Техпроцесс механической обработки детали Бугель 3522-260131-Б с экономическим обоснованием технологического процесса

 

Министерство  образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Машиностроительный  факультет

Кафедра «Технология машиностроения»

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

по  дисциплине «Технология машиностроения»

 

на тему «Техпроцесс  механической обработки детали

Бугель 3522-260131-Б

 с экономическим  обоснованием технологического  процесса»

Выполнил:	Силаев С. С.                        студент гр. 103229
Руководитель:	Медведев А. И.

 

 

Минск 2012

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1Назначение  и условия работы детали в  узле…………………………………..4

2 Анализ технологичности  конструкции………………………………………..7

3 Выбор типа  и организации формы производства…………………………….9

4 Выбор способа получения заготовки с экономическим обоснованием по ее усовершенствованию……………………………………………………………13

5 Анализ существующего технологического процесса……………………….17

6 Проектирование  технологического процесса механической  обработки…..33

7 Назначение  припусков на механическую обработку………………………..35

8 Назначение режимов резания………………………………………………....36

9 Назначение технических  норм времени для операций……………………...38

10 Определение  необходимого количества оборудования  и построение графиков загрузки………………………………………………………………..39

11 Описание приспособления……………………….……………………….…41

12 Технико-экономические  расчеты……………………………………………42

Заключение……………………………………………………………………….47

Список использованной литературы…………………………………………..48

Приложение………………………………………………………………………49

 

 

 

 

 

Введение

Одна из главных задач машиностроения ― дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей. Особенно большее внимание уделяется чистовым и отделочным технологическим методам обработки, объём которых в общей трудоёмкости обработки деталей постоянно возрастает.

Обработка металлов резанием ― это процесс срезания режущим инструментом с поверхности  заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали.

К современным  машинам и приборам предъявляются  высокие требования по технико-эксплутационным  характеристикам, точности и надежности работы. Эти показатели обеспечиваются высокой точностью размеров и качеством обработанных поверхностей деталей машин и приборов. Поэтому, несмотря на большие достижения технологии производства высококачественных заготовок, роль обработки резанием и значение металлорежущих станков в машиностроении непрерывно повышаются.

Современные металлорежущие станки ― это разнообразные и  совершенные рабочие машины, использующие механические, электрические и гидравлические методы осуществления движений и управление рабочим циклом, решающие самые сложные технологические задачи.

Станкостроение  развивается как в количественном, так и качественном отношении. Непрерывно повышаются точность, производительность, мощность, быстроходность и надежность работы станков. Улучшаются эксплутационные характеристики, расширяются технологические возможности, совершенствуются архитектурные формы станков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Производственное объединение « Минский тракторный завод имени В.И. Ленина» - одно из крупнейших предприятий в мире по выпуску сельскохозяйственных тракторов. Завод строился в то время, когда разорённая войной Беларусь полным ходом востанавливала своё хозяйство. Строительство завода развернулось на окраине Минска, на руинах авторемонтного завода. Новое предприятие должно было освоить производство гусеничных тракторов КД-35, причём проектная мощность завода была рассчитана на 50 машин в сутки. Производство КД-35  осваивалось поэтапно -  в процессе строительства завода: 1948 г. – организация производства пусковых двигателей ПД-10; 1950 г. – основные двигатели Д-35.

   С августа 1951 г. завод перешёл на выпуск  трелёвочных  тракторов КТ-12 конструкции Кировского завода. К концу 50-х на заводе формируется талантливый коллектив конструкторов, который возглавил Дронг И.И., начинаются  собственные разработки конструкций тракторов. С этого момента начинается специализация МТЗ на выпуске колёсных тракторов «Беларусь».

   С 1948 по 1953 годы создаётся колёсный  трактор МТЗ-2. Первый трактор  ,сошедший с конвейера 14 октября, установлен на пьедестале у проходной завода.

 В 1958 году  МТЗ выпустил 100 000-й трактор. К  1966 году тракторам «Беларусь»  присвоено 14 медалей на различных международных выставках и ярмарках. Ежегодные поставки машин за рубеж составляли 18 000-25 000.

  Ноябрь 1972 года  – с конвейера сошел миллионный трактор.

