Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колёсного тягача.

готовая записка.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Технология машиностроения»
Тема: «Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колёсного тягача».
Расчетно-пояснительная записка
Специальность – Технология машиностроения (151001)
Ученое звание ученая степень Фамилия И.О.
Характеристика объектов производства.
Технологический раздел.
Определение типа производства.
Анализ технологичности детали.
Анализ базовых технологических процессов.
Разработка маршрутных и операционных технологических процессов.
Определение припусков операционных размеров и допусков на обработку.
Определение режимов резания.
Расчет технической нормы времени.
Технико-экономическое обоснование проектного технологического процесса.
Проектирование инструментных наладок и УП.
Конструкторский раздел.
Проектирование конструкции фрезерного приспособления.
Проектированте конструкции токарного приспособления.
Расчет контрольного приспособления на точность.
Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей.
Проектирование державки выглаживателя.
Проектирование средств автоматизации производственного процесса.
Захватное устройство.
Расчет производительности.
Исследовательский раздел.
Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием.
Алмазное выглаживание наружных поверхностей деталей.
Производственные расчеты и разработка планировки.
Форма организации выполнения технологического проекта.
Производственная структура участка.
Расчет складской системы и системы стружко-уборки.
Синтез производственной системы.
Безопасность и экологичность проекта.
Безопасность труда на проектируемом участке в цехе.
Обеспечение экологической безопасности проекта.
Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.
Организация производства.
Организация складского хозяйства.
Экологическая оценка проекта.
Характеристика предприятия.
Библиографический список.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Курганский государственный университет
Кафедра Технология машиностроения
на дипломный проект (работу)
Группа ТЗш- Специальность 151001- Технология машиностроения
Тема работы (проекта)Проект участка на базе станков с ЧПУ по изготовлению деталей колесного тягача.
Утверждена приказом ректора университета от “ ” 2007 г. №
Руководитель работы (проекта)
(должность ученое звание степень фамилия и. о.)
(указать название раздела должность ученое звание степень фамилия и. о.)
Экология и безопасность жизнедеятельности -
Экономическая часть -
Сроки выполнения работы (проекта) с “ ” 2007 г. по " " 2007 г.
Содержание задания: Расчетно-пояснительная записка: Введение. 1. Характеристика объектов производства. 2. Технологический раздел. 2.1. Определение типа производства. 2.2. Анализ конструкций деталей на технологичность. 2.3. Анализ базового технологического процесса. 2.4. Выбор заготовки. 2.5. Разработка маршрутного технологического процесса .
6. Расчет припусков операционных размеров и допусков на обработку 2.7. Расчет режимов резания. 2.8. Техническое нормирование операций. 2.9. Технико-экономическое обоснование вариантов технологического процесса.2.10. Проектирование инструментальных наладок (3 листа).
Конструкторский раздел. 3.1. Проектирование и расчет станочных приспособлений (2 листа). 3.2. Расчет контрольного приспособления на точность (1 лист).
3 Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей (1 лист). 3.4. Проектирование державки выглаживателя (1 лист)
Проектирование средств автоматизации производственного процесса 4.1. Компоновка РТК (1 лист). 4.2. Захватное устройство (1лист). 4.3. Расчет производительности
Исследовательский раздел 5.1 Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным
пластическим деформированием. 5.2 Алмазное выглаживание наружных поверхностей деталей. (2 листа). 5.3. Основные выводы
Производственные расчеты и разработка планировки. (1 лист). 6.1. Форма организации выполнения технологического проекта. 6.2. Производственная структура участка. 6.3. Расчет складской системы и стружко-уборки. 6.4. Синтез производственной системы.
Безопасность и экологичность проекта. 7.1. Безопасность труда на проектируемом участке в цехе. 7.2. Обеспечение экологической безопасности проекта. 7.3. Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.
Организация производства. 8.1. Организация складского хозяйства.
Экологическая оценка проекта. ( 1 лист). 9.1. Краткий обзор. 9.2. Характеристика предприятия. 9.3. План производства. 9.4. Финансовый план
Заключение. Библиографический список. Приложение.
(подпись дата) (фамилия инициалы)
Заведующий кафедрой
С заданием ознакомлен
Решение о допуске студента к защите работы (проекта) в Государственной
экзаменационной комиссии
Объём работы (проекта): текстовая часть (записка) страниц
графическая часть листов
Консультанты Руководитель
(подпись дата) (подпись дата)
(подпись дата) Нормоконтролер
Считать что работа (проект) установленным требованиям и
(соответствует не соответствует)
студента к защите дипломной
(допустить не допустить) ( фамилия имя отчество)
работы (проекта) в Государственной экзаменационной комиссии
Протокол кафедры (кафедральной комиссии ) № от “ ” 2007 г
( должность место работы фамилия имя отчество)
Защиту назначить на “ ” 2007 г
(подпись) (фамилия и. о.)
Дипломный проект является комплексной заключительной работой
подводящей итоги теоретической и практической подготовки. В данной
дипломной работе рассмотрен проект участка на базе станков с ЧПУ по
изготовлению деталей колесного тягача.
Дипломный проект содержит расчетно-пояснительную записку графическую часть комплект технологической документации.
При выполнении проекта решаются вопросы о классификации деталей выборе заготовки рассматриваются различные способы изготовления предложенной детали. Анализируется реальный базовый вариант технологического процесса изготовления данной детали полученный во время прохождения практики на машиностроительном предприятии. После анализа разрабатывается маршрут технологического процесса изготовления детали представителя разрабатывается операционная технология т.е. выбираются базы и средства технологического оснащения. Определяется содержание и последовательность выполнения технологических переходов режимы резания. Определяются нормы технологического времени.
Конструкторская часть содержит вопросы проектирования станочных и контрольных приспособлений средств автоматизации.
Графическая часть содержит 13 листов формата А1.. Комплект технологической документации содержит маршрутные и операционные карты на технологические процессы.
Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда т.е. при наименьшей себестоимости.
Одной из важнейших задач научно-технического прогресса явлюляется
комплексная механизация и автоматизация промышленного производства
направленные на повышение производительности труда улучшение качества продукции и других технико-экономических показателей производства.
Решение этой задачи связано с созданием автоматизированных участков. Они беспечивают автоматизацию многономенклатурного производства на базе широкого использования многоцелевого технологического оборудования с программным управлением и микропроцессорных управляюще-вычислительных средств в комплексе с промышленными роботами автоматизированными транспортно-накопительными устройствами системами инструментального обеспечения удаления отходов контроля технологических процессов и оборудования автоматизации проектно-технологических конструкторских и планово - производственных работ.
Основная деталь «фланцев» входит в состав торсионной подвески передних колес тягача МАЗ-537. Подвеска предназначена для обеспечения плавности хода смягчения динамичных толчков и ударов возникающих при движении автомобиля. Фланец служит для передачи движения от карданного вала к ступице колеса. При работе деталь испытывает динамические нагрузки. Фланец соединен со ступицей колеса по шлицевой поверхности а с карданным валом через корпус подшипников и с помощью четырех резьбовых отверстий.
Характеристика дополнительных деталей:
Деталь А – фланец привода ведущей цилиндрической шестерни входит в состав четвертого моста и передает крутящий момент через шлицевую часть на ведущую цилиндрическую шестерню.
Деталь Б – фланец входит в состав переднего моста и передает крутящий момент от редуктора через кардан к ступице колеса.
Деталь В – ведущая полумуфта полуосевого кардана входит в состав главной передачи заднего моста она передает крутящий момент через кардан к ступице колеса.
Все детали имеют наружные цилиндрические поверхности к которым предъявляются повышение требования по точности обработки и шероховатости. Например основная деталь имеет две поверхности а именно 65 мм и 74 мм к которым предъявляются повышенные требования по состоянию поверхностного слоя и точности обработки детали. На 65 мм дан допуск всего 002 мм с требуемой шероховатостью поверхности Ra=125 мкм. А на 74 мм допуск составляет 012 мм с шероховатостью поверхности всего Ra=016 мм. Такие требования значительно увеличивают трудоемкость изготовления детали.
Детали изготавливаются из стали 45 ГОСТ 1050-88. Заменить ее можно марками 40Х 50 50 Г2.
Химический состав и механические свойства стали 45
Тип производства по ГОСТ 3.1121-84 характеризуется коэффициентом закрепления операций (К 3.0.) :
К 3.0. 10 – массовое и крупносерийное;
К 3.0. 20 – среднесерийное;
К 3.0. 40 – мелкосерийное;
К 3.0. – единичное производство.
Расчет коэффициента закрепления операций производится следующим образом:
Определяется расчетное количество станков необходим для выполнения каждой станочной операции (Cpi)
где N – объем годового выпуска деталей тип;
- штучно-калькуляционное время
F0 – эффективный годовой фонд времени работы стоика.
КВ – средний коэффициент выполнения норм времени КВ=12;
КР – коэффициент учитывающий потери по организыционно-техническим причинам КР=095.
Определяется принятое количество оборудования на каждой станочной операции (Si) для чего рассчитанное количество станков (Cpi) округляется увеличением до целых значений в большую сторону.
Рассчитывается коэффициент загрузки каждого рабочего места (Г3i)
Г305=0111=011Г355=0191=019
Г310=0121=012Г360=0191=019
Г315=0081=008Г365=0161=016
Г320=0211=021Г370=0251=025
Г325=0331=033Г375=0121=012
Г330=0311=031Г380=0121=012
Г335=0081=008Г385=0161=016
Г340=0191=019Г390=0221=022
Г345=0411=041Г395=021=02
Определяется число операций закрепленных за одним рабочим местом (Opmi)
где Гн – нормативный коэффициент загрузки оборудования Гн=08
ОРМ10 = 08022 = 364
ОРМ15 = 08012 = 667
ОРМ20 = 08033 = 242
ОРМ25 = 08033 = 242
ОРМ30 = 08031 = 258
ОРМ45 = 08041 = 195
ОРМ50 = 08041 = 195
Расчитывается величина мест выполняющих различные операции без учета станков-дублеров.
Этот коэффициент закрепления соответствует среднесерийному производству.
В серийном производстве детали изготавливаются партиями. Количество заготовок в партии для одновременного запуска рассчитывается по формуле:
где Sn – количество запусков в год для среднесерийного производства Sn = 12.
Анализ технологичности детали.
Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического прогресса. Поэтому технологический анализ один из важнейших этапов технологической разработки.
Основная деталь «фланец» изготавливается из стали 45 методом штамповки. Форма и размеры заготовки приближены к форме и размерам готовой детали т.е. заготовка является рациональной. Анализируя служебное назначение детали можно сделать вывод что выбор материала детали сделан правильно. Поверхности детали имеют оптимальные экономически и конструктивно обоснованные точность и шероховатость. Конструкция детали имеет элементы удобные для закрепления в приспособлении. Деталь имеет достаточно сложную конфигурацию хотя формы поверхностей подлежащих обработке достаточно просты.
Для количественной оценки технологичности детали можно использовать некоторые дополнительные показатели например такие как масса детали коэффициенты использования материала (КИ.М.) точности обработки (КТ.Ч.) шероховатости поверхности (КШ) которые определяются следующим образом 2:
где тД и т3 – соответственно массы детали и заготовки в базовой варианте кг.
Например массы детали и заготовки составляют 3 кг и 59 кг соответственно. Тип производства – среднесерийный. В этом случае КИ.М.= 359=051 что свидетельствует о вполне удовлетворительном использовании материала т.к. КИ.М.=050-055 – для среднесерийного производства.
где Аср – средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям.
где Бср – среднее числовое значение параметра шероховатости всех поверхностей детали.
Оценка технологичности конструкции детали по коэффициентам точности обработки (КТ.Ч.) и шероховатой поверхности (КШ) производится путем сравнения их рассчитанных значений с нормативными значениями. При этом если КТ.Ч. 08 а КШ 032 то деталь по этим показателям можно считать технологичной.
Результаты рабочего чертежа детали
Наименование поверхностей
Параметр шероховатости мкм
Центральное отверстие
Выточка в центральном отверстии
Правый торец фланца
Наружная цилиндрическая поверхность 65
Наружная цилиндрическая поверхность 74
Определяем значения коэффициентов КТ.Ч. и КШ для чего находим Аср. и Бср.
По обоим показателям деталь технологична.
Анализ базовых технологических процессов.
При изготовлении основной и дополнительных деталей на базовом предприятии технологические процессы их изготовления построены по принципу дифференциации операций с использованием универсального и полуавтоматического оборудования. Данный принцип построения технологического процесса подразумевает использование широкой номенклатуры технологической оснастки вспомогательного режущего инструмента. При изготовлении деталей часто мешаются их базовые поверхности.
Кроме того при обработке деталей используются устаревшие конструкции инструмента и марки инструментальных материалов.
Перечисленные выше недостатки базового технологического процесса существенно увеличивают себестоимость и трудоемкость изготовления деталей.
Более подробно рассмотрим технологический процесс изготовления основной детали.
Заготовка - штамповка
Операция вертикально – сверлильная.
Оборудование – вертикально – сверлильный станок 2А150; приспособление – кондуктор. На этой операции сверлится центральное отверстие.
