Дипломная работа по модернизации токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32

Содержание

Введение

2 Анализ особенностей конструкции и обоснование модернизации

токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗС

2.1 Назначение и область применения станка

2.2 Описание детали представителя «шток» и маршрут

её обработки

2.3. Анализ конструкции устройств и механизмов станка

2.3.1 Общая компоновка станка

2.3.2 Описание работы отдельных узлов станка

2.4. Патентно-информационный поиск

2.5 Анализ аналогов

2.6. Уточнение технического задания по модернизации станка

модели 16К20Ф3С

3 Конструкторская часть

3.1 Общая компоновка модернизируемого станка и описание его работы 25 3.2.Особенности кинематической схемы и цепей станка

3.3 Гидравлическая схема и пневматическая схемы станка

3.4 Смазочная система 32 4 Расчетная часть

4.1 Обоснование и предварительный расчет приводов станка

4.2 Кинематический расчет

4.3 Определение чисел зубьев зубчатых колес

4.4 Силовой расчет

4.5 Расчет особо нагруженного зубчатого зацепления

4.6 Расчет шлицевого соединения

4.7 Расчет шкиво-ременной передачи

4.8 Расчет подшипников

4.9 Определение толщины стенок корпуса

4.10 Расчет муфты

4.11 Расчет детали «Шток» методом конечных элементов

5 Расширение технологических возможностей при обработке

детали на станке мод. 16К20ФЗС

6 Техника безопасности и экология

6.1 Требования безопасности, предъявляемые к оборудованию

6.2 Опасные зоны оборудования и средства защиты

7 Технологическая часть проекта

7.1 Описание, назначение детали и условий работы ее основных

поверхностей, исходя из чертежа детали

7.2 Обоснование выбора базирующих поверхностей

7.3 Определения и обоснование метода получения заготовки

7.4 Аналитический расчет припуска на поверхность

7.5 Основание выбора технологического оборудования

7.6. Расчёт режимов резания и техническое нормирование

8 Организационно-экономическая часть

8.1 Определения эконом эффективности

8.2 Расчет затрат на модернизацию

8.3 Расчет капитальных затрат

8.4 Оценка экономической эффективности

8.5 Сетевые методы планирования

8.6 Организация системы качества на предприятии

Резюме

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Прогресс всех отраслей народного хозяйства страны неразрывно связан с уровнем развития машиностроения и его базовой отраслью, которым является станкостроение.

Современному отечественному и мировому машиностроению присущи постоянное усложнение конструкции из-за увеличения номенклатуры выпускаемых изделий и частой смены объектов производства, а также требований сокращения сроков освоения новой продукции.

Уровень машиностроения во многом определяет качество и количество изделий, выпускаемых всеми отраслями, обеспечивающими функционирование рыночной экономики. Поэтому эффективному развитию машиностроения уделяется внимание в настоящее время /9/.

Особое влияние на современное машиностроение оказало развитие вычислительной техники, повлекшие создание гибких производственных систем. Сформированные на основе управляющих вычислительных машин и станков с числовым программным управлением а также промышленных роботов, подобные комплексы прочно вошли в структуру оборудования современных машиностроительных заводов.

Гибкие производственные системы внедрялись в СССР и России. Однако их использование было не очень эффективным, что наряду с развалом социалистической экономики не дало примеров для широкого внедрения. Помимо того, что это было связано с высокой стоимостью оборудования и вычислительной техники, в стране также отсутствовали надежные средства контроля и диагностики, а также недостаточной конкурентоспособностью между реальной экономией от повышения производительности труда и объемом выпуска продукции /8/.

Перестройка машиностроительного производства России привела к резкому снижению производства станков с числовым программным управлением и средств автоматизации машиностроения. Однако развитие сети малых предприятий, неспособных приобретать дорогостоящее автоматизированное технологическое оснащение, привело к необходимости проводить модернизацию оборудования, в том числе, с ЧПУ, к которому относится станок 16К20Ф3С32.

В этих условиях необходим новый подход, соответствующий современным требованиям, способный обеспечить повышение производительности труда при небольших инвестициях при постоянно сменяющейся номенклатуре выпускаемых изделий /14/.

Сегодня заводам требуются средства механизации и совершенствования технологического оснащения, необходимо создание новой высокопроизводительной технологической оснастки.

