Разработка детали «фланец» и ее экономическое обоснование

1. Экономическое обоснование спроектированной конструкции

1.1 Описание конструкции

1.2 Описание новшества введенного в конструкцию

1.3 Расчет экономической эффективности новшества

2. Технико-экономические расчеты

2.1 Расчет технической нормы времени на операцию

2.2 Расчет технической себестоимости операции

2.2.1 Расчет снижения трудоёмкости работ

2.2.2 Расчет производительности труда

2.2.3 Относительное снижение технологической себестоимости операции

2.2.4 Условно-годовая экономия Список использованной литературы

Данная курсовая работа состоит из двух частей. В первой части дан анализ экономической целесообразности новшества введенного в конструкцию форсунки судового двухтактного дизеля ДБ — 64, исходя из условий повышения долговечности и надежности конструкции, как важнейших показателей качества продукции, а так же снижения себестоимости мотылёвых подшипников шатуна.

Во второй части курсовой работы произведены технико-экономические расчеты сверлильной операции детали «Фланец», которые заключаются в определении норм времени на операцию, как основы для расчета оплаты труда рабочих и подсчета технологической стоимости данной операции.

Курсовая работа выполнена в соответствии с заданием и методическими указаниями по её выполнению, с использованием технической и справочной литературы по экономическим вопросам, список которой приведен в конце пояснительной записки.

Необходимо так же отметить, что цель данной работы отвечает основной экономической задаче машиностроения, которая состоит в освоении новых, высокопроизводительных, долговечных, надежных в эксплуатации и экономических машин.

1. Экономическое обоснование спроектированной конструкции

1.1 Описание конструкции

Шатунный механизм служит для передачи усилия от давления газов на поршень на шейку коленчатого вала. Шатунная группа тронковых дизелей состоит из следующих основных элементов: поршневой (верхней) головки, стержня шатуна, кривошипной (нижней) головки, вкладышей головок и шатунных болтов.

Основными техническими требованиями ко всей шатунной группе является обеспечение:

а) необходимых прочности и надежности элементов шатуна при надлежащем качестве выбранных материалов;

б) высокой износостойкости и работоспособности подшипников.

Выбор конструктивных форм шатунов зависит от типа двигателя, его быстроходности, тактности, удельного веса, применяемых материалов и ряда других факторов.

У шатунов тронковых дизелей поршневая головка составляет одно целое со стержнем; кривошипная головка делается разъемной из двух половин либо верхняя половина отковывается заодно со стержнем, тогда как нижняя является отъемной. Поршневые головки, как правило, снабжаются втулками, а кривошипная головка может иметь непосредственную заливку рабочей поверхности антифрикционным сплавом либо разрезные вкладыши.

В V-образных двигателях применяют три основных типа конструкции шатунов: а) с центральным расположением шатунов; б) с прицепным шатуном; в) с двумя одинаковыми кривошипными головками, расположенными рядом на одной и той же шейке.

Стержень шатуна. Длину стержня шатуна L определяют исходя из отношения л=R/L радиуса кривошипа R к длине шатуна L (между осями верхней и нижней головок). Уменьшение л снижает величину нормального давления на стенку цилиндра, однако увеличивает L и, следовательно, высоту двигателя. С увеличением л растут силы инерции второго порядка и возрастает размах шатуна, что требует сокращения длины цилиндровой втулки. У крейцкопфных дизелей, в связи с разгрузкой поршня от нормальных давлений, значения л выбирают в пределах от ј, 5 до 1/3,5

Выбор сечения стержня шатуна зависит от назначения дизеля и технологии изготовления шатуна. У малооборотных дизелей стержни выполняют круглого сечения сплошного или с отверстием для облегчения веса или подвода смазки. У многооборотных применяют сечения двутавровые, трубчатые и Н-образные. Основное преимущество круглого сеченияпростота и дешевизна изготовления. Во избежание возникновения концентрации напряжений переходы от стрежня к головкам должны быть плавными. В крупных дизелях для удешевления обработки диаметр стержня делается одинаковым по всей длине. Диаметр внутреннего сверления в стержне зависит от назначения канала (смазка головного подшипника или охлаждение поршня).

Поршневая (верхняя) головка шатуна. Поршневая головка дизелей тронкового типа отковывается заодно со стержнем и, следовательно, является неразъемной. Внешние размеры головки определяются в основном размерами поршневого пальца и возможностью размещения головки внутри поршня. При конструировании головки необходимо обеспечить:

а) минимально-возможные удельные давления на поршневой палец;

б) наибольшие прочность и жесткость при минимальном весе;

в) высокую надежность работы вкладышей головки при повышенной температуре внутри поршня.

