Разработка двух вариантов технологических процессов механической обработки заданной поверхности детали

Министерство образования Республики Беларусь Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет Кафедра «Технология машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: Технология машиностроения на тему: Разработка двух вариантов технологических процессов механической обработки заданной поверхности детали

Выполнила студентка гр. УПР-091

Блиновская С.И.

Проверил Шатуров Г. Ф.

Могилев 2012

1. Исходные данные для разработки курсовой работы

2. Выбор типа заготовки

3. Назначение вариантов технологических маршрутов обработки заданной поверхности детали

4. Расчет промежуточных и общих припусков

5. Назначение рациональных режимов резания

6. Техническое нормирование

7. Сравнение вариантов технологического процесса Заключение Список литературы

Научно-технический прогресс в машиностроении в значительной степени определяет развитие и совершенствование всего народного хозяйства страны. Важнейшими условиями ускорения научно-технического прогресса являются рост производительности труда, повышение эффективности общественного производства и улучшение качества продукции.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивают высокую точность и качество поверхностей деталей машин, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышают ресурс работы деталей и машины в целом.

Курсовая работа является самостоятельной комплексной работой студентов, которая способствует усвоению основных положений и технологических основ машиностроения, на базе которых может выполняться экономический анализ производства изделий машиностроения, а также приниматься определенные организационные мероприятия для повышения эффективности этого производства.

Основной задачей выполнения курсовой работы является совершенствование практических навыков при решении задачи экономического анализа механической обработки деталей в конкретных производственных условиях.

Выполнение курсовой работы позволяет проверить умение применять полученные знания для экономического обоснования технологических решений и использования их результатов на предприятиях машиностроения.

1. Исходные данные для разработки курсовой работы

Для поверхности втулки, представленной на рисунке 1, разработать два варианта технологических процессов механической обработки. Дать экономическое обоснование наиболее рационального варианта для условий мелкосерийного производства (условный объем выпуска изделий 100 штук).

Дано:

D₁ = 52 h7 (_-0,03), Ra = 1,6 мкм, L1 = 52 мм.

Все поверхности, кроме заданной, считаются обработанными.

Рисунок 1. — Эскиз заготовки

2. Выбор типа заготовки

D₄ = D _заг — 8 (мм). Поэтому D _заг = D₄ + 8 = 52+ 8 = 60 мм.

Согласно [5, стр. 112], (Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1973.), в качестве заготовки принимает круглый горячо катанный прокат D _заг = 62 мм, длинной 160±1,2 мм. Принимает отрезку заготовки дисковыми пилами на +0,5 круглопильном автомате.

3. Назначение вариантов технологических маршрутов обработки заданной поверхности детали

При назначении технологического маршрута обработки поверхности руководствуемся заданной точностью этой поверхности и ее шероховатостью, приведенными в таблицах 2−4 источника [7, стр. 8], ориентируясь на условия мелкосерийного производства. В таблицах приведены способы обработки поверхностей и соответствующие этим способам экономическая точность обработки (точность, достигаемая при наименьших затратах) и шероховатость обработанной поверхности.

На основе шероховатости обрабатываемой поверхности (Ra = 0,8 мкм) принимаем два варианта технологического процесса механической обработки заданной детали. Выбираем металлорежущие станки, приспособления, режущие и мерительные инструменты исходя из источника [1 стр. 146−196]. Варианты технологических маршрутов представлены таблице 1.

Таблица 1. — Маршрутный техпроцесс механической обработки поверхности вала Ш52h7 (Ra = 1,6 мкм)

4. Расчет промежуточных и общих припусков

На обрабатываемую поверхность рассчитываются припуски применительно к двум вариантам технологического процесса обработки этой поверхности. Расчет ведется в таблице 2, в которой предполагается вести расчет припусков на механическую обработку степени вала D _заг = 52.

Таблица 2. — Расчёт припусков на обработку ступени вала Ш52

При расчете элементов припуска учитываются следующие составляющие его элементы:

1) высота микронеровностей, полученная на предшествующем переходе (справочник стр. 167);

2) состояние и глубина h_i-1 поверхностного слоя заготовки в результате выполнения предшествующего перехода;

3) пространственные отклонения расположения обрабатываемой поверхности относительно баз заготовки;

4) погрешность установки при выполнении данного перехода.

Значения составляющих и h_i-1 для различных видов заготовок и различных способов механической обработки поверхностей приводятся в справочнике (с. 166−169). Там же можно найти сведения о пространственных отклонениях для различных заготовок до их обработки и остаточные пространственные отклонения после их механической обработки.

