Совершенствование проектирования технологического процесса и технологической оснастки при изготовлении детали 47601.6110.301.001/002“Фланец”



МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ   РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра «Самолетостроение»

 

                                                                                              

                                                        УТВЕРЖДЕНО

 

                                                Зав. кафедрой

____________________________

                                                                                   /подпись, инициалы, фамилия/         

 

                                                                              “___”________________2011 г.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой проекту 

по дисциплине "Технология изготовления

деталей самолетов"

Тема: Совершенствование  проектирования технологического процесса и технологической оснастки при  изготовлении детали 47601.6110.301.001/002“Фланец”.

 

 

Автор проекта                                                       .

                                               подпись, дата, инициалы, фамилия

 

Специальность  16020165  ”Самолето-и вертолетостроение”                                  .

 

Обозначение курсового проекта  КП 16020165.015.000.-11                                   .

группа АСВд-42

 

                          

Руководитель проекта  ______________________                 .

                                                     подпись, дата                              инициалы, фамилия

 

Проект защищен   ____________________________    ______________________

                                                                             дата                                                            оценка

 

Члены комиссии:  __________________________________________________________________________

                              

                                            __________________________________________________________________________

 

 

Ульяновск 2011

 

РЕФЕРАТ 

 

 

 Курсовой проект: пояснительная записка: 30 с., 4 рис., 7 табл.;

 графическая часть: 5 листов формата А1.

 

 

 

 

 

ЗАГОТОВКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ПРОЦЕСС, РЕЖИМ РЕЗАНИЯ,  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

 

 

 

 

 

 

Произведен анализ технологических  требований, выбора заготовки.

Маршрутно-технологический  процесс разработан в альтернативных вариантах, наилучший из которых  экономически обоснован.

Выполнен расчет припусков  и режимов резания.

Составлен технологический процесс изготовления детали.

 

 

         

КП 16020165.015.000.-11

         

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Разраб.

      

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА

Литер.

Лист

Листов Листов

Пров.

                

Т.контр.

      

АСВд-42

Н.контр.

      

Утв.

 

 		    

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ          4

 

I. Технологическая часть       5

1.1. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ИЗДЕЛИЕ                                                                6

1.2.Технические условия  на изготовление

 детали «Кронштейн»         6

1.3. Технические требования  на изготовление детали    8

1.4.Анализ материала детали        9

1.5. Определение типа производства      11

1.6. Технико-экономическое обоснование 

выбора заготовки          12

1.7.1.Анализ базового технологического  процесса    16

1.7.2. Выбор альтернативного технологического  процесса   20

1.7.3. Сравнительная оценка экономической 

эффективности альтернативного технологического

процесса с базовым         24

1.8. Расчет припусков         29

1.9. Расчет  режимов  резания        32

 

II. Конструкторская  часть       41

 

2.1. Техническое задание  на проектирование

 специального станочного  приспособления     42

2.2.Состав и назначение  приспособления      43

2.3. Расчёт точности  приспособления      43

2.4. Экономическое обоснование  конструкции

приспособления          44

2.5.  Расчет усилия  прижимов       46

 

Заключение          48

 

Список  используемых источников     49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

  

Цели и задачи курсового проекта:

  1. Анализ ТУ и служебного назначения
  2. Выбор заготовки, оценка технологичности
  3. Разработка альтернативных вариантов маршрута с экономической обоснованностью оптимального варианта
  4. Разработка технического задания на проектирование  оснастки
  5. Анализ схемы базирования и схемы закрепления. Расчет оснастки.
  6. Проектирование технологического процесса изготовления детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

 

         

КП 16020165.015.000.-11

         

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Разраб.

      

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА

Литер.

Лист

Листов Листов

Пров.

        

У

  

5

43

Т.контр.

      

АСВд-42

Н.контр.

      

Утв.

 

 		    


 


 

 

    1. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ И

      ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ИЗДЕЛИЕ

 

Деталь 47601.6110.301.001/002 «Фланец» является сборочной единицей колена трубопровода отбора воздуха для 7-й ступени двигателя на самолёте ИЛ-76. Воздух проходит охлаждение и поступает в салон.