Конфигурация поршневых головок зависит от типа двигателей: у многооборотных дизелей преобладает цилиндрическая (кольцевая) головка, а у малооборотных — овальная с круговым утолщением или цилиндрическая с оребрением верхней части головки. Все указанные конструкции имеют целью получить по возможности прочную и жесткую форму головки, обеспечивающую надежную работу подшипника и равномерное распределение напряжений в головке.

Вкладыши, запрессованные в головку, изготовляют цельными или разрезными. Должна быть предусмотрена фиксация вкладыша от проворачивания и продольного смещения; фиксирующий штифт не следует устанавливать в месте пики напряжений (например, у перехода головки в стержень); между торцевыми поверхностями вкладыша и торцами гнезд поршня должен быть предусмотрен необходимый зазор на осевое расширение вкладыша jun нагрева.

Смазочное масло подводится к кольцевому каналу во вкладыше, откуда распределяется: по длине вкладыша через холодильники (4-тактные дизели); по дополнительным канавкам на нижней половине вкладыша (у 2-тактных дизелей, не имеющих перекладывания нагрузки в В.М.Т.); наконец, по спиральным канавкам, расположенным по всей поверхности вкладыша.

Кривошипная (нижняя) головка шатуна. При конструировании кривошипной головки следует учитывать следующие основные требования, а именно: головка должна иметь: а) возможно большую жесткость, чтобы обеспечить надежную работу шатунных подшипников; б) минимальные габаритные размеры, позволяющие удобный в судовых условиях демонтаж поршня вместе с шатуном через цилиндр двигателя; и) плавные переходы к стержню и в других сечениях во избежание возникновения повышенной концентрации напряжений; г) надежное болтовое соединение нижней крышки головки с верхней.

Конфигурация кривошипных головок весьма разнообразна и за висит в основном от типа двигателя. В малооборотных двигателях чаще всего применяют отъемную головку, состоящую из двух половин — верхней и нижней (крышки). Для регулирования степени сжатия между подошвой стержня и верхней половиной головки помещают компрессионную прокладку толщиной5−20 мм. В стыке между обоими половинами головки помещают набор калиброванных латунных прокладок, либо одну прокладку, позволяющих регулировать зазор в подшипниках.

Для обеспечения соосности стержня шатуна и кривошипной головки последнюю снабжают центрирующей вставкой. Корпус головки заливают непосредственно баббитом, либо вставляют особые вкладыши. Для смазки подшипника ограничиваются холодильниками и кольцевым (или наклонным) каналом для подвода масла. Крышка головки для ужесточения должна быть снабжена ребрами или выступами.

Шатунные болты. Шатунный болт — одна из наиболее ответственных деталей «движения», особенно у 4-тактных дизелей, у которых имеется знакопеременная нагрузка в подшипнике кривошипной головки. В 2- тактных двигателях знакопеременная нагрузка в болтах отсутствует, так как газовые силы обычно превосходят силы инерции деталей «движения».

Надежность работы шатунных болтов зависит в основном от их конструкции, качества изготовления, правильного монтажа и качества материала.

Возникающие в эксплуатации обрывы болтов во время работы вызывают значительные разрушения деталей «движения», а иногда и остова двигателя.

Конструктивные формы шатунных болтов весьма разнообразны в зависимости от типа двигателя и его назначения. Переходы от головок и поясков к утолщенной части стержня и к резьбе должны быть плавными и иметь достаточные радиусы закруглений. Наибольшая концентрация напряжений возникает в резьбовом соединении, поэтому резьба должна быть мелкая, метрическая, с возможно большим радиусом закруглений у впадин, чисто обработанная, без заусенец, забоин и др. Материал болтов должен иметь высокую усталостную прочность. Затягиваются болты корончатыми гайками, зафиксированными шплинтом. Правильная затяжка болта при монтаже имеет первостепенное значение, величина предварительной затяжки болтов устанавливается заводом и должна строго соблюдаться. Перетяжка болтов и неравномерная их затяжка может привести к обрыву болтов.

