Машинобудування

ВСТУП 

     Машинобудування - одна із провідних галузей народного  господарства нашої країни. Вона робить машини, устаткування, апарати й  прилади, а так само продукцію  оборонного значення.

     Науково-технічний  прогрес у машинобудуванні в  значній мірі визначає розвиток й  удосконалювання всього народного  господарства країни. Найважливішими умовами прискорення науково-технічного прогресу є ріст продуктивності праці, підвищення ефективності вітчизняного виробництва й поліпшення якості продукції. Удосконалювання технологічних  методів виготовлення машин має  при цьому першорядне значення. Якість машин, надійність, довговічність й  економічність в експлуатації залежать не тільки від досконалості їхніх  конструкцій, але й від технології виробництва. Застосування прогресивних високопродуктивних методів обробки, забезпечують високу точність й якість поверхонь деталей машин, ефективне  використання сучасних автоматичних і  потокових ліній, електронних обчислювальних машин й іншої нової техніки. Все це спрямовано на рішення головних завдань.

     Найважливіше  завдання машинобудівної галузі - зміна  структури виробництва з метою  підвищення якісних характеристик  машин й устаткування. Особливе значення надається модернізації самого машинобудування, технічний рівень якого залежить від верстатобудування, приладобудування, електроніки. В умовах випереджального  росту машинобудування це підводить  реальну базу під технічне переозброєння  виробничої бази країни відповідно до сучасних вимог.

     Розвиток  технології механічної обробки й  зборки і її спрямованість обумовлюється  станом перед машинобудівною промисловістю  завданнями вдосконалювання технологічних  процесів, вишукування й вивчення нових методів виробництва й автоматизації виробничих процесів на базі досягнень науки й техніки, що забезпечують найбільш високу продуктивність праці при належній якості й найменшій собівартості випускаємої продукції, що.

     Машинобудування, що поставляє нову техніку всім галузям  народного господарства, визначає технічний  прогрес країни й впливає на створення  матеріальної бази нового суспільства. У зв'язку із цим його розвитку завжди надавалося й надається велике значення.

     У даному проекті розроблений технологічний  процес виготовлення фрези  дисковою модульної і на його основі інструментальний цех. Ефективність виконаного проекту підтверджується рентабельністю виробництва й строку окупності капітальних вкладень. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Характеристика  продукту

1.1 Призначення і  конструкція інструменту

     Інструмент, розглянутий у курсовому проекті – фреза ліва зі вставними ножами. Використовується для фрезерування поверхонь на фрезерних верстатах.

     Корпус  фрези має крізний отвір з шостим квалітетом точності (Н7) для посадки на оправку, паз шпони – для закріплення її на оправці,  ножи ліві – для встановлення до пазів фрези під ріжучі елементи.

     Корпус  фрези виконана із конструкційної легованої  сталі 40Х, а ножи з швидкорізальної сталі Р6М5, що володіє високою міцністю, зносостійкістю, малою чутливістю до концентрації напруг.

     Матеріал ріжучої частини (ножів) інструмента – сталь інструментальна швидкорізальна Р6М5 (ГОСТ 2590-88), використовується  для всіх видів ріжучого інструменту при обробці вуглецевих легованих конструкційних сталей; переважно для виготовлення різьбонарізного інструменту, а також інструменту, що працює з ударними навантаженнями. Хімічний склад і механічні властивості представлені в таблицях 1.1 та 1.2. 

     Таблиця 1.1 -  Хімічний склад сталі Р6М5 ГОСТ 2590-88, %

 

     Таблиця 1.2 - Механічнівласти востісталі Р6М5 ГОСТ 2590-88

 

     1.2  Аналіз технологічності  деталі

     Технологічний аналіз конструкції деталі є одним  з найважливіших етапів технологічної  розробки. Мета такого аналізу –  виявлення недоліків конструкції  по відомостях, що містяться в кресленні  і технічних вимогах, а також  можливе поліпшення технологічності  даної конструкції. Технологічний  аналіз конструкції забезпечує поліпшення техніко-економічний показників технологічного процесу, що розробляється. Основні  завдання, що вирішуються при аналізі  технологічності конструкції оброблюваної деталі, зводяться до можливого зменшення  трудомісткості і металоємності, можливості обробки деталі високопродуктивними  методами. Таким чином, поліпшення технологічності  конструкції деталі дозволяє знизити  собівартість її виготовлення без збитку для службового призначення. Питанням технологічності конструкції належить займатися впродовж всього періоду  роботи над проектом, оскільки ряд  міркувань виникає безпосередньо  під час розробки технологічного процесу, виборі заготівки, проектування оснащення та ін. Проте значною  мірою ця робота може бути виконана на підставі вивчення робочого креслення.

     Фреза має конструкцію, поверхні  якої можна обробити на високопродуктивних токарних верстатах, а саме: внутрішній отвір, торці, зовнішній діаметр.

     Складним  для обробки та не технологічним  є пази під встановлення ножів поверхня, але з новими видами інструмента та устаткування проблема обробки цієї поверхні не є такою складною.

     Фрезерування  стружкових канавок та пазів виконується завдяки УДГ та не складає проблем.

     В якості заготівки використовується поковка, яка значно економить витрати  матеріалу та час на обробку.  
 
 

     1.3  Визначення типу  виробництва

     На  початкових етапах розробки технологічного процесу тип виробництва визначаємо орієнтовно, виходячи з річної програми випуску (N=10000 шт.) і маси деталі (m=0,5 кг) – виробництво серійне.

     На  підставі норм штучно калькуляційного  часу розраховуємо коефіцієнт закріплення  операцій, відповідно до якого визначаємо тип виробництва.

                             (1.4)

     де - сумарна кількість операцій;

      - сумарна кількість робочих місць.

     Визначаємо  розрахункову кількість верстатів mдля кожної операції за формулою:

                        (1.5)

      де N – річна програма випуску;

              – штучно –  калькуляційний час;

            - річний дійсний фонд роботи; 

              

             

             

                

             

             

             

               

            

          

             

             

             

             

               

     Визначаємо  фактичний коефіцієнт завантаження устаткування: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Визначаємо  кількість операцій, виконуваних  на робочому місці:

                                        (1.6) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Визначаємо  сумарну кількість операцій: 

      - виробництво крупносерійне.

     Дані  для розрахунків заносимо в таблицю 1.3.

     Таблиця 1.3 - Визначення типу виробництва

         

2. Розрахунок  норм часу

     Під технічно обґрунтованою нормою часу розуміється час, необхідний для  виконання заданого обсягу роботи при  певних організаційно-технічних умовах і найбільш ефективному використанні всіх засобів виробництва. Від правильності й точності визначення необхідних норм часу на всіх операціях буде залежати вид продуктивності ділянки механічної обробки; обране згідно цих норм кількість  верстатів, а отже й кількість  робітників, що обслуговують це устаткування.

     Технічні  норми часу в умовах масового й  серійного виробництв встановлюються розрахунково-аналітичним методом.

     У серійному виробництві визначається норма штучно-калькуляційного часу:

     ,    (3.16)

     де      Т_п-з – підготовчо-завершальний час, хв.;

           n – кількість деталей в партії, шт.;

     Т_шт – штучний час, хв.

     Для обробки на токарному верстаті деталі, яка кріпиться в самоцентруючому патроні Т_п-з складає 22 хв. (операція 005).

     Кількість деталей в партії визначається по формулі:

                                   _(3.17)

     де     N – річна програма випуску, шт.;

       – періодичність запуску в днях, приймаємо день.

       шт.

     Приймаємо кількість деталей в партії шт.

     Штучний час визначається по формулі:

     ,    (3.18)

     де      Т₀ – основний час, хв.;

           Т_д – допоміжний час, хв.;

           Т_об – час на обслуговування робочого місця, хв.;

           Т_от – час перерв на відпочинок і особисті потреби, хв.

           Основний час був  розрахований раніше і складає Т₀=0,12 хв.

           Допоміжний час  визначається по формулі:

                             _(3.19)

     де      Т_ус – час на установку і знаття деталі, хв.;

           Т_зо – час на закріплення і відкріплення деталі, хв.;

           Т_уп – час на прийом управління, хв.;

           Т_вим – час на вимірювання деталі, хв.;

           k=1,85 – коефіцієнт для серійного виробництва.

     Час на установку деталі в патроні Т_ус=0,22 хв., на закріплення і відкріплення деталі Т_зо=0,024 хв.

     Час на управління верстатом складає  Т_уп=0,12 хв. (ввімкнення і вимкнення верстата кнопкою, підведення і відведення різця в горизонтальному напрямі).

     Час на вимірювання дорівнює 0,17 хв., при 25% контролюємих деталей. Тоді отримаємо:

     хв.

     Таким чином, допоміжний час складає:

       хв.

     Отже, оперативний час складає:

       хв.

     У серійному виробництві значення Т_об і Т_от окремо не визначаються. У нормативах дається сума цих двох складових (Т_об.от.) у відсотках від оперативного часу:

                              _(3.20)

     де      П_об.от. – витрати часу на обточування робочого місця і відпочинок у відсотках від оперативного.

           В даному випадку  П_об.от=7%, отже

     хв

           Штучний час складає:

       хв.

     Визначаємо  склад підготовчо-завершального  часу: на наладку верстата, інструменту  і пристосувань при закріпленні деталі в патроні – 8 хв.; на додаткові прийоми – 4 хв.; отримання інструменту і пристосувань до початку і здача після закінчення обробки – 10 хв.

     Таким чином, штучно-калькуляційний час на 005 токарну операцію складає:

     хв.

     Норми часу на інші операції механічної розробки деталей розраховані аналогічно і зведені в таблицю.

     Таблиця 2.1 – Технічні норми часу в хвилинах

 

     3. Розрахунок кількості верстатів і визначення завантаження

     Правильний  вибір обладнання та раціональне  його використання дозволяє виключити  простої верстатів, для цього  необхідно врахувати показники  ступені використання кожного верстату.

     Для кожного  верстату у технологічному  процесі повинен бути розрахований  коефіцієнт  завантаження та коефіцієнт використання верстату за основним часом.

     Проведемо розрахунки для токарної операції 005.

     Коефіцієнт  завантаження обладнання в серійному  виробництві складає приблизно  η_з = 0,85.

     Коефіцієнт  використання обладнання по основному  часу η₀ свідчить про частку машинного часу в спільному часі роботи верстата. Коефіцієнт визначається за формулою:

                                   _(3.1) 

     Визначаємо  розрахункову кількість обладнання за формулою:

                             _(3.2)

     де   N – річна програма випуску, шт.;

     - коефіцієнт завантаження обладнання;

     N = 10000 шт.; год.    

     Приймаємо кількість верстатів = 1 шт.

     Уточнюємо значення коефіцієнту завантаження верстата по формулі:

                                   _(3.3) 

     Аналогічно  розраховуємо кількість обладнання та коефіцієнти на інші операції, дані зводимо в таблицю 3.5. По отриманим даним будуємо графік використання обладнання за основним часом (рис. 3.3) та графік завантаження обладнання (рис. 3.4). 

     Таблиця 3.1 – Дані по завантаженню та використанню обладнання

       

     

     Рисунок 3.1 - Графік використання устаткування за основним часом

     

     Рисунок 3.2 - Графік завантаження устаткування  

     

4. Проектування  інструментального  цеху за укрупненими  показниками

     4.1.  Визначення трудомісткості виготовлення інструмента в цеху

       Проектування цеху  виробляється  в наступному порядку:

     1.Розрахунок  необхідної площі: виробничої, допоміжних  відділень і побутових приміщень.

     2.Розробка  компонування цеху.

     3.Складання  планування дільниці.

       Площа цеху визначається кількістю  встаткування в цеху. В основу  розрахунку кількості металорізальних верстатів заставляється станкоємкість одного виробу. В укрупнених розрахунках приймають величину станкоємкості рівній механічній обробці виробів, оброблюваних у цеху.

       Кількість верстатів, зайнятих на обробці фрези визначено вище й становить 8 одиниць. Однак, у цеху обробляються й інші види інструментів (свердла, зенкери, розгорнення й ін.), фрези, як цільні, так і збірні різьблених видів, складно-фасонний інструмент і ін.  Загальна трудомісткість обробки інструментів за даними заводу становить = 11610200 хв. Загальна кількість верстатів визначається:

     ;    (4.1.)

                       (4.2.)

       шт.

       Приймаємо 65 верстатів.

     Отримана  кількість верстатів  розподіляємо по типах і групам, користуючись пропорційним співвідношенням верстатів  базового підприємства.

     Токарські верстати -     44 %

     Фрезерно-центрувальні -    1 %

     Універсально-фрезерні -    16 %

     Свердлильно-розточувальні -   10 %

     Круглошліфувальні для зовнішнього

       і внутрішнього шліфування -   6 %

     Плоскошліфувальні -     4 %

     Зуборізні -       9 %

     Довбальні й стругальні -    3 %

     Протяжні -       1 %

     Карусельні -      2 %

     Зубошліфувальні -     2 %

     Лоботокарні -      2 %

     Визначаємо  кількість  верстатів:

     Токарські :

     ,

       Приймаємо  .

     Фрезерно-центрувальні:

     ,

       Приймаємо  .

     Універсально-фрезерні :

     ,

     Приймаємо  .

     Свердлильно-розточувальні :

     ,

     Приймаємо .

     Круглошліфувальні для зовнішнього й внутрішнього шліфування:

     ,

       Приймаємо .

     Плоскошліфувальні:

     ,

       Приймаємо .

     Зуборізні:

     ,

       Приймаємо .

     Довбальні й стругальні:

     ,

       Приймаємо  .

     Протяжні:

      ,

     Приймаємо  .

     Карусельні:

      ,

     Приймаємо  .

     Зубошліфувальні :

     ,

       Приймаємо .

     Загальна  кількість верстатів:

       шт. 

     4.2  Розрахунок кількості допоміжного устаткування

     Потрібна  кількість заточувальних верстатів  загального призначення становить  у середньому 4 - 6 % від кількості  верстатів, що обслуговуються заточенням.