистая ожидаемая прибыль
/>, руб. (12.3)
/>руб.
После определения чистой прибыли определяется расчетный срококупаемости капитальных вложений (инвестиций), необходимых для осуществленияпроектируемого варианта:
/> (12.4)
где /> - капитальныевложения (инвестиции), необходимые для приобретения вновь вводимогооборудования, дорогостоящей оснастки, инструмента, а также затраты наэксплуатацию дополнительной площади;
/> - общиекапитальные вложения, необходимые для приобретения оборудования, оснастки иинструмента (см. таблицу 5, пункт 3)
/>, руб. (12.5)
/>руб.
/>
Расчетный срок окупаемости инвестиций (капитальных вложений)округляется до ближайшего, большего числа и принимается за горизонт расчета (максимальноожидаемое время окупаемости инвестиций), />
Далее встаем на точку зрения инвестора-предприятия, котороедолжно осуществить его проект. Используя методы дисконтирования, решаем вопросо том, стоит ли вкладывать средства в разработанный проект, который в течениепринятого горизонта расчета принесет дополнительную прибыль, или лучше присуществующей процентной ставке на капитал положить деньги в банк.
Для этого в пределах принятого горизонта расчета (Т) рассчитываемтекущую стоимость будущих денежных доходов (денежных потоков), приведенных ктекущему времени (времени начала осуществления проекта) через коэффициентыдисконтирования.
Общая текущая стоимость доходов (чистой дисконтированнойприбыли) в течение принятого горизонта расчета определяется по формуле:
/>, руб. (12.6)
где /> - горизонтрасчета, лет (месяцев); /> -процентная ставка на капитал (например, при 10% />;при 20% /> и т.д.); /> - 1-ый, 2-ой, 3-й годполучения прибыли в пределах принятого горизонта расчета.
Таблица дисконтных коэффициентов приведена в Приложение 9 [17].
/>руб.
Интегральный экономический эффект (чистый дисконтированныйдоход) составит в этом случае:
/>, руб. (12.7)
/> руб.
Так как общая стоимость доходов (ЧДД) больше текущейстоимости затрат (/>), т.е. />, то проект эффективен,поэтому определяем индекс доходности по формуле:
/> (12.8)
/>
Индекс доходности показывает прибыль на каждый вложенныйрубль.
В таблице 12.7 представлены технико-экономические показателиэффективности проекта
Таблица 12.7. Технико-экономическиепоказатели эффективности проекта№ Наименование показателей Условное обозначение, единица измерения Значение показателей Проект. Технические параметры проекта 1 Количество оборудования
/> 12 2 Средний коэффициент загрузки оборудования
/> 0,055 3 Общее количество рабочих
/> 12 Экономические показатели проекта 1 Годовая программа выпуска
/> 5000 2 Себестоимость единицы изделия
/> 514,69 3 Капитальные вложения
/> 288109,25 4 Приведенные затраты на единицу изделия
/> 533,70 5 Чистая ожидаемая прибыли
/> 488955,5 6 Налог на прибыль
/> 154407 7 Срок окупаемости инвестиций
/> 0,44 8 Интегральный экономический эффект (чистый дисконтируемый доход)
/>
/> 228102,97 9 Индекс доходности
/> 2,05 Вывод
Данный проект эффективен, так как общая стоимость доходов (ЧДД)больше текущей стоимости затрат (/>), т.е. />. На каждый вложенный рубльинвестор получит прибыль в размере 2,05 руб. При закладываемой в производствеприбыли в размере 25% от полной себестоимости изготовления детали, капитальныевложения будут окупаться в течение 0,44 года.
13. Экологичность и безопасность проекта
Рассмотрим операцию фрезерования на горизонтально-фрезерномстанке 6Р80Г. Данная операция заключается в обработке поверхностей сиспользованием режущего инструмента. Реальные производственные условияхарактеризуются, как правило, наличием опасных и вредных производственных факторов(ОВПФ),
Улучшение условий труда, повышение безопасности ибезвредности имеет большое экономическое значение, прежде всего, улучшениеусловий труда и его безопасности. Это приводит к снижению производственноготравматизма, профессиональных заболеваний, инвалидности, и одновременноприводит к уменьшению затрат на оплату льгот и компенсаций за работу внеблагоприятных условиях, на лечение, на переподготовку работающих напроизводстве в связи с текучестью кадров по причинам, связанным с условиямитруда.