Также требуется освоить расширение технологических возможностей станков. Расширение технологических возможностей оборудования в основном достигается совершенствованием самих станков, увеличением их надежности, точности, применением различных приспособлений, совершенного режущего инструмента.

Предлагаемый высокий уровень автоматизации может быть достигнут для изготовления в обычных производственных условиях, причем, обеспечивающий при небольших затратах превращение станка в станочный комплекс, выполняющий значительно большее количество разнообразных видов работ по сравнению с обычным универсальным оборудованием.

Такие модернизации полезны предприятиям малого и среднего бизнеса, так как позволяют им иметь в своей структуре минимальное количество станков при достаточно большом разнообразии выполняемых ими методов обработки.

Это направление развивается в нашем дипломном проекте.

Предметом работы является модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм.

2.5 Анализ аналогов

Станок относится к станкам токарной группы и предназначен для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тел вращения со ступенчатым или криволинейным профилем в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Станок выпускают на базе станка 16К20, но отличается тем, что его оснащают различными устройствами числового программного управления в зависимости от модификации. Класс точности станка П. Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку.

Существуют родственные станки и модификации моделей 16КР20Ф3, 16К20Ф3, 16К20Ф3С1, 16К20Ф3С2, 16К20Ф3С5, 16К20Ф3С4, 16К20Т1 с оперативной системой управления, который отличается тем, что у него нет АКС, а имеется шпиндельная бабка с ручной установкой скоростей и возможностью автоматического изменения их величины в два раза по программе. Указанные станки 16К20Ф1…5 отличаются от моего некоторыми техническими характеристиками.

2.6 Уточнение технического задания по модернизации станка модели 16К20Ф3С32

Анализ показал, что для повышения производительности и эффективности обработки целесообразно для выполнения моей темы «Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм» иметь следующее задание.

Разработать приспособления, позволяющие обрабатывать на станке 16К20Ф3С32 детали сложной формы, включая штоки, сложные валы, в том числе коленвалы автомобилей, крыльчатки и др. Конструкции узлов модернизации и приспособлений не должны быть дорогостоящими и подходить по габаритам к данному станку.

Приспособления должно давать возможность обрабатывать несколько видов деталей сложной формы. В том числе деталей типа шток, коленвал, фасонную деталь колесо компрессора и др. Приспособления должны обеспечивать повышение точности и надежности обработки.

Предлагаемые технические решения должны позволять сократить потери рабочего времени, связанные с переналадкой, а, следовательно, повысить производительность обработки или контроля деталей сложной формы.

Целью проекта является модернизация токарного патронноцентрового станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм.

Организация системы качества на предприятии

Предприятия рыночной экономики прошли 4 фазы в своем развитии, каждой из которых соответствует своя организация производства и внутренние взаимоотношения.

На первой стадии промышленного развития предприятия ориентированы на производство: они решают что производить, как, в каком количестве, по какой цене продавать. Дополнительно авторитарный стиль руководства; рабочая сила с низким уровнем квалификации; качество низкое.

Вторая стадия. После второй мировой войны постепенно возрастает благосостояние, увеличиваются производственные мощности и становятся сравнимыми с запросами. Возрастает покупательская способность за счет увеличения доходов потребителей. Внутри предприятия внимание перемещается от производства к сбыту. Спрос высок, конкуренция незначительная, стоимость труда низкая, предприятиям нет необходимости беспокоится о качестве.

Третья стадия. В 70х годах, предприятия претерпевают культурную революцию. Конкуренция возрастает. Потребитель становится более требовательным к характеристикам товара. Компаниям необходимо было исследовать рынок, чтобы понять, какие продукты нужны. Компании претерпевают различные организационные изменения, связанные с дальнейшем сдвигом к сбыту. Работники предприятий меняют свое отношение к работе. Они становятся более осведомленными о своих правах, более образованными, требуют больше поощрений удовлетворения от своей работы.

Четвертая стадия. В 80е годы компании сконцентрировали свое внимание на проблеме падения прибыли, в основном, из-за удорожания обеспечения качества, так как возросли дополнительные издержки на брак, переработку.

Не которые компании пытались внедрить кружки качества, следуя японской модели, но попытки во влечь людей в решение проблемы качества на каждом организационном уровне не всегда удавались.

Не смотря на первые не удачи, предприятия пытались планировать качество в рамках жизненного цикла изделия, привлекая отделы (отдел сбыта, НИОКР, производственный отдел и др).