Токарно-винторезная операция. Обработка производится на токарно-винторезном станке 1К62; деталь устанавливается в оправке. На этой операции происходит подрезка торца и растачивание внутренней фаски.
Гидрокопировальная операция. Оборудование – гидрокопировальный станок 1713; деталь устанавливается в центрах. Точатся наружные поверхности по копиру.
Слесарная. Верстак 203-00. Приспособление – тиски. Притупляются острые кромки.
Токарно-винторезная операция. Станок 1К62; деталь устанавливается в оправке. Операция состоит их трех переходов: подрезка торца и растачивание внутреннего отверстия с образованием фаски.
Операция гидрокопировальная. Оборудование – Гидрокопировальный станок 1713; деталь устанавливается в центрах. На этой операции происходит чистовое точение наружных цилиндрических поверхностей.
Контроль операционный.
Термообработка. На этой операции участок наружной цилиндрической поверхности 746-02 калить ТВЧ на глубину h 18 33 мм HRCЭ 53
Токарно-винторезная. Станок 1К62; деталь находится в патроне трехкулачковом. Растачивается внутреннее отверстие и выточка с подрезкой торца.
Горизонтально-протяжная операция. Оборудование – горизонтально-протяжной станок 7А520; деталь находится в патроне. На операции протягивается внутреннее шлицевое отверстие.
Операция вертикольно-фрезерная ; оборудование – вертикольно-фрезерный 6Н13П ; приспособление фрезерное. На этой операции фрезеруются два радиусных паза с переустановкой детали
65. Операция круглошлифовальные. Оборудование – круглошлифовальный станок 3Б161; деталь по внутренней шлицевой поверхности закреплена на оправке которая находится в центрах. Происходит наружное шлифование двух цилиндрических поверхностей.
75.80.85. Операции горизонтально-фрезерные. Оборудование – горизонтально-фрезерный станок 6М82; приспособления – фрезерные. На этих операциях фрезеруются пазы.
Операция вертикально-фрезерная. Оборудования – вертикально-фрезерный станок 6Н13П; приспособление – фрезерное. Операция содержит два перехода – фрезерование двух плоских поверхностей одновременно.
Вертикально-сверлильная операция. Оборудование – вертикально-сверлильный станок 2А150; приспособление – кондуктор. Происходит сверление 4-х отверстий одновременно.
0. Операция радиально-сверлильная. Оборудование – сверлильный станок 2А53; приспособление – кондуктор. На этой операции происходит последовательное зенкование 4-х фасок отверстий и нарезание резьбы в этих отверстиях.
5. Операция слесарная. Оборудование – верстак 203-00; приспособление – тиски. Снимаются заусенцы на торцах шлицев с переустановкой детали.
0.115. Операции груглошлифовальные. Оборудование – круглошлифовальный станок 3Б161; деталь по шлицевой поверхности держится на оправке которая находится в центрах. На этих операциях происходит шлифование и полирование наружных цилиндрических поверхностей.
0. Моечная операция. Оборудование – машина моечная АС-3702.
5. Контроль окончательный.
Использование выпускаемого отечественной промышленностью высокопроизводительного оборудования с ЧПУ режущего инструмента с механическим креплением многогранных пластин и современных марок твердых сплавов и минерало-керамики а также использование прогрессивных методов финишной отделочно-упрочняющей обработки позволит качественно по-новому организовать технологический процесс изготовления детали.
Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали материалом техническими требованиями масштабом и серийностью выпуска. Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения наметить припуски на обработку каждой поверхности рассчитать размеры.
Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. При проектировании технологического процесса механической обработки для деталей средней сложности важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и в частности о наличии в заготовке отверстий полостей углублений.
Для вновь проектируемого технологического процесса метод получения заготовки – фланца принимается аналогичным базовому в среднесерийном производстве – штамповка на горизонтально – ковочной машине. Данный способ изготовления заготовки является наиболее универсальным.
Стоимость заготовок получаемых таким способом можно с достаточной точностью определить по формуле :
Sзаг. = (·Мз·Кт·Кс·Кв·Км·Кп) - (Мз - Мд) ·
где Ci – базовая стоимость 1т. заготовок руб.
КТ КС КВ КМ КП – коэффициенты зависящие соответственно от класса точности группы сложности массы марки материала и объема производства.
Кт=1; Кс=088; Кв=079; Км=121; Кп=1.
Мз – масса заготовки Мз=59 кг.
Мд – масса готовой детали Мд=3 кг
Sотх – цена 1т. Отходов Sотх = 1200 руб.
Sзаг.=( ·59·1·1·088·079·121)-(59-3) ·=274 руб.
Стоимость заготовки рассчитана по ценам 2002 года.
Маршрутные технологические процессы изготовления основной и дополнительных деталей разработаны на основе базового технологического процесса и ориентированы на автоматизированное производство. Технологические процессы их изготовления построены по принципу концентрации операций. При этом сокращается число установок заготовок на станок широко применяется многоинструментная обработка одной или нескольких поверхностей. При этом повышается точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей производительность обработки за счет снижения основного и вспомогательного времени сокращается длительность производственного цикла упрощается календарное планирование возрастают требования к точности станка его технологическим возможностям.
Маршрутный технологический процесс изготовления основной детали включает в себя следующие операции:
Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. В качестве приспособления используется патрон 3-х кулачковый. Операция содержит 4 перехода: точение наружных цилиндрических поверхностей и фасок рассверливание центрального отверстия и растачивание окончательное этого отверстия под протягивание. Инструменты – резец Т5К10 сверло Р6М542 резец К01-4209-000.
Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. Приспособление – патрон 3-х кулачковый. Операция состоит из трех переходов: подрезки торца и растачивание 2-х внутренних поверхностей с подрезкой торцев. Инструменты: Резец Т5К10 резец Т15К6.
Горизонтально-протяжная операция. Оборудование – горизонтально-протяжной станок 7А520. Протягивается отверстие 50 т 009. Инструмент – протяжка 9359-125. Деталь устанавливается в патроне 9478-1.
Вертикально-фрезерная операция. Оборудование – вертикально-фрезерный станок с ЧПУ СВМ1Ф4. Деталь устанавливается в специальное приспособление. Операция пять переходов: фрезерование двух плоских поверхностей центрование 4-х отверстий со снятием фасок сверление 4-х отверстий и нарезание в них резьбы. Инструменты: фреза 32 Т15К6 сверло центровочное 14 Р6М5 сверло 122 Р6М5 метчик М14·15.
Горизонтально-фрезерная операция. Оборудование – горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ 6904ВМФ2. Деталь устанавливается в специальное приспособление. Операция включает три перехода: последовательное фрезерование 2-х продольных пазов последовательное фрезерование 2-х поперечных пазов. Инструмент – фреза 125 Р6М5.
Вертикально – фрезерная операция с ЧПУ. Станок СВМ1Ф4. Деталь устанавливается в специальном приспособлении. Операция состоит из 2-х переходов: фрезерования двух радиусных пазов R 30 40 специальной грибковой фрезой 36.
Термообработка закалка ТВЧ.
Токарная операция. Оборудование – токарный станок с ЧПУ 16К20ФЗ. Деталь устанавливается на оправке по шлицевой поверхности. На этой операции происходит чистовая обработка наружных цилиндрических поверхностей и выглаживание одной из них алмазным инструментом. Инструменты – державка спец алмазный выглаживатель АСПК-У ТУ
Шлифовальная операция. Оборудование – крутошлифовальный станок с ЧПУ ЗМ151Ф2. Деталь устанавливается на оправке которая закрепляется в центрах. На этой операции шлифуется наружная цилиндрическая поверхность. Инструмент – КРУГ ПП600·63·305 91А-25-ПСМ24 к535 мс Б2 кл.
Моечная операция. Оборудование – моечная машина АС 3702.
Контроль окончательный.
Операционные технологические процессы изготовления основной детали а также маршрутные технологические процессы по изготовлению дополнительных деталей можно найти в комплекте документов.
Определение припуска на механическую обработку проводим расчетно-аналитическим методом на компьютере на поверхность 65 001 и. длину торца 19-10. Результаты расчетов приведены ниже на распечатке. Но сначала нужно составить таблицы с исходными данными которые потребуются для расчета по программе.
) Технологический маршрут обработки поверхности 65 001 состоит из следующих операций: черновое точение чистовое точение и шлифование.
Заполним таблицу исходных данных.
Технологические переходы обработки поверхности
Элементы припуска м км
Rz и h выбираем из таблицы 4.3 . Погрешность установки выбираем из таблицы II. 23 4.
E шлиф.= 005·Е чист.точ. + Е нид.=005· 60+50=53
Определяем погрешности формы
з=800 м км – для заготовки
ч.т.= заг·Ку – для чернового точения где
Ку=006 – коэффициент уточнения формы
при чистовых обработках погрешностью формы можно пренебречь (при чистовом точении и шлифовании).
Допуск на переходы берется из таблицы 32 экономически достижимой точности .
) Технологический маршрут обработки длины торца 19-10 состоит из одного перехода: фрезерование торца.
з=К·177=1·177=177м км
ф=177·Ку=177·006=106м км
Погрешностью установки также пренебрегаем.
Ниже приведена карта припусков и размеров заготовки по технологическим переходам этих поверхностей.
Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам.
Деталь : фланец. Материал : сталь 45 ГОСТ 1050-74
Поверхность для расчета припусков : 65
Размеры по переходам
ПРОВЕРКА РАСЧЕТА : 2400 – 20 + 4010 – 6590 = 0
Поверхность для расчета припусков :торец 19.
ПРОВЕРКА РАСЧЕТА : 2400 – 1000 + 1000 – 2400 = 0
7. Определение режимов резания. Расчет режимов резания ведется по методике изложенной в .
7.1. Расчет режимов резания на операцию 10 технологичного процесса.
Эта токарная операция выполняется на токарном станке с ЧПУ 16К20ФЗ и включает в себя следующие переходы: подрезка торца резцом Т5К10 ГОСТ 21151-75 и растачивание двух внутренних цилиндрических поверхностей резцом Т15К6 ГОСТ-75.
а) Первый переход – подрезка торца.
Скорость резания определяется по эмпирической формуле:
где Т – значение стойкости инструмента;
Kv – поправочный коэффициент
где Кмv – коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
где Кг – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости
Knv – коэффициент отражающий состояние поверхности заготовки
Кuv – коэффициент учитывающий качество материала инструмента
Глубина резания t=2мм
Определим скорость резания:
Определим число оборотов шпинделя:
где Д – максимальный диаметр обработки детали мм.
б) Второй переход – растачивание внутренних цилиндрических поверхностей
Глубина резания t=35 мм
Диаметр обработки детали Д=52 мм
Глубина резания t=65мм
Диаметр обработки детали Д=58 мм
Для того чтобы определить обеспечивает ли требуемую мощность электродвигатель станка для найденных режимов обработки станок найдем мощность резания
где Рz – потенциальная сила резания
где Ср х y n – эмпирические показатели
Кр=Кмр·Кур·Кjр·Кр·Кrр
где Кмр – поправочный коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала на игловые зависимости Кмр=1;
Кр Кjр КрКrр – поправочные коэффициенты учитывающие влияния геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания.
Рz=10·300·35·051075·117-015·1=3102 Н
Определим мощность резания
Мощность электродвигателя главного привода станка 16К20ФЗ 10к Вт. Таким образом станок обеспечивает требуемую мощность резания.
7.2Расчет режимов резания на операцию 30 технологического процесса.
Эта вертикально-фрезерная операция выполняется на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ СВМ1Ф4. Она включает в себя следующие переходы: фрезерование 2-х плоских поверхностей центровка 4-х отверстий со снятием фасок сверление 4-х отверстий и нарезание в них резьбы.
а) Первый переход – фрезерование двух поверхностей. Инструмент – концевая фреза 32 Т15К6 ГОСТ 17026-71
Глубина фрезерования t=32мм
Ширина фрезерования В=35 мм
Число зубьев фрезы Z=6
При чистовом фрезеровании S=03 ммоб
Тогда подача на один зуб Sz определяется по формуле:
Определим скорость резания – окружную скорость фрезы V ммин
где Т – период стойкости Т=120 мин
Д – диаметр фрезы Д=32 мм.
Значение коэффициента Сv и показателей степени: Cv=145; q=044; y=026; u=01; р=013; m=037
Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания
По паспорту станка из ряда частот вращения шпинделя выбираем ближайшее n=630 обмин. По найденной частоте вращения корректируем скорость резания:
определим главную составляющую силы резания при фрезеровании – окружную силу Pz H.
где Z – число зубьев фрезы Z=6;
n – частота вращения фрезы n=630 обмин
Значения коэффициента Ср и показателей степени:
Ср=125; х=085; у=075; n=1; q=073; w=-013;
Kмр – коэффициент на качество обрабатываемого материала Кмр=125.
Определим крутящий момент на шпинделе Мкр.
где Д – диаметр фрезы мм;
Rz – окружная сила Н.
Определим эффективную мощность резания Ne
Мощность электродвигателя главного привода станка 75 к Вт. Таким образом станок обеспечивает требуемую мощность резания.
Определим окружную скорость фрезы V при :
глубине фрезерования t=32 мм
ширине фрезерования В=9мм
число зубьев фрезы Z=6
Подача на один зуб Sz=036=005 ммзуб
Число оборотов шпинделя:
По паспорту станка принимаем n=630 обмин.
Корректируем скорость:
Определим окружную силу Pz H
Определим крутящий момент на шпинделе Мкр
б) Второй переход – центровать 4 отверстия. Инструменты – сверло центровое 14 Р6М5 ГОСТ 14952-75.
Глубина резания t=05 Д
Скорость резания при сверлении V ммин:
Т – период стойкости Т=90 мин;
Д – диаметр сверла Д=14 мм;
Значения коэффициента Сv и показателей степени:
Cv=7; q=04; m=02; y=07
Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания
Определим расчетное число оборотов шпинделя:
По паспорту станка принимаем n=400 обмин
Уточняем скорость резания:
Для того чтобы определить соответствие требуемой мощности резания имеющейся на станке определим крутящий момент и осевую силу.
Мкр=10·См·Дq · Sy · Kр
Р0=10·Ср·Дq · Sy · Kр
Кр – коэффициент учитывающий фактические условия обработки Кр=125.