13.1 Описание рабочего места, оборудования прифрезеровании
Фрезерный станок
Контейнер для заготовок
Контейнер для готовой продукции
Стеллаж под инструмент
Верстак
13.2 Идентификация ОВПФ при фрезеровании
Объект дипломного проекта — кулачок патрона, изготавливаетсяспособом фрезерования, сверления, зенкерования и шлифования.
Краткая характеристика проектируемого технологическогопроцесса представлена в таблице 13.1
Таблица 13.1. Краткая характеристика проектируемого ТП№ операции Наименование операции Наименование оборудования 00 Заготовительная Пресс с выталкивателем 10 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 20 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 30 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 40 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 50 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 60 Фрезерная Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г 70 Сверлильная Вертикально-сверлильный станок 2Н135 90 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 100 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 110 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 120 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М 130 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок 3Г71М
Среди перечисленных операций наиболее продолжительной,сложной, как по количеству обрабатываемых поверхностей, так и по их форме,является фрезерная операция. В связи с этим увеличивается количество иинтенсивность воздействия ОВПФ. Итак, рассмотрим операцию фрезерования.
Выявлены следующие ОВПФ, возникающие на фрезерной операции иразработаны методы минимизации их влияния на человека. Сведем их в таблицу 13.2
Таблица 13.2. Выявление ОВПФОВПФ Способы минимизации его влияния на человека Химическое воздействие В связи с применением СОЖ при обработке детали, происходит её испарение, что плохо влияет на чистоту воздуха в зоне дыхания токаря. Применение индивидуальных СИЗ — повязок, респираторов, организация вытяжки, контроль за содержанием вредных веществ в рабочей зоне. Физическое воздействие Острые кромки, заусенцы, возникшие после мехобработке Применение СИЗ: защитных рукавиц, перчаток Вылет стружки из зоны резания Применение защитных масок, щитков; защитный костюм, фартук Повышенная температура поверхности оборудования, материалов Применение СИЗ: защитного костюма, спецобуви Повышенная температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на Организация местной и общей вентиляции, грамотный подбор одежды для рабочего Повышенный уровень шума и вибраций на рабочем месте Применение СИЗ — наушники, беруши, применение защитных экранов Недостаточная освещенность рабочей зоны Контроль за уровнем освещенности, своевременная очистка источников света от пыли, брызг, окраска стен в отражающие свет цвета, применение местного освещения с ограниченной прямой блесткостью Повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека Применение СИЗ — спецобуви, спецодежды, перчаток, рукавиц контроль за исправностью проводов, токоведущего оборудования, применение схем с принудительным автоматическим отключением, защитное заземление Система, находящаяся под давлением — баллон с газом, находящийся рядом с местом области попадания стружки Регулярный осмотр баллонов, шлангов и оборудования, проверка их срока годности, контроль за температурным режимом баллона, соблюдение правил хранения и перевозки Психофизиологическое воздействие ОВПФ Способы минимизации его влияния на человека Статическое перенапряжение Рациональная организация рабочего места, соблюдение режимов работы и отдыха, применение удобных столов, разработка удобного кондуктора Напряжение зрительных анализаторов Применение столов рациональной конструкции, организация грамотного местного и общего освещения, соблюдение режима работы и отдыха, применение прогрессивных средств защиты, регулярные профосмотры персонала Нервно-эмоциональное напряжение Соблюдение режимов работы и отдыха, организация времени отдыха рабочих, борьба с психологически раздражающими человека факторами 13.3 Организационно — технические мероприятия поразработке безопасных условий труда, подкрепленные инженерными расчетами
Приведём перечень необходимых мероприятий и рекомендаций,относящихся к технике безопасности и защите окружающей среды, которые позволяютсвести вероятность неблагоприятного воздействия на человека и окружающую средук минимуму.
Получения травм из-за контакта с движущимися частямиустройства можно избежать следующим образом. Приступая к работе необходимоубедиться в исправности работы механизма продольной подачи станка (до установкиустройства). После установки и настройки направляющей части устройстванеобходимо убедиться в надёжности её закрепления. После установки заготовкинеобходимо убедиться в надёжности затяжки крепежных болтов. Для предотвращенияпопадания в движущиеся части установки одежда рабочего должна быть застёгнутана все пуговицы и не должна иметь свисающих концов.
Высокие скорости вращения детали или инструмента создаютопасность вылета стружки при нормальной работе, а также осколков металла приполомке инструмента. Во избежание получения травмы при возможном вылете лицорабочего должно быть закрыто специальными защитным наголовным щитком (например,типа НБХ или НБТ), а также должен использоваться экран.