Далее рассчитываем расчетный припуск и при обработке плоскости расчетная формула минимального припуска имеет вид

. (1)

При обработке двух противолежащих плоскостей одноименными методами припуск на две стороны составит

. (2)

При обработке поверхностей вращения векторы _i-1 и _i могут принять любое угловое положение и потому их суммирование целесообразно выполнять по правилу квадратного корня

. (3)

Следовательно, припуск на диаметр при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения (без установки в центрах)

. (4)

Наименьший размер межоперационного припуска на диаметр (при обработке поверхностей тел вращения) удваивается.

Так, при обтачивании цилиндрической поверхности заготовки, установленной в центрах, погрешность может быть принята равной нулю и, следовательно,

. (5)

При шлифовании заготовок после термообработки поверхностный слой необходимо по возможности сохранить, следовательно, слагаемое нужно исключить из расчетной формулы, т. е.

(6)

. (7)

При развертывании плавающей разверткой и протягивании отверстий смещения и увод оси не устраняются, а погрешности установки в этом случае нет

; (8)

При суперфинишировании и полировании цилиндрической поверхности, когда уменьшается только шероховатость поверхности, припуск определяется лишь высотой микронеровностей обрабатываемой поверхности, т. е.

. (9)

После расчета минимальных значений припусков для всех технологических переходов следует определить расчетные размеры D_рi, начиная с конечного (чертежного) размера, путем последовательного добавления (для наружных поверхностей) или вычитания (для внутренних поверхностей) минимального расчетного припуска для каждого технологического перехода.

Для каждого промежуточного расчетного размера D_рi назначаются допуски. При этом учитывается достигнутый квалитет точности на каждом технологическом переходе, который устанавливается с учетом таблиц точности обработки ([5], 5−19). Для промежуточных размеров предельные отклонения устанавливают таким образом, чтобы выполнялось требование «допуск в металл». Это означает, что для валов выбирают поле допуска h.

5. Назначение рациональных режимов резания

Рациональные режимы резания назначаются для всех операций двух вариантов технологического процесса. Их следует разместить в сводной таблице режимов резания (таблица 3).

Режимы резания выбираются по нормативам, приводимым в технологических справочниках. Выбор режимов резания ведется в такой последовательности:

Вначале назначается глубина резания из условия снятия всего припуска на данном технологическом переходе за один рабочий ход. Она рассчитывается по формуле:

(10)

где: — предельный размер исходного технологического перехода,

— предельный размер следующего технологического перехода.

Таблица 3. — Сводная таблица режимов резания

Затем устанавливается подача на оборот S_o (подача на зуб S_z при фрезеровании), исходя из заданной шероховатости обрабатываемой поверхности и глубины резания по справочникам. Справочные значения подачи корректируются и принимаются окончательно по паспортным данным станка выбранной модели [1, стр. 169−196].

Далее зная глубину резания и подачу выбираем по соответствующему нормативу [4, стр. 29] принятую скорость V_п резания для каждого перехода.

Для того чтобы рассчитать скорость резания расчетную V_p нужно знать частоту вращения принятую n_пр, которая соответственно выбирается для станков соответственно по их паспорту [4, стр. 29].

Исходя из полученных принятых значений переходим к расчету скорости резания V_p, которая может быть рассчитана по формулам теории резания металлов или выбрана по соответствующим нормативам [4, стр. 29]. По выбранному значению скорости определяется расчетная частота вращения шпинделя

(11)

где D — диаметр детали или инструмента.

Полученное значение частоты вращения корректируется (принимается меньшее) по паспорту станка. По принятой частоте вращения определяется действительная скорость резания.

(12)

Минутная подача S_м определяется по формуле:

(13)

В конце таблицы рассчитывается основное время исходя из формулы:

. (14)

6. Техническое нормирование

Расчет технических норм времени производится на все операции двух вариантов технологического процесса. Необходимо дать расчет основного времени, вспомогательного времени по элементам для каждого рабочего хода, времени организационного и технического обслуживания рабочего места, времени на отдых, а также учесть подготовительно-заключительное время, которое учитывается как часть общего подготовительно-заключительного времени, приходящегося на одну деталь. При этом следует пользоваться нормативами [2, 3].

Величина партии изготавливаемых деталей в курсовой работе принята равной 100 деталям, поэтому следует рассчитывать норму штучно-калькуляционного времени с учетом подготовительно-заключительного времени по формуле:

, (15)

где: t_о — основное время;

t_в — вспомогательное время;

t_обс — время на обслуживание рабочего места;

t_отд — время на отдых,

t _п-з — подготовительно-заключительное время,

n — величина партии деталей (n = 100).