Мкр=10·00345·142·0308=258 Н·м
Р0=10·68·14·0307=4099 Н
В) Третий переход – сверление 4-х отверстий. Инструменты – сверло 122 Р6М5 ГОСТ 10903-77. Режимы резания рассчитываются аналогично второму переходу.
Глубина резания t=05·122=61 мм
По паспорту станка принимаем n=500 обмин тогда
Мкр=10·00345·1222·0308=195 Н·м
г) Четвертый переход – нарезание резьбы в 4-х отверстиях. Инструмент – метчик машинный Р5М5 М 1415 ГОСТ 3266-81.
Глубина резания t=15 ммоб
Скорость резания V ммин:
Значения коэффициента Cv и показателей степени:
Cv=648; q=12; m=09; y=05.
Kv – общий поправочный коэффициент
Определим расчетное число оборотов шпинделя:
Тогда скорость резания V ммин:
Определим крутящий момент при нарезании резьбы метчиком:
где Р – шаг резьбы Р -=15 мм;
Д – номинальный диаметр резьбы Д=14мм;
Значение коэффициента См и показателей степени: См=0027; q=14; y=15;
Кр – поправочный коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала Кр=1.
Мкр=10·0027·1414·1515·1=20 Н·м
Мощность при нарезании резьбы:
7.3.Расчет режимов резания на операцию 35 технического процесса.
Эта горизонтально-фрезерная операция выполняется на горизонтально-фрезерном станке с ЧПУ 6904ВМФ2. Она включает в себя два перехода последовательной фрезеровки двух пазов. Инструмент – дисковая фреза 125 Р6М5 ГОСТ 2679-73.
а) Первый переход – последовательное фрезерное двух продольных пазов.
Глубина фрезерования t=1мм
Ширина фрезерования B=4мм
Число зубьев фрезы Z=100
При чистовом фрезеровании подача S=08 ммоб. Тогда подача на один зуб Sz определяется по формуле: Sz=SZ
Определим скорость резания – окружную скорость фрезы V ммин.
где Т – период стойкости Т=120 мин.
Д – диаметр фрезы Д=125 мм.
Значения коэффициента Cv и показателей степени:
Cv=53; q=025; y=02; u=02; p=01; m=02
Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания.
По паспорту станка из ряда частот вращения выбираем ближайшие n=200 обмин.
По найденной частоте вращения корректируем скорость резания:
где Z – число зубьев фрезы Z=100;
n – частота вращения фрезы n=200 обмин
Ср=682; х=086; у=072; n=1; q=086; w=0
Кмр – коэффициент на качество обрабатываемого материала Кмр=125
крутящий момент на шпинделе М кр Н·м:
Где Д – диаметр фрезы мм;
Pz – окружная сила Н.
Определим эффективную мощность резания
Мощность электродвигателя главного привода станка 6904ВМФ2 – 45 к Вт. Таким образом станок обеспечивает требуемую мощность резания.
Б) Второй переход – последовательное фрезерование двух поперечных разов.
Глубина фрезирования t=1 мм
Ширина фрезирования В=4 мм
Так как t и B такие же что и в первом переходе а также инструмент не изменился то режимы резания будут такие же т.е.
Расчет режимов резания на остальные операции проводится аналогично по методике изложенной в Полученные значения режимов резания заносятся в операционные карты.
8.Расчет технической нормы времени.
Технические нормы времени в серийном производстве устанавливаются расчетно-аналитическим методом а также в серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени. Методика расчета изложена в .
Штучно-калькуляционное время определяется по следующей формуле:
где Тn-3 – подготовительно – заключительное время на обработку партии деталей мин;
n – размер партии деталей запускаемых в производство шт.;
t– штучное время мин.
Штучное время на обработку партии деталей определяется по формуле:
где t0 - основное время определяемое на основании рассчитанных режимов резания мин.;
tв – вспомогательное время определяемое по нормативам мин.;
tоб – время на обслуживание рабочего места мин.;
tп – время перерывов на отдых и личные потребности мин.
Основное время определяем по формуле:
где L – длина обрабатываемой поверхности мм;
n – частота вращения шпинделя обмин.;
i – число рабочих ходов.
Вспомогательное время включает в себя:
t в = t в.у.+ t м.в.
где t в.у. – вспомогательное время связанное с установкой и снятием заготовки мин.;
t м.в. – время связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке мин.
Оперативное время определяем по формуле:
Время работы станка по программе равно неполному оперативному времени работы станка:
где tв.а. – вспомогательное программное время.
8.1. Техническое нормирование 10-й операции
технологического процесса.
Определим основное и вспомогательное время для первого перехода:
t01=(90-78)051·165=014 мин
tв1=005+002+004+003=014 мин
Определим основное и вспомогательное время для второго перехода:
t02=004+01+004+014=032 мин
tв2=01+003+005=108 мин
Суммарное основное время для операции:
Суммарное вспомогательное время для операции:
tв=02+014+018=042 мин
Время работы стоика по программе:
tп.у.=046+122=168 мин
Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 10% от оперативного времени:
Штучное время определяется:
tшт=046+042+019=107 мин
Подготовительно-заключительное время
Tп.3.=Tп.3.1.+Tп.3.2.+Tп.3.3.
Тп.3.2.=11+5+3=91 мин
Тп.3.=12+91+9=301 мин
Штучно-калькуляционное время:
8.2. Техническое нормирование 30-й
операции технологического процесса.
t01=(140+140+200)630·03=255 мин
tв1=004+012+006+02=042 мин
t02=4·(103-95)400·03=027 мин
tв2=007+012+004+012+02=055 мин
Определим основное и вспомогательное время для третьего перехода:
t03=4(103-78)500·03=067 мин
tв3=007+012+004+012+02=055 мин
Определим основное и вспомогательное время для четвертого перехода:
t04=8·(103-78)400·15=034 мин
tв4=007+012+004+012=035 мин
t0=255+027+067+034=383
Суммарное вспомогательное время:
tв=04+042+055+055+035=227 мин
Tп.у.=383+187=57 мин
Время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 16% от оперативного времени:
tшт=383+227+098=708 мин
Подготовительно заключительное время:
Тп.3.=12+12+10=34 мин
Штучно-калькулятивное время:
8.3. Техническое нормирование 35-й
t01=2·(61+61)08·200=152 мин
tв1=006+012+01=028 мин
t02=4·(97-40)08·200=14 мин
tв2=006+012+012=03 мин
tв=02+028+03=078 мин
Время работы станка по программе:
tп.у.=292+058=35 мин
tшт.=292+078+059=429
Подготовительно-заключительное время:
Т.п.3.1=12 мин Т.п.3.2=13 мин Т.п.3.3.=0
Нормирование остальных операций проводится аналогично. Полученные нормы времени заносятся в маршрутный и операционный ТП.
9.Технико-экономическое обоснование
проектного технологического процесса.
Технический прогресс в машиностроении характеризуется непрерывным совершенствованием технологии изготовления изделий. В свою очередь это требует научно-обоснованного подхода к анализу экономичности разрабатываемых технологических процессов механической обработки деталей и экономическому стимулированию их внедрения.
Целесообразность разработанного технологического процесса механической обработки заготовки определяется на основе сравнительной экономической эффективности двух вариантов: базового и проектного на примере сравнения отдельных технологических операций.
Приведем сведения о маршрутах обработки. Базовый технологический процесс состоит из 4-х операций:
В проектном варианте технологического процесса эти четыре операции объединяются в одну – токарную с ЧПУ.
В соответствии с действующей методикой расчета экономической эффективности новой техники в машиностроении общим экономическим показателем эффективности является величина годовой экономии на приведенных Δ Сп определяемая из уравнения:
где Сп1 и Сп11 – соответственно сумма годовых приведенных затрат базового и проектного вариантов р.
Сумма годовых приведенных затрат по каждому варианту можно определить по формуле:
EH – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений ЕН=015;
Кi – сумма годовых капитальных затрат на i-ой операции по вариантам р.
Расчет ведет в соответствии вышеуказанной методике по специальной программе. Результаты расчета приведены на распечатке.
Сравнение вариантов технологтческого процесса.
а) годовой объем выпуска : 15000;
б) базовый технологический процесс :
в) проектный технологический процесс :
результаты расчета :
Величина годовой экономии : 1134480365 руб.
10.Проектирование инструментальных наладок и УП.
Инструментальные наладки проектируются на 3 операции на две фрезерных и одну токарную которые изображены на 1 2 3 листах графической части дипломной работы.
Оформления инструментальных наладок выполняется после выбора оборудования приспособления режущих инструментов расчетов режимов резания и норм времени. Для разработки наладок выбираем операции с многоинструментной обработкой.
Разработка инструментальных наладок производилась в следующей последовательности.
Вычерчивается эскиз детали в прямоугольной системе координат оси которой параллельны системе координат станка; отмечаются контуры обрабатываемых поверхностей (красными линиями) и снимаемого припуска; указываются размеры с отклонениями шероховатость обрабатываемых поверхностей и технические требования по обработке.
Конструктивно изображаются элементы приспособления для базирования и закрепления обрабатываемой заготовки и режущие инструменты в исходной точке траектории.
Синими линиями показаны расчетные траектории инструментов с учетом черновых и чистовых переходов. Исходная точка совмещена с конечной точкой траектории инструмента а также совпадает с точкой смены инструмента. Весь обрабатываемый контур детали разделяется на участки каждый из которых представляет определенную геометрическую форму. Точки сопряжения участков т.е. переходы от одной геометрической фигуры к другой называются геометрическими опорными точками. Кроме опорных точек указанного типа определяются точки в которых изменяются технологические параметры (режимы обработки инструмент). Такие точки называются технологическими опорными точками.
Оформляется специальная таблица в которой записывается последовательность обхода опорных точек каждым инструментом; по каждому участку обработки указываются режимы резания даются сведения о режущем инструменте. При заполнении таблицы имеются в виду что все время затрачивается на выполнение операции на станке с УПУ является машинным кроме времени на установку заготовки и снятия детали.
Управляющая программа (УП) представляет собой совокупность команд на языке программирования соответствующих алгоритму функционирование станка по изготовлению конкретной детали.
Фрагмент текста управляющей программы на переход – центрование 4-х отверстий на фрезерной операции.
Система ЧПУ – СВМФ4 с УЧПУ мод. 2Р32. N10 Т1ПС (смена инструмента сверло 14 Р6М5) N20 G54. GO. G90. X135. У115. ПС (задание координатной заготовки режима программирования выход в исходные точки)
N30 GO. G43. H1.Z175.ПС (задание коррекции на длину инструмента)
N40 GO. X-65. У6. МОЗ. ПС (выход в координаты сверление 1-го отверстия включения вращения шпинделя)
N50 G81. R103. Z95. F120. S400. MO9 ПС (задание цикла обработки отверстия режимов обработки включения СОЖ)
N60 X-65. У-46. ПС задание координат
N70 X65 У-46 ПС обрабатываемых отверстий
N90 G80. Z175. ПС (отмена цикла обр-ки отверстий)
N100 GO. X135. У115. ПС (возврат в исходную точку)
N110 T2 ПС (смена инструмента)
1.Проектирование конструкции фрезерного приспособления.
При обработке сетки отверстий и фрезерования двух поверхностей на операции 30 технологического процесса устанавливается приспособление специальной конструкции общий вид которого показан на графическом листе №4.
Приспособление работает с пневмогидроусилителем и пневмопанелью.
Базирование заготовки осуществляется по торцевой поверхности которая упирается в контрольный вал 5 а ее центрирование происходит в двух призмах 8. Для фиксации углового положения этого приспособления используется два упора 13.
При нажатии кнопки на панели управления происходит задвижение и выдвижение штока 14. При выдвижении штока базовая и прижимная призмы расходятся. Деталь снимается. Затем устанавливается заготовка.
Силу закрепления заготовки находим из условия равновесия заготовки под действием на нее сил (или их моментов). При сверлении четырех отверстий на заготовку действует момент М (он определяется при расчете режимов резания)
Расчет ведется по методике изложенной в . Силу закрепления Р3 определяем из условия равновесия силовых факторов действующих на заготовку:
Где Д3 – диаметр базы заготовки Д=77 мм.
М – действующий на заготовку крутящий момент М=258 Н·м;
n – действующие радиальные силы (их число);
f – коэффициент трения; f=016;
К – коэффициент запаса для обеспечения надежного закрепления заготовки
К=15·1·115·1·13·1·1=25
Р31=2·258·25(77·4·016)=262 к Н
Р3=4Р31=4·262=1048 к Н
По силе Р3 определяется диаметр пневмоцелиндра Д:
На рисунках 3.1 и 3.2 дано графическое изображение сил действующих на заготовку при сверлении и при ее закреплении в приспособлении.
2.Проектирование конструкции токарного приспособления.
При выполнении токарной операции 50 технологического процесса на станок модели 16К20Ф3 вместо патрона устанавливается приспособление – оправка общий вид которой показан на графическом листе 5.
Оправка работает с пневмоналадкой и переходной планшайбой.
Планшайба является переходным элементом для сокращения переналадки станка при обработке деталей однотипных с базовой.
Базирование заготовки осуществляется по торцевой поверхности которая упирается в основание цанги имеющей корпусные шлицы по которым базируется внутренняя шлицевая часть заготовки. По команде электроавтоматики подается воздух в пневмоналадку происходит втягивание тяги 2 которая своей корпусной оконечностью разжимает цангу 3 зажимающую заготовку на разжим.
Силу закрепления заготовки находим из условия равновесия заготовки под дейсвием сил или их моментов.
Зная Pz – потенциальную силу резания и диаметр приложения силы находим момент :
Мрез. = = = 114.744 (Н*мм)
Момент силы трения (Мтр) возникает между базирующей поверхностью заготовки и поверхностью цанги т.е. по наружнему диаметру шлицевой цанги. Ссумарная сила зажима развиваемая всеми лепестками цанги определяется по формуле :
Где f –коэффициент трения = 0.1
К – коэффициент запаса прочности = 09
R – радиус наружной поверхности цанги шлицевой = 25.
Qcум. = = 68.846 (Н)
Теперь можно найти необходимое усилие пневмоцилиндра :
Рпц. = Qсум. * tqd = 68.846 * 00262 = 18037 (Н).
Выразим развиваемое необходимое усилие пневмоцилиндра через его рабочую площадь которую можно найти через диаметры штока цилиндра и самого цилиндра :
Sраб. = Sцил. – Sшт. =
Зная что Рпц. = Р * Sраб. *
Где Р – рабочее давление в магистрали принимаемое по справочным данным как 45 кгсм;
Отсюда найдем диаметр пневмоцилиндра :
Принимаем Dпц. = 80 мм.