1.2 Описание новшества, введенного в конструкцию

форсунка фланец экономический сверлильный В разработанной конструкции шатуна предлагаю с целью экономии дорогостоящего баббита и увеличения моторесурса подшипников толстостенные вкладыши крейцкопфного и мотылевого подшипников шатуна заменить на тонкостенные с введением дополнительного гальванического покрытия — слоем никеля толщиной 1 мкм на баббит и слоем никеля толщиной 1 мкм по внутреннему диаметру вкладыша, таким образом, обеспечивается работа вкладышей в период всей эксплуатации на гальваническом покрытии без выхода на слой свинцовистой бронзы, что в свою очередь повышает фактический запас по несущей способности подшипников, а следовательно, имеет особое значение при различных нарушениях маслоснабжения, возможных в эксплуатации, и тем самым уменьшает вероятность задиров подшипников.

Таким образом, экономится дорогостоящий баббит, увеличивается запас по несущей способности подшипников, увеличивается моторесурс с 50 000 до 65 000 часов.

1.3 Расчет экономической эффективности новшества

Долговечность определяется сроком службы изделия.

Долговечность конструкции может измеряться:

а) Временем, т. е. количеством часов работы (моторесурс)

б) В натуральном выражении — количеством рабочих циклов

в) количеством произведенной работы за период до полного износа

Показатели долговечности и надежности имеют большое значение при оценке экономической эффективности новой техники, поэтому для определения экономического эффекта в данном конкретном случае следует рассчитать полный сроак сложбы конструкции до и после внесения новшества, на основе многослойных подшипников с медно-свинцовым антифрикционным сплавом и гальваническим покрытием сплавом баббит-олово-медь существующую конструкцию «Шатун» дизеля ДБ-64 Pe=8450 кВт, n=140 мин^-1, z=8.

Годовая экономия от повышения срока службы отдельных сборочных единиц и деталей:

Э=[(С₁/Т₁-С₂/Т₂)*(Т₂-Т₁)]*N; руб. (1)

Где C₁и С₂— себестоимость сборочных единиц до и после внесения изменений, руб.

T₁и Т₂ — общий моторесурс до и после внесения изменений, час.

A_н — годовая программа, шт

A_н= Т*n, шт (2)

Где N=4 дизеля — количество двигателей за 1 год

n=6 шатунов — количество шатунов в двигателе

A_н=4*6=24 шт

C₁=348 450 — себестоимость по данным БМЗ, руб.

Т₁=50 000часов

Т₂=65 000 часов

C₂=C₁+C, руб (3)

Где: C — технологическая себестоимость новшества, руб

C= М+З+Н, руб (4)

М — затраты на материал баббит, руб

М= м*Ц, руб (5)

м — масса материала, руб

м=p*V, кг (6)

p — плотность применяемого материала, г/см³

p=5,6 г/см³

V — объем применяемого материала, см³

V=· h, см³ (7)

d — диаметр

h — высота наносимого слоя, мм

h=3мм

V=· 0,3, см³

м=5,6 · 3,8=21,282=0,2 128 кг

Ц — цена покрытия — 15 000 за 1кг

М=0,2 128 · 15 000=319,2 руб

З — заработная плата основного производственного рабочего, выполняющего наплавку слоя, руб.

3=3_пр+3_п+3_н+3_д, руб (8)

З_п— прямая заработная плата, применительна к данной операции рабочему, руб

З_п =Чст*Тшк/60, руб. (9)

Ч_ст — часовая тарифная ставка рабочего

Ч_ст=59,59

Т_шк — штучно-калькуляционное время для данной операции, мин

Т_шк=25мин

З_п =59,59*25/60 =24,82, руб.

З_пр — сумма премии при сдельно-премиальной оплате труда, применяемая в размере 40% от прямой заработной платы, руб

З_пр= 40* З_п/100, руб (10)

З_пр= 40*24,82/100=9,93 руб

З_д— дополнительная заработная плата основных рабочих, составляет 12% от суммы прямой заработной платы и премии

З_д= 12(З_п+З_пр)/100, руб (11)

З_д= 12(24,82+9,93)/100=4,17 руб

З_н — начисления на заработную плату по социальному страхованию составляет 39%

З_н=39(З_п+З_пр+З_д)/100, руб (12)

З_н=39(24,82+9,93+4,17)/100=15,17

З=24,82+9,93+4,17+15,17=54,1 руб

Н — накладные расходы определяются в размере 800% от прямой заработной платы, руб

Н= З_п*800/100, руб (13)

Н= 24,82*800/100=198,56 руб

С=319,2+54,1+198,56=571,86 руб

С₂=348 450+571,86=349 021,86 руб

Э=[(348 450/50000−349 021,86/65 000)*(65 000−50 000)]*24=471 600руб

Экономический эффект:

Э = [(21 200/8000−21 533,73/11 200)*(11 200−8000)]*160 =372 400,91 руб.