Основное время рассчитывается по формуле

(16)

где L_рез — длина резания ;

y — величина врезания и перебега;

i — количество рабочих ходов.

Вспомогательное время t_в состоит из затрат времени на отдельные приемы, т. е.

(17)

где t_ус — время на установку и снятие детали;

t_з.о — время на закрепление и открепление детали;

t_уп — время на приемы управления станком;

t_из — время на измерение детали.

Оперативное время рассчитывается по формуле

. (18)

Время на обслуживание (t_обс) рабочего места слагается из времени на организационное обслуживание (t_орг) и времени на техническое обслуживание (t_тех).

. (19)

Нормы вспомогательного времени, времени на обслуживание рабочего места и отдых, а также нормы подготовительно-заключительного времени выбираются из нормативов [2,3].

Подготовительно — заключительное время состоит из ряда составляющих:

— время на получение задания и ознакомление с технологической документацией;

— время на наладку станка и установку приспособления;

— время перемещений и поворотов рабочих органов станков;

— время на получение инструментов и приспособлений до начала и сдачи их после окончания работы и др.

Составляющие норм времени на все операции двух вариантов технологических процессов сводятся в таблицу (таблица 4) и затем, для наиболее экономичного варианта технологического процесса, записываются в операционные карты техпроцесса.

Рассчитаем штучно-калькуляционное время для каждой операции:

tшт-к = 3,01

tшт-к = 3,27

tшт-к = 3,77

tшт-к = 3,05

tшт-к = 2,27

tшт-к = 2,17

Штучно-калькуляционное время для первого варианта технологического процесса:

мин.

Для второго варианта технологического процесса:

мин.

Таблица 4. — Сводная таблица норм времени

7. Сравнение вариантов технологического процесса

втулка технологический обработка деталь В курсовой работе сравниваются два варианта технологического процесса. При оценке эффективности того или иного варианта техпроцесса наиболее выгодным признается тот, у которого сумма затрат на обработку заданной поверхности детали будет меньшей. Расчет затрат выполняется для всех операций обоих вариантов техпроцесса для условной партии деталей 100 штук [7, стр. 14−16].

Экономический эффект (убыток) на условную партию деталей определяют по приведенным затратам по формуле

Э = (З₁ — З₂) N, (20)

где З₁ и З₂ - приведенные затраты в первом и втором варианте техпроцесса, руб.;

N — объем выпуска изделий (100 шт.).

Приведенные затраты определяют суммой

З = С_т + Е_н К_у, (21)

где С_т - технологическая себестоимость обработки детали в рассматриваемом варианте технологического процесса, руб.;

Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, как правило, Е_н = 0,15;

К_у — удельные капитальные вложения по рассматриваемому варианту технологического процесса, руб.

З₁₁

З₁₂

З₂₁

З ₂₁

Технологическую себестоимость можно определить по формуле

(22)

где З_оп — часовая зарплата основных производственных рабочих (основная и дополнительная с начислениями), руб.;

С_экс — часовые эксплуатационные затраты станка, руб.

Ст т11 =((2131,5 + 638) 6,28) /60=289,9 руб.

Ст т12 =((2131,5 + 638) 3,77) /60=174,0 руб.

Ст т21 = ((2131,5 + 638) 3,05) /60=140,8 руб.

Ст шл 21 =((1816,5 + 638) 4,44) /60=181,6 руб.

Величину З_оп следует при расчете принимать с учетом разряда работы и часовых тарифных ставок С_тар рабочих. Величины часовых тарифных ставок принимаются действующими на момент выполнения расчетов применительно к условиям предприятия. С учетом доплат и начислений средняя часовая тарифная ставка станочника 1 разряда по предприятиям машиностроения г. Могилева приблизительно составляет С_{тар 1р} = 1050 рублей / час. Часовые тарифные ставки рабочих других разрядов определяются с учетом тарифных коэффициентов соответствующего разряда. Значения тарифных коэффициентов для разрядов с 1 по 8 приведены в таблице 12.

Таблица 5. — Тарифные коэффициенты рабочих-станочников

З оп (т) =руб./час

З оп (ш) = руб./час Часовые эксплуатационные затраты станка С_экс в курсовой работе будем ограничивать лишь затратами на потребление электрической энергии. Приближенно эти затраты определим произведением потребляемой станком электроэнергии W в час (приближенно эту величину будем оценивать мощностью приводных электродвигателей, установленных на станке) и ценой Ц_э 1 кВт-часа электроэнергии. Для расчета можно принимать Ц_э = 116 руб., т. е.