Графическое изображение дано на рисунке 3.3
3. Расчет контрольного приспособления на точность.
Это приспособление служит для контроля симметричности двух пазов. Настройка ведется по эталону. Последовательность контроля следующая:
Контролируемая деталь устанавливается до упора в одну из боковых поверхностей паза.
Считываем показания индикатора Х1.
Контролируемую деталь поворачиваем на 1800.
Считываем показание индикатора Х2.
Разность показаний индикатора Х2-Х1 должна быть меньше контролируемого параметра симметричности 016 мм.
Суммарная погрешность контрольного приспособления может быть рассчитана по формуле:
гдеу – систематическая составляющая пограничностей изготовления установленных элементов приспособления;
р – систематическая составляющая погрешностей передаточных устройств;
э – систематическая составляющая погрешностей изготовления эталона;
ЕБ – погрешность базирования детали в контрольном приспособлении;
Ез – погрешность закрепления детали в приспособлении;
ЕП – случайная составляющая погрешностей передаточных устройств;
Еэ – случайная составляющая погрешностей изготовления эталона;
Ем – погрешности метода измерения вызываемые погрешностями измерительных (отсчетных) устройств колебаниями температуры и др.
Рисунок 3.4 Приспособление контрольное
Систематические погрешности у р э учитываем при настройке контрольного приспособления следовательно их из расчета исключаем
Еб=12 Т 65 + Тбиен=001+01=011
Рассчитываем суммарную погрешность:
Приспособление контрольное показано на листе №6 графической части проекта.
4.Проектирование конструкции приспособления по заточке алмазных выглаживателей.
Алмазные выглаживатели полученые закреплением механическим способом или пайкой кристаллов искусственного алмаза в металлический корпус – наконечник затачивают и полируют на универсально-заточных станках мод. 3Б621 3Б642 3В642 и др. с использованием специального приспособления.
Графическое изображение представлено на листе 11 графической части спецификация прилагается.
Приспособление состоит из основания поз. 16 на котором при помощи оси поз. 14 и упорного шарикоподшипника поз. 26 установлена вращающаяся плита поз.15.
На плите поз.15 в направляющих типа «ласточкин хвост» установлен ползун поз. 18 в верхней призматической части которого крепится с помощью хомутика поз.4 шпиндельный узел поз.2. В переднюю часть шпиндельного узла крепится при помощи комплекта сменных втулок поз.1 алмазный выглаживатель. До установки выглаживателя во втулку приспособление настраивается на размер радиуса сферы выглаживателя который должен получиться в процессе затачивания. Для этого на ось поз.14 ее верхнюю выступающую конусную часть ( Морзе № 1) одевается настроечная втулка поз.9 у которой известен истинный размер ее наружного радиуса.
Набором мерных плиток толщина которого равна радиусу сферы настраивается вылет торца шпинделя поз.2 до настроечной втулки поз.9. Настройка осуществляется регулировочным болтом поз.12. Настроечный размер фиксируется клином поз.17 при помощи затяжки болтов поз.27. Настроечная втулка убирается вставляется и фиксируется винтом поз.20 выглаживатель в сменной втулке поз.1.
Включается вращение шлифовального круга и шпиндельного узла поз.2 ( при помощи тросика спидометра поз.31 ).
Посредством ручки поз.13 качающейся в горизонтальном направлении плиты поз.15 сфера получает два движения в результате сложения которых происходит затачивание сферы выглаживателя на заданный радиус.
На рисунке 3.5 – представлена схема метода;
На рисунке 3.6 – параметры настройки.
5. Проектирование державки выглаживателя.
На токарной операции 50 для получения требуемой шероховатости поверхности выглаживается наружная поверхность с упругим закреплением инструмента используя универсальную державку (рис.3.7) которую устанавливают и закрепляют в резцедержатель токарного станка.
В корпусе 2 по скользящей посадке установлен шток 3. Левый конец штока 3 предназначен для закрепления различных конструкций выглаживающих инструментов1. Давление инструмента на обрабатываемую деталь обеспечивается торированной пружиной 5.
Фиксация углового положения штока осуществляется посредством винта 8. Настройка инструмента на заданное усилие производится регулировочной гайкой 4. На штоке выполнена торированная шкала максимальное усилие прижима 80 кгс.
Универсальная пружинная державка предусмотрена для применения различных выглаживающих головок в зависимости от вида обработки. Некоторые виды выглаживающих головок вместе с конструкцией самого инструмента показаны на графическом листе №7 дипломной работы.
Назначение инструмента:
Выглаживатели из синтетических алмазов предназначены для формирования поверхностного слоя и улучшения чистоты поверхности при финишной обработке незакаленных и закаленных цементированных сталей цветных металлов и сплавов.
Эффективность применения выглаживателей из синтетических алмазов:
При выглаживании и вибровыглаживании инструмент из синтетических алмазовпозволяет обрабатывать детали с прерывистыми поверхностями. Производительность труда при применении выглаживателей на финишных операциях повышается в 4 ~5 раз. Твердость поверхностного слоя увеличивается на 1 ~2 ед. Чистота поверхности увеличивается по сравнению с исходной на 2 ~3 класса.Профиль выглаживателя выбирают в зависимости от типа обрабатываемой поверхности.
Инструмент со сферической формой заточки позволяет обрабатывать наружные внутренние и плоские поверхности как методом выглаживания так и вибровыглаживанием.
Цилиндрическую форму применяют только для обработки наружных цилиндрических поверхностей.
Тороидальная форма широкого применения не нашла из-за отсутствия природных и синтетических алмазов большого размера.
Конический выглаживатель работает большой поверхностью конуса.
Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетически алмазы.Стойкость природных и искусственных алмазов примерно одинакова.
Алмазным выглаживателем можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы и сплавы за исключением титана циркония и ниобия так как они налипают на рабочую часть выглаживателя. Виды поверхностей (наружные внутренние плоские профильные) валов штоков цилиндров поршневых пальцев и т.д.Нельзя использовать для деталей имеющих неравномерную твердость.
Рекомендуемые значения геометрии выглаживателей:
Обрабатываемый материал
Твердость материала НРС
Радиус рабочей части алмазного инструмента мм.
Незакаленные стали цветные металлы и сплавы
Термообработанные стали средней твердости
Закаленные и цементированные стали.
Линейная скорость ммин.
Продольная подача ммоб.
Усилие прижатия наконечника кгс.
Незакаленные стали и бронзы
В качестве СОЖ применяется индустриальное масло марки И-20.
Более подробно о методе алмазного выглаживания описано в исследовательском разделе пояснительной записки.
Конструкция станочного приспособления для операции выглаживания показана на листе №5 графической части проекта.
Рисунок 3.7 Универсальная пружинная державка.
На операции 50 технологического процесса штучное время составляет Тшт.=209 мин.
Так как t0=123 мин=59% от Т шт.
tв=067 мин=32% от Т шт.
тип производства – среднесерийный то необходима автоматизация данной токарной операции. В качестве способа автоматизации выбираем роботизацию.
Роботизация – это автоматизация механообрабатывающего производства на основе использования промышленных роботов. Основными этапами роботизации являются: выбор объекта роботизации формирование системы задач и требований к проектированию РТК внедрение и эксплуатация РТК. Основными источниками экономической эффективности ПР и РТК являются: повышение производительности оборудования или повышение производительности труда в результате замены ручного труда при загрузке деталей транспортировании деталей и выполнении основных технологических операций.
Компоновка РТК механической обработки показана на графическом листе 8 дипломной работы.
Данный комплекс предназначен для токарной комплексной обработки деталей до 20 кг в условиях серийного производства. Роботизированный комплекс состоит из токарного станка с ЧПУ 16К20ФЗ ПР напольного типа мод. М20П.4001 УЧПУ для станка 2Р22 и для робота «Контур» с тактовым столом СТ 350.
Техническая характеристика ПР М20П.40.01:
-грузоподъемность – 20 кг;
-число степеней подвижности – 5;
-число рук захв. устр-в на руку –12;
-привод – электропневматический;
-наибольший вылет руки – 1100 мм;
ПР в составе роботизированного комплекса выполняет следующие функции: загрузку стоика заготовками разгрузку раскладку заготовок. При использовании ПР М20П.40.01 перемещение захвата вдоль оси шпинделя заменяется движением по радиусу и при загрузке деталей всей номенклатуры подобранных для обработки на РТК разница в повороте захвата не должна превышать 350.
В данном комплексе применяется тактовый стол СТ 350 с габаритными размерами 3350950850.
-грузоподъемность одной пластины – 20 кг;
-число пластин – 24.
Тактовый стол предназначен для хранения запаса заготовок и подачи их в зону захвата ПР.
2. Захватное устройство.
Захватное устройство ПР предназначено для базирования и удержания объекта в определенном положении при манипулировании. На листе №9 графической части показана конструкция двух позиционного захватного устройства для деталей типа фланцев с реечными передаточными механизмами. За счет профилирования губок схвата достигается высокая стабильность установки (005 007 мин).
Расчет механических захватных устройств включает проверку на прочность деталей захвата. Кроме того необходимо определить силу привода захватного устройства силу в местах контакта заготовки и губок проверить отсутствие повреждений поверхности заготовки или детали при захватывании возможность удержания захватом заготовки (детали) при манипулировании особенно в моменты резких остановок.
Соотношение между силой Р привода силами F на губках или моментом М на губках захватного устройства определяют из условий статистического равновесия.
Сила захватывания для схемы приведенной на рисунке 4.1. определяет из уравнения:
Rn – реакция на n-й захват от расчетной нагрузки;
М – коэффициент трения губки захвата о деталь.
Момент удерживающий заготовку в захвате относительно точки подвеса поворотной зажимной губки
Mj=2Ni·cosL1(aitgLi+Ci-M(ai-CitgLi))
Рисунок 4.1 Захватное устройство.
Для рассмотренного захвата сила привода определяется через наибольший момент Mj:
г – КПД реечной передачи г=094
Робот обеспечивает данную силу привода.
3. Расчет производительности .
Для расчета производительности необходимо построить циклограмму которая отражает принцип или порядок работы РТК.
Рис. 4.2. Эскиз ПР М20П.40.01
Линейные перемещения:
скорость перемещения 0008-05 мс
перемещение в направлении R 1100 мм
скорость перемещения .0008-10 мс
Угловые перемещения:
угол поворота α 90-1800
скорость поворота .600с
скорость поворота 300с
угол поворота ..3000
скорость поворота 0001-0060с
Исходное положение: рука работа в поднятом положении в
Останов станка и открытие ограждения
Выдвижение руки на R=887 ММ
Снятие детали со станка и установка новой заготовки
Поворот руки по часовой стрелке на 30 (при вылете руки 1140)
Поворот руки против часовой стрелки на 30
Втягивание руки на R=887 мм
Поворот руки против часовой стрелки =930
Установка детали на тактовом столе
Выдвижение руки на R=887 мм
Поворот тактового стола на одну позицию
Взятие с тактового стола нов. заготовки
Поворот руки по часовой стрелке =930
Поворот ПР с новой заготовкой к станку
Циклограмма работы приведена на рис. 4.3.
Для определения производительности роботизированного комплекса необходимо определить время цикла Тц которое определяется из циклограммы
Штучная (цикловая) производительность РТК:
где Fф – фактическое время работы РТК за определенный период (год месяц смену) ч;
Тц – длительность цикла мин.
Сменная производительность:
Фактическая производительность с учетом нецикловых потерь:
где г ис – коэффициент использования оборудования учитывающий суммарные потери времени
г ис= г тех · г пер · г орг
где г тех – коэффициент учитывающий простои по техническим причинам гтех=08;
г пер – коэффициент учитывающий потери времени на переналадку оборудования г пер=096;
г орг – коэффициент потерь по организационным причинам г орг г орг=09.
Взятие с тактового стола новой заготовки
Рисунок 4.3 Циклограмма работы РТК
1.Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД).
Качество обработанной поверхности достигаемое в процессе выполнения отделочных операций определяется геометрическими характеристиками и физико-механичискими параметрами. Оно существенно зависит от вида и режима обработки а также физико-механических свойств исходного материала окружающей среды. В настоящее время существует более 30 методов отделочно-упрочняющей обработки поверхности. Наиболее широкими возможностями в управлении параметрами характеризующими состояние поверхностного слоя а следовательно и в повышении надежности машин в целом имеют методы поверхностного пластического деформирования (ППД).
ППД - это обработка деталей давлением (без снятия стружки) при которой пластически деформируется только их поверхностный слой. ППД осуществляется инструментом деформирующие элементы (ДЭ) которого (шарики ролики или тела иной конфигурации) взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам качения скольжения или внедрения.
Эффективность упрочнения деталей машин при ППД взаимосвязана с интенсивностью упругопластической деформации материала поверхностного слоя. При упрочнении достигается изменение ряда показателей свойств поверхности и материала поверхностного слоя: формируется качественно новая макро- и микрогеометрия поверхности; в поверхностном слое возникают остаточные макронапряжения сжатия; кристаллическая решетка материала поверхностного слоя претерпевает упругопластические искажения приводящие к формированию остаточных микронапряжений; повышаются пределы и текучести твердость и микротвердость поверхности; снижаются характеристики пластичности (относительное удлинение и поперечное сужение); изменяются форма размеры и ориентировка зерен что способствует формированию текстурированного слоя.
Эти изменения снижают интенсивность микропластической деформации при циклическом нагружении деталей что является основной причиной повышения сопротивления образованию и развитию усталостных трещин. В результате повышаются сопротивление усталости износостойкость контактная выносливость и т.п.