    В  1974  начался серийный выпуск  более мощного высокопроизводительного  трактора МТЗ-80. Это была самая  массовая модель трактора в  мире(1 350 000 единиц).

    В  1995 г. на главном конвейере  был собран трехмиллионный трактор.

В период 90-х  годов МТЗ сумел сохранить  производственную базу, профессиональный коллектив, что позволило ему стать одним из флагманов белорусской экономики. На сегодняшний день предприятие выпускает более 50-ти различных видов и модификаций  тракторов и машин от мотоблоков и минитракторов М320 до огромных машин типа МТЗ-1221 и МТЗ-1802. На головном предприятии в Минске работает более 20 000 человек.

   В мае  2005 года Тракторный завод отгрузил  и реализовал на внешнем и  внутреннем рынке 2447 тракторов и машин. В Россию МТЗ экспортировал 1 248 тракторов, что на 18,9% больше по сравнению с маем прошлого года. В страны дальнего зарубежья отправлено 550 машин (рост 6%). Всего в мае Минский тракторный завод произвел 3 085 тракторов и машин, что составило 129,5% к аналогичному периоду прошлого года.

  На схеме 1 приведен  порядок взаимодействия подразделений  завода при разработке новых  образцов.

 

 

 

 

 

 

    

 

УГТ – ТПП трак- торов по механическому производству

УМ  и ТО – ТПП тракторов по металлургическому и термическому производству

ОЧПУ – ТПП тракторов по производству с применением станков с ЧПУ

 

ГСКБ – проекти рование и разра- ботка тракторов

ОКБ и ОЦ-2  –проектирование и разработка изде- лий на базе тракторов и др. изделий

ЦОП  – изготов- ление опытных образцов тракторов

ЦИ – испытание опытных образ- цов тракторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 1 –  Проектирование, разработка и подготовка производства

             

Технологии  применяемые ПО МТЗ:

Заготовительное производство:

• Поперечно-клиновой прокат.
• Различные виды литья из стали, чугунов и алюминия.
• Свободная ковка заготовок на молотах 1-300т.
• Сварка заготовок на стыкосварочных автоматах.
• Профильная вырезка заготовок на газорезательной машине «Стрела» из металла толщиной до 70 мм.
• Порезка заготовок ленточными и дисковыми пилами.
• Вырезка заготовок на лазерной установке из металла толщиной до 8мм.

Механическая  обработка:

• Токарные, фрезерные, шлицешлифовальные и др. работы на универсальных станках, станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и т.п.
• Профильное шлифование на станках с ЧПУ.
• Штамповка на прессах (22т, 63т, 100т, 250т, 320т, 400т, 450т, 600т).
• Трёхмерное моделирование изделий (3 места программиста и 1 место конструктора).
• Лазерная маркировка.
• Трёхкоординатная чистовая обработка.

Гальванические покрытия:

• Химическое оксидирование.
• Блестящее химическое никелирование.
• Блестящее химическое хромирование.
• Термообработка деталей с использованием печей и соляных ванн.

Упрочнение: 

• Азотирование.
• Диффузионное упрочнение карбидом бора.
• Водовоздушная закалка.

Услуги: ковка поковок типа кубиков, пластин, брусков, дисков, валов, одноступенчатые валы из конструкционных и инструментальных сталей; порезка заготовок из сортового и профильного проката; порубка прутка и полосы; раскрой толстолистового проката на газорезательной машине; раскрой тонколистового проката на гильотиных ножницах; сварка трением; контактная сварка; галтовка заготовок; цементация деталей; отжиг; нормализация; улучшение; закалка и отпуск легированных и инструментальных сталей, в том числе и быстрорежущих; очистка мелкой дробью; гальванопокрытие; оксидирование; хромирование; никелирование.

 

 

 

1. Назначение и условия работы детали в узле

 

Бугель- корпусная  деталь для крепления к трансмиссии  переднего ведущего моста. Она передает вращающий момент и является крепежной деталью нагрузки от дороги на трактор. Он служит опорой передней части колесного трактора.