Такой подход привел к тому, что сформировались две стратегических функции для достижения конечных целей.

Первая функция – определение целевого рынка, выявление нужд и запросов потребителей.

Вторая функция – ответственность за качество продукции.

Акцент на потребителя приводит к другому взгляду на продукт. То что разрабатывается, производится и продается, - больше не просто произведенный товар, а комплексное понятие, которое обеспечивает различные функции и предоставляет лучший сервис его потребителям.

Качество становится стратегически важным не только с точки зрения снижения затрат, но также и для определения удовлетворения потребностей потребителей, которые становятся все более требовательными.

Настает время для внедрения и принятия всеобщего управления качеством (ВУК). Согласно данному подходу, качество должно быть «встроено» в продукт. Все отделы предприятия должны принять полную ответственность за качество.

Данная система распространяется как вертикально, так и горизонтально внутри компании, так же предполагает интеграцию каждого отдела компании с последующими и предыдущими отделами в производственной цепочке. Это взаимодействие приводит работников к пониманию общей цели и подчеркивает важность процессов.

Качество – это совокупность свойств и характеристик изделий или услуги, обеспечивающая удовлетворение обусловленных или предполагаемых потребностей.

Управление качеством – это методы и виды деятельности оперативного характера, используемые для выполнения требований к качеству.

Всеобщее управление качеством- поход к руководству организацией, нацеленный на качество основанный на участии всех ее членов и направленный на достижение долгосрочного успеха путем удовлетворения требований потребителя и выгоды для членов организации и общества.

Теория ВУК возникла не на пустом месте. Ей предшествовали и явились основаниями для нее учений многих экономистов, социологов, психологов (Тейлор, Вебер, Деминг, Кросби и др).

Системный подход к управлению качеством продукции в СССР, развивался с 50х годов прошлого столетия, начиная с создания простых систем, а затем, по мере развития теории и практики переходя все к большим системам.

Саратовская система бездефектного изготовления продукции разработана в середине 50х годов, была направлена на создание условий, обеспечивающих изготовление продукции без отклонений .

Особенности:

- в основе данной системы лежала количественная оценка качества труда. В зависимости отданного показателя определялся размер премии.

- четкая организации обеспечения всем необходимым рабочих мест,

-постоянное обучение и воспитание кадров.

В рамках системы получила развитие организационная форм – День качества, на катаром подвергаются критическому анализу итоги работы по обеспечению установленного качества продукции за истекший период и разрабатываются мероприятия по улучшению качества продукции.

Недостатки данной системы:

- противоречие между количеством и качеством в условиях плановой экономики;

- несправедливое снижение премии, из- за возникновения дефектов не по вине рабочего.

Система КАНАРСПИ Разработана на предприятиях Горьковской области в начале 60х годов. Рассматриваемая систем направлена на создание условий, обеспечивающих высокий уровень конструкторской и технологической подготовки производства и получение в сжатые сроки требуемого качества продукции с первых промышленных образцов.

Основной задачей данной системы являлось выявление на этапе проектирования изделий максимального количества причин отказов и их устранения в

допроизводственный период.

Работы выполнялись комплексными бригадами, включающими конструкторов, технологов, рабочих.

Достоинства системы:

-сокращение сроков доводки новых изделий до заданного уровня качества в 3 раза,

- повышение надежности выпускаемых изделий в 2 раза,

-снижение трудоемкости и цикла монтажных работ в 2 раза .

Необходимо отметить, что принципы данной системы реализовывались на предприятиях оборонных отраслей промышленности гораздо меньше на предприятиях гражданских отраслей. Это можно объяснить различиями в условиях финансирования деятельности предприятий, а также мощных экспериментальных и исследовательских баз.

Система НОРМ была разработана в середине 60х годов на Ярославском моторном заводе.

Эта систем характеризуется тем, что впервые за критерий качества принят технический параметр продукции (моторесурс), т. е. наработка в часах до первого капитального ремонта при нормальных условиях эксплуатации с заменой в этот период отдельных быстроизнашивающихся сменных деталей.

В основу данной системы положен принцип последовательного и систематического контроля уровня моторесурса и его планомерного увеличения на базе повышения надежности и долговечности деталей.

Анализируя действия данной системы, необходимо отметить существенную ошибку. Разработчики сосредоточили свое внимание лишь в одном показателе- моторесурсе двигателя. Такой подход не исключает возможности совершенствования одного показателя качества за счет других, которые также важны для потребителя.