1.1 Основные методы поверхностно пластического деформирования (ППД).
При ППД по схеме качения ДЭ (как правило ролик или шарик) прижимается к поверхности детали с фиксированной силой Р (рис.5.1.а) перемещается относительно нее совершая при этом вращение вокруг своей оси. В зоне локального контакта ДЭ с обрабатываемой поверхностью возникает очаг пластической деформация (далее очаг деформации - ОД) который перемещается вместе с инструментом благодаря чему поверхностный слой последовательно деформируется на глубину h (рис.5.1.б) равную глубине распространения ОД. Размеры ОД зависят от технологических факторов обработки - силы Р формы и размеров ДЭ подачи твердости обрабатываемого материала и др.
Рисунок 5.1 Схема обработки детали по схеме качение.
В соответствии с ГОСТ 18296-72 поверхностное пластическое деформирование при качении инструмента по поверхности деформируемого материала называется накатыванием. В свою очередь накатывание подразделяется на обкатывание и раскатывание в зависимости от того какие поверхности обрабатываются: выпуклые (валы галтели) плоские или вогнутые (например отверстия).
Достоинством накатывания является снижение сил трения между инструментом и обрабатываемым материалом.
К методам ППД в которых ДЭ работают по схеме скольжения относятся выглаживание и дорнование. Для этих процессов ДЭ должны изготавливаться из материалов имеющих высокую твердость (алмаз твердый сплав и т.п.) и несклонных к адгезионному схватыванию с обрабатываемым материалом.
Алмазное выглаживание применяется для ППД закаленных сталей и деталей маложестких т.е. тогда когда невозможно применить обработку накатыванием (рис.5.2). Недостатком выглаживания является низкая производительность и невысокая стойкость инструмента.
Дорнование - это деформирующее протягивание калибрование применяется для обработки отверстий (рис.5.3). Это высокопроизводительный процесс сочетающий в себе возможности чистовой упрочняющей калибрующей и формообразующей обработки. Формообразующая обработка применяется для получения на поверхности детали мелких шлицов и других рифлений. Толщина упрочненного слоя при дорновании регулируется натягом т.е. разностью диаметров дорпа «D» и отверстия «d» заготовки.
Рисунок 5.2 Схема обработки детали алмазным выглаживанием.
Рисунок 5.3 Дорнование.
Методы накатывания выглаживания и деформирующего протягивания относятся к методам статического поверхностного деформирования. Характерным признаком этих методов является стабильность формы и размеров ОД в стационарной фазе процесса.
Наряду с этими методами в машиностроении существует большое число методов ППД основанных на динамическом (ударном) воздействии инструмента на поверхность детали (рис.5.4). В этих процессах инструмент внедряется в поверхностный слой детали перпендикулярно профилю поверхности или под некоторым углом к ней. Многочисленные удары наносимые инструментом по детали по заданной программе или хаотично оставляют на ней большое число локальных пластических отпечатков которые в результате покрывают (с перекрытием или без него) всю поверхность. Размеры очага деформации зависят от материала детали размеров и формы инструмента и от энергии удара по поверхности.
Рисунок 5.4 Схема обработки ППД при ударном воздействии инструмента.
К методам ударного ППД относятся чеканка обработка дробью виброударная ультразвуковая центробежно-ударная обработка и др.
Дробеструйная обработка (наклеп) осуществляется за счет кинетической энергии потока чугунной стальной или другой дроби который направляется например роторным дробеметом (рис.5.5)
Рисунок 5.5 Дробеструйная обработка детали.
Центробежно-шариковая обработка осуществляется за счет кинетической энергии стальных шариков (роликов) расположенных на периферии вращения диска (рис.5.6)
Рисунок 5.6 Центробежно-шариковая обработка.
При вращении диска под действием центробежной силы шарики отбрасываются к периферии обода взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и отбрасываются внутрь гнезда.
Поверхностное пластическое деформирование:
повышает плотность дислокаций в упрочненном слое;
измельчает исходную структуру;
повышает величину твердости поверхности;
уменьшает величину шероховатости;
повышает износостойкость деталей;
возрастает сопротивление схватыванию;
увеличивается придел выносливости.
1.2 Расчет глубины деформационного упрочнения поверхностного слоя.
Упрочненный слой - это слой параметры состояния которого отличаются от параметров основного материала. Однако граница раздела упрочненного и основного материала сильно размыта из-за того что контролируемый параметр изменяется вблизи этой границы с весьма малым градиентом. Поэтому толщина упрочненного слоя определяется всегда с погрешностью величина которой зависит от метода измерения и присущих ему погрешностей. Совершенно ясно что первые признаки искажения кристаллической структуры будут обнаружены физическими методами исследования на большей глубине чем первые признаки увеличения микротвердости или искажения координатной сетки. В связи с этим понятие толщины упрочненного слоя является достаточно условным а числовые значения приведенные в различных источниках могут отличаться на десятки процентов.
С позиций механики деформирования глубина упрочнения определяется границей очага деформации. Таким образом для точного прогнозирования глубины упрочнения имеет значение адекватность теоретической модели и связанная с ней конструкция поля напряжений (деформаций).
На рис.5.7. показана упрощенная схема поля напряжений.
Рисунок 5.7 Упрощенная схема поля напряжения.
Точка А которая легко выявляется профилографированием очага деформации определяет длину L передней внеконтактной поверхности волны ВА.AKДС- граница области развитых пластических деформаций нижняя точка которой определяет толщину упрочняемого слоя h. Поля деформаций расположенные ниже этой точки не вызывают заметного изменения сопротивления металла пластическим деформациям. Линии ВК и КА подходят к ВА под углом . Из геометрических соображений имеем:
При наиболее часто применяемых режимах обработки l >> h в.
Исследованиями установлено что
Подставляя (3) в (2) получим
1.3 Расчет приближенного значения накопленной деформации поверхностного слоя.
где: Г- значение накопленной деформации поверхностного слоя.
В- коэффициент равный 45 54.
Rпр- профильный радиус инструмента.
d- параметр получаемый со при вдавливании инструмента в металл связан с размером площади контакта инструмента с деталью и силой Ру.
1.4 Определение подачи Sz
1.5 Определение диаметра ролика.
«Dр » должен быть кратным диаметру детали и по возможности меньшим.
1.6 Определение силы обкатывания.
где: R p- радиус ролика; R д- радиус детали.
где: - напряжение на площадке контакта Мна
- степень деформации (
Г- накопленная деформация поверхностного слоя.
Рисунок 5.8 Кривые упрочнения титановых сплавов.
Многочисленные способы упрочнения деталей машин ППД (схема 5.1) в основном отличаются схемой силового воздействия деформирующего элемента на обрабатываемую поверхность (ГОСТ 18296-72).
2. Алмазное выглаживание.
Метод алмазного выглаживания показан на листе №10 графической части проекта.
Выглаживание является одним из методов отделочно-упрочняющей обработки поверхности пластическим деформированием и заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом – выглаживателем закрепленным в оправке алмазным кристаллом который обладает следующими свойствами:
низкий коэффициент трения;
высокая степень чистоты;
высокой теплопроводностью.
Выглаживание производится: для уменьшения шероховатости поверхности (отделка) упрочнения поверхностного слоя повышения точности размеров и форм деталей (калибрование).
Рисунок 5.9 Схема деформации поверхности при выглаживании.
На рис.5.9 показана деформация поверхностного слоя при движении выглаживателя в направлен скорости. Прижатый к обрабатываемой поверхности с силой Ру инструмент внедряется в нее на глубину Rд и при своем движении сглаживает исходные неровности. Высота шероховатости в направлении скорости (продольная шероховатость) обычно значительно меньше чем высота поперечной шероховатости (в направлении подачи). После прохода инструмента происходит частичное упругое восстановление поверхности на величину . Контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью в сечении происходит по дуге авс. Вследствие того что впереди выглаживателя образуется валик пластически деформированного металла Rв передняя поверхность выглаживателя нагружается гораздо больше (контакт по дуге вс) чес задняя поверхность (контакт по дуге ав). По этой причин а также вследствие адгезионного взаимодействия между деталью и инструментом в процессе выглаживания возникает тангенциальная составляющая силы Рz.
Рассмотрим теперь деформацию поверхностного слоя в направлении подачи (рис.5.10).
При продольном перемещении выглаживатель раздвигает металл деформируемых поверхностных неровностей в стороны. При этом со стороны исходной поверхности образует валик деформированного металла hВ а со стороны выглаженной поверхности происходит искажение профиля канавок образовавшихся при предыдущих оборотах детали в результате пластического течения металла выдавливаемого из-под выглаживателя в сторону выглаженной поверхности. В наибольшей степени искажается профиль канавки образованной на предыдущем обороте.
После каждого оборота обрабатываемой детали канавка- след выглаживателя перемещается в осевом направлении на величину подачи S. При этом происходит многократное перекрытие ее при последующих обработках обрабатываемой детали т.к. ширина канавки больше величины подачи. Контакт выглаживателя с обрабатываемой поверхностью происходит по дуге def. Вследствие того что со стороны невыглаженной поверхности образуется валик деформированного металла hВ правая полуповерхность (в направлении подачи) нагружена гораздо больше (контакт по дуге ef) чем левое полуповерхность (контакт по дуге de). Поэтому в процессе выглаживания возникает осевая сила РХ.
I-V- последовательные положения выглаживания после каждого оборота детали;
- профиль следа положения выглаживателя;
- фактический профиль выглаженной поверхности;
- упругое восстановление поверхности;
- пластическое искажение профиля.
Рисунок 5.10 Схема деформации поверхности при выглаживании.
В результате пластического деформирования обрабатываемой поверхности происходит сглаживание исходных неровностей и образование нового микрорельефа поверхности со значительно меньшей высотой неровностей RZB. Размер детали уменьшается на величину остаточной деформации (ПВ. На величину и форму образующихся неровностей влияет также неоднородность шероховатости поверхности и твердости обрабатываемой поверхности колебания силы выглаживания вызванные биением детали и др.. это вызывает отклонение реального микрорельефа от полученного.
Образующийся в результате алмазного выглаживания микрорельеф поверхности обуславливается следующими факторами:
кинематикой процесса (направлением взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой детали);
величиной исходной шероховатости;
формой и размером рабочей части алмаза;
величиной внедрения алмаза в обрабатываемую поверхность;
пластическим течением материала обуславливающим появление вторичной шероховатости;
шероховатостью рабочей части алмаза;
величиной упругого восстановления поверхности после выглаживания;
вибрациями системы СПИД.
Формирование поверхностного слоя при алмазном выглаживании происходит вследствие пластического деформирования обрабатываемой поверхности. Под действием радиальной силы действующей на поверхность контакта алмаза с деталью возникают контактные давления. Если их величина превышает предел текучести возникает пластическая деформация тонких поверхностных слоев. При пластической деформации поверхностный слой специфическое волокнистое строение (текстуру) исходная кристаллическая решетка искажается.
Эффективность алмазного выглаживания различных материал в значительной мере определяется их исходной структурой.
Исследованиями установлено что при выглаживании наиболее интенсивно возникает деформация в феррите менее интенсивно- в перлите и мартенсите.
Высокая эффективность упрочнения объясняется более высокой плотностью дефектов образующихся в поверхностном слое за счет концентрации дислокаций. При этом создается тонкое структурное состояние металла которое обеспечивало бы максимальную задержку дислокаций и минимальный их выход на поверхность. При алмазном выглаживании плотность дислокаций в поверхностном слое близка к предельному значению. С увеличением расстояния от поверхности плотность дислокаций уменьшается.
Особенность процесса алмазного выглаживания: если при других видах упрочнения полностью или частично удаляется слой металла деформированный на предыдущей операции то при алмазном выглаживании этот слой не удаляется а претерпевает дополнительную упругопластическую деформацию.
Оптимальное усилие PУ= 300-200Н. при РУ(300Н.возрастает глубина упрочненного слоя увеличивается микротвердость в нижних слоях однако уменьшается микротвердость в верхнем тонком поверхностном слое за счет уменьшения пластичности.
2.2 Силы возникающие при алмазном выглаживании.
При выглаживании сила Р раскладывается на составляющие: нормальную РУ тангенциальную РZ и силу подачи РХ.
Величина сил выглаживания зависит от радиуса формы рабочей части выглаживателя пластичности и шероховатости обрабатываемой поверхности от глубины внедрения выглаживателя подачи и др.
где: СХ; СУ; СZ- коэффициенты учитывающие конкретные условия обработки;
R- радиус рабочей части выглаживателя;
h- глубина внедрения выглаживателя;
- предел текучести обрабатываемого материала.
Исследованиями установлено что основной силой создающей необходимое давление в зоне контакта инструмента с деталью является нормальная составляющая РУ. Составляющие РХ и РZ в 10-20 раз меньше РУ. Поэтому в качестве силы выглаживания принимают РУ. Для расчетов берут:
Так как величина неудобна для расчетов то удобнее выражать сопротивление деформации поверхностного слоя металла через величину его твердости HV.
Заменим R приведенным радиусом
Д- диаметр обрабатываемой детали.
2.3 Трение и смазка.