Таблица 1.1 –  Химический состав чугуна вч50                                                               в процентах

Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Сера	Фосфор
			не более
3-3.5	1.2-1.7	0,20-0,6	0.1	0,02	0,1

 

Таблица 2.2 –  Механические свойства чугуна вч50 (закалка 850⁰(масло) + отпуск 500⁰(вода))

Предел прочности  при растяжении, sВ МПа	Твердость, НВ	Относительное удлинение после разрыва, d %	Относительное сужение после разрыва, y %
400	140-202	15	25

 

2 Анализ  технологичности конструкции

 

Оценка технологичности  конструкции может быть двух видов: качественной и количественной.

Качественная  оценка конструкции детали. Деталь «Бугель» представляет собой дугообразное тело классической формы. Бугель--деталь запорных, регулирующих клапанов и задвижек, предназначенная для выноса подвижного соединения шпиндель-гайка за пределы внутренней полости корпуса арматуры для защиты этого соединения от воздействия температуры, давления и коррозионной активности рабочей среды. В общем случае представляет собой две металлические опоры, являющиеся частью крышки корпуса и сходящиеся в верхней части к ходовой гайке

 

Для количественной оценки конструкции детали определим некоторые показатели технологичности:

1. Коэффициент унификации конструктивных элементов:

Ку.э.= Qу.э./Qэ,

 

где Qэ и Qу.э. – соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее число элементов детали.

 

Ку.э.= 12/17=0.7

Коэффициент применяемости  стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

Кп.ст.=До.с./Дн.о.,

 

где До.с. и Дн.о. – соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех поверхностей подвергаемых механической обработке.

Кп.ст.=18/20=0,93

 

2. Коэффициент обрабатываемости поверхностей:

Кп.о.=1-До.с./Дн.о.

 

Кп.о.=1-0,93=0,07.

 

3. Коэффициент использования материала:

 

Ки.м.=q/Q

где: Q, q – соответственно масса заготовки и детали, кг.

 

Ки.м.=2.0/6.45=0,31.

 

4. Минимальное значение параметра значение Ra 2.5 мкм.
5. Максимальный квалитет точности 8.

7)   Уровень технологичности конструкции по использованию материала

K_у.и = K_б.и.м. / K_и.м,

 

где K_б.и.м. и K_и.м. – соответственно базовый и достигнутый коэффициенты использования материала

K_у.и = 0,31 / 0,59 = 0,52

 

8) Уровень технологичности конструкции по трудоёмкости изготовления детали:

K_у.т = Т_и /Т_б.и.,

где Т_и и Т_б.и  - соответственно достигнутая и базовая трудоёмкость изготовления детали.

K_{у.т =} 55,656 / 72,43 = 0,77

 

9) Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости:  

K_у.с = С_т /С_б..т.,

 

где С_т  и С_б..т – соответственно достигнутая и базовая технологическая себестоимость.

K_у.с =7028 / 8755 = 0,8

В результате расчетов показателей технологичности было установлено, что деталь имеет относительно невысокую точность, низкий коэффициент  использования материала, а также  малое число поверхностей обрабатываемых не стандартным инструментом.

Проанализировав количественные показатели технологичности для данной детали, можно сказать, что к положительным  показателям относится: коэффициент  применяемости стандартизированных  обрабатываемых поверхностей – почти  все детали обрабатываются стандартным инструментом. К отрицательным показателям относятся: коэффициент обработки поверхностей – механической обработке подвергаются почти все поверхности детали; коэффициент использования материала небольшой; Таким образом, расчёты по данной детали свидетельствуют о не технологичности конструкции.

 

 

 

 

 

 

3 Выбор  типа и организации формы производства

 

Типы производства — это категорийность производства продукта или услуги по видам организации структуры производственных факторов в отношении количества самого продукта или услуги.

Тип производства по ГОСТ 3.1119 – 83 характеризуется  коэффициентом закрепления операций.

При К_зо <= 1 производство - массовое; при  
1 < К_зо < 10  - крупносерийное; при 10 < К_зо < 20 - среднесерийное; при  
20 < К_зо < 40  - мелкосерийное производство. В единичном производстве К_зо не регламентируется [1, стр. 52].

В соответствии с ГОСТ 3.1119 – 83, ГОСТ 14.004-83 и РД 50-174-80 коэффициент закрепления  операций для всех разновидностей производства

,

где – суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера;

 – явочное число рабочих  участка, выполняющих различные  операции при работе в одну  смену; i – номер операции обработки  детали;

n -  число операций  обработки данной детали.