Во фланец на резьбу ввинчивается сферический переходник с уплотнительным кольцом из графита. На колено с другой стороны крепится точно такой  же переходник. Делается это для  облегчения сборки, а так же для того, чтобы учесть расширение тел, так как воздух, отводящийся от двигателя, имеет температуру 2500С.

 

 

Рис. 1.1.

 

Фланец изготавливается  из стали 12Х18Н10Т. Сталь является коррозионно-стойкой. Предназначена в основном для  сварных конструкций в разных областях промышленности. Имеет удовлетворительную пластичность. Сплав нормально обрабатывается резанием, хорошо сваривается сваркой.

предел текучести σt = 285 МПа

предел прочности σв = 528 МПа

относительное удлинение d = 38%

 

Обрабатываемость резанием нормальная.

 

Химический состав (все  значения в % соотношении):

Углерод - 0,12

Хром - 18

Никель - 10

Титан – менее 1,5

 

 

 

 

  • Техническое требование 1: 

Рис. 1.2.

Поверхности «А» и «Б» проконтролируем электронным штангенциркулем АТТ-7015. Данный штангенциркуль наиболее точный т.к. имеется цифровой индикатор. Невыполнение данного ТТ приведет к невозможности сборки колена трубопровода.

 

  • Техническое требование 2:

Перепендикулярность «δ» проконтролируем__________. Невыполнение данного ТТ приведет к невозможности сборки колена трубопровода.

  • Техническое требование 3:

Отклонение от торцового биения размера __  не должно превышать 0,03 мм.

Невыполнение данного ТТ приведет к невозможности использования фланца.

  • Техническое требование 4:

Отклонение от соосности поверхности __ относительно базы B не должно превышать 0,2 мм. Невыполнение данного ТТ приведет к перекосу вращения оси.

  • Техническое требование 5:

70Н9 отклонение размера __ не должно превышать 0,074 мм. Невыполнение данного ТТ приведет к невозможности сборки колена трубопровода.

 

 

Анализ технических  требований детали.

 

  1. Приёмка литья по ОСТ 190176-75 Группа контроля III.

3-ая группа подразумевает контроль механических свойств каждой плавки. Определяется временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость.

Рентгеновский контроль проводится при опытном и разовом  производстве - каждой отливки; при  серийном производстве - выборочно.

  2)   Покрытие: Хим. Пас. (Покрытие путем Химического пассивирования)

Покрытие обеспечивает недопустимость кородирования материала детали в активной среде (авиационное топливо).

 

 

1.2 ВЫБОР ЗАГОТОВКИ  И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

 

Метод получения заготовки определяем на основании чертежа детали,

результатов анализа  её служебного назначения и технических  требований,

программы выпуска и  величины серии, типа производства и  экономичности изготовления.

Исходя  из необходимости  максимального приближения формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали в курсовом проекте применяем только прогрессивные методы, тем самым обеспечивая снижение затрат на механическую обработку и повышения качества продукции.

Оценка экономической  эффективности технологического процесса изготовления заготовки производится на основании сравнительного анализа

стоимостных показателей, состав которых может меняться в  зависимости от особенностей производства.

 

На первом этапе выбора заготовки осуществляется предварительная  оценка вариантов, которая позволяет по внешним признакам эффективности (снижения материалоемкости, трудоемкости обработки) отобрать наиболее приемлемые. Показатели предварительной оценки следующие.

   1. Коэффициент  использования материала:

                                                                                                                (1.1)

где Gд, Gз— масса детали и заготовки, кг.

Чем выше значение коэффициента использования материала (kи.м/1), тем при прочих равных условиях технологичнее конструкция заготовки и ниже ее себестоимость.

2. Трудоемкость изготовления tн детали для нового варианта

                      

                                        (1.2)

где tб —трудоемкость изготовления детали по базовому варианту, нормо-ч, или норма штучного времени, мин;

Gн,Gб —масса заготовки, кг, при новом и базовом (сравниваемом) варианте.

   3. Снижение материалоемкости, кг

                                                                            (1.3) 

где Nг - годовой объем выпуска деталей, шт.