Всё электрооборудование, а также оборудование и механизмы,которые могут оказаться под напряжением, должны быть тщательным образомзаземлены. Все доступные для прикосновения токоведущие части оборудованиядолжны быть ограждены. В пусковых приспособлениях электродвигателей всетокопроводящие части должны быть закрыты. Щитки и рубильники должны бытьустановлены в глухих металлических кожухах, запирающихся на замок и имеющихнадписи о применяемом напряжении. Эти меры позволяют исключить возможностьпоражения рабочего электрическим током.
Важнейшее значение для обеспечения необходимых условийнормальной жизнедеятельности и высокопроизводительного труда человека имеетсоздание и поддержание нормативных метеорологических условий (микроклимата) ичистоты воздуха рабочей зоны помещений. Нормативно — техническая документацияопределяет следующее состояние микроклимата рабочей зоны производственногопомещения для первой категории физических работ: оптимальная температуравоздуха: 18¸22°С; относительной влажности воздуха 40¸60%; скорость движения воздуха 0,2 — 0,9 м/с.
В процессе фрезерной обработки используется охлаждающаяжидкость, вследствие чего образуется вредный пар с мелкими частицами который,попав в лёгкие, оседает там. В результате воздействия вредных веществ могутвозникнуть профессиональные заболевания. Поэтому необходимо улавливание пыли спомощью вентилятора, отсасывающего загрязнённый воздух по трубопроводам к пылегазоочистнойустановке, в качестве которой можно использовать электрофильтр, основанный наионизации газовых молекул в электрическом поле высокого напряжения.
Кроме вытяжки загрязнённого воздуха необходимо предусмотретьобщеобменную вентиляцию, заключающуюся в удалении из помещения загрязнённого инагретого воздуха и подачи в него свежего. В данном случае для обеспечениянормальной работы кроме естественной вентиляции (проветривания) необходимоприменять механическую общеобменную вентиляцию, а при шлифовке направляющих — местную вентиляцию (например, использовать вытяжные зонты).
Большой вред организму человека может наносить шум. Подвоздействием продолжительного громкого шума может произойти снижение слуха, аиногда и полная глухота. Под влиянием сильного шума (90 — 100 дБ) притупляетсяострота зрения, появляются головные боли и головокружение, повышается кровяноеартериальное давление, что может привести к гипертонии, гастриту и другимболезням. Главным источником шума является работа движущихся частей механизмов,различных передач, электродвигателей, а также контактом инструмента собрабатываемой поверхностью. Для защиты от шума рабочему необходимоиспользовать противошумы типа вкладышей, перекрывающих наружный слуховой каналуха.
13.4 Расчет искусственного освещения
Выбираем лампы дневного света открытого типа. Количествосветильников определим по формуле:
/>, шт. (13.1)
где /> - минимальнаянормируемая освещённость, лк; S — площадь помещения, м2; к — коэффициент запаса, учитывающийстарение, запыление и загрязнение светильников; z — коэффициент неравномерности освещенности (примерно 1,1 — 1,5); Ф — световойпоток одной лампы, лм; /> - коэффициентиспользования светового потока, зависящий то коэффициента полезного действиясветильника, коэффициента отражения, высоты подвеса светильника.
Минимальная освещенность рабочего местаслесарно-механического участка по [15] составляет 300 лк.
Коэффициент запаса, учитывающий старение, запыление изагрязнение светильников, принимаем равным 1,5 для помещений с небольшимсодержанием пыли.
Коэффициент неравномерности освещенности принимаем равным1,3.
Для ламп типа ЛД 80-4световой поток составляет 4250лм.
Для определения коэффициента использования светового потокаопределим индекс помещения:
/>, (13.2)
где b — ширина помещения, м; l — длина помещения, м; h — высота подвеса светильников, м.
/>
По таблицам [15], зная индекс помещения, определяем коэффициентаиспользования светового потока: />=67%.
Определим число светильников, считая, что в каждом по двелампы:
/>шт.
Получаем 36 светильников по 2 лампы в каждом. Схемарасположения светильников приведена на рис.13.1
Схема расположения светильников:
/>
Рис.13.1
Люминесцентные и другие ртутные лампы, которые вышли изстроя нельзя бесконтрольно выбрасывать. Они подлежат утилизации, поскольку вних содержится опасная для здоровья человека ртуть. Такие лампы нельзя отвозитьна свалки и производить захоронение в землю, так как это представляет угрозузаражения почвы, воздуха и воды. На предприятиях необходимо организовыватьспециальные места по вскрытию и удалению ртути из таких ламп.