Вывод: Расчеты показали, что нанесение слоя баббит-олово-медь экономически целесообразен. Годовой экономический эффект от внедрения данного новшества составит 471 600 рублей.

2. Технико-экономические расчёты

2.1 Расчёт технической нормы времени на операцию

Определить норму времени на сверлильную операцию, производство серийное. Деталь «Фланец» Сверлить 6 отверстий Ш17мм, l=25, заготовка: сталь 40Х, масса 65 кг, у_в=800Мпа. Станок: радиально-сверлильный. Приспособление: накладной кондуктор.

Режущий инструмент: сверло ВК8. Измерительный инструмент: пробка 18Н11. Количество деталей в партии 25шт.

1 Основное время

1.1 Расчётные размеры обработки:

D=17мм; 1=25 мм; h=17мм;

1.2 Глубина резания:

t=h/2 мм; (14)

t=17/2=8,5 мм

1.3 Расчётная длина обработки

L_p=l+l₁ (15)

= 0,3*17=5.1мм, принимаем =6, величина перебега

Путь на врезание и перебег 1₁=+=6+3=9мм;

Следовательно L_p=25+9=34мм.

1.4 По нормативам [5, карта 41], для первой группы подач и диаметра сверла до 20 мм S=0,35−0,43 мм/об

При отношении l: D=25:17=1,56, вводим поправочный коэффициент на подачу: K_ls=1,

Тогда S=(0,35−0,43)*1=0,35−0,43мм/об

1.5 По паспорту станка подача S=0,4мм/об. По карте [5, прил. 13] при осевой силе P_x допускаемой прочностью механизма подач станка 2H125, равной 8900H, диаметре сверла 20 мм и обрабатываемой стали с пределом прочности у_в=800Мпа.

Следовательно подача при работе сверлом ВК8 S_g=0,4мм/об осуществима.

1.6 Скорость резания [5, карта 42] S до 0,49мм/об, форма заточки сверла H и Ш сверла до 20 мм составит V_u=17,7м/мин. Поправочный коэффициент K_mv= при отношении l: D=25:17=1,56, K_lu=1, K_нv=1.

V=V* K_mv* K_lu* K_нv, м/мин (16)

V=17,7*1*1*1=17,7 м/мин

1.7 Частота вращения:

n = 1000V/рDp (17)

n = 1000*17,7/3,14*17=331,58 об/мин

1.8 По паспорту станка принимаем ближайшие значения n=250 и n=355, берем n_п = 355 об/мин

1.9 Фактическая скорость резания:

V_ф=рDpn_п/1000 (18)

V_ф=3,14*17*355/1000=18,9 м/мин ~ 0,31м/c

1.10 Мощность на резание при растачивании стали [5, карта 43] составит N_p=1,5кВт

1.11 Коэффициент использования станка по мощности: по паспортным данным станка Nд=2,2кВт; з = 0,8

K_N=Np/Nдз (19)

K_N=1.5/2,2*0,8=0,85

1.12 Основное время

Т₀=Lp*i/n_nS (20)

Т₀=34*6/355*0,4=1,43 мин

2. Вспомогательное время

2.1 Время на комплекс приёмов по установке и снятию детали на столе станка без крепления при массе детали до 8 кг t_в1=0,13 мин [4, карта 16]

2.2 Время на комплекс приёмов, связанных с переходом, развертыванием с механической подачей t_в2=0,10 мин [4, карта 25] на 6 отверстий t_вk=0,10*6=0,6 мин.

2.3 Время на контроль отверстий Ш17 на длине 25 мм, пробка 18Н11. t_в3=0,20*6=1,2мин

[5, карта 86]

Вспомогательное время на операцию

t_в= t_в1+ t_в2+ t_в3, мин (21)

t_в=0,13+0,6+1,2=1,93 мин

2.4 Оперативное время

t_оп= t_о+ t_в, мин (22)

t_оп= 1,43+1,93=3,36 мин

2.5 Время на обслуживание рабочего места составляет 4% от t_оп, мин [4, карта 46]

t_обс=t_оп*40/100, мин (23)

t_обс=3,36*0,04=0,13 мин

2.6 Время на отдых и личные надобности равняется 4% от t_оп [карта 88]

t_отл=0,04*3,36=0,13 мин (24)

2.7 Норма штучного времени

Тш=t_оп +t_обс+t_отл, мин (25)

Тш=3,36+0,13+0,13=3,62 мин

2.8 Подготовительно — заключительное время на наладку станка с установкой упорных планок при количестве инструментов до 3х=12 мин [карта 26 поз 4], на получение и сдачу инструментов = 6 мин, т. е. Т_пз = 12+6=18 мин

2.9 Норма штучно — калькуляционного времени

Тшк = Тш+Тпз/n_пр, мин (26)

Тшк = 3,62+18/28=4,32 мин

2.2 Расчёт технологической себестоимости операции

Для проведения расчетов определение технологической себестоимости операции необходимо составить таблицу исходных данных по двум сравниваемым вариантам тех. процесса.

