Технологии машиностроения. 2

1. Введение.

 

 

     Становление рыночной экономики вносит существенные изменения в механизм хозяйствования во всех сферах деятельности. На первый план выдвигаются проблемы микроэкономической стабилизации и создания условий для возобновления экономических показателей, постоянно идут поиски экономики. Система государственного регулирования направлена на осуществление социально-экономической политики в области оплаты труда и доходов населения, защиту внутреннего рынка, решения глобальных проблем инвестиционной и инновационной политики, внешнеэкономической деятельности. Особое внимание уделяется денежно-финансовой и налоговой политике, повышению конкурентоспособности продукции на внутреннем и мировом рынках.

     В современных условиях эффективность  работы промышленных предприятий  в значительной степени зависит  от того, как и в какой степени  учитываются и реализуются внешние и внутренние факторы, воздействующие на производство.                  

      Предстоящее развитие промышленности  нацелено на стабилизацию экономики, обеспечение социальной защиты и социальных гарантий, повышение национальной безопасности государства с учётом реализации всех факторов, воздействующих на экономическое развитие.

     В условиях рынка спрос и  предложение на конкретную продукцию  регулируют и обеспечивают необходимую  пропорциональность развития промышленности. Для оценки эффективности работы  предприятия наряду с суммой  прибыли используется показатель рентабельности чем он выше, тем эффективнее производство.

     Для повышения эффективности работы промышленности необходимо пользоваться следующими мероприятиями: внедрение новой техники и технологии, механизация и автоматизация производства, применения более дешевых и легкообрабатываемых материалов, стандартизация и унификация изделий, наиболее полная пропорциональная загрузка оборудования по времени и мощности, внедрение современных средств пропорционального контроля, рациональная специализация цехов, участков и рабочих мест, автоматизация управленческого труда, совершенствование технического снабжения, изменении цен на сырьё, изменение системы налогообложения.

 

 

 

 

 

          1.1. Современное состояние экономики, основные            направления по совершенствованию экономики страны.   

 

      Переход нашей экономики от планово-централизованной к рыночной оказался очень сложным и трудным. Этот этап сопровождается падением производства, инфляцией, снижением жизненного уровня населения и нарастанием социальной напряженности в обществе. Таких существенных негативных последствий никто не предполагал; прогнозировалось экономическое ухудшение в стране, но не в таких масштабах.

      Можно назвать множество объективных  и субъективных причин, но ни  одна из них до конца не раскроет суть происходящего, настолько это многоплановое и неординарное явление для нашей страны. Ясно и то, что на этом этапе отсутствовала хорошая и научно обоснованная программа экономического и социального развития страны. Управленческий персонал не был должным образом подготовлен к выполнению своих функций в условиях рыночных отношений. Это относится не только к верхним эшелонам власти, но и в целом к директорскому корпусу.

      Все это, вместе взятое, сыграло негативную роль при осуществлении экономической реформы в России. Отсюда можно сделать вывод, что подготовка экономистов новой формации, глубоко понимающих теорию рыночной экономики и умеющих эффективно использовать полученные знания на практике как на макро-, так и микроуровне, имеет исключительно важное значение для России.

      Известно, что экономика подразделяется  на две основные области: макроэкономику и микроэкономику.

      Макроэкономика изучает экономическое  состояние страны в целом. В  макроэкономике все величины рассматриваются в агрессивном, совокупном виде: национальный продукт, совокупный спрос, совокупное предложение, занятость и норма безработицы, уровень инфляции и т.д.

      Микроэкономика связана с деятельностью  отдельных экономических субъектов. Она изучает деятельность предприятий, фирм и отраслей народного хозяйства.

      Деление экономики на макро-  и микроэкономику чисто условное, так как довольно часто эти два понятия трудно разграничить. Кроме того, между ними существует довольно тесная связь. Во-первых, макроэкономика является теоретическим фундаментом для познания микроэкономики; во-вторых, состояние экономики зависит в первую очередь от эффективности работы отдельных предприятий, фирм, т.е. коммерческих организаций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Место и роль машиностроительной  промышленности в экономике страны.

 

Машиностроение — ведущая  отрасль промышленности. Это обусловлено в первую очередь тем, что машиностроение:

1) создает машины и оборудование, используемое в других отраслях  и, тем самым, создает условия  для развития всех других отраслей  промышленности;

2) является крупнейшим  потребителем продукции черной  и цветной металлургии, а также  целого ряда других отраслей;

3) обеспечивает занятость  довольно большой доли трудовых  ресурсов;

4) выступает как районообразующий  фактор;

5) является отражением  степени развития производительных  сил в регионе;

6) дает существенный толчок  развитию прогрессивных технологий.

То есть, можно сказать, что экономика всей страны напрямую зависит от состояния данного  промышленного комплекса.

Машиностроительный комплекс отличается широким развитием межотраслевых и внутриотраслевых связей, основанных в значительной мере на производственном кооперировании. Его связи с другими межотраслевыми комплексами служат одним из важнейших условий функционирования хозяйства страны в целом. 

Выпуская орудия труда, он реализует достижения научно-технического прогресса, обеспечивает комплексную  механизацию и автоматизацию производства. На него приходится более 1/4 стоимости промышленно-производственных основных фондов и около   1/5 объема выпускаемой промышленностью продукции.

Структура отечественного машиностроения — так, как она сложилась к  настоящему времени, — характеризуется  «утяжеленностью» (явным преобладанием производства средств производства для тяжелой индустрии) и высокой степенью милитаризации. Доля военной техники весьма значительна при заметном отставании выпуска потребительских товаров и оборудования для непроизводственной сферы.

Спад производства в машиностроительном комплексе, происшедший при переходе к рыночной экономике охватил, прежде всего, те отрасли, которые дают преимущественно технологическое оборудование для хозяйства. В то же время машиностроительный комплекс обладает необходимым производственным потенциалом для выпуска автомобилей, строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин, горнорудного и металлургического оборудования. Несмотря на кризисную ситуацию, относительную стабильность и рост показывает, например, автомобильная промышленность.

Машиностроение представляет собой самую сложную и дифференцированную отрасль промышленности. В зависимости от целевого назначения выпускаемой продукции оно делится на энергетическое, транспортное, сельскохозяйственное, строительно-дорожное, производство технологического оборудования для промышленности и другие группы. Каждая из них, в свою очередь, состоит из нескольких отраслей. Особое место принадлежит станкостроению, а также производству кузнечно-прессовых машин, литейного оборудования и инструментов, обеспечивающих развитие самого машиностроения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        

2. Основная  часть.

2.1  Технико-экономическое обоснование выбора заготовки.

Правильный  выбор заготовки и их подготовка для механической обработки являются важнейшими технико-экономическими вопросами.

Выбор того или иного вида заготовок зависит  от материала деталей; их конструктивных форм, типа производства, условий их работы в изделии. В качестве заготовок для изготовления деталей могут применяться:

- отливки  чугунные, стальные, из цветных сплавов  и др.;

- поковки  стальные и из цветных сплавов;

- сортовой  прокат стали, цветных металлов  и сплавов.

Отливки применяются для деталей, материал которых обладает литейными свойствами. Они используются для фасонных деталей, неподвергающихся ударным нагрузкам, действию растяжения и изгиба и отливаются обычно из чугуна и алюминиевых сплавов.

Заготовки в виде поковок изготавливаются, в основном, двумя –ковкой и штамповкой. Эти виды заготовок применяются для деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение, кручение и имеющих в разных своих частях значительную разницу (более 15 мм) в поперечных сечениях. При изготовлении поковок обычно получают конфигурацию заготовки приближенную к форме готовой детали.

Заготовки, полученные свободной ковкой, применяются  преимущественно для крупных  деталей, а в единичном и мелкосерийном  производстве и для мелких деталей.

Штампованные  заготовки имеют преимущество перед  кованными. Они имеют более однородную структуру материала и более высокую прочность. С целью повышения точности размеров и улучшения качества поверхности штамповок, применяют штамповку с подогревом.

Заготовки из проката применяются для деталей, по конструкции приближающихся к какому-либо виду данного проката, когда нет значительной разницы (менее 15 мм) в поперечных сечения детали. При этом в технологичном процессе изготовления детали необходимо предусматривать минимальный объем механической обработки по снятию металла.

Правильное  решение вопроса о выборе заготовки  можно получить в результате технико-экономических расчетов.

 

Расчёт  изготовления заготовки методом

проката.

 

Длина  L – 270 мм;  наружный диаметр 88 мм.

 

Технологический маршрут обработки данной поверхности.

операция   005 - Заготовительная                     

операция   010 - Токарная черновая                

операция   015 - Токарная получистовая       

операция   020 - Токарная чистовая 

операция   025 – Токарная операция

операция   030 -  Фрезерная операция

операция   035 – Слесарная

 

Припуск на подрезание торца –  1,2 мм

 

Припуск на обработку наружного  диаметра

 

Операция  015   D_{P  015}=D_P +₂Z_ЧИСТ=88+2 =90,5 мм.

Операция  020   D_{P  020}=D_H+₂Z₀₁₅=88,5+0,5=90,5 мм.

 

Расчетный размер заготовки

D_Рз = D_{Р 020}+₂Z₀₂₅=90,5+5=95,5 мм.

По расчетным  данным заготовки выбираем необходимый  размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71( табл. 3.14 [3] ñ мм   длина  4 – 7   м.

Общая длина  заготовки

где  - номинальная длина по рабочему чертежу, мм.

 Принимаем  длину заготовки 275 мм.

   Объём  заготовки определяем по плюсовым  допускам.

 

Массу заготовки  определяем

Выбираем  оптимальную длину проката для  изготовления заготовки.

Потери на зажим заготовки L₃ , принимаем 88 мм.

Заготовку отрезают на ножницах. Это самый производительный и дешёвый способ.

Длину торцового  обрезка проката определяем из соотношения

   L_ОБ=(0,3+0,5)∙d = 0,3 ∙ 95 = 28,5 мм.

Где d – диаметр сечения заготовки, мм ; d = 95 мм.

 Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется по формуле ( 3.10 ).

Из проката  длиной  4  м.

         Получаем 13 заготовок из данной  длины проката. 

Из проката  длиной  7 м.

         Принимаем 24  заготовок из данной  длины проката.

Остаток длины  определяется в зависимости от принятой длины проката :

   Из  проката длиною 4 м.        

   

  Из проката  длиною 7 м.                  

 

Из расчётов на не кратность следует, что прокат длиною  7  м.  для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиною 4  м.  Потери материала на зажим при отрезки по отношению к длине проката составят:

Потери материала  на длину торцёвого обрезка проката  в процентном отношении к длине проката составят  :

      Общие потери  % к длине выбранного  проката

Расход материала  на одну деталь с учётом всех технологических  неизбежных потерь

  

Коэффициент использования материала

                       

Стоимость заготовки  из проката

С_ЗП = С_м .G_зп -( G_зп- G_g) · (C_отх /1000) =

81· 16,22 - (16,22 - 6)·(16/1000) =1313р.

 

 

 

 

 

Расчёт изготовления заготовки  методом

горячей   объёмной штамповки.

Степень сложности  С1. Точность изготовления поковки – класс I/

Группы стали  – М 1.

Припуски  на номинальные размеры детали назначают  по таблице (см. приложение 12). Припуски на обработку заготовок, изготовляемых горячей объемной штамповкой, зависит от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчётные размеры заготовки:

 

Наружная  поверхность:

       D_{P 88}=D_H+2∙Z=88+4=92 мм.

       L_{P 270}=L_∂+2∙Z=270+4,4=274,4 мм.

 

Внутренняя  поверхность:

       D_{P 74,7}=D_H+2∙Z=74,7+4=78,7 мм.

       D_{P 73}=D_H+2∙Z=73+4=77 мм.

       D_{P 65}=D_H+2∙Z=65+4=69 мм.

       D_{P 59}=D_H+2∙Z=59+4=63 мм.

       D_{P 48}=D_H+2∙Z=48+4=52 мм.

       D_{P 50}=D_H+2∙Z=50+3,6=53,6 мм.

       D_{P 43}=D_H+2∙Z=43+3,6=46,6 мм.

       L_{P 8}= L_∂+2∙Z=8+3,6=11,6 мм.

       L_{P 71}= L_∂+2∙Z=71+4=75 мм.

       L_{P 20}= L_∂+2∙Z=20+3,6=23,6 мм.

       L_{P 79}= L_∂+2∙Z=79+4=83 мм.

       L_{P 10}= L_∂+2∙Z=10+3,6=13,6 мм.

       L_{P 42}= L_∂+2∙Z=42+3,6=45,6 мм.

       L_{P 8}= L_∂+2∙Z=48+3,6=51,6 мм.

Для определения  объема штампованной заготовки рекомендуется  условно разбивать фигуру заготовки  на отдельные простые элементы и  проставить на них размеры с учётом плюсовых допусков. Определим объем  отдельных элементов заготовки: V₁, V₂, V₃, V₄.

Наружная  поверхность:   

                                                                                                                                                                         

Внутренняя  поверхность:

Общий объем заготовки: 
         V_ОБЩ= V₁-(V₁+V₂+V₃+ V₄) =2003, 9149 -1158, 8791= 845,0358 см³.

Масса штампованной заготовки:

    G_{З.Ш .}= γ∙V_ОБЩ=0,00785∙845,0358=8,63 кг.

 

 

Принимая  неизбежные технологические потери  ( угар, облой и т.д.) при горячей объёмной штамповке равными  10  %, определим расход материала на одну деталь :

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку

Стоимость штампованной заготовки

С_З.Ш = С_м .G_зш -( G_зш- G_g) · (C_отх /1000) =

83· 9,493 - (9,493 - 6) · (17 /1000) = 787р.

 

Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки

 

        Техника – экономические расчёты  показывают что заготовка, полученная  методом горячей объёмной штамповки на горизонтально – ковочной машине, более экономична по использованию материала, чем заготовка из проката, и по себестоимости обходится дешевле, но я принимаю заготовку из горячекатаного круглого проката обычной точности из-за дороговизны штамповочного оборудования и его обслуживания.

 

 

 

 

 

 

2.2 Определение затрат на основные материалы.

          В экономической  части дипломного проекта проводятся  технико - экономические расчёты размеров затрат на обработку заготовки, себестоимости готовой детали или изделия и даётся окончательный анализ эффективности спроектированного технологического процесса и участка механического цеха.

       Экономические  обоснования могут носить самый  разнообразный характер: обоснование  частных решений по выбору  исходных заготовок или варианта  технологического процесса , оценка эффективности реорганизации участка механического цеха на базовом заводе и  т.п. 

       Определение затрат  на основные материалы производят  по следующим исходным данным: марки материала, виду исходной заготовки (прокат, штамповка, литьё и  т. п.), массе заготовки и массе реализуемых отходов. Стоимость материалов и отходов принимается по прейскурантам, ценником или по заводским данным.Стоимость (руб.)материала на одну деталь М_д определяют по формуле

 

М_д = m_зa - m_отb =

 

16,22·89 -10,2 ·16=1443-163,2 = 1279,8 рублей,

 

где  m_з - масса исходной заготовки, кг;  m_от - масса реализуемых отходов, кг; a- стоимость одного килограмма заготовки, руб.; b - стоимость одного килограмма отходов, руб.

             К цене материала, взятого из  прейскуранта, необходимо прибавить  расходы, связанные с доставкой материала на завод (стоимость транспортировки и разгрузки), равные примерно 10% цены.

            Стоимость материала на весь  годовой объем выпуска из N детали равна

M_r=M_дN = 1280·25000 = 31995000 рублей.

           После расчёта стоимости основных материалов на годовой объём выпуска заполняют ведомость потребности и затрат на основные материалы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(табл.27)

Наименование   детали

Годовой объем выпуска , шт.

Заготов- Ка

Норма расхода

Стоимость материалов  с учетом транспортных расходов

Масса отходов

Стоимость реализуе -мых отходов

Стоимость материалов за вычетом отходов

Марка материала

Вид  заготовки

на  1 деталь, кг.

На годовой объем выпуска, т.

на 1 деталь, кг

На годовой объем выпуска, т

на 1 деталь, руб.

на годовой объем выпуска, руб.

на 1 деталь, руб.

на годовой объем выпуска, руб.

на 1 деталь, руб.

на  объем выпуска, руб.

Корпус средней секции насоса

25000  шт.

сталь 40Х

Прокат

6

150

89

31995000

10,2

255

16

400000

73

1825000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Установление последовательности выполнения

операций.

 

 

№ опер.	Наименование операции	Модель станка	Подготовительно-заключенное время, Тп.з мин	Штучное время, мин., Тшт
005     010     015       020   025       030         035	Заготовительная     Токарная       Токарная       Токарная     Токарная       Фрезерная         Слесарная	8Г661-Кгуглопильный-отрезной станок   1П756ДФЗ-Токарно-револьверный станок   1П756ДФЗ-Токарно-револьверный станок   1П756ДФЗ-Токарно-револьверный станок   1П756ДФЗ-Токарно-револьверный станок   Вертикально-фрезерный станок 6Р12	4     6,6       6,6       6,6     6,6     12,7         5,8	1,28     13,46       8,09       11,67     17,4     5,3         0,95
Итого			48,9	58,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Расчет технологической нормы времени на обработку детали и годовой нормы выработки.

 

Техническая норма времени  на обработку заготовки является одной из основных параметров для расчёта стоимости изготовляемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирование производства.

Техническую норму времени  определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудовании и правильной организации рабочего места.

 

Находим штучное время  на каждую операцию обрабатываемой заготовки:

Т_шт=Т_осн+Т_всп+Т_тех+Т_орг+Т_отв    ,где

Т_осн – основное время на обработку по одной операции.

Т_всп – вспомогательное время на установку и снятие детали.

Т_тех – время на техническое обслуживание рабочего места.

Т_орг – время на организацию обслуживания рабочего места.

Т_отд – время на отдых и личные надобности.

Находим штучное время  по операциям:

    

 

005 Заготовительная - 8Г661

Т_осн= 0,7 мин, Т_всп= 0,3мин, Т_тех=0,2 мин,  Т_орг= 0,017 мин, Т_отд= 0,06 мин;

Т_шт=0,7+0,3+0,2+0,017+0,06=1,28 мин.

 

010 Токарная - 1П756ДФЗ

Т_шт=7,44+1,18+0,882+3,9652=13,46 мин.

 

 

015 Токарная - 1П756ДФЗ

Т_шт=2,71+1,18+0,7+3,5=8,09 мин.

 

020 Токарная - 1П756ДФЗ

Т_шт=5,99+1,38+0,7+3,6=11,67 мин

 

025 Токарная - 1П756ДФЗ

Т_шт=7,2+1,08+1,8+7,3=17,4 мин

 

030 Фрезерная - 6Р12

Т_шт=1,87+1,06+0,448+1,968=5,3 мин

 

035 Слесарная

Т_шт=0,3+0,3+0,2+0,017+0,06=0,95 мин

 

Находим минимальный и  оптимальный размер партии:

Минимальный размер партии деталей определяется по формуле:

,

где: Т_п.з - подготовительно-заключительное время на переналадку оборудования по  операции, имеющей наибольшие затраты времени на переналадку, мин;

t_шт- штучное время операции, имеющей наибольшее подготовительно-

заключительное время, мин;

к - коэффициент допустимых потерь времени на переналадку станка, изменяющийся среднесерийное в пределах 0,03 - 0,1. Принимаем к = 0,03.

Оптимальный размер партии деталей должен быть равен или больше минимального размера партии и кратным сменно-суточной программе, учитывать особенности технологического процесса и необходимый запас деталей на складе в днях:

,

где: n_опт — оптимальный размер партии деталей;

N_год. - годовая программа выпуска деталей, шт.;

Ф - число рабочих дней в году, Ф = 365-(104+8) = 253 дня;

Принимаем Ф = 253 дня

t - необходимый запас деталей на складе в днях. В зависимости от

размеров и массы детали t изменяется от 2 - 30 дней.

Принимаем 10 дней.

Программа задана на год в количестве 25000 деталей в год, тип производства – среднесерийный.

Минимальный размер партии деталей составит:

n_min = 12,7/7·0,03 = 60 деталей.

Оптимальный (нормативный) размер партии деталей составит:

n_опт = 25000/253+10= 108 деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5  Расчет количества оборудования, станков.

 

В среднесерийном типе производства расчет количества рабочих мест на участке ведется по операциям на основе трудоемкости программы и эффективного годового фонда времени работы одного станка по формуле:

где: N_год. - годовая программа выпуска деталей-25000шт;

        t_шк - штучно-калькуляционное время на операциях, выполняемых на

        однотипных станках, мин;

        F_эф, - годовой эффективный фонд времени работы станка, час.= 1860

Fд= [(365-в.д-п.д)× 8,2-п.п.д×1]zКр = 1860 часов.

в.д=104- количество выходных дней (суббота  и воскресенье)

п.д=8-количество праздничных дней;

п.п.д=6-количество предпраздничных  дней (продолжительность рабочего дня  меньше на 1 ч);

z- число смен работы оборудования;

Кр- коэффициент, учитывающий время пребывания станка в ремонте;

Кр=0,9…0,94- для крупных станков;

Кр=0,95…0,97- для средних станков;

Кр=0,96…0,98- для мелких станков;

Кр=0,88…0,9- для автоматических  линий.

 

С_р округляют до ближайшего целого числа - принятого количества станков С_пр.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

где: t_шк - штучно-калькуляционное время, мин;

t_шт -штучная норма времени на операцию, мин;

Т_п.з - подготовительно-заключительное время, мин;

n_опт - оптимальный размер партии деталей.

Расчёт количества оборудования и его загрузку в серийном типе производства.

    oп. 005   t_шк =1,28+4/108=1,31 мин.

    oп. 010   t_шк=13,46+6,6/108=13,52 мин.

oп. 015   t_шк=8,09+6,6/108=8,15 мин.

oп. 020   t_шк=11,67+6,6/108=11,73 мин.

    oп. 025   t_шк =17,4+6,6/108=17,46 мин.

oп. 030  t_шк= 5,3+12,7/108=5,41 мин.

 

Таблица 2.

№ опер.	Наименование операции	Штучно- калькуляционное время, tшк, мин.	Количество станков		Коэффициент загрузки рабочих мест, Кз
			Расчётное количество, Ср	Принятое количество, Спр
005   010 015 020 025 030	Заготовительная Токарная Токарная Токарная Токарная Фрезерная	1,31   13,52 8,15 11,73 17,46 8,5	25000·1,31/ /1860·60=0,3 3 1,82 2,62 3,91 1,9	1   3 2 3 4 2	0,3   1,00 0,91 0,87 0,97 0,95
	Итого:	60,67	=13,55	=15	Кз=0,83