13.5 Безопасность при аварийных и чрезвычайныхситуациях
Крупные аварии и чрезвычайные ситуации на предприятии могутвозникать в результате стихийных бедствий, нарушения технологии производства,нарушения правил эксплуатации оборудования и установленных мер безопасности. Причрезвычайных ситуациях проявление первичных негативных факторов (землетрясение,взрыв и т.д.) может вызвать цепь вторичных негативных воздействий — пожар,загазованность, обрушение конструкций, затопление помещений, выброс токсичныхотходов в окружающую среду. При этом потери от вторичных негативных воздействийчасто бывают больше потерь от первичных негативных факторов.
Под аварией понимают внезапную остановку работы илинарушение процесса производства на промышленном предприятии, приводящее ктравмам людей, к повреждению или уничтожению материальных ценностей. Основнымипричинами крупных техногенных аварий являются: отказы технических систем из-задефектов изготовления и нарушения режимов эксплуатации; ошибочные действияоператоров; концентрация различных производств в промышленных зонах бездолжного изучения их взаимовлияния; высокий энергетический уровень техническихсистем.
При возникновении аварии или чрезвычайной ситуациипредпринимаются аварийно-спасательные работы. Аварийно-спасательные и другиенеотложные работы представляют собой совокупность первоочередных работ в зонечрезвычайной ситуации, заключающихся в спасении и оказании помощи людям,локализации и подавлении очагов поражающих воздействий, предотвращениивозникновения вторичных поражающих факторов, защите и спасении материальных икультурных ценностей, восстановлении минимально необходимого жизнеобеспечения.
При пожарах спасение людей, заблокированных в горящих изадымленных зданиях и сооружениях, проводится с использованием пожарныхлестниц, автоподъемников и автовышек, а также с помощью спасательных рукавов. Вкрайних случаях применяется растянутый брезент или другой прочный материал вкачестве ловушек при приземлении пострадавших, выпрыгивающих из горящих зданий.Защита пострадавших и пожарных в ходе тушения пожара осуществляется путемподачи в соответствующие места пожарных стволов и проведения противодымныхмероприятий. Поиск и спасение людей, потерявших сознание или ориентировку взадымленных и горящих помещениях, проводятся специальнымипоисково-спасательными пожарными группами, оснащенными противопожарнымикостюмами и индивидуальными дыхательными аппаратами.
При обрушении конструкций спасение пострадавших,блокированных в замкнутых, заваленных помещениях, проводится путем пробиванияпроемов в стенах и перекрытиях, устройства проходов к заваленным дверям иокнам, а также разборка завала сверху, сплошная горизонтальная его разборка.
Огромную угрозу, особенно ярко обозначившую себя в последнеевремя, являет терроризм во всех его проявлениях. Для предупреждениятеррористических актов на предприятии необходимо проявление гражданскойбдительности всех работников предприятия, возможное усиление охранных мер,организация охраны общественного порядка. Необходимо ужесточить установленныйрежим доступа (допуска) на территорию предприятия. Также необходимоосуществлять (усилить) охрану наиболее опасных с точки зрения проведениятеррористического акта объектов.13.6 Мероприятия по обеспечению пожарнойбезопасности
Пожарная безопасность — это состояние объекта, при которомисключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращаетсявоздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защитаматериальных ценностей.
Сегодня из-за производственных процессов и появления новыхтехнологий все чаще на повестку дня ставится вопрос о месте человека втехнических системах. На производстве человек имеет дело со сложнымитехническими системами, технологическими комплексами. В настоящее время в мирезначительно возрос удельный вес аварий, происходящих из-за неправильныхдействий технического персонала. Чаще всего это связано с недостаточнымпрофессионализмом, неумением принимать оптимальное решение в сложнойкритической обстановке и в условиях дефицита времени, недостаточнойинформированностью.
Основными причинами пожаров являются:
неосторожное обращение с огнем;
умышленные поджоги;
нарушение технологической дисциплины;
отклонения от проектной документации;
эксплуатация оборудования без предохранительных устройств;
низкий уровень производственной дисциплины.
В систему пожарной безопасности предприятия входят такиеподсистемы, как подсистема предотвращения пожара, подсистема противопожарнойзащиты и подсистема организационно-технических мероприятий.