Таблица 2.1 — Исходные данные.

Технологическая себестоимость —это сумма всех затрат связанная с выполнением данной технологической операции выраженные в денежной форме.

Технологическая себестоимость операции определяется по формуле:

С=3+А+Э+Н+П+И, руб. (27)

Где 3 — заработная плата рабочего с начислениями

А — расходы, связанные с эксплуатацией оборудования, т. е. амортизационные начисления, отнесенные к операции.

Э — стоимость электроэнергетики отнесенные ко времени данной операции, руб.

Н — стоимость наладки станка, руб.

П — стоимость эксплуатации специально приспособлений, руб.

И — стоимость эксплуатации режущего инструмента.

Заработная плата производственного рабочего за операции.

3=3п+3пр+3д+3н, руб. (28)

Зп — прямая, применительно данная операция к заработной плате, т. е. оплата рабочего за непосредственное выполнение работы по формуле,

Зп= Чст*Тшк/60; руб (29)

Четчасовая тарифная ставка в соответствии с разрядом работы.

Тшк — штучное время для данной операции.

Зпрсумма премии при сдельно-премиальной системе оплаты труда для расчета берут 40% от заработной платы.

Зддополнительная заработная плата основных рабочих составляет 12% от суммы (Зп+Зпр), руб.

Знначисления на заработную плату по социальному страхованию составит 39% от (Зп+Зпр+Зд), руб.

Расходы, связанные с эксплуатацией оборудования, т. е. амортизация.

А= Сп*На*Тшт /(60*100*Fд*Кн*Кз) руб. (30)

Сп — стоимость станка по формуле;

Сп =С1+С2+С3; руб. (31)

Где:С1 — стоимость приобретенного станка по прейскуранту.

С2 — зарплата связанная с доставкой станка к месту установке, принимаются 10% от С1.

СЗ — затраты связанные с монтажом станка составляют 5% от С1.

На — годовая норма амортизации принимается в размере 14%.

Тшт — штучное время на операцию.

Fд — действительный годовой фонд времени работы станка, час (при двух сменной работе станка Fд=2470 часов.

Кз — коэффициент загрузки станка для серийного производства. Кз=0,85.

Кн — коэффициент выполнения норм Кн=1,1

Стоимость электроэнергии, отнесенная ко времени данной операции

Э1+Э2,руб. (32)

Где Э1 -стоимость электроэнергии за время резания.

Э1=Сэ-Nр-То/60, руб (33)

Где Сэстоимость 1 кВт*ч электроэнергии, руб.

Npмощность на резание кВт.

Тоосновное технологическое время на операцию, мин.

Э2- стоимость электроэнергии во время холостого хода.

Э2= Сэ*Nэд*0,25*Тх/60, руб. (34)

Nэдмощность электродвигателя станка в кВт.

0,25- коэффициент, учитывающий использования эффективности электродвигателя в период холостого хода.

Тхвремя холостого хода, мин

Тх = Тшт-То, мин (35)

Стоимость наладки станка отнесенный к данной операции.

Н= Чстн*Тн/60*п, руб. (36)

Чстнчасовая тарифная ставка наладчика, руб.

Тнвремя наладки станка, мин.

n-количество деталей в партии.

Стоимость эксплуатации специального приспособления отнесенной к данной операции.

П=Сп1+Сп2/Nг*Тпр, руб. (37)

Где Сп1 — стоимость специального приспособления, руб.

Сп2 — затраты на текущий капитальный ремонт, составляет 25%.

Nrгодовая программа выпуска, шт.

Тпрвремя эксплуатации специального инструмента (2−4 года)

Стоимость эксплуатации режущего инструмента.

И=Си+Зн*Тз*m/((m+1)*Тс)*То, руб (38)

Си — стоимость режущего инструмента, руб, равная его стоимости по прейскуранту +5% от прейскурантной стоимости, руб.

Знзаработная плата станочника, руб.

Зн=Чст/60, руