Технологический процесс механической обработки__шпинделя ____ с годовой программой 720 штук



Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

Московский государственный  индустриальный университет 

(ГОУ МГИУ)

Филиал ГОУ МГИУ в г. Сергиевом Посаде М.О.

(СПФ ГОУ МГИУ)

 

Кафедра «_______Технической физики и прикладной механики_____»

 

К У Р С О В  О Й   П Р О Е К Т

 

 

 

 

 

 

 

по дисциплине «___________Основы отраслевых технологий_________________»

 

на тему «__Технологический процесс механической обработки__шпинделя    

____ с годовой программой   720 штук______»

 

 

Выполнил:

Студент__Жукова Надежда Юрьевна_______

Группа __СП05Э – 23В  курс  4  семестр  7  .

Проверил:

Преподаватель           доц. Кленикова В.А. _________________

Оценка работы___________________________________

 

Дата сдано:                                                      «______»_______________2008 г.

Дата проверено:                                              «______»_______________2008 г.

Сергиев Посад

2008

 

Задание

 

I. На курсовой проект по дисциплине «Основы отраслевых технологий»

выдано студенту ________________________________________________ группы 8761

 

Тема курсового проекта: «Технологический процесс механической обработки ___________

с годовой программой                   штук»

II. Структура пояснительной записки.

Титульный лист

Задание

Содержание

Введение

1. Технологическая часть.

1.1. Обоснование технических требований, предъявляемых к детали.

1.2. Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали.

1.3. Выбор типа и организационной формы производства.

1.4. Обоснование и выбор способа получения заготовок.

1.5. Обоснование и выбор технологических баз.

1.6. Обоснование и выбор последовательности операций обработки детали.

1.6.1. Анализ действующего процесса.

1.6.2. Обоснование и выбор последовательности операций проектируемого процесса.

1.7. Обоснование и выбор оборудования, инструмента, приспособления, средств контроля и автоматизации.

1.8. Разработка карты технологического маршрута обработки детали. Расчет технологической себестоимости на одну из операций.

1.9. Расчет межоперационных припусков и предельных размеров заготовки. Заполнение карты расчета припусков.

1.10. Расчет режимов резания, нормирование.

2. Конструкторская часть.

2.1. Описание установочно-зажимного приспособления.

2.2. Описание средств контроля.

3. Технико-экономическая часть.

3.1. Исходные данные.

3.2. Расчет технико-экономической эффективности процесса.

3.3. Выходные данные технико-экономической эффективности технологического процесса.

 

III. Структура графической части.

1. Чертеж детали (1 лист формата А3 или А4).

2. Схема наладок технологических операций (2-3 листа формата А4).

 

IV. Сроки:  выдача задания: ______________ окончание ________________

 

Работа принята к исполнению студентом ____________________________________________

(подпись)

 

Преподаватель    ________________________       В.А. Кленикова

   (подпись)

  

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………

4

1.

Технологическая часть……………………………………………………………

6

 

1.1.  Обоснование технических  требований, предъявляемых к детали………..

6

 

1.2.  Анализ технологичности  конструкции обрабатываемой детали…………

7

 

1.3.  Выбор типа и  организационной формы производства…………………….

9

 

1.4.  Обоснование и  выбор способа получения заготовок……………………...

11

 

1.5.  Обоснование и выбор технологических баз……………………………….

14

 

1.6.  Обоснование и  выбор последовательности операций  обработки детали...

15

 

1.6.1.  Анализ действующего процесса………………………………...….

16

 

  1.6.2.  Обоснование  и выбор последовательности операций

             проектируемого процесса………………………………………….

17

 
    1. Обоснование и выбор оборудования, инструмента, приспособления,

         средств контроля и автоматизации………………………………….……

20

 

1.8.   Разработка  карты технологического маршрута  обработки детали.  

          Расчет технологической себестоимости на одну из операций…………..

26

 

1.9.  Расчет межоперационных припусков и предельных размеров заготовки.

         Заполнение карты расчета припусков……………………………………..

33

 

1.10.  Расчет режимов  резания, нормирование………………………..…………

37

2.

Конструкторская часть……………………………………………………………

41

 

2.1.   Описание установочно-зажимного  приспособления……………………..

41

 

2.2.   Описание средств  контроля…………………………………………………

41

3.

Технико-экономическая  часть

43

 

3.1.    Исходные  данные…………………………………………………………....

43

 

3.2.    Расчет технико-экономической  эффективности процесса…………..……

43

 

3.3.   Выходные данные  технико-экономической эффективности

         технологического процесса……………………………………………........

44

4.

Структура графической  части……………………………………………………..

46

 

4.1.   Чертеж детали (1 лист формата А4)………………………………………...

46

 

4.2.   Схема наладок  технологических операций ( 2 листа формата А4)……….

48

 

Заключение…………………………………………………………………………

49

 

Список литературы…………………………………………………………………

51


 

Введение

Благосостояние общества и его положение в мировом  сообществе в значительной мере определяются достигнутым уровнем производительности общественного труда. Современные условия характеризуются бурным развитием производства и все более широким использованием высокопроизводительных машин во всех отраслях народного хозяйства.

Это определяет приоритетное значение машиностроения, задачей которого является производство машин, облегчающих  труд человека и повышающих его производительность. Производство машин является сложным процессом, в ходе которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. Поэтому разработку данного курсового проекта можно считать актуальной.

Деталь – это изделие, изготавливаемое из однородного  по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерный признак детали – отсутствие в ней разъемных соединений. Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины, к которым предъявляются различные требования качества.

Для обеспечения производства деталей машин необходимо решить комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные технологические процессы в действующих производственных системах - заводах, цехах, участках, обеспечивая при этом выпуск изделий в определенном производственной программой количестве, требуемом качестве и при наименьшей себестоимости в течение всего срока выпуска.

Так, при освоении нового изделия отрабатывают конструкцию изделия на технологичность, а затем разрабатывают изготовления деталей и сборки изделия. При этом приходится решать и смежные технологические задачи, связанные с выбором и заказом исходных заготовок, проектированием, изготовлением или приобретением предусмотренных технологическим процессом станочных, сборочных и контрольных приспособлений, вспомогательных и режущих инструментов.

Целью исследования является разработка технологического процесса механической обработки детали «шпиндель» с годовой программой 720 штук и оценка технико-экономической эффективности этого процесса для нахождения наиболее рационального способа получения детали  с наименьшими затратами для предприятия.

Для достижения поставленной цели планируется решить ряд задач, определенных заданием. Для этого курсовой проект необходимо разделить на 4 основные части:

  • технологическую,
  • конструкторскую,
  • технико-экономическую,
  • графическую.

Такая структура курсового  проекта позволит последовательно  и детально разработать новый технологический процесс производства детали на основании анализируемого базового процесса, соблюсти все установленные требования к документальному оформлению и достичь положительных результатов экономического характера.

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Обоснование технических требований, предъявляемых к детали

Перед началом разработки технологического процесса механической обработки шпинделя, необходимо выяснить, какие требования предъявляются к данному изделию. Шпиндель является одной из деталей запорного вентиля, который монтируют на трубопроводах, предназначенных для подачи жидкости.

С помощью вентиля можно периодически отключать одну часть трубопровода от другой. Для этого нужно опустить запорный клапан вниз до соприкосновения с торцом втулки. Перемещение клапана в вертикальном направлении производят вращением ключа, насаженного на квадратный конец шпинделя. Уплотнение, прижимаемое сверху фланцем, плотно прилегает к шпинделю. Для предупреждения утечки жидкости через зазоры между корпусом и деталями фланец и шпиндель предусмотрено сальниковое уплотнение из колец (СГ 36-16-3 ГОСТ 6418-81). Уплотнительные кольца поджимаются фланцем, который крепится шпильками (М 6×22,58 ГОСТ 22034-76) и гайками (М 6.5 ГОСТ 5915-70). Для герметичности между корпусом и крышкой ставится прокладка.

Выбор и рациональное использование  материала – основная задача на данном этапе. Правильный выбор обеспечивает выполнение поставленных требований, наименьшие затраты на собственно материал и издержки, связанные с его обработкой, высокое качество изделий в эксплуатации. В процессе выбора материала учитываются физические, технологические, химические, биологические, экономические и экологические критерии [5, стр.32].

Являясь деталью запорного вентиля, шпиндель изготовлен из стали Ст6 ГОСТ 380-71. Данную сталь используют в состоянии поставки для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой. В этом случае они сохраняют структуру нормализации и механические свойства, гарантируемые стандартом (табл. 1, табл. 2). К тому же такая сталь относится к наиболее дешевым, но при этом отвечающим заданным критериям материалам. [3, стр. 38; 6, стр. 32]

 

 

 

 

Химический  состав, в %                        Таблица 1

(ГОСТ 1050-74)

Сталь

С

Si

Mn

Cr

S

P

Ni

Cu

не более

Ст6

0,38-0,49

0,05-0,17

0,50-0,80

0,30

0,05

0,04

0,30

0,30


 

                                           Механические свойства                                    Таблица 2

(ГОСТ 1050-74)

Сталь

Нормализованная

НВ горяче

катанной стали

Нагартованная

σт

σв

δ5

ψ

σв

МПа

δ5

ψ

НВ

не более

МПа

%

%

не менее

 

не менее

Ст6

320

600

13

42

197

        

Исходя из описания детали ее целесообразно изготавливать именно из этого материала.

 

1.2. Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали

 

В процессе разработки конструкции детали конструктор придает ей не только необходимые свойства, выражающие полезность будущего изделия, но и свойства, определяющие уровень затрат ресурсов на его создание, изготовление, техническое обслуживание и ремонт.

Совокупность свойств  изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет собой технологичность конструкции изделия(ТКИ).

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности: состав и взаимное расположение ,его узлов; форму и расположение поверхностей деталей и соединений; их состояние, размеры, материалы и т.д. В свою очередь конструктивное исполнение изделия во многом определяет такие его свойства, как функциональность (способность изделия реализовывать основную функцию для достижения заданного технического эффекта), надежность, эргономичность, эстетичность, экономичность, безопасность и экологичность.  
[7, стр. 269]

Обеспечение технологичности  конструкции детали – комплекс взаимосвязанных  мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий  выполнения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте  изделий. [8, стр10] Оценка технологичности проводится согласно ГОСТ 14.201-73 по качественным показателям:

1. Деталь должна изготавливаться  из стандартных заготовок.

2. Конструкция детали  должна обеспечивать доступность  обработки ее поверхности.

3. Конструкция детали  должна обеспечивать возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов; размеры детали должны быть унифицированы.

4. Свойства материала  детали должны удовлетворять  существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки.

Таблица 3

Анализ технологичности  конструкции детали по геометрической форме и конфигурации поверхностей:

 

№

Требования  технологичности

                         Эскиз

                             (мм)

Характеристика  технологичности

 

1

2

3

1

Деталь должна изготавливаться из стандартных заготовок

  

Конструкция детали технологична, так как в качестве заготовки  используется круглый калиброванный  пруток

2

Конструкция детали должна обеспечивать доступность обработки  ее поверхности

  

Конструкция детали технологична, так как поверхности доступны для обработки на станках

3

Конструкция детали возможность  должна обеспечивать групповых или  стандартных технологических процессов; размеры  детали должны быть  унифицированы

Конструкция детали технологична, так как размеры детали унифицированны и применен типовой технологический процесс

4

Свойства материала  детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки

Конструкция детали технологична, так как деталь изготавливается  из стали марки Ст 6, свойства которой удовлетворяют существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки


 

 

\Вывод: по конфигурации поверхности и геометрической форме шпиндель имеет конструкцию, которую в целом можно признать технологичной. Кроме того, по принадлежности шпиндель – это взаимосвязанная деталь, так как является составляющей частью сборочной единицы «вентиль запорный».

 

1.3 Выбор типа  и организационной формы производства

 

Тип производства – это  совокупность признаков, определяющих организационно технологическую характеристику производственного процесса, осуществляемого как на одном рабочем месте, так и на совокупности их в масштабе участка, цеха, завода [9].

В машиностроении тип  производства определяет содержание, количество и последовательность выполнения операций технологического процесса обработки детали или сборки, используемое оборудование, оснастку, режущий и вспомогательный инструмент, средства контроля и автоматизации, а так же форму организации этих процессов. Его можно определить, последовательно рассчитывая следующие показатели, необходимые для принятия решения о выборе типа производства.

1. Программа запуска заготовок определяется по формуле:

Пз= П + (П*Бз/100) + (П*Бн/100) + (П*БЧ/100), где

П - заданная программа выпуска деталей -  шт.;

Бз-  брак заготовительных цехов, % (1-3%);

Бн- брак на наладку оборудования, % (0,5-1%);

бч- запасные части, % (10-20%);

Пз= 720 + (720*2/100) + (720*0,7/100) + (720*10/100) ≈ 812 (шт.)

2. Такт выпуска деталей представляет собой интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименований, типоразмера и исполнения, и рассчитывается следующим образом:

Твып = 60*Fд*m/Пз, где

Fд- действительный годовой фонд времени за одну смену, час. ;

m - число рабочих смен, шт.

Твып = 60*2008*1/812=148,8 (мин)

3. Коэффициент закрепления операций определяет число операций, которое можно было бы закрепить за одним рабочим местом для полной его загрузки в течение расчетного периода времени:

K3 = Non/Np, где

Non - число всех технологических операций, выполняемых в определенный промежуток времени, шт.;

Np - число рабочих мест, шт.;

В нашем случае Non= 14 шт., а  Np = 2 места.

Кз= 14/2=7

Данный коэффициент  является одной из основных характеристик  типа производства. По его  значению  выбираем тип производства и  делаем вывод, что производство серийное.

4. Коэффициент серийности рассчитывается по формуле

Ксер =Твып/Тшт.ср. где

Тшт.ср. - среднее штучное время обработки детали, мин.;

В нашем случае  Тшт.ср. = 15,3 мин

Ксер = 148,8/14,6=9,72

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. На заводах серийного производства изготавливается около 60% всей продукции машиностроения (станков, автомашин, насосов и др.). [5, стр. 119] В зависимости от количества изделий в партии различают три разновидности серийного производства: крупносерийное (по своим характеристикам тяготеет к массовому); среднесерийное (наиболее характерная регулярность и стабильность повторения партий); мелкосерийное (нерегулярная, эпизодическая повторяемость выпуска изделий через длительные периоды времени, тяготеет к единичному производству). В нашем случае можно говорить о среднесерийном производстве.

В среднесерийном производстве, обычно именуемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования закрепляют несколько технологических операций, для выполнения которых проводят переналадку оборудования. Размер производственной партии - от нескольких десятков до сотен деталей.

Размер партии деталей  рассчитывается по следующей формуле :

n = Пз*А/Ф, где

А - число дней работы на запасе деталей со склада, шт.;

Ф - число рабочих дней в году;

В нашем случае Ф = 251 день, а А = 5 дней.

n= 812*5/251 = 17 (шт.)

Для расчетов принимаем  размер партии - 17 деталей.

Вывод: деталь шпиндель изготавливают партиями в 17 штук, повторяющимися через определенные промежутки времени.

 

1.4 Обоснование и выбор способа получения заготовок.

 

Заготовка — это предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материала и шероховатости поверхности изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу — узел.

Выбрать заготовку — это значит определить ее рациональный вид, определяющий конфигурацию заготовки,  припуски на обработку, размеры заготовки, допуски на точность их выполнения, назначить технические условия на выполнение заготовки и выбрать оборудование. Конфигурация заготовки вытекает из конструкции детали и определяется ее размерами и материалом, условиями работы детали в машине с учетом статических, динамических, температурных и других нагрузок.

В производственных условиях технологии заготовительного и механических цехов могут встретиться с ситуацией, когда выбор заготовки предопределен, т.е. метод изготовления заготовки определенного вида производства задан, а технолог лишь уточняет его. Вторая ситуация, когда выбор заготовки конструктор оставляет за технологом. [7, С. 294-297]

Сравним следующие два метода получения  заготовок:

- пруток горячекатаный (базовый  процесс);

- пруток калиброванный (проектируемый процесс).

Для сравнения проанализируем показатели предварительной оценки выбора способа  получения заготовок:

1. Коэффициент использования  металла

Ки.м.=Gд/Gз, где

Gд,Gз - соответственно масса детали и масса заготовки;

В данном случае

Gд= 0,1729 (кг)

Gз (б)= 0,2831 (кг)

Gз (н)= 0,2430 (кг)

Ки.м.(б)= 0,1729/0,2831 = 0,6108

Ки.м.(н)= 0,1729/0,2430 = 0,6896

В проектируемом процессе коэффициент использования металла выше, чем в базовом процессе, а это свидетельствует об экономии металла  и снижении доли отходов.

2. Трудоемкость:

 

где - трудоемкость нового процесса, мин.

     - трудоемкость базового процесса, мин.

Так как известна масса  заготовок в базисном и проектируемом  процессах, можно выразить трудоемкость нового процесса через трудоемкость базисного в виде соотношения:

= 0,9034*

3. Снижение материалоемкости

ΔG=(Gб-Gн)*Nr, где

 Nr - годовая программа выпуска деталей, шт. -          шт.

ΔG= (0,2831-0,2430)*720 = 28,87 (кг)

Значит в абсолютном выражении экономии материалла составит 28,87 кг на всю программу запуска  деталей.

4. Себестоимость изготовления детали

С=Мо+Зо., где

Мо - стоимость основных материалов;

Зо - заработная плата основных производственных рабочих;

,  
где - стоимость единицы массы заготовки, руб./кг.

- коэффициент, учитывающий транспортно - заготовительные расходы (1,05-1,1)

- масса отходов на одну  деталь, кг.

  - стоимость отходов, руб./кг;

В нашем случае

= 23 руб./кг.

= 1,05

(б)= 0,2831-0,1729 = 0,1102 (кг)

(н)= 0,2430-0,1729 = 0,0701  (кг)

  =  2,3 руб./кг.

Мо(б)= 0,2831*23*1,05 – 0,1102*2,3 = 6,58 (руб.)

Мо(н)= 0,2430*23*1,05 – 0,0701*2,3 = 5,71 (руб.)

, где 

Кв.н. - коэффициент, учитывающий средний процент выполнения плана. (0,15-1,2)

Кпр. - коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты (1,2 - 1,5)

1,25 - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и отчисления на социальное страхование.

tшт.i - штучное время на выполнение i-ой операции, мин.

Cti - часовая тарифная ставка рабочего на выполнение i-ой операции

В нашем случае

Кв.н. =1,1

Кпр. =1,3

 tшт.i (б) =  15,3 мин.

 tшт.i (н) =  13,1 мин.

Ct(б) = 48,82 (часовая тарифная ставка рабочего четвертого разряда) руб./час.

Ct(н) = 32,95 (часовая тарифная ставка рабочего третьего разряда) руб./час.

Зо (б) = 1,1*1,3*1,25*15,3/60*48,82 = 22,25 (руб.)

 

Зо (н) = 1,1*1,3*1,25*13,1/60*32,95 = 12,86 (руб.)

После подсчета всех четырех  показателей получаем:

ΔС =(Сб-Сн)* Nr

ΔС= (6,58+22,25-(5,71+12,86))*720 = 7387,2 (руб.)

Вывод: проведенные выше вычисления свидетельствуют о том, что целесообразней будет применение калиброванного прутка в качестве заготовки для изготовления шпинделя.

 

1.5. Обоснование и выбор технологических баз.

 

Особое внимание, при  разработке технологических операций, необходимо уделить выбору баз для обеспечения точности обработки детали и выполнения технических требований чертежа. В процессе выбора баз необходимо принимать поверхности, от которых дан размер на чертеже, определяющий положение обрабатываемой поверхности.

Базирующие поверхности (база) - это поверхности, определяющие положение деталей при обработке. Базы подразделяются на установочные и измерительные. Основная установочная база - поверхность детали, которая служит только для ее установки при обработке. Измерительная база - поверхность, от которой производится отсчет размеров при измерении.

В токарной операции основной установочной базой является наружная поверхность, а вспомогательной установочной базой - центровое гнездо. В свою очередь во фрезерной операции установочной базой является наружная поверхность, которой деталь крепится к станку, а измерительной базой - торец.

Выбор технологических  баз определяет:

  1. Простоту конструкции станочного приспособления с удобной установкой, креплением и снятием обрабатываемой детали.
  2. Удобство установления детали на станок и снятия с него;
  3. Достаточную протяженность для обеспечения устойчивого положения детали;
  4. Наименьшие деформации под действием сил резания, зажима и собственного и собственного веса;
  5. Наименьшее время установки и обработки детали;
  6. Принцип постоянства баз.

 

1.6. Обоснование и выбор последовательности операций  
обработки детали

 

Применительно к условиям машиностроительного производства технологический процесс — это часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль.

В общем случае технологический  процесс состоит из технологических  и вспомогательных операций. Технологическая операция выполняется на одном рабочем месте и является законченной частью технологического процесса.

Технологическая операция — основная составная часть производственного планирования и учета, в течение которой происходит определение следующих показаний: определение трудоемкости изготовления изделий; установление нормы времени и расценки; определение количества рабочих и средств технологического оснащения; себестоимости обработки изделий; календарное планирование производства; контроль качества и сроков выполнения работ.

Вспомогательные операции — это части технологического процесса, которые не изменяют формы, внешнего вида или свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологических операций. Это контрольные, маркировочные, транспортные операции, а также по удалению стружки и др.

В состав технологической операции входят установы, позиции, технологические и вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы, приемы. [5, стр. 115]