Комплексная система управления качеством продукции. Разработана в результате научно производственного эксперимента предприятиями Львовской области. Эта система – результат научного обобщения всего передового опыта в система БИП, КАНАРСПИ, НОРМ.

Особенности:

- развитие прогрессивных форм и методов организации труда и производства,

-моральное и материальное стимулирование исполнителей и трудовых коллективов,

- организационно-технической основой стали стандарты предприятия,

- многоуровневая организация управления (управление качеством продукции осуществлялось не только по видам производственной деятельности, но и по производственным задачам).

Заводские стандарты регламентирует проведение всех организационных, технических и экономических мероприятий, направленных на повышение качества выпускаемой продукции, устанавливают порядок действий и ответственность каждого исполнителя в работе по достижению высокого технического уровня, надежности и долговечности.

Недостатки данной системы:

- к разработке системы подходили формально,

- работники предприятий не обладали достаточными знаниями и полномочиями

После второй мировой войны промышленность США начала развиваться. Однако качество товара было низкое.. решение проблемы качества в США чаше всего пытались найти в различных мерах: тарифах, квотах, пошлинах, защищающих американских производителей от западноевропейских конкурентов.

Пред главными менеджерами предприятий стояла задача не только повышения качества продукции, но и мотивация работников, создание кружков качества, ведение учета расходов на качество и др.

В начале 1980 х годов в США управление качеством сводилось в основном к планированию качества. Однако планы повышения качества продукции разрабатывались без детального изучения внутрипроизводственных проблем, что создавало дополнительные проблемы.

Анализируя американский опыт в области управления качеством, можно отметить следующие его особенности:

- увязка проблем качества с конкурентоспособностью товаров фирм и страны в целом,

- рост объема бюджетного финансирования образования, науки и развития человеческого фактора,

- совершенствование системы управления фирмой,

-внимание к процессу планирования производства по объемным и качественным показателям;

-жесткий контроль качества продукции со стороны администрации фирмы,

Принимаемые в США меры по постоянному повышению качеству продукции не замедлили сказаться на ликвидации разрыва в уровне качества между Японией и США, что усилило конкурентную борьбу на мировом рынке.

Особенностями японского подхода к управлению качеством является:

-широкое внедрение научных разработок в области управления и технологии;

-высокая степень компьютеризации всех операций управления, анализа и контроля за производством,

- максимальное использование возможностей человека, для чего принимаются меры по стимулированию, воспитанию патриотизма к своей фирме, систематическому и повсеместному обучению персонала, развитие корпоративного духа.

Важнейшей предпосылкой успешной работы по повышению качества является подготовка и постоянное обучение персонала фирмы. Обучение рабочих осуществляется непосредственно руководителем. У обучения есть побочный эффект. Считается, что качество труда на 90% определяется воспитанием, 10% - знаниями.

В Японии уделяется большое внимание кружкам качества, которые проводятся регулярно. Кружок качества признан официально, он зарегистрирован Японским союзом ученых и инженеров.

На японских фирмах для персонала разработана программа участия в обеспечении качества, получившая название «пять нулей». Она сформулирована в виде коротких правил и заповедей:

- не создавать (условия для появления дефектов);

- не передавать (дефектную продукцию на следующую стадию);

- не принимать (дефектную продукцию с предыдущей стадии);

- не изменять (технологические режимы);

- не повторять (ошибок).

Другим наиболее важным разделом является Международная система качества: стандарты ИСО серии 9000.

Международные стандарты применяются в следующих ситуациях:

1) когда контрактом оговариваются требования к проектным работам и продукции в виде эксплуатационных характеристик или указана необходимость их определения,

2) когда потребитель уверен в том, что поставляема продукция, соответствует установленным требованиям. Поставщик должен представить доказательства своих возможностей в области проектирования, разработки, производства, монтажа.

Особенностями международных стандартов ИСО серии 9000:

- применение к управлению качеством продукции системного подхода,

- ориентация на потребителя,

- регламентирование требований по всем стадиям жизненного цикла изделия,

- управление качеством продукции осуществляется по основным функциям,

- документальное оформление конкретных требований,

-рекомендательный характер.

Как показывает анализ, что внедрение международной системы качества незначительно повысило эффективность менеджмента фирм. Передовые фирмы мира достигают высокого качества за счет сложных методов и инструментов.