Качество поверхности обработанных выглаживанием деталей в значительной степени зависит от характера взаимодействия материала детали и инструмента в зоне контакта. Увеличение коэффициента трения ведет к интенсивному изнашиванию инструмента и снижению качества обрабатываемой поверхности.
Коэффициент трения при алмазном выглаживании зависит от:
формы и особенностей контакта.
Коэффициент трения f при выглаживании включает в себя деформацию fДЕФ. и адгезионную fАДГ. Составляющие:
h и R- соответственно глубина внедрения инструмента и радиус его рабочей части.
Адгезионную составляющую fАДГ. теоретически рассчитать трудно поэтому ее обычно определяют экспериментально fАДГ.= 003- 005.
Общие коэффициент f трения при выглаживании:
2.4 инструменты для выглаживания.
Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетически алмазы.
Стойкость природных и искусственных алмазов примерно одинакова.
Инструмент со сферической (а) формой заточки позволяет обрабатывать наружные внутренние и плоские поверхности как методом выглаживания так и вибровыглаживанием.
Цилиндрическую форму (б) применяют только для обработки наружных цилиндрических поверхностей.
Тороидальная форма (в) широкого применения не нашла из-за отсутствия природных и синтетических алмазов большого размера.
Конический выглаживатель (г) работает большой поверхностью конуса.
Рисунок 5.11 Схема установок выглаживателей при обработке цилиндрической поверхности.
Алмазным выглаживателем можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы и сплавы за исключением титана циркония и ниобия так как они налипают на рабочую часть выглаживателя.
Детали: все виды поверхностей (наружные внутренние плоские профильные) валов штоков цилиндров поршневых пальцев и т.д.
Нельзя использовать для деталей имеющих неравномерную твердость.
2.5 Вибровыглаживание.
При вибрационном выглаживании инструменту в виде сферы (другие формы заточки неприменимы) дополнительно придается возвратно-поступательное перемещение по поверхности детали (рис.5.12).
Рисунок 5.12 Схема вибровыглаживания.
В результате на поверхности образуется синусоидальный канал. При обработке инструмент скользит либо по исходной либо по частично выглаженной поверхности а при каждом двойном ходе изменяется направление движения инструмента и дуга контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью.
Микрорельеф получаемый при вибровыглаживании по характеру и плотности синусоидальных каналов подразделяется на 4 вида:
Рисунок 5.13 Микрорельеф получаемый при вибровыглаживании.
каналы не касаются друг друга;
каналы касаются друг друга;
каналы пересекаются;
каналы накладываются.
Варьирование форм размеров и расположения микронеровностей по поверхности достигается изменением режимов обработки:
скорости вращения детали;
амплитуды и частоты его колебаний;
силы поджима инструмента к детали;
радиуса сферической части инструмента.
В качестве инструмента здесь применяют шарики диаметром 4-10 мм. И сферические наконечники из алмазов. В первом случае обработку ведут трением качения во втором- трением скольжения. В первом случае называется виброобкатывание во втором- вибровыглаживание.
Преимущества перед выглаживанием:
остаточные напряжения больше в 13-17 раз;
длина канала увеличивается в 15-2 раза;
повышение износостойкости детали в 15 раза;
возможность изготовления любого микрорельефа для контактирующих тел;
возможность удержания масляной пленки в каналах при трении.
Сущность упрочнения пластическим деформированием.
Поликристаллические твердые тела состоят из большого числа зерен (кристаллов) разделенных между собой границами. Каждое зерно содержит дефекты. Зерна имеют различную ориентировку (рис.5.14)
При приложение внешнего напряжения к металлу пластическая деформация в первую очередь произойдет в зерне наиболее благоприятно ориентированном к внешнему напряжению (т.е. с наибольшим касательным напряжением). С ростом внешнего напряжения наблюдается постепенное вовлечение остальных зерен в процессе пластической деформации при сохранении сплошности зерна. На рисунке показана схема передачи пластической деформации от зерна к зерну. Под действием внешнего сдвигающего напряжения дислокации генерируемые активным источником В приходят к границе зерна и задерживаются около нее. По мере накопления дислокаций у точки «Р» растет напряжение. Однако этого недостаточно чтобы перейти из одного зерна в другое через границу MN. Поэтому распространение скольжения от одного зерна к другому осуществляется за счет того что при достижении определенного значения напряжения в точке «P» возбуждается источник дислокации в соседнем зерне например в точке А.
Рисунок 5.14 Схема инициирования скольжения (или двойникования) в соседнем зерне поликристалла некоторой точке А удаленной от вершины плоского нагромождения дислокаций р на расстояние r1.
Движение дислокаций генерируемых источником А будет происходить по наиболее благоприятно ориентированной плоскости скольжения.
Рассмотренный механизм торможения дислокаций у границ зерна называется барьерным упрочнением.
Упрочнение более интенсивно происходит на границах зерен мелкое зерно упрочняется интенсивнее крупного.
Напряжение текучести «» в зерне диаметром «d» в соответствие с соотношениями Холла- Петча зависит от составляющих:
где: (0- напряжение как результат сопротивления движению дислокаций в теле зерна не зависящего от размера зерна (внутренне трение);
к- константа характеризующая трудность эстафетной передачи пластической деформации от зерна к зерну.
Напряжении текучести (сопротивление деформации) возрастает с уменьшением размера зерна не из-за наличия границы самой по себе а из-за взаимодействия между зернами разделенными этой границей.
Если дислокация надежно задерживается границей и возможности эстафетной передачи деформации ограничены то деформация локализуется в микрообъемах а напряжение текучести возрастает.
Существенная локализация деформаций повышает концентрацию напряжений что приводит к преждевременному разрушению т.е. снижению пластичности.
Наряду с величиной зерна на деформационное упрочнение металлов большое влияние оказывает количество и размер внутризеренных блоков (ячеек). С повышением степени деформации и роста плотности дислокаций происходит дробление зерна на блоки по плоскостям скопления дислокаций.
Наряду с дроблением зерна на блоки происходит разориентация блоков по границам на некоторый угол . При ( (25 5)0 граница блоков оказывает сопротивление движению дислокаций.
По типу сопротивления дислокаций «леса». Если ( (2 5)0 то границы блоков становятся местом скопления дислокаций повышающими деформирующее напряжение.
Производственные расчеты и разработка планировки
1.Форма организации выполнения технологического проекта.
Все технологические процессы обрабатываемых на участке деталей представлены в приложении в комплекте технологической документации. Практически все операции кроме протяжных на 7А520 выполняются на участке.
Участок является участком подстально-групповой специализации. За каждым рабочим местом закреплено несколько технологических операций. Операция содержит несколько технологических переходов. Перемещается деталь в поддоне от склада к рабочему месту и между станками при помощи рельсовой тележки. Производство неточное.
2.Производственная структура участка .
Для механической обработки на участке ставятся станки моделей 16К20ФЗ – 3СВМ1Ф4 – 46904 ВМФ2 – 23М151Ф2 – 1также организуется контрольное и слесарное отделение моечная машина.
Участок состоит из нескольких подсистем. Основная – это состав технологического оборудования входящего в состав участка и предназначенного для механической обработки номенклатуры деталей.
Транспортная система включает в себя электрокары которые привозят на участок заготовки и транспортную тележку которая перемещает заготовки от склада к рабочим местам и между рабочими местами. Складская система состоит из автоматизированного склада.
Исходные данные для проектирования участка механической обработки деталей
3.Расчет складской системы и стружко-уборки.
Для выбора способа удаления и переработки стружки определяют ее количество образующееся на 1м2 цеха в год. Данные для расчета представлены в таблице 6.1.
Общая масса стружки 2755 т. Площадь участка 400 м2. На 1 м2 приходится 069 т. в год. По рекомендациям необходимо предусмотреть лимитный конвейер вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на накопительную площадку или участок переработки.
Для хранения заготовок и готовых деталей на участке используется склад стеллажного типа обслуживаемого крапом – штабелером.
Определим площадь склада:
где - масса заготовок деталей проходящая через цех в течении года
t – нормативами запас хранения грузов на складе календарные дни;
q – средняя грузонапряженность площади склада тм2;
Д – число календарных дней в году.
Исходя из средних размеров обрабатываемой детали и особенностей технологического процесса их производства выбираем по рекомендациям габариты стеллажа
Высота стеллажа 18 м
Ширина стеллажа 450 мм
Длина стеллажа 670 мм
Склад обслуживается краном – штабелером модели СКШК – 016
4.Синтез производственной системы.
Технологическое оборудование на проектируемом участке расставлено в два ряда. Площадь участка – 400 м2.
По длине и ширине спроектированного участка примем ширину пролета 24 м шаг колонн 12 м и высоту здания 72 м ширину пешеходного прохода 14 м ширину проезда – 46 м. Планировка участка и график загрузки оборудования представлены на листе №12 графической части.
Средний коэффициент загрузки и использования оборудования – 079.
Обеспечение безопасности жизнедеятельности человека является важнейшей проблемой современности. Научно-технический прогресс наряду с благами принес и неисчислимые бедствия связанные с травмоопасностью и аварийностью производства его экологической опасностью повышением риска гибели человека.
Ежегодно в стране происходит около 19 млн. несчастных случаев. Растет число крупных промышленных аварий с тяжелыми последствиями усугубляется экологическая обстановка.
Безопасность – одна из самых запущенных сторон деятельности в нашей стране. В связи с этим важнейшее социальное и экономическое значение имеет решение проблем безопасности жизни и деятельности человека в условиях современного производства и в среде обитания.
Целью данного раздета является систематизация и практическая реализация знаний в решении инженерных задач в области безопасности производственной деятельности экологии профилактики прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
1.Безопасность труда на проектируемом участке в цехе.
1.1.Анализ опасных и вредных производственных факторов условия труда на рабочих местах выбор методов и средств защиты при выполнении технологического процесса.
При механической обработке металлов возникает ряд физических химических психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов. В связи с этим на проектируемом участке в соответствии с ГОСТ 12.4.011-75* (СТС ЭВ 1086-78) предусмотрены средства коллективной и индивидуальной защиты. Установлены оградительные и предохранительные устройства и блокировки сигнализаторы об опасности специальные средства безопасности. Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещения предусмотрены приточно-вытяжная общеобменная система вентиляции. На проектируемом участке используется естественное и искусственное освещение также используется местное освещение на станках. На каждом рабочем месте около станка на полу используются деревянные решетки на всю длину рабочей зоны. Инструмент и приспособления хранятся в определенных тумбочках и стеллажах а заготовки в специализированной таре. Применяемая СОЖ в соответствии с ГОСТ 12.3.025-80 разрешена Министерством здравоохранения. Рабочие участка обеспечены спецодеждой спецобувью и предохранительными приспособлениями. Контроль параметров шума на рабочих местах по ГОСТ 20445-75; ГОСТ 12.1.003-83; параметров вибрации по ГОСТ 12.1.012-78* ГОСТ 12.4.012-83.
1.2.Безопасность труда при механической обработке материалов резанием.
При механической обработке металлов пластмасс и других материалов на металлорежущих станках возникает ряд физических химических психолофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.
Металлическая стружка особенно при точении вязких металлов имеющая высокую температуру (400-6000 С)и большую кинетическую энергию представляет серьезную опасность не только для работающего на станке но и для лиц находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Так при токарной обработке от общего числа производственных травм повреждение глаз превысило 50% при фрезеровании 10% и около 8% при заточке инструмента и шлифовании. Глаза повреждались отлетающей стружкой пылевыми частицами обрабатываемого материала осколками режущего инструмента и частицами абразива.
Физическими вредными производственными факторами характерными для процесса резания являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости; повышенная пульсация светового поток.
При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении фрезеровании и сверлении крупных материалов может превышать предельно допустимые концентрации.
В процессе обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры. При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояние а иногда возникает воспламенение материала например при обработке текстолита. Т.о. при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров газов и аэрозолей являющихся химическими вредными производственными факторами.
Продукты термоокислительной деструкции могут вызвать наркотическое действие изменение со стороны центральной нервной системы сосудистой системы кроветворных органов внутренних органов а так же кожнотрофические нарушения. Аэрозоль нефтяных масел входящих в состав смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных оболочек верхних дыхательных путей способствовать снижению иммунобиологической реактивности.
К психофизиологическим вредным производственным факторам процессов обработки материалов реализации можно отнести физические перегрузки при установке закреплении и съеме крупногабаритных деталей перенапряжение зрения монотонность труда.
К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии проявляющиеся при работе с СОЖ.
1.2.1.Требования к производственным помещениям.