Систему предотвращения пожара составляет комплексорганизационных мероприятий и технических средств, направленных на исключениевозможности возникновения пожара. Предотвращение пожара достигается: устранениемобразования горючей среды; устранением образования в горючей среде (иливнесения в нее) источника зажигания; поддержанием температуры горючей средыниже максимально допустимой; поддержание в горючей среде давления нижемаксимально допустимого и другими мерами.
Систему противопожарной защиты составляет комплексорганизационных и технических средств, направленных на предотвращениевоздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущербаот него. Противопожарная защита обеспечивается:
максимально возможным применением негорючих и трудногорючихвеществ и материалов вместо пожароопасных;
ограничением количества горючих веществ и их размещения;
изоляцией горючей среды;
предотвращением распространения пожара за пределы очага;
применением средств пожаротушения;
применением конструкций объектов с регламентированнымипределами огнестойкости и горючести;
эвакуацией людей;
системами противодымной защиты;
применением средств пожарной сигнализации и средствизвещения о пожаре;
организацией пожарной охраны промышленных объектов.
Ограничение горючих веществ и их размещения достигаетсярегламентацией:
количества (массы, объема) горючих веществ и материалов,находящихся одновременно в помещении;
наличия аварийного слива пожароопасных жидкостей иаварийного стравливания горючих газов из оборудования;
противопожарных разрывов и защитных зон;
периодичности очистки помещений, коммуникаций, оборудованияот горючих отходов, отложений пыли и т.п.;
числа рабочих мест, на которых используются пожароопасныевещества;
выноса пожароопасного оборудования в отдельные помещения ина открытые площадки, а также наличие системы аспирации отходов производства.
Изоляция горючей среды обеспечивается одним или несколькимиперечисленных средств:
максимальной автоматизацией и механизацией технологическихпроцессов, связанных с обращением пожароопасных веществ;
применением для пожароопасных веществ герметизированного игерметичного оборудования и тары;
применением устройств защиты производственного оборудованияс пожароопасными веществами от повреждений и аварий;
применением изолированных отсеков, камер, кабин и т.п. ъ
Предотвращение распространения пожара обеспечивается:
устройством противопожарных преград (стен, зон, поясов,защитных полос, занавесов и т.п.);
установлением предельнодопустимых площадей противопожарныхотсеков и секций;
устройством аварийного отключения и переключения аппаратов икоммуникаций;
применением средств, предотвращающих разлив пожароопасныхжидкостей при пожаре;
применением огнеограждающих устройств (огнеоградителей,затворов, клапанов, заслонок и т.п.);
применением разрывных предохранительных мембран на агрегатахи коммуникациях.
Применяемые на производстве средства пожаротушения должнымаксимально ограничивать размеры пожара и обеспечивать его быстрое тушения. Приэтом для конкретного производства должны быть определены:
виды средств пожаротушения, допустимые и недопустимые дляприменения на пожаре;
вид, количество, размещение и содержание первичных средствпожаротушения (огнетушители, асбестовые полотна, ящики с флюсом или песком,емкости с огнетушащими порошками и т.п.);
порядок хранения веществ, тушение которых недопустимо однимии теми же средствами;
источники и средства подачи воды при пожаротушении;
максимально допустимый запас специальных средствпожаротушения;
необходимая скорость наращивания подачи средствпожаротушения;
виды, количество, быстродействие и производительностьустановок пожаротушения, охранных установок пожаротушения и хранение запасасредств тушения;
порядок обслуживания установок пожаротушения и хранения средствтушения.
Мероприятия, связанные с обеспечением противопожарнойбезопасности в каждом отдельном случае имеет различный объем. Это зависит оттипа здания, характера проводимых работ внутри помещения и т.д.
Существует восемь степеней огнестойкости. С возрастаниемномера категории, предел огнестойкости конструкции уменьшается. Корпус цехапредставляет собой одноэтажное здание второй степени огнестойкости. Под этимподразумевается, что в покрытиях здания допускается применение незащищенныхстальных конструкций, тогда как первая степень огнестойкости подразумеваетналичие ограждающих конструкций из естественных или искусственных каменныхматериалов с применением листовых плитных негорючих материалов.
