Оценка технологических и технико-экономических показателей изготовления деталей на машиностроительном предприятии. 2
Министерство образования и науки РФ
Елецкий
государственный университет
Кафедра
«Прикладной механики»
Курсовой проект
По дисциплине «Технология машиностроения»
на тему
«Оценка технологических и
студентка группы ЭМ-31
оценка
Елец - 2010
Содержание:
Данные по заданию и эскиз детали ……………………………………………. 2
Введение…………………………………………………………
1. Выбор
исходной заготовки………………………………
2. Маршрутное
описание технологического
3.Назначение
режимов резания………………………………………
4. Определение
основного времени на
5. Расчёт
технико-экономических
5.1. Определение
затрат на основной материал………
5.2. Расчёт
стоимости основных
5.3. Расчёт
численности и фонда оплаты
труда рабочих и служащих………………
Выводы
и предложения……………………………………………
Приложения……………………………………………………
Библиография….…………………………………………
Введение
На сегодняшний день в условиях становления рыночной экономики производство заготовок и изделий не всегда оправдана и достаточно убыточна. При изготовлении деталей заготовки проходят определенные стадии обработки на различном оборудовании с перемещением их с одного станка на другой, по мере выполнения производственных операций. Количество необходимого оборудования, его тип, а также другие виды нестандартного оборудования зависит в первую очередь от производственной программы выпуска деталей и рационального расположения оборудования на участке (цехе). Производственный процесс включает ряд операций, которые делятся на основные и вспомогательные., а главным содержанием производственного процесса является технологический процесс. Технологический процесс изготовления деталей состоит из технологических операций и они в свою очередь, состоят из установок.
Проектирование разрабатываемого технологического процесса включает в себя следующие этапы работ:
- Анализ технологичности детали;
- Анализ существующего технологического процесса по выпуску подобных деталей на другом участке или цехе вагонного депо или же на других предприятиях смежных отраслей, изготавливающих подобные детали;
- Выбор исходной заготовки и определение ее размеров, допускаемых отклонений и припусков на механическую обработку;
- Выбор технологических баз и методов закрепления заготовки, обеспечивающих заданную точность изготовления детали при оптимальной производительности принятого технологического процесса;
- Маршрутное описание технологического процесса всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с учетом прогрессивных высокопроизводительных методов обработки металлов;
- Выбор необходимого оборудования и технологической оснастки и приспособлений, предназначенных для крепления режущего инструмента, заготовок, измерительного инструмента, транспортировки и хранения деталей;
- Назначение режимов резания и расчет основного штучного или штучно- калькуляционного времени на операцию, разряда работы и расценки;
8. Проведение
сравнительных технико-экономических
расчетов для возможных вариантов обработки
заготовок.
Для
каждой технологической операции при
разработке технологического процесса
необходимо обосновать, на каком станке
будет выполняться данная операция, при
этом, необходимо иметь краткую характеристику
оборудования его наименования, тип (модель),
а также основные геометрические характеристики,
габаритные размеры и мощность электропривода.
Для этого необходимы паспорта станков,
а также соответствующие каталоги или
номенклатурные справочники. Основным
принципом выбора станка является экономичность
процесса обработки. Для окончательного
решения производят технико-экономическое
сравнение обработки заготовки на разных
станках при заданном объеме выпуска деталей
и принимают ту модель, которая обеспечивает
наименьшую трудоемкость и себестоимость
их обработки
Раздел
1. Выбор исходной заготовки
Заданием на курсовой проект предусмотрено изготовление зубчатого колеса наружным диаметром 224 мм, шириной В80 мм, m= 2мм и z = 110. Заготовкой для него служит алюминий АД 1, который может быть получен методом штамповки, ковки, литьём или же выбран из соответствующего по ГОСТ 1050-74 диаметром d = 230мм. Эскизы на указанные заготовки, разработанные согласно требований установки припусков на штамповку, поковку, прокат и литьё, соответственно, представлены ниже на чертежах. Так для поковки рекомендуемый припуск на сторону заготовки, лежит в пределах δп = 5,0-10,0 мм и тогда в данном случае установим припуск для нашей заготовки равный δп = 7,0 мм на сторону. Для штамповки, являющейся обычно более точной заготовкой, размеры которой наиболее приближены к готовой детали, δш выбирают в пределах от 2,0 до 3,0 мм на сторону поэтому примем его равным 2,5 мм. Для определения припуска заготовки полученной литьём в песчано-глинистую форму воспользуемся формулой δ=a Lmax = 1,25 224 = 7,59 мм, где a - коэффициент, зависящий от способа формовки, принят равным 1,25, a Lmax - наибольший габаритный размер готовой детали, равный 224 мм. Окончательный припуск на сторону принимаем δ Л = 8 мм.
Для выбора соответствующего типа заготовки под зубчатое колесо, отвечающей требованиям экономии материала, проведем следующие расчёты. Определим сначала собственную массу поковки по зависимости:
m = ρ*Vзаг, кг,
где: ρ - плотность материала, г/см3;
Vзаг - объём заготовки в см3 и определяемый как разница между объёмом монолитной поковки V1 и объёмом V2 отверстия d=60 мм выполненном с припуском в зубчатом колесе.
Назначаем размеры поковки с учётом вышеуказанных рекомендаций по припускам D1= D + 2 δп = 224 + 2*7 = 238 мм, d1=d- 2 δп 60 - 2*7 = 46 мм.
В1 = В +2 δп = 80 + 2*7 = 94 мм.
Так как заготовка в данном случае имеет форму цилиндра, то объёмы V1 и V2 можно вычислить по зависимостям:
V1 = π*D12*B1/4 = 3,14*23,82*9.4/4 = 4 179,8см3.
V2 = π *d12*B1/4 = 3,14*4,52*9,4/4 = 149,4 см3.
Тогда Vзаг.п.= V1 - V2 = 4179,8 - 149,4 = 4030,4 см3.
Так как плотность алюминия равна ρ = 2,7 г/см3 то масса заготовки составит mзаг.п. = 4030,4*2,7 = 10,9 кг. Аналогичным образом определим массу детали:
V1 =π*D2*В/4 = 3,14*22,42*8/4 = 3151,1 см3
V2 = π*d2*B/4 = 3,14-6.02*8/4 = 226,1 см3
Vдет = V1 - V2 = 3151,1 - 226,1 = 2925,0 см3.
Тогда масса детали без нарезанных на ней зубьев составит
mдст = 2925,0*2,7 = 7,9 кг. Определим величину отходов при обработке заготовки, выполненной методом ковки по зависимости:
q0 = mзаг.п – mдет = 10,9 – 7,9 = 3 кг.
Теперь назначим размеры штамповки с учётом вышеуказанных рекомендаций по припускам D1= D + 2δш = 224 + 2*2,5 = 229 мм, d1 = d - 2 δш = 60 – 2*2,5 - 55 мм, и В1 = В + 2δш = 80 + 2*2,5 = 85 мм.
Так как заготовка в данном случае также имеет форму цилиндра, то объёмы V1 и V2 можно вычислить по зависимостям:
V1 = π*D12 *В1/4 = 3,14*22,92*8,5/4 = 3499,1 см3.
V2 = π * d 12*B1/4 = 3,14*5,52*8,5/4 =201,8 см3.
Тогда Vзаг.ш = V1 - V2 = 3499,1 – 201,8 = 3297,3 см3. Так как плотность алюминия равна ρ = 2,7 г/см3, то масса заготовки составит mзаг.ш. = 3297,3*2,7 = 8,9 кг. Аналогичным образом определим массу детали без нарезанных на ней зубьев, которая как и в предыдущем случае равна mдет= 7,9 кг. Определим величину отходов при обработке заготовки, выполненной методом штамповки, по зависимости:
q0 = mзаг.ш. –mдет = 8,9 - 7,9 = 1 кг.
Теперь назначаем размеры заготовки выполненной методом литья с учётом вышеуказанных рекомендаций по припускам D1= D + 2δл = 224 + 2*8 = 240 мм, d1 = d - 2δл = 60 - 2*8 = 44 мм, и B1 = В +2δл = 80 + 2*8 = 96 мм. Так как заготовка в данном случае также имеет форму цилиндра, то объёмы V1 и V2 можно вычислить по зависимостям:
V1= π*D1*В 1/4 = 3,14*24,02*9,6/4= 4340,1 см3
Тогда Vзаг.л = V1 - V2 = 4340,1 - 145,9 = 4194,2 см3. Так как плотность стали равна ρст = 7,50 г/см3, то масса заготовки составит mзаг.л = 4194,2*2,7 = 11,3 кг. Так как ранее были определена масса обработанной заготовки равная mдет = 7,9 кг тогда можно определить величину отходов при обработке заготовки выполненной методом литья по зависимости:
q0 =mзаг.л – mдет = 11,3 – 7,9 = 3,4 кг.
Назначим размеры заготовки выполненной из проката, у которой, как было указано выше, наружный диаметр равен D1 = 230 мм, внутреннее отверстие, то есть d1 = 0, а В1 = 84 мм. Определим численное значение объёма V1 по зависимости V1 = π*D12*В1/4 = 3,14*23,02*8,4/4 = 3488,2 см3, а так как d1 = 0, то V1 = Vзаг.пр. Тогда масса заготовки, выполненной из проката, определится mзаг.ap = 3488,2*2,7 = 9,4 кг. Следовательно, отходы при её обработке составят q0 =mзаг.пр - mдет = 9,4 - 7,9 = 1,5 кг.
Из приведённых расчётов видно, что наименьшая величина отходов при обработке заготовки, изготовленной методом штамповки, составляет 1 кг и тогда для использования такой заготовки в проектируемом нами технологическом процессе определим величину коэффициента использования материала по зависимости Ким =mдет/mэаг.ш = 7,9/8,9 = 0,89. Полученное значение Ким, больше чем рекомендуемое 0,7 для мелкосерийного производства и поэтому окончательно назначаем метод получения заготовки для изготовления зубчатого колеса штамповку, характеризующую степень прогрессивности норм расхода материала.
Для
получения полуфабриката
Тшт(ш)= nпер/nход (1+Кв1 )(1+1/100) = 4/10(1+4)*(1+8/100) = 0,54 мин,
где: nпер - количество переходов штамповки, величину которых можно выбрать равным 4;
nход - число одиночных ходов пресса в минуту, 40;
Кв1 - коэффициент вспомогательного времени, 4;
X
- суммарная доля оперативного
времени, примем равной 8%.
Раздел
2. Маршрутное описание технологического
процесса и выбор типа оборудования.
Разработка технологического процесса по изготовлению зубчатого колеса состоит из комплекса взаимосвязанных работ, предусмотренных ЕСТПП и должны выполняться в полном соответствии с требованиями ГОСТ14.301 - 83. Так как проектируемый участок механического цеха, основанный для оказания услуг на коммерческой основе отделению по профилактике и ремонту систем круглогодичного кондиционирования пассажирских вагонов в пассажирском вагонном депо, ввиду заданной годовой программы выпуска зубчатых колёс N = 4750 штук можно отнести к мелкосерийному производству. При разработке техпроцесса будем руководствоваться следующими основными принципами: в первую очередь будем обрабатывать у заготовки те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке; затем выполним обработку поверхностей зубчатого колеса с наибольшим припуском; со снятием металла с тех поверхностей, которые не снижают жесткость заготовки; потом выполним те операции, на которых можно ожидать появление брака из-за проявления трещин, раковин и т.д.; и в последнюю очередь обработаем те поверхности, которые влияют на точность и допуски относительного расположения поверхностей.
Согласно задания на курсовой проект, последовательность изготовления зубчатого колеса после заготовительной операции заключается в производстве токарных работ, протягивании его центрального отверстия на протяжном станке и затем нарезании зубьев на зубофрезерном станке. Для выполнения указанных операций, используя данные табл.1 (приложение), выберем следующее металлообрабатывающее оборудование. Токарные операции но обработке поверхностей заготовки осуществляем на токарно-винторезном станке повышенной точности модели 16Б16П с габаритами 2165 х 1060 мм, мощностью электродвигателя 3,8 кВт. позволяющем обрабатывать заготовки диаметром до 320 мм. Стоимость станка, по ценам 2006 г., составляет 132,0 тыс. руб. Протяжную операцию проведём с использованием полуавтомата горизонтально-протяжного модели 7Б56 с габаритными размерами 7200 х 2135 мм с мощностью электродвигателя N = 30 кВт, стоимостью 330,3 тыс. руб. и предназначенного для протягивания внутренних поверхностей различной формы при длине хода салазок 1600 мм. Зубонарезную операцию выполним на полуавтомате зубофрезерном модели 53А10 с габаритами 1300 х 980 мм с мощностью электродвигателя N = 3,4 кВт, стоимостью 176,0 тыс. руб. и предназначенным для нарезания цилиндрических колёс с наибольшим модулем m = 2,5 мм .
Технологический процесс изготовления зубчатого колеса состоит из следующих операций:
1. Токарная операция 005 производится на токарно-винторезном станке повышенной точности модели 16Б16П в следующей последовательности:
Переход 1 - проточить наружную поверхность А заготовки с диаметра 229 мм до диаметра 224 +-0,05мм. Приспособление, самоцентрирующийся трёх кулачковый патрон. Режущий инструмент, проходной резец, марка материала Р9 инструментальная быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73). Измерительный инструмент- штангенциркуль.
Переход 2 - обработать торцевую поверхность В заготовки со снятием металла 2,5±0,1 мм. В точках сопряжения поверхностей А и В выполнить круговую фаску 2x45°. Режущий инструмент, подрезной резец, марка материала Р9 инструментальная быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73). Измерительный инструмент, штангенциркуль.
Переход 3 - переустановить заготовку в трёх кулачковом патроне и проточить наружную поверхность А заготовки с диаметра 229 мм до диаметра 224 мм. В точках сопряжения поверхностей А и С выполнить круговую фаску 2x45°. Приспособление, самоцентрирующийся трёх кулачковый патрон. Режущий инструмент, проходной резец, марка материала Р9 инструментальная быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73). Измерительный инструмент, штангенциркуль.
Переход 4- обработать торцевую поверхность С заготовки со снятием металла 2,5 мм. Режущий инструмент, подрезной резец, марка материала Р9 инструментальная быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73). Измерительный инструмент, штангенциркуль.
Переход 5 - расточить отверстие диаметром 55 мм до диаметра 59,8Н9 мм со снятием фасок 2x45°. Режущий инструмент, расточной резец, марка материала Р9 инструментальная быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73). Измерительный инструмент, штангенциркуль, калибр.
- . Протяжная операция 010 производится на полуавтомате горизонтально-протяжном модели 7Б56 в следующей последовательности:
Переход 1 - протянуть отверстие диаметром 55 мм до диаметра 60Н7 мм цилиндрической протяжкой с окончательным диаметром 60П7 мм. Материал протяжки- быстрорежущая сталь Р18. Измерительный инструмент, калибр.
- Зубонарезная операция 015 производится на полуавтомате зубофрезерном модели 53А10 в следующей последовательности:
Переход
1 - нарезать зубья цилиндрического колеса
m = 2 мм и z = 110 модульной червячной фрезой
изготовленной из быстрорежущей стали
Р6М5.
Раздел
3. Назначение режимов резания.
При обработке заготовок на металлорежущем оборудовании происходит упругопластическая деформация материала, отделение снимаемого его слоя и трение по контактным поверхностям инструмента с заготовкой. Перечисленные явления способствуют появлению в этой зоне сил, равнодействующая которых носит название силы резания. Для удобства расчетов силу резания заменяют составляющими Рz, Ру и Рх. Такие силы соответственно называют: тангенциальной, радиальной и осевой. Сила Рz действует в плоскости резания по направлению главного движения. Она определяет основную мощность N, затрачиваемую на резание N= Рz*VкВт где Р кН, а V м/с. Сила Ру не участвует в работе резания при продольном точении, а сила Рx, направлена параллельно оси заготовки и в практике мощность от ее действия незначительна и в среднем составляет 0,02N кВт. Сила резания, и её составляющие находятся в сложной зависимости от условий обработки, что создает значительные трудности по определению численного её значения аналитическим путем. Экспериментально силу резания определяют методом электрического тензометрирования. По найденным значениям сил резания рассчитывают потребную мощность электродвигателя станка, напряжения и деформации заготовки, выбирают материал и геометрию режущего инструмента, определяют конструкционные элементы станка и приспособлений с точки зрения обеспечения их прочности и жёсткости, а также устанавливают параметры точности обработанной детали. Для снижения температур в зоне контакта режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью заготовки и тем самым повышения стойкости его, применяют смазывающие и охлаждаю- . щие жидкости в виде эмульсий, состоящих в основном из различных масел и воды. Обычно в практике при разработке технологического процесса силы резания и скорость резания определяют аналитическим путем, исходя из свойств обрабатываемого материала по эмпирическим формулам, выбираемым из справочников.
Учитывая вышеизложенное, определим указанные параметры для соответствующих переходов по операциям.
а) Токарная операция 005. Переход 1 (переход 3). Определим скорость резанця Vи и силу резания Pz по зависимостям:
Vи== Kv=220/ ( 950,2 *1,250,14 *0,20,15 )*1,2 =131,85 м/мин,
где: коэффициенты и показатели степени (подраздел 1.6 раздела I данного пособия) соответственно выбраны Cv = 220, стойкость резца Т = 95 мин, глубина резания t = 1,25 мм, подача S = 0,2 мм/об, m = 0,2, Xv = 0,14, Kv= 1,2 и Yv = 0,15.
Pz
= Срz * txpz *SYpz* Vnpz
*Kpz = 310*1,250,95*0,20,7*131,85*0,7
где: коэффициенты и показатели степени и соответственно равны
Ср = 310, Хр = 0,95, Yp = 0,68, nР = 0,15, Кр = 0,7.
Полученные значения Vи = 131,85 м/мин (2,19м/с) и Pz = 9362,8 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанных переходах по зависимости Nрез = VиPz = 131,85*9362,8 = 2,06 кВт
б) Токарная операция 005, Переход 2 (переход 4). Определим скорость резания Vи силу резания Рz по зависимостям, указанным в предыдущем пункте .
Vи= Kv = * 1,18 = 136 м/мин,
где: коэффициенты и показатели степени и равны Cv = 195,- стойкость резца, Т = 95 мин, глубина резания t = 1,25 мм, подача S = 0,2 мм/об, m = 0,18, Xv = 0,15, Kv= 1,18 и Yv = 0,21.
Pz = Срz *tXpz* SYpz*Vnpz *Kpz = 280*1,250,96*0,20,78*136 0,75= 9542,2H
где: коэффициенты и показатели степени и соответственно равны
Ср = 280, ХР = 0,96, Yp = 0,78, nР = 0,16, Кр = 0,78, t = 1,25 мм, подача
S = 0,2 мм/об.
Полученные значения Vи =136 м/мин (2,26 м/с) и Pz = 9542,2 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанных переходах по зависимости Nрез= Vи*Pz = 2,26*9542,2 = 2,15 кВт.
в) Токарная операция 005, Переход 5 - расточить отверстие. Определим скорость резания Vи силу резания Рz по зависимостям указанным в пункте а).
Vи= Kv =265/(950,18 *1,250,13 *0,20,19 ) *1,18=178,3 м/мин,
где: коэффициенты и показатели степени соответственно и равны Cv = 265, стойкость резца Т =95 мин, глубина резания t = 1,25 мм, подача S = 0,2 мм/об, m = 0,18, Xv = 0,13, Kv= 1,21 и Yv = 0,19.
Pz = Срz * txpz: *SYpz*Vnpz *Kpz =260*1,250,95*0,20,72*178,3 0,81=14119 H,
где: коэффициенты и показатели степени и соответственно равны Ср = 260, ХР = 0,95, Yp = 0,72, nР = 0,13, Кр = 0,81, t = 1,25 мм, подача S = 0,2 мм/об.
Полученные значения Vи = 178,3 м/мин (3,0 м/с) и Pz = 14119Н позволяют рассчитать мощность резания на указанных переходах по зависимости Nрез = Vи*Рz = 3,0*14119 = 4,2 кВт. Для оценки эффективности применения токарно-винторезного станка модели 16Б16П с паспортной мощностью электродвигателя Nэп = 3,8 кВт, определим численное значение коэффициента использования станка по мощности KN = Nэр/Nэп = 2,77/3,8 = 0,72. где Nэр - среднее значение расчетной мощности электродвигателя станка, определяемая как Nэр = Nрез.cp/ή = 2,77/0,85 = 3,2 кВт, где ή КПД привода станка можно принять равным 0,85, и Nрез.ср. - среднее значение мощности резания определяемое (2,06+2,15+4,12)/3 = 2,77 кВт. Значение этого коэффициента КN должно быть не менее 0,5, что и подтверждено расчётом [KN] < KN (0,5 <0,72).
г) Протяжная операция 015, Переход 1 - протянуть отверстие. Определим силу резания Pz по зависимости
Pz =Рo *∑b*Крм = 520*265*1,4 = 192920 H,
где: Р0 - удельная осевая сила резания Н/мм, определяемая в зависимости от продольной подачи протяжки S мм/зуб. и в среднем может быть установлена S мм/зуб = 0,2 соответственно с Р0= 520 н/мм;
b - наибольшая суммарная длина режущих кромок всех одновременно находящихся в работе зубьев, 265 мм;
КрМ - поправочный коэффициент принять равным 1,4;
Поступательная скорость протяжки Vи установлена конструкцией станка 7Б56 и составляет 6 м/мин (0,1 м/с). Мощность резания в этом случае определяется по формуле Nрез.= PZ*Vи = 192,9*0,1 = 19,3 кВт. Для оценки эффективности применения полуавтомата горизонтально-протяжного модели 7Б56 с мощностью электродвигателя Nэл = 30.0 кВт, определим численное значение коэффициента использования станка по мощности KN = Nэр/Nэп = 24,1/30,0 = 0,8, где Nэр - расчетная мощность электродвигателя станка, определяемая как Nэp = Nрез/ή = 19,3/0,80 = 24,1 кВт ( ή КПД привода станка можно принять равным 0,80), и Nэп - паспортная мощность электродвигателя станка. Значение этого коэффициента KN более 0,5, что и подтверждено расчётом [KN ]< KN ( 0,5 < 0,8), и. следовательно, отвечает требованиям рационального его использования.
д) Зубофрезерная операция 020 Переход 1 - нарезание зубьев зубчатого колеса производим модульной червячной фрезой и требуемую скорость и мощность на резание рассчитаем по зависимостям:
Vрез =Сv / (Тм*SYv*mXv)* Kv =335/(1600,25*0,350,4*20,1) *1,2=160,8 м/мин
(2,68 м/с),
где: Cv- коэффициент, равный 335:
Т - стойкость инструмента равная 160 мин;
S - подача инструмента на один оборот фрезы 0,35 мм/об.
М - модуль нарезаемого зубчатого колеса, 2 мм.;
Kv - коэффициент, учитывающий условия резания, равен1, 2;
μ, Yv, Хv- показатели степени соответственно установлены 0,25; 0,4; и 0,1.
Npeз = 10-3*СN
SYN*mXN*ДUN*ZqN*V*KN
= 10-3*124*0,350,9*21,5*1301