Производственные помещения в которых осуществляются процессы обработки резанием должны соответствовать требованиям СН и П II-2-80 СН и П II-89-80 санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН 245-71. Все помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.
Требования к вентиляции
Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещениях помимо местных отсасывающих устройств обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли мелкой стружки и аэрозолей СОЖ) должна быть предусмотрена приточно-вытяжная общеобменная система вентиляции.
Воздух удаляемый местными отсасывающими устройствами при обработке матиевых сплавов на полировальных и шлифовальных станках должен быть очищен в масляных фильтрах до поступления его в вентилятор.
Помещения в цехах и на участках обработке резанием пребывание в которых связано с опасностью для работающих например обработка бериллия должны быть отделены от других помещений изолирующими перегородками иметь местную вытяжную вентиляцию и знаки безопасности по ГОСТ 12.4.026-76.
Требования к освещению
Естественное и искусственное освещение производственных помещений должно соответствовать требованиям СН и П II-4-79. Для местного освещения должны использоваться светильники с непросвечиваемыми отражателями с закрытым углом не менее 300. Кроме того должны быть предусмотрены меры по снижению отраженной блескости.
1.2.2.Требования к размещению производственного оборудования и организации рабочих мест.
Для работающих участвующих в технологическом процессе обработки резанием должны быть обеспечены удобные рабочие места не стесняющие их действий во время выполнения работы. На рабочих местах должны быть предусмотрены площадь на которой размещаются стеллажи тара столы и другие устройства для размещения оснастки материалов заготовок полуфабрикатов готовых деталей и отходов производства.
На каждом рабочем месте около станка на полу должна быть деревянная решетка на всю длину рабочей зоны а по ширине не менее 06 м от выступающих частей станка.
Высоту штабелей заготовок на рабочем месте следует выбирать исходя из условий их устойчивости и удобства снятия с них деталей но не выше 1 м; ширина между штабелями должна быть не менее 08 м.
1.2.3.Требования к технологическим процессам .
Разработка технологической документации и выполнения технологических процессов обработки резанием должны соответствовать требованиям системы стандартов безопасности труда ГОСТ 12.3.002-75 «Прогрессы производственные. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.3.025-80 «Обработка металлов резанием. Требования безопасности».
Установка обрабатываемых заготовок и снятие готовых деталей во время работы оборудование допускается вне зоны обработки при применении специальных позиционных приспособлений.
Контроль на станках размеров обрабатываемых заготовок и снятие деталей для контроля должны проводиться лишь при отключенных механизмах вращения или перемещения заготовок инструмента и приспособлений.
Стружку от металлорежущих станков и с рабочих мест следует убирать механизированными способами.
1.2.4.Средства индивидуальной защиты работающих. Требования к персоналу.
Работающие и служащие цехов и участков обработки резания для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов должны быть обеспечены спецодеждой спецобувью и предохранительными приспособлениями в соответствии с действующими типовыми отраслевыми нормами утвержденными в установленном порядке.
Спецодежду работающих в цехах и на участках следует периодически сдавать в стирку и хранить отдельно от верхней одежды.
Для защиты кожного покрова от воздействия СОЖ и пыли токсичных металлов применяются дерматологические средства.
Лица поступающие на работу связанную с обработкой токсичных материалов или сплавов с применением СОЖ подлежат обязательному предварительному к периодическому медицинскому осмотру.
1.2.5.Охрана окружающей среды.
Отработанные СОЖ необходимо собирать в специальные емкости. Масляная фаза эмульсий может поступать на регенерацию или смешаться. Водную фазу СОЖ считают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию.
Масляная мелкая стружка и пыль титана и его сплавов по мере накопления в закрытой металлической таре подлежат сжиганию или захоронению на специальных площадках.
2.Обеспечение экологической безопасности проекта:
2.1.Экологический анализ проекта выбор методов и средств защиты от негативных воздействий проектируемого участка.
Экологическая безопасность проекта обеспечивает следующим образом. На проектируемом участке применяется СОЖ – 3-4% эмульсия МГЛ-205 и индустриальное масло И-20. Отработанные СОЖ собирают в специальные емкости. Водную и масленую фазу используют в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза эмульсий поступает на регенерацию или сжигается. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию соответствует требованиям СН и П II-32-74. Водную фазу СОЖ очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию. Нормы шума на рабочих местах регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». Стружка удаляется из цеха и поступает на переработку а СОЖ после дополнительной очистки и охлаждения снова подается к режущим инструментам.
2.2.Меры безопасности при работе с СОЖ.
При механической обработке деталей используются СОЖ и рабочие подвергаются действию этих соединений. Это воздействие осуществляется двояким путем: на кожу при контакте с маслами и эмульсиями и через органы дыхания куда куда поступает смешанный аэрозоль образующийся при разбрызгивании СОЖ.
Основные мероприятия по оздоровлению производственной среды должны осуществляться на базе комплексной механизации и автоматизации процессов механической обработки металла позволяющих почти полностью устранить или резко сократить с СОЖ и его аэрозолями.
В связи с широким внедрением в промышленность скоростных режимов резания новых технологических процессов с применением многокомпонентных СОЖ с химическими активными присадками особое значение приобретают требования к конструкции новых станков в частности к более полному укрытию местного эффективного отсоса что позволяет снизить содержание аэрозоля до допустимых величин.
Эффективна замена масляного охлаждения эмульсионных т.к. при его использовании концентрация масляного аэрозоля и углеводов в рабочей зоне не превышает предельно допустимых значений а окись углерода и другие продукты термораспада не обнаруживаются.
В проекте детали обрабатываются на станках с ЧПУ которые позволяют вести обработку деталей практически без участия работающего следовательно контакт с аэрозолями СОЖ почти полностью устранен.
Необходима так же централизованная подача СОЖ и периодическая очистка от примесей не реже одного раза в месяц. Очистку следует проводить с применением антимикробных добавок.
Для защиты кожных покровов большое значение имеет снабжение работающих спецодеждой из легкой гладкой мягкой непромокаемой и непроницаемой для охлаждающих масел и жидкостей тканей.
Должны проводиться периодические медицинские осмотры не реже одного раза в два года.
Важную роль в обеспечении функциональной пригодности СОЖ наряду с выбором ее вида и марки играют процессы очистки и регенерации СОЖ. Таким образом удается не только экономить СОЖ но и уменьшать количество отходов сбрасываемых в окружающую среду.
3.Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях.
3.1.Анализ вероятных ЧС техногенного антропогенного и природного характера на проектируемом участке.
В соответствии со строительными нормами и правилами (СН и П II-90-81) производственные и склады по взрывной взрывоопасной и пожарной опасности подразделяются на место категорий: А Б В Г Д е. Проектируемый участок относится к категории Д т.е. производства с непожароопасными технологическими процессами где имеются несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии. Все помещения оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Огнестойкость стен здания повышают облицовкой или огитурированием металлических конструкций. В соответствии с СН и П II-2-80 число эвакуационных выходов из здания помещения и с каждого этажа должно составлять не менее двух. Применяются автоматические средства обнаружения пожаров. Определение концентрации токсичных веществ в зоне аварии производится методом прогнозирования и по данным разведки.
3.2.Обеспечение устойчивости работы проектируемого участка в условиях ЧС.
Под устойчивостью функционирования объекта народного хозяйства понимают способность его в чрезвычайных ситуациях выпускать продукцию в запланированном объеме и номенклатуре а в случае аварии (повреждения) восстанавливать производство в минимально короткие сроки.
На устойчивость функционирования участка в ЧС влияют следующие факторы: надежность защита рабочих и служащих от последствий стихийных бедствий аварий а так же воздействия первичных и вторичных поражающих факторов. ОМП и других современных средств нападения: способность инженерно-технического комплекса объекта противостоять в определенной степени этим воздействием: надежность системы снабжения объекта всем необходимым для производства продукции (сырьем топливом электроэнергией газом водой и т.п.); устойчивость и непрерывность управления производством; подготовленность объекта к ведению С и ДНР и работ по восстановлению нарушенного производства.
Перечисленные факторы определяют и основные требования к устойчивому функционированию участка в условиях чрезвычайных ситуаций и пути его повышения.
Пути и способы повышения устойчивости функционирования участка в условиях чрезвычайных ситуаций в мирное и а военное время весьма многообразны и определяются конкретными специфическими особенностями каждого отдельного предприятия.
Выбор наиболее эффективных путей и способов повышения устойчивости функционирования возможен только на основе всесторонней тщательной оценки каждого предприятия.
Оценка устойчивости объекта к воздействию различных поражающих факторов проводится с использованием специальных методик.
Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости участка являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов; характеристики объекта и его элементов.
Параметры поражающих факторов обычно задаются вышестоящим штабом ГО и ЧС. Однако если такая информация не поступала то максимальные значения параметров поражающих факторов определяются расчетным путем.
Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической (ударной) волны заключается в выявлении основных элементов объекта (цехов участков систем) от которых зависит его функционирование и выпуск необходимой продукции; определенной предела устойчивости каждого элемента и объекта в целом; сопоставление найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым значением сейсмической (ударной) волны и заключении о его устойчивости.
Оценка устойчивости объекта к воздействию светового излучения ядерного взрыва заключается в определении максимального значения светового импульса; определим степени огнестойкости зданий и сооружений выявление сгораемых элементов зданий конструкций и веществ; определении значений световых импульсов при которых происходит воспламенение элементов из сгораемых материалов; нахождение предела устойчивости здания к световому излучению и сопоставление этого значения с ожидаемым максимальным световым импульсом на объекте.
Оценка устойчивости объекта к воздействию проникающей радиации ядерного взрыва заключается в определении максимального значения дозы излучения ожидаемой на объекте определение степени поражения людей и повреждения материалов и приборов чувствительных к радиации.
Основные мероприятия по повышению устойчивости проводимые на объектах в мирное время предусматривают: защиту рабочих и служащих и инженерно-технического комплекса от последствий стихийных бедствий аварий а также первичных и вторичных поражающих факторов ядерного взрыва: обеспечение надежности управления и материально-технического снабжения; светомаскировку объекта; подготовку его к восстановлению нарушенного производства и переводу на режим работы в условиях ЧС.
Надежная защита рабочих и служащих является важнейшим фактором повышения устойчивости работы любого объекта народного хозяйства. С этой целью возводятся защитные сооружения: убежища для укрытия наибольшей работающей смены предприятия и ПРУ в загородной зоне для отдыхающей смены и членов семей.
От устойчивости зданий и сооружений зависит в основном устойчивость всего объекта. Повышение их устойчивости достигается устройством каркасов рам подкосов промежуточных опор для уменьшения пролета несущих конструкций.
Невысокие сооружения для повышения их прочности частично обсыпают грунтом.
Основные мероприятия по повышению устойчивости технического оборудования ввиду его более высокой прочности по сравнению со зданиями в которых ого размещается заключаются в сооружении над ним специальных устройств (в виде кожухов зонтов и т.п.) защищающих его от повреждения обломками разрушающихся конструкций.
Электроэнергия должна поступать на объект с двух направлений при питании с одного направления необходимо предусматривать автономный (аварийный) источник (передвижную электростанцию).
Особое внимание должно уделяется устойчивости систем снабжения газом. Вся система газоснабжения закольцовывается что позволяет отключить поврежденные участки и использовать сохранившиеся линии.
Исключительно важное значение имеет создание устойчивой системы водоснабжения объекта. Снабжение водой должно осуществляться от двух источников – основного и резервного один из которых должен быть подземным.
Устойчивость работы объектов во многом определяется также надежностью систем паро - и теплоснабжения. Промышленные объекты должны иметь два источника пара и теплавнешний (ТЭЦ) и внутренней (местные котельные). Котельные необходимо размещать в подвальных помещениях или специальном оборудованном отдельно стоящем защитном сооружении.
Тепловая сеть закольцовывается параллельные участки соединяются. Паропроводы прокладываются под землей в специальных траншеях. На паротепловых сетях устанавливаются запорно-регулирующие приспособления.
Подготовка объектов к восстановлению должна предусматривать планы первоочередных восстановительных работ по нескольким вариантам возможного повреждения разрушения объекта с использованием сил самих объектов имеющихся строительных материалов с учетом при необходимости размещения оборудования на открытых площадках перераспределения рабочей силы помещения и оборудования.
Для своевременного и организованного проведения мероприятий по повышению устойчивости объекта разрабатывается план – график последовательности их осуществления в угрожаемый период.
1.Организация складского хозяйства .
Задачи складского хозяйства заключаются в приеме хранении учете материалов и регулировании уровня их запаса подготовке готовой продукции к отправке потребителю. Важную роль в организации работы складов играет подготовка материалов к выдаче в производство путем организации заготовительных отделений. На складах выполняется большой объем погрузочно-разгрузочных работ работ по перемещению материалов. Поэтому основным направлением в развитии складского хозяйства является комплексная механизация и автоматизация работ улучшение использования складских помещений а также организация материально-технического снабжения на основе оптовой торговли внедрение систем материально-технического снабжения типа «точно вовремя» которые значительно сокращают объем складских запасов.
По функциональному назначению склады подразделяются на заводские и цеховые. Так в составе складов машиностроительного завода могут быть центральный материальный склад (главный магазин) склад металлов склад изделий смежных производств склад запасных частей и оборудования склад шихты и формовочных материалов.
Устройство и оснащение складов зависит от ряда факторов. Определяющие из них – грузооборот длительность хранения вид применяемой тары объем и частота поставок и отправлений вид используемого подвижного состава. В зависимости от этих факторов материалы и готовые изделия могут храниться на специально оборудованных открытых площадках под навесами в отапливаемых и не отапливаемых помещениях. Например тарные и штучные грузы хранятся на стеллажах в штабелях в контейнерах на поддонах с многоярусной установкой.
Для механизации погрузочно-разгрузочных работ и внутри складских операций применяют различные устройства и машины: краны – штабелеры электропогрузчики кран-балки и мостовые краны электрокары и различного рода средства непрерывного транспорта. Для комплексности механизации используют быстродействующие автоматические стропы и захваты. В последние годы получили развитие автоматизированные склады тпрно-штучных грузов оборудованные системами машин обеспечивающими транспортировку; установку и поиск материалов по специальным программам с использованием роботов.
Для комплексной механизации и автоматизации транспортных операций большое значение имеет укрепление грузовых единиц путем применения контейнеров и средств пакетирования (поддоны всех типов стропы кассеты обвязки прокладки и т.п.). Парк контейнеров и средств пакетирования
к=Gk(1+(к.н.+ к.р.) 100)·qk
где Gk – объем перевозок грузов (грузооборот) на расчетный период; к.р – потребность в контейнерах в связи с неравномерностью перевозок нахождением в ремонте % от общего парка; qk – выработка на один контейнер за расчетный период т;
где qk.c. – статистическая нагрузка контейнера средства пакетирования; т; Fk – число календарных дней в расчетном периоде; Fп – время нахождения контейнеров в простое дн.; Т0 – среднее время оборота контейнера средства пакетирования сут.
Для оценки уровня оснащенности складов погрузочно-разгрузочными средствами и механизмами применяются показатель насыщенности средствами механизации:
где Qп=т – суммарная грузоподъемность всех средств механизации т; Qскл – грузооборот склада за расчетный период т.
Основные направления совершенствования работы транспортного и складского хозяйства – это улучшение структуры парка подъемно-транспортных и транспортных машин внедрение транспортных и складских систем с автоматическим адресованием грузов автоматизированных контейнерных площадок совершенствование организации перевозок и складских процессов.
К технико-экономическим показателям работы транспортного и складского хозяйств относятся: удельный вес транспортно-складских расходов в себестоимости продукции себестоимость перевозки грузов; затраты на Машино-час работы транспортного средства или подъемно-транспортной машины себестоимость складского хранения 1 т. груза и др.
Экономическая оценка проекта.
Экономическая эффективность проектируемого участка определяется изменениями издержек экономией заработной платы из-за высвобождения численности работающих экономией электроэнергии т.к. освобождается часть оборудования высвобождением площадей. Для определения перечисленных показателей используется расчет приведенный в а также данные полученные на заводе во время преддипломной практики.
В данном дипломном проекте разрабатывается производственный участок механической обработки. Участок проектируется на основе базового участка. Заменяется устаревшее оборудование высвобождаются площади оптимизируются режимы резания повышается безопасность и надежность внедряемого оборудования уменьшается число рабочих снижаются затраты на материалы энергоносители заработную плату затраты на текущий ремонт оборудования. Следовательно снижается себестоимость изготовления изделия и сроки окупаемости проекта.
Ожидаемые результаты проекта
Размер необходимых инвестиций
Экономия затрат на производство продукции
Чистая дисконтированная стоимость
Срок окупаемости проекта 2 года
2.Характеристика предприятия.
Основные виды выпускаемой продукции:
- четырехосные тягачи транспортного назначения со всеми ведущими колесами для работы в составе автопоездов с полуприцепами и прицепами при перевозке тяжелых грузов;
- двухосные тягачи со всеми ведущими колесами используемые для работы с пассивным и активным рабочими органами.
На рисунке 9.1. приведена организационная структура цеха.
ПДБ – планодиспетчерское бюро
БТЗ – бюро труда и зарплаты
РИХ – ремонтно-инструментальное хозяйство
АХО – административно-хозяйственный отдел
Рисунок 9.1. Организационная структура цеха.
На участие обрабатываются детали которые входя в состав тягача МАЗ-537. Базовая деталь входит в состав торсионной подвески передних колес и служит для передачи движения от карданного вала к ступице колеса.
Технология изготовления базовой детали представлена в приложении.
3.План производства.
Исходные данные берутся из комплекта технологической документации представленного в приложении материала собранного во время практики на предприятии.
Расчет количества рабочих мест на участке и их балансовая стоимость (базовый вариант).
Наименование операции
Применяемое оборудование
Расчетное кол-во Ср1
Принятое количество Ср
Коэффициент загрузки К3 %
Балансовая стоимость тыс. руб
Радиально-сверлильная
Вертикально-сверлильная
Горизонтально-фрезерная
Вертикально-фрезерная
Расчет количества рабочих мест на участке и их балансовая стоимость (проектный вариант)
Коэф-т загрузки % Кз
Балансовая стоимосьб тыс. руб.
Итого: 2209 4 036 998128
На основе спроектированной планировки участка производства определяется площадь необходимых помещений.
Расчет сведен в таблицу 9.3.
Структура капитальных вложений проекта
Производственное оборудование
Подъемно-транспортное оборудование
Приспособления и инструменты
% от стоимости производств. оорудования
% от стоимости производственного оборудования
Структура капитальных вложений базового проекта
Пдъемно-транспортное оборудование
% от стоимости произв. оборудования
Величина капитальных вложений по проектному варианту определяется следующим образом:
Кпр=Кн+Кна-Клик+Книр
Где Кн – стоимость нового оборудования приспособлений и др. средств;
Кна – стоимость ликвидируемых в связи с внедрением нового технологического процесса существующих основных средств
Клик – выручка от реализации внедренного оборудования к концу его службы (10% от Кн)
Книр – затраты на производственную и организационно-техническую подготовку производства включая затраты на научно-исследовательские проектные и опытно-конструкторские работы
Кпр=998128+41110-199625=49906 руб.
3.1.Определение технологической себестоимости.
Рассчитываются те статьи себестоимости продукции которые различаются в сравниваемых вариантах.
Затраты на материалы (3 м).
Так как заготовка в базовом и проектном вариантах одинаковая то Зм=0.
Затраты на энергию (Зэ).
Km – коэффициент использования материала;
Kп – коэффициент местных потерь;
Э – тариф на электроэнергию.
Km=04; Kп=095; Э=038к Втч
Базовый вариант: t Ni=84 к Вт
Зэ1=5625·84·04·095·038·=170.5725 руб.
Проектный вариант: t Ni=416 к Вт
Зэ=2209·416·04·095·038·=33.1739 руб.
Затраты на заработную плату
Ззп= ai·ti·Kg·Kc·Kдоп·
Kд – коэффициент доплат к основной заработной плате (30%);
Ксоц – коэффициент отношений на социальные нужды (26% от Зосн. +Зд);
Зпр=Σ15 220999*111*N60 = 135000 р.
Аналогично для базового варианта:
Затраты на текущий ремонт оборудования (3 тек)определяются как 05% от стоимости производственного оборудования:
Зтек.р.=13703 р. – базовый вариант
Зтек.р. =49906 р. – проектный вариант
Затраты на амортизацию (Ац)
где Кб – балансовая стоимость оборудования;
На – норма амортизации % (15%);
Fэф. – эффективный фонд времени работы оборудования г;
Для универсальных станков Fэф=3915 ч для станков с ЧПУ – 3835 ч;
Кз – коэффициент загрузки оборудования;
Квн – коэффициент выполнения норм (для универсальных станков Квн=12 с ЧПУ-Квн=1)
Проективный вариант:
Ацпроект.=149720 руб.
Аналогично рассчитывается Ац для базового проекта Ацбаз.=41110 руб.
Расчет технологической себестоимости
Элементы технологической себестоимости
Затраты на материалы
Затраты на заработную плату включая отчисления на социальные нужды
Затраты на текущий ремонт оборудования
Амортизационные отношения
Итого технологическая себестоимость
Для данного дипломного проекта рекомендован вариант финансового раздела и упрощенная схема прогнозирования денежных потоков учитывающих инвестиционную деятельность. Прогноз денежных потоков приведен в таблице которая изображена на графическом листе №13 дипломного проекта.
Коэффициент дисконтирования для года t определяется по формуле:
где r – ставка дисконта;
t – порядковый номер года реализации проекта.
Кg1=083; Кg2=069; Кg3=057; Кg4=048; Кg5=04
По таблице прогноза денежных потоков определяется период окупаемости проекта. Он составляет 2 года. Оценка эффективности проекта определяется по показателям ЧДС и сроку окупаемости проекта.
Прогноз денежных потоков для проекта участка руб.
Приращения доходов и расходов
Текущий ремонт оборудования
Амортизация нового оборудования
отм. амортизация замен.
Приращение доходов от
Коррекция денежных потоков
Продажа старого оборудования
Высвобождение площадей
остаточ. стоим. внедряемого оборудования
Читстый денежный поток
Коэф. дисконтирования (Кд)
Чистая дисконтир. стоимость (ЧДС)
Приращение дисконтир.стоимости
При работе над дипломным проектом была разработана и усовершенствована базовая технология изготовления детали технологическая оснастка проведены автоматизированные расчеты технологической себестоимости.
Предложенные в проекте изменения по сравнению с базовым вариантом показали что выбранный проект является более рациональным обеспечивает качество продукции экономичность изготовления и меньшую трудоемкость.
Методические указания к выполнению дипломного проекта для студентов специальности 120100. – Курган 1996 – 50с.
Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 120100 «Технология автоматизированного производства». – Курган 1996 – 43 с.
Г.П. Мосталыгин В.Н. Орлов. Проектирование технологических процессов обработки заготовокУчебное пособие. – Свердловск УПИ 1991. – 112 с.
Краткий справочник металлиста под ред. П.Н. Орлова Е.А. Скороходова. - 3-е изд. М: Машиностроение 1987. – 960 с.
Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х томах. – Т1 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М: Машиностроение 1985 – 656 с.
Справочник технолога – машиностроителя: в 2-х томах. – Т2 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М: Машиностроение 1985 – 496 с.
Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Высш. школа 1983 – 256 с.
Мосталыгин Г.П. Толлагевский И.И. Технология машиностроения. – М: Машиностроение 1990: Учебник для вузов по инженерно-экономическим специальностям – 288 с : ил.
Г.П. Мосталыгин В.И. Орлов. Проектирование технологических процессов обработки заготовок на станках с ЧПУ Учебное пособие. – Курган 1994. – 108 с.
Роботизирование технологические комплексы и ГПС в машиностроении: Учеб. пособие. – Альбом схем и чертежей Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. – М: Машиностроение – 1989г.
Справочник «Станочное приспособление». В 2-х т. Т1 Т2 Под ред. Б.Н. Вардашкина – М: Машиностроение – 1984г.
Методические указания для студентов специальностей 12.01 12.02 21.03 07.01 15.02 15.06. Определение экономической эффективности технологических процессов. – Курган 1994. – 27 с.
Повышение качества и производительности изготовления деталей машин: Сборник научных трудов. Курган: КМИ 1995 101с.
Папичев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием. – М: Машиностроение 1978 – 152 с.
Мосталыгин А.Г. Баитов П.А. Повышение эксплуатационных свойств поверхностного слоя деталей машин при обработке методом выглаживания минералокерамическим инструментом Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. – Курган: КМИ 1991. – с30.
Г.И. Мельников В.П. Вороненко. Проектирование механосборочных цехов. – М: Машиностроение 1990 – с351.
Организация и планирование машиностроительного производства Под ред. Ипатова М.И. – Москва: Высш. школа 1988. – с 366.
Методические указания к выполнению раздела «Безопасность и экологичность проекта» в дипломных проектах для специальностей 12.0112.02.
Худобин Л.В. Берушевский В.П. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. – М: Машиностроение 41977.
Методические указания для выполнения организационно-экономической части дипломного проекта специальности 120100 «Технология машиностроения» - Курган 1999 - 14с.

Чертеж лист 13.dwg

Чертеж лист 2.dwg

Чертеж лист 6.dwg

Чертеж лист 3.dwg

Чертеж лист 7 верх.dwg

Чертеж лист 12.dwg

Чертеж лист 5.dwg

Чертеж лист 8.dwg

2FB24~1.dwg

РТKнабазе.dwg

11C3D~1.dwg

1F724~1.dwg

Схват.dwg

21C31~1.dwg

приспос.dwg

Державка.dwg

Оправка.dwg

Чертеж лист 11.dwg

Чертеж лист 7 низ.dwg

Чертеж лист 1.dwg

Чертеж лист 10.dwg

Чертеж лист 9.dwg

Чертеж лист 4.dwg