4. Себестоимость С  изготовления детали. В структуре себестоимости затраты Мо на основные материалы и заработную плату Зо основных рабочих составляют в машиностроении 80% . Поэтому сравнение вариантов можно производить по этим двум статьям:

                                          С=Мо+Зо                                                     (1.4)

Стоимость основных материалов

                              Мо=Gз ·Cм ·kт.з.— gо ·Cо ·10-3                                  (1.5)

где Gз—масса заготовки, кг; Cм—стоимость единицы массы заготовки, руб/кг; kт.з.= 1,0—коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы; gо—масса отходов на одну деталь, кг;

                                         gо= Gз—Gд                                                   (1.6)

Cо —стоимость отходов, руб/т.

   5. Заработная плата  основных рабочих

                                 Зо=kв.н. ×kпр ×1,25 ×Зч                                             (1.7)

где kв.н. =1,18—коэффициент, учитывающий средний процент выполнения норм; kпр=1,3—коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты; 1,25—коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и отчисления по социальному страхованию; Зч – часовая тарифная ставка.

   6. Экономия по себестоимости

                                        DС=(С2-С1)× Nг                                              (1.8)

 

Таблица 1.1

Литьё

Под давлением

В песчаные формы

Припуск, мм.

3

1,5

Исходные данные

Gд  =0.746 кг

Gз =1.492 кг

Gз =1.268 кг

tб=11,35 н/час

  

Cм =500 руб/кг

kт.з.=1

kв.н.=1,18

kпр=1,3

gо=0,78кг

gо=0,522кг

Cо=0,6 руб/кг

Nг =52

1. Коэффициент использования  материала

kи.м.=0.746/1.268=0,59

kи.м.=0.746/1.492=0,5

2. Трудоемкость изготовления tн детали для нового варианта

 

14,39 н/час

Стоимость основных материалов

Мо= 1,492×500×1— 0,746×50= 708,7 руб

Мо=1,268×500×1— 0,522×50 =607,9 руб

Заработная  плата основных рабочих

Зо= 1,18×1,3×1,25×20=38,35  руб

3. Себестоимость С  изготовления детали.

С=708,7+38,35=735,63 руб

С=607,9+38,35=646,25 руб

4. Снижение материалоемкости

DG=(1,492—1,268) × 200=44,8 кг

5.Экономия по себестоимости

DС=(735,63-646,25) × 200=17876 руб


 

Анализируя себестоимость  заготовок, сделаем вывод, что заготовки  выгоднее получать литьем под давлением, так как приведенные затраты при этом методе минимальны.         

1.3  ВЫБОР  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

 

Технологический маршрут  обработки заготовки устанавливает  последовательность выполнения технологических  операций.

 

Построение технологического маршрута определяем конструктивно  – технологическими особенностями  детали, в том числе требованиями, предъявляемыми к точности её основных и вспомогательных баз.

 

Выбор маршрута обработки  существенно зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.

 

При невысокой точности исходной заготовки технологический  процесс следует начинать с предварительной обработки поверхностей, имеющих наибольшие припуски, с целью раннего выявления литейных и других дефектов (раковины,  трещины) и отсеивания брака. В дальнейшем обрабатывают менее точные, а затем и  более точные поверхности.

 

Заготовку детали типа “фланец” обрабатываем с разделением технологического процесса на стадии черновой и чистовой обработки. На первой стадии снимаем основные припуски на обработку, в результате чего происходит перераспределение остаточных напряжений в заготовке, сопровождаемое её короблением и возникновением соответствующих погрешностей. На стадии окончательной обработки устраняются погрешности, возникающие при предварительной обработке, и обеспечиваются требуемые точность поверхности и качество поверхностного слоя детали.

 

Легко повреждаемые поверхности (резьбы, шлифованные поверхности) обрабатываем в заключительной стадии технологического процесса.

 

Погрешность технологической  системы "станок - приспособление - инструмент - заготовка" включает целый ряд случайных, переменных (функциональных) и постоянных систематических погрешностей: погрешности закрепления заготовки и настройки станка на размер; погрешность, зависящую от жесткости технологической системы и обусловленную рассеиванием значений сил резания при обработке партии заготовок; погрешности, обусловленные размерным износом режущего инструмента и температурными деформациями технологической системы; погрешность приспособления; сумму погрешностей формы обработанных заготовок (деталей), вызываемых геометрическими погрешностями станка, и др.

 

Рассмотрим технологический  процесс изготовления детали (рис.1.3)

 

 

 

Рис. 1.3.

 

 

Первый вариант  технологического процесса

Таблица 1.2 

Номер

 

Наименование  и содержание операции

Оборудование

опера-

ции

перехо-да

1

2

3

4

005

  

Входной контроль

Стол контрольный  С161.006.000.00

010

  

Маркировочная

Верстак слесарный 071.137.000.00,

молоток 7850-0101 ГОСТ 2310-77, комплект клейм 7858-0051 ГОСТ 15999-73

015

  

Контрольная

  

020

  

Токарная

16 К20

тип – токарно-винторезный

01

Расточить 13 напроход

02

Расточить 14

03

Расточить 12

04

Расточить 11

05

Расточить 10

06

Расточить 9

07

Расточить 8

025

  

Токарная 

16 К20

тип – токарно-винторезный

01

Точить 9 под Ø121Н9

02

Точить 8 под Ø130Н9


 

 

Продолжение таблицы 1.2

Номер

 

Наименование  и содержание операции

Оборудование

опера-

ции

перехо-да

1

2

3

4

030

  

Токарная (комбинированная)

16 К20

тип – токарно-винторезный

 

Точить 1-7

035

  

Слесарная

Верстак слесарный 071.137.000.00

 

Снять заусенцы, притупить острые кромки фаской 0,2..0,4 мм

040

  

Промывочная

УЗВ-16М

045

  

Контрольная

Стол контрольный С161.006.000.00     

050

  

Получение покрытия

 
 

Покрытие Хим Пас

  

055

  

Контрольная

Стол контрольный С161.006.000.00     

060

  

Маркировочная

Верстак слесарный 071.137.000.00

065

  

Упаковочная

Верстак слесарный 071.137.000.00

Упаковать детали в бумагу, уложить в тару

Бумага оберточная ГОСТ 8273-75

Тара 0.72.9000.0235

 

Второй вариант технологического процесса разрабатываем с целью  достижения требуемой точности без повышения себестоимости обработки детали путем добавления чистовых операций. 

 

Второй вариант  технологического процесса

 

Номер

 

Наименование и содержание операции

Оборудование

опера-

ции

перехо-да

1

2

3

4

   
Операции аналогичны соответствующим

операциям первого варианта (см. табл. 1.2)

16М30


 

Я поменял станок 16К20 на станок 16М30 с ЧПУ, в результате чего повысилась требуемой точность.

1.5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ

1.5.1 РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  СЕБЕСТОИМОСТИ [2]

Таблица 1.3 

Исходные данные

Показатели

16К20

16М30

 Штучно-калькуляционное  время на операцию tшт.к, мин;

8,72

7,06

Разряд работ станочника  

3

3

Коэффициент многостаночного  обслуживания Км

1

1

Часовой норматив зарплаты рабочего НЧ, руб/час

120

120

Количество обслуживаемых станков КС, шт.

1

1

Фонд времени работы оборудования Fд.о, час

3850

4000

Количество смен n, шт.

1

1

Стоимость станка Ф, руб

1200000

9000000

Норматив амортизационных  отчислений На, %

14,1

14,1

Мощность станка Nэ, кВт

10

10

Стоимость технологической оснастки Фт.о, руб

160

160

Годовая программа выпуска Nг, шт

100

100

Коэффициент машинного  времени hм

0,65

0,65

Срок службы инструмента  Тсл.и, мин

120

120

Коэффициент загрузки электродвигателей hз

0,5

0,4

Стоимость инструмента  Фи, руб

140

140

Норматив издержек на 1м2 Нп, руб/м2

700

600 

Площадь, занимаемая станком  Пс, м2

5,53

0,72

Цена 1 кВт/час энергии  Цэ, руб

0,8

0,8

Категория сложности  ремонта механической части оборудования Км

20

19

Категория сложности  ремонта электрической части оборудования Кэ

10,5

10

Коэффициент точности оборудования Кт

1

1

Норматив затрат на ремонт механической части оборудования Нм

40,9

32,3

Норматив затрат на ремонт электрической части оборудования Нэл

9,7

7,9


Технологической себестоимостью детали называется та часть ее полной себестоимости, элементы которой существенно изменяются для различных вариантов технологического процесса. К таким изменяющимся элементам относятся: Мо—стоимость исходной заготовки; Зо—заработная плата станочника; Ао—амортизационные отчисления от оборудования; Ат.о — амортизационные отчисления от технологического оснащения; Ро — затраты на ремонт и обслуживание оборудования; И—затраты на инструмент; Пэ—затраты на силовую электроэнергию; Пп—затраты на амортизацию и содержание производственных площадей. Сумма остальных элементов представляет собой технологическую себестоимость обработки. Оценку вариантов  выполняем сравнением технологической себестоимости выполнения операции:

 

                   Соп=Зо+ Ао+Ат.о+Ро+И+Пэ+Пп+Ппр                             (1.18)

 

Для каждой сравниваемой операции элементы, входящие в структуру Соп, могут быть определены непосредственным расчетом, расчетом с использованием нормативов (по статьям себестоимости), отнесенных к 1 мин или 1 ч работы оборудования. Метод непосредственного расчета является более трудоемким, но и более точным. Сравнение вариантов на основе минимума технологической себестоимости производится, если сравниваемые варианты не требуют для своего выполнения существеных капитальных вложений.

  • Заработная плата станочника с учетом всех видов доплат и начислений, включая выплаты из общественных фондов потребления

 

                                     Зо=Но.ч×tшт.к×Км/60                                               (1.19)                 

где Но.ч— норматив часовой заработной платы станочника соответствующего разряда, руб./ч, определяется по [2, с. 429]; tшт.к — штучно-калькуляционное время на операцию, мин; Кm—коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при многостаночном обслуживании, определяют в зависимости от числа обслуживаемых станков по следующим данным:

Таблица 1.4

Число обслуживаемых станков

1

2

3

4

5

6

7

8

Км

1

0,65

0.48

0,39

0,35

0,32

0,3

0,29


 

  • Амортизационные отчисления от стоимости оборудования

 


 

 

где Ф - стоимость оборудования, руб., определяется как произведение оптовой цены Ц и коэффициента 1,122, учитывающего затраты на транспортирование и

 

 

монтаж станка; На - общая норма амортизационных отчислений, %. Нормы амортизации - по [2, с. 424].

  • Амортизационные отчисления от стоимости технологического оснащения, приходящиеся на одну деталь при расчетном сроке службы оснастки 2 года, определяются

 

                                 Ат.о=Фт.о/(2Nг)                                                     (1.21)

где Фт.о — стоимость технологического оснащения, руб., может быть определена для серийно выпускаемой оснастки по [2], а для специальной оснастки—укрупненно—по [2, с, 426]; Nг—годовая программа выпуска деталей.

  • Затраты на ремонт и обслуживание оборудования

                      


 

 

где Нм и Нэ—нормативы годовых затрат на ремонт соответственно механической и электрической частей оборудования, руб/год. [2, с. 425]; Км и К.э—категория сложности ремонта соответственно механической и электрической частей оборудования [2, с. 429]; Кт—коэффициент, зависящий от класса точности оборудования [2, с. 424].

  • Затраты на режущий инструмент, отнесенные к одной детали

 


 

 

 

где 1,4—коэффициент, учитывающий затраты на повторную заточку инструмента; Фи—цена единицы инструмента, руб. [2]; hм—коэффициент машинного времени, определяемый как отношение tмаш/tшт.к ;

Т cл и—срок службы инструмента до полного износа, мин [2, с. 92—95].

  • Затраты на технологическую электроэнергию

 

                            Пэ=Nэhз.оtшт.кЦэ/7200                                               (1.24)

где Nэ—установленная мощность электродвигателей станка, кВт; hз.о — общий коэффициент загрузки электродвигателей [2, с. 427], Цэ—цена 1 кВт-ч электроэнергии.

  • Затраты на содержание и амортизацию производственных площадей

 

                           Пп=НпПсКс.у tшт.к/(60Fд)                                         (1.25)

 

где Нп—норматив издержек, приходящихся на 1 м2 производственной площади, руб/м2 [2, с. 426]; Пс— площадь, занимаемая станком [2, с. 7—57], умноженная на коэффициент, учитывающий добавочную площадь [2, с. 426].