 

При разработке проекта рекомендуется определить условное число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение одного месяца при работе в одну смену

 где h_н – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закреплёнными за ним однотипными операциями, принимаемый для крупно-, средне- и мелкосерийного производства соответственно равным  0,75; 0,8; 0,9. В среднем можно принять h_н = 0,8.

h_зi – коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операции:

h_{з i}=

где Т_шт-к.i – штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

  N_м – месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену, шт.                                                   

N_м=

,

                                        N_м=2000/24=83,3 штуки,

где N_г – годовой объем выпуска заданной детали, шт.; F_м – месячный эффективный фонд времени работы оборудования в одну смену, ч;

F_м=4055/24=169 часов,

4055 час – годовой фонд времени при работе в 2 смены.

К_в – коэффициент выполнения норм. Его можно принять в среднем 1,3.

Подставляя в формулу определения коэффициента загрузки станка проектируемой (заданной) операции значения F_м и К_в, получим: 

                                                      h_{з i}=                                                                                         

Таким образом, зависимость для определения числа однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение месяца, выглядит следующим образом:

Необходимое число рабочих  для обслуживания в течение одной  смены одного станка, загруженного по плановому нормативному коэффициенту

,

где Ф – месячный фонд времени рабочего, занятого в течение 22 рабочих дней в месяц, ч: (Ф=22´8=176 часов).

Представим расчет коэффициента закрепления операций в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 - Расчет коэффициента закрепления операций.

№ опер	Наименование  операции	Тш.к., мин	Пoi	Pi	hз
005	Програмная	0,3	47,455	0,864	0,019
010	Програмная	0,66	21,571	0,864	0,042
011	Слесарная	1,2	11,864	0,864	0,076
Сумма		1,445	2,16	80,890	2,593

 

 

Явочное число  рабочих на участке

=0,874*4=3,457

Таким образом, коэффициент закрепления операций составит:

К_зо= 80,890/3,457 = 23,7

Исходя из коэффициента закрепления операций, можно сделать  вывод, что производство мелкосерийное.

Формы организации  технологических процессов зависят от установленного порядка выполнения операций, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения при изготовлении. Существуют две формы организации технологических процессов – групповая и поточная.

Заданный суточный выпуск изделий:

N_C= N_Г/254,                                                       

N_C=2000/254=8 штук,

где 254 – количество рабочих дней в году.

Суточная производительность поточной линии определяется по формуле

,

где F_C – суточный фонд времени работы оборудования, F_C=960 мин; Т_СР – средняя трудоемкость основных операций, мин; η_З – коэффициент загрузки оборудования;

,

где Т_ШТ – штучное время основной операции, мин; n – количество основных операций; k_B – коэффициент выполнения норм.

Т_СР= 2,96/1,3*4=0,57 мин.

 

Коэффициент загрузки оборудования

=2,96*833/(13182*8)=0,023

Q_C =960*0,047/0,57=79 шт.

 

Т.к N_C>Q_C , то целесообразно применять групповую форму организации технологического процесса.

 

Такт производства составит:

τ=60*4015/2000=1,2шт/мин.

 

При групповой форме организации запуск изделий в производство осуществляется партиями с определенной  периодичностью, что является признаком серийного производства. Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по методике В.А. Петрова.

1. Рассчитываем предельно допустимые параметры партий  n₁ и n₂:

 
n1 = 10560*4*1,3/(28,5*2,96) = 65,1 ед.

 

,

n2 = 1056*1,3/(1,5*2,96) = 309,1 ед.

где Fэ.м. – эффективный месячный фонд времени участка, равный 10560 мин; n₀ – число операций механической обработки по техпроцессу; к_в – средний коэффициент выполнения норм по участку, равный 1,3; к_м.о. – коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени (1,5).

n_min= 651 штука, n_max= 3091 штука.

 

2. Определяем расчетную периодичность повторения партий деталей (дни):

Iр=22* n_min^, /N_м = 651*22/83,3=17,2 дн

 

3. Принимаем I_н=18 дней
4. Рассчитываем размер партии согласно условию:

n= I_н * N_м/22 = 18*83,3/22 = 6,81 шт.

n_min^, ≤ n < n_max

65,1 ≤ 68,1 < 309,1 => следовательно, условие выполняется.

Принимаем размер партии 68,1 штука.

 

 

4 Выбор способа  получения заготовки с экономическим  обоснованием

 

На  выбор метода получения заготовки  оказывают влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска.

Оптимальный метод получения заготовки определяется на основании всестороннего анализа  названных факторов и технико-экономического расчета технологической себестоимости  детали. Метод получения заготовки обеспечивающий технологичность изготовления из неё детали при минимальной себестоимости, считается оптимальным.

По базовому варианту техпроцесса заготовку  бугель получают литьем в песчаные формы ..

В проектируемом  варианте технологического процесса получение заготовки предполагается использовать с помощью формовки прессованием.

Определим стоимость  заготовки, получаемой обоими способами.

Стоимость заготовки, получаемой этими методами можно  с достоверной точностью определить по формуле:

 

S_заг. = (S_i/1000_*Q_*К_т*К_с*К_в*К_м*К_п) -(Q - q)_*S_отх/1000,

где S_i – базовая стоимость одной тонны заготовок;

Q – масса  заготовки;

q – масса  готовой детали;

S_отх – стоимость 1 тонны отходов;

К_т – коэффициент, зависящий от класса точности;

К_с –коэффициент, зависящий от класса сложности;

К_в –коэффициент, зависящий от марки материала;

К_м –коэффициент, зависящий от массы заготовки;

К_п –коэффициент, зависящий от объёмов производства.

Данные по обоим  вариантам представлены в таблице 

Таблица  –  Данные для расчёта стоимости  заготовки

 

Показатель	Вариант
	Базовый	Проектный
Вид заготовки	Формовка вытряхиванием( литье в песчаные формы)	Формовка прессованием(литье)
Класс точности	Т 11	Т 12
Группа сложности	С 3	С 4
Масса заготовки  кг.	7.8,	7.4
Стоимость 1 т. Заготовок, руб.	1720000	1840400

 

Стоимость заготовки, получаемой по базовому варианту техпроцесса:

S_б = ((1720000/1000)*7.8*1,05*1,79*1*0,9*0,9) – ((7.4-2,0) *((224000/1000));

S_б = 15892 руб.

Стоимость заготовки по предлагаемому варианту техпроцесса

S_пр = ((1840400/1000)*7.4*1,05*0,9*1*1,79*0,9) – ((7.4 – 2,0) *(224000/1000));

S_пр = 12066 руб.

Годовой экономический эффект

Э_з = (Sб – Sпр)_*N

Э_з = (15892-12066)*100;

Э_з = 382600 руб.

Таблица  –  Годовой экономический эффект

Показатель	Вариант
	Базовый	Проектный
Стоимость Заготовки, руб.	15892	12066
Годовой экономический  эффект от применения закрытого штампа при годовом выпуске 14000 шт.	382600

 

Как видно из расчётов, экономически выгодно, изменить техпроцесс так как годовая экономия составляет 382600  руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Анализ существующего технологического процесса

 

 

предметом анализа является технологический процесс механической обработки детали «БУГЕЛЯ 3522-2601031-Б». Годовой объем выпуска 100 шт. технологический процесс состоит операций механической обработки:

001 Транспортирование

005 Програмная

010 Програмная

011 Слесарная

020 Протирка

025 Контроль

026 Укладывание

027 Транспортирование

 

Принятую в  данном технологическом процессе общую  последовательность обработки логически  следует считать целесообразной, так как при этом соблюдаются  принципы последовательности формирования свойств обрабатываемой детали. Метод получения заготовки соответствует принятому типу производства.

Для анализа  применяемого для обработки заданной детали оборудования составляем таблицу 

Таблица − Технологические  возможности применяемого оборудования

№ оп.	Модель  станка	Предельные  или наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм			Технологические возможности метода обработки
		Диаметр (ширина), d (b)	Длина, l		Квалитет точности	Шероховатость обрабатываемой поверхности, мкм
005	ГДН500-01-26	272	-	120	14	12,5
010	ГДН500-01-26 9	174	80	-	11	3,2