Категория помещения по степени взрывопожарной опасности — Д.Категория определяется для наиболее неблагоприятного в отношении пожара иливзрыва периода, исходя из вида и материалов, их количества и пожарных свойств,особенности технологических процессов. В нашем случае, категория Дподразумевает, что в производстве используются негорючие вещества и материалы,находящиеся в холодном состоянии. В качестве первичных средств пожаротушенияиспользуются огнетушители, лунки с песком, ломы, топоры, лопаты, бочки с водой.Для более эффективного пожаротушения и согласно требованиям пожаробезопасностиустанавливаются пожарные гидранты, которые располагают как можно ближе косновным проездам в расчете один гидрант на 150 м2 производственнойплощади. В целях безопасной и быстрой эвакуации людей в случае возникновенияпожара предусматриваются эвакуационные выходы. Их количество из здания,помещения и с каждого этажа должно быть не менее двух.
Выводы
В разделе было проведено описание фрезерной операции и рабочегоместа, на котором эта операция проводится. Были выявлены опасные и вредныепроизводственные факторы, имеющие место в процессе планирования, влияние их начеловека, приведены методы борьбы с ними, методы их снижения. Приведеныорганизационно-технические мероприятия по созданию безопасных условий труда (вчастности осуществлен расчет освещенности рабочего места). Рассмотрены вопросывозникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций, приведены некоторые правила поих ликвидации, а также правила проведения аварийно-спасательных работ, выявленыпричины возникновения пожаров и определены мероприятия по их предупреждению, ав случае возникновения — ликвидации очагов возгорания.
В целом проектируемый технологический процесс при соблюдениисоответствующих правил техники безопасности является достаточно безопасным длячеловека и не наносит сильного вреда окружающей среде.
Заключение
Заключение проекта представлено в виде выводов.
1. Оценена актуальность проблемы, определены цель и задачипроекта.
2. Выполнена оценка служебного назначения кулачков,доработаны их технологические чертежи, произведена оценка технологичностиконструкции детали.
3. Определен тип производства и форма организациитехнологического процесса. Разработана комплексная деталь группы деталей «Кулачки»,обоснованно выбраны методы обработки ее поверхностей и спроектирован групповойтехнологический маршрут.
4. По экономическому критерию выбран метод получениязаготовки детали-представителя «Кулачок 02-7016-7704» и разработанаее конструкция по ГОСТ 7505 — 89, определены методы обработки ее поверхностей.
5. На базе группового технологического маршрута обработкикомплексной детали разработан технологический маршрут обработки детали «Кулачок02-7016-7704».
6. Выбрано оборудование, инструмент, оснастка, позволяющиеизготавливать любую из деталей-представителей.
7. На базе патентных исследований разработана конструкцияфрезы, позволяющая путем адаптации фрезы к изменяющимся условиям резанияповысить стойкость инструмента и производительность фрезерных операций.
8. На базе научных исследований оптимизированыхарактеристики шлифовального круга, позволяющие свести его износ к минимуму.
9. Спроектированы тиски с пневматическим приводом с цельюповышения скорости и точности закрепления заготовки.
10. Спроектирована насадная торцовая фреза со вставныминожами, в основу конструкции которой легли результаты патентных исследований.
11. Спроектирован план участка обработки деталей типа «Кулачки»,рассчитаны коэффициенты загрузки оборудования.
12. Рассмотрены опасные вредные производственные факторыобъекта, его воздействие на окружающую среду, чрезвычайные и аварийные ситуациии предложены меры по их устранению.
Проведя экономический анализ проектируемого технологическогопроцесса доказали его экономическую эффективность и целесообразность вложения внего денежных средств. Интегральный экономический эффект составил 228 тыс. руб.
Список литературы
1. Марочник сталей и сплавов/ В.Г. Сорокин,А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; Под общ. ред.В.Г. Сорокина. — М.: Машиностроение,1989. — 640с.
2. Гордеев А.В. Техпроцесс обработкидетали. Методическое пособие
курсовому проекту. — ТолПИ, 1993. — 32 с.
3. Горбацевич А.Ф. и др. Курсовоепроектирование по технологии машиностроения — Мн.: Высш. шк., 1983, 256с.
4. Михайлов А.В. Выбор маршрутовобработки деталей машин: методические указания для курсового и дипломного проектирования- Тольятти: ТГУ, 2003. — 21 с.
5. Справочниктехнолога-машиностроителя / под ред.А.Г. Косиловой. Т.2 — М.: Машиностроение,1985, 496с.
6. Справочниктехнолога-машиностроителя / под ред.А.Г. Косиловой. Т.1 — М.: Машиностроение,1985, 656с.
7. Специальные металлорежущие станкиобщемашиностроительного применения: Справочник/ В.Б. Дьячков, Н.Ф. Кабатов, М.У.Носинов. — М.: Машиностроение. 1983. — 288 с.
8. Боровков В.М. Методическиеуказания по дисциплине «Проектирование заготовок». — Тольятти: ТГУ,2002 г.
9. Михайлов А.В. Размерный анализтехнологических процессов изготовления деталей машин: методические указания ккурсовому проектированию — Тольятти: ТГУ, 2001. — 34 с.
10. Алфавитно-предметный указатель кМКИ
11. Международная классификацияизобретений: раздел В
12. Универсальная десятичнаяклассификация: машиностроение
13. Гордеев А.В. Патентныеисследования в курсовых и дипломных проектах: методические указания — Тольятти:ТГУ, 2001 — 23 с.
14. Черемисин А.С. Технологическиерасчеты механосборочного участка — Тольятти: ТолПИ, 1984
15. Проектированиемашиностроительных цехов и заводов. Справочник т.1, 4, 6/Под общ. ред. ЯмпольскогоС.Е. — М.: Машиностроение, 1975
16. Охрана труда в машиностроении: Учебникдля машиностроительных вузов / Под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова — М.: Машиностроение,1983 — 432 с.
17. Зубкова Н.В. Методическиеуказания к экономическому обоснованию курсовых и дипломных работ по совершенствованиютехнологических процессов механической обработки деталей — Тольятти, ТГУ, 2000.
18. Станочные приспособления: Справочник.Т.1 / под. ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова — М.: Машиностроение, 1984 — 592с.
19. Справочник инструментальщика: Справочник/ И.А. Ординарцев и др. — Л.: Машиностроение, 1987 — 846с.
20. Руководство по курсовомупроектированию металлорежущих инструментов: Учебное пособие для вузов/ Под ред.Г.Н. Кирсанова — М.: Машиностроение, 1986. — 288 с.
21. Михайлов А.В. Методическиеуказания к выполнению дипломных проектов технологического направления — Тольятти: ТолПИ — 1988.
22. Михайлов А.В. Базирование итехнологические базы: методические указания — Тольятти: ТолПИ, 1994.
Приложения
Приложение 1
Доклад.
Уважаемая комиссия, вашему вниманию предоставляется ДП цельюкоторого является обеспечение заданного объема выпуска деталей заданнойноменклатуры путем разработки группового ТП.
Деталь «Кулачок 02-7016-7704», представленная налисте 1, предназначена для базирования тел вращения по своим рабочимповерхностям с их последующим закреплением. Режим работы данной деталидостаточно тяжелый, в связи с работой при постоянных вибрациях системы, работойпатрона на зажим-разжим, что может приводить к износу рабочих поверхностей инаправляющих элементов кулачков (ОКБ). Рабочий чертеж детали содержит всенеобходимые требования для ее изготовления. Особое внимание стоит уделитьрасположению отверстий относительно друг друга и относительно поперечного паза,задаваемое размерами, которые необходимо выполнить с точностью ±0,2 мм. Это продиктовано необходимостьюсборки узла в который входит кулачок без какой бы то ни было доработки. В целомконструкция детали технологична.
Годовой объем выпуска детали составляет 2000 дет/год, чтосоответствует мелкосерийному типу производства, предусматривающегоуниверсальное оборудование, низкую степень автоматизации, стандартныеприспособления с ручным приводом, малопроизводительный режущий инструмент. Всеэто не позволяет получить высокую производительность обработки и ведет ксущественному повышению себестоимости изготовления деталей. В связи с этим былопринято решение воспользоваться групповой технологией разработки ТП,позволяющей применить для деталей малых партий стратегию, характерную длясерийного производства. Групповая технология разработки ТП включает в себяформирование группы деталей, имеющих общие конструктивные признаки, разработкудля них комплексной детали и проектирование группового технологическогомаршрута. Далее на базе группового технологического маршрута разрабатываетсятехнологический маршрут любой из деталей группы. В группу деталей помимокулачка 02-7016-7704 вошли кулачки 02-7016-7364 и 02-7016-5216, рабочие чертежикоторых представлены на листах 2,3. Комплексная деталь представлена на листе 4,групповой технологический маршрут — на листе 5.
Общий объем выпуска деталей группы составил 5000 дет/год,что соответствует среднесерийному типу производства.
В результате сравнительного анализа себестоимости выбраноптимальный метод получения исходной заготовки для серийного производства — этоштамповка на кривошипных горячештамповочных прессах. Припуски на обработкупосчитаны расчетно-аналитическим методом, а также назначены по таблицам. Чертежзаготовки представлен на листе 6.
На листах 7,8 представлен план изготовления кулачка02-7016-7704, включающий в себя эскизы обработки заготовки с теоретическимисхемами базирования и технические требования к операциям. Технологическиеоперации разрабатывались по принципу концентрации переходов, отдавалосьпредпочтение универсальным станкам, применялись станочные приспособления смеханизированными зажимными устройствами, инструмент — преимущественностандартный, на отдельных операциях специальный.
Для 30 фрезерной операции разработана технологическаяналадка, представленная на листе 9.
При патентных исследованиях в качестве объектаусовершенствования 10 и 20 фрезерных операций выбрали торцовую фрезу. Принятоеизменение конструкции фрезы позволило повысить ее износостойкость.
На листе 10 представлен лист научных исследований, целькоторых — оптимизация параметров шлифовальных кругов на шлифовальных операциях.Исследования проводились с использованием результатов экспериментов,поставленных студентами и сотрудниками ТГУ на базе учебных лабораторий. Длядостижения цели воспользовались методом графической оптимизации. Оптимизируемыепараметры, а это зернистость и глубина лунки шлифовального круга, ограничены пошероховатости обработанной поверхности, по температуре в зоне резания, помощности привода главного движения станка, по зернистости и глубине лункишлифовального круга. Целевая функция — износ шлифовального круга, который приданных условиях шлифования должен быть минимален. В результате научныхисследований были получены оптимальные значения оптимизируемых параметров: пришлифовании стаи 19ХГН это — Z = 8, H= 8.
Для 30 фрезерной спроектированы станочные тиски, в которыхбазирование осуществляется при помощи базового угольника, а закрепление — припомощи подвижной губки с пневматическим приводом. Станочные тиски представленына листе 11.
Далее рассчитан и спроектирован режущий инструмент — насадная торцовая фреза со вставными ножами, главной особенностью которойявляется, принятое в ходе патентных исследований усовершенствование, дающеефрезе способность адаптации к изменяемым условиям резания. Это повышает еестойкость. Чертеж фрезы представлен на листе 12.
Спроектирован план участка по обработке кулачков, рассчитаночисло рабочих и коэффициенты загрузки оборудования. План участка представлен налисте 13.
Рассмотрены опасные вредные производственные факторыобъекта, его воздействие на окружающую среду, чрезвычайные и аварийныеситуации, выявлены причины возникновения пожаров, предложены меры по их предупреждениюи устранению.
В конце проекта проведен анализ экономической эффективностиспроектированного техпроцесса, в ходе которого было выявлено, что проектэффективен, а интегральный экономический эффект составил 228 тыс. руб.
Уважаемая комиссия, доклад окончен. Спасибо за внимание.
Дипломант: ________________Ананченко К.С.
Руководитель: _______________Гордеев В.А.
Рецензия
на дипломный проект К.С. Ананченко
«Разработка группового технологического процессаизготовления кулачков патрона токарного полуавтомата „AMTEK“».
Представленный проект содержит 10,5 листов графической частиформата А1 и расчетно-пояснительную записку объемом 148 стр. Содержание и объемпроекта соответствует заданию.
В представленном проекте дипломником сделан удачный переходот индивидуального техпроцесса изготовления заданной детали к групповомутехпроцессу обработки группы однородных деталей, что позволило рассматриватьпроизводство как серийное и применить подходы к проектированию техпроцесса,характерные для серийного производства. Положительным моментом является то, чтодипломник применил на всех операциях техпроцесса только отечественноеоборудование. Операции техпроцесса разработаны грамотно с соблюдением стратегиисреднесерийного типа производства, выбраны оборудование, инструмент оснастка позволяющиеизготовить любую из деталей группы деталей-представителей. Особо следуетотметить разработку дипломником усовершенствованного инструмента на базепоследних достижений техники, оригинальный подход к моделированию оптимальнойхарактеристики инструмента на шлифовальных операциях.
Недостатки проекта:
1) Серьезных недостатков не выявлено. Следует обратитьвнимание на некоторые ошибки и неточности в оформлении записки и графическойчасти.
Проект заслуживает оценки «Отлично», а его авторуК.С. Ананченко может быть присвоено звание инженера.
Рецензент начальник ТО НИИД к. т. н. И.Д. Жестовский.