С_экс = W Ц_э. (23)

С экс труб.

С экс шлруб.

Наибольшую часть удельных капитальных вложений К_у составляют капитальные вложения в оборудование и дорогостоящие инструменты. Эта сумма должна относиться к одному часу работы станка и инструмента. В разрабатываемых вариантах технологического процесса для условий мелкосерийного производства рекомендуется использовать стандартные режущие и мерительные инструменты. Изменение их стоимости для различных вариантов технологических процессов вызовет незначительное изменение часовых эксплуатационных затрат по инструменту. Поэтому в таких условиях сравнение затрат по используемому инструменту проводить нецелесообразно, а будем сравнивать затраты только по капитальным вложениям в оборудование.

Удельные капитальные вложения в оборудование, приходящиеся на один станок и один час его работы, определяются так:

К _у ст = Ц _ст / Т _ст, (24)

где Ц _ст - цена рассматриваемого станка, руб.;

Т _ст — фонд работы станка за весь период его эксплуатации (10 лет).

К у ст труб./час

К у ст шл руб./час При двухсменной работе станка действительный годовой фонд времени его работы составляет 4029 часов (для станков 1−30 ремонтной категории сложности). Поэтому фонд работы станка за 10 лет его эксплуатации составит Т _ст = 40 290 часов.

При отсутствии оптовой цены на станок, она может быть ориентировочно определена по формуле

Ц _ст = С₁ М (1 + П _н /100), (25)

где С₁ — полная себестоимость 1 кг массы станка, руб.;

М — масса станка, кг (определяется по [1], стр. 169−196);

П _н -норматив прибыли относительно полной себестоимости, %.

Ц ст т =,

Ц ст шл=.

В расчетах можно использовать следующие рекомендации: для токарных станков С₁ =1100…1550; для сверлильных станков С₁ =700…1750; для шлифовальных станков, автоматов и полуавтоматов С₁ =2650…3300; для координатно-расточных станков С₁ =12 100…19 800 руб.; для общего машиностроения, станкостроительной и инструментальной промышленности П _н =18%; для тяжелого машиностроения П _н =13%; для электротехнического машиностроения П _н =13%.

Располагая полученными значениями технологической себестоимости и удельных капитальных вложений по рассматриваемым вариантам технологических процесса, можно определить приведенные затраты по этим вариантам и сделать заключение о наиболее эффективном технологическом процессе.

Таблица 6. — Сравнение вариантов технологического процесса

Экономический эффект техпроцесса составляет 8360 рублей. На его результат влияет то, что приведенные затраты второго технологического процесса составляют гораздо меньше первого (как видно из таблицы 6). Себестоимости вариантов технического процесса отличаются, из-за разных эксплуатационных затрат. Также на величину эффекта повлияла часовая зарплата основных производственных рабочих, которая принимается в соответствии с тарифным коэффициентом (таблица 5). Токарь имеет разряд работы 7 и тарифный коэффициент Ктар принимается 2,03. Шлифовщик соответственно 5 и Ктар = 1,73. А полученные значения цен станка, капитальных вложений и эксплуатационных затрат влияют на экономическую эффективность из-за того, что в каждом технологическом процессе используются разные по массе и по мощности станки.

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта был проведен анализ и разработка технологического процесса получения вала в условиях серийного производства.

В курсовом проекте были рассчитаны припуски применительно к двум вариантам технологического процесса обработки поверхности вала, режимы резания для всех операций, по этим данным выбирали станок для обработки. Также производилось техническое нормирование по двум вариантам технологического процесса для уточнения затраченного времени на каждую технологическую операцию.

Экономические расчеты показали, что второй вариант технологического процесса изготовления вала является более эффективным, так как обеспечивает минимум приведенных затрат на единицу продукции. Экономический эффект принятого технологического процесса по отношению к первому варианту составил 8360 руб.

1. Горбацевич А. Ф. Курсовое проектирования по технологии машиностроения. / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред. — Мн.: Выш. Шк., 1983.

2. Общемашиностроительные нормы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места на работе, выполняемые на металлорежущих станках. — М.: Машиностроение, 1970.

3. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийное производство. — М.: Машиностроение, 1974.

4. Режимы резания металлов. Справ. / Под ред. Ю. Б. Барановского. — М.: Машиностроение, 1972.

5. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985.

6. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985.

7. Технология машиностроения. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технология машиностроения» для студентов специальности 08 05 02 — «Экономика и управление на предприятии машиностроения». — Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2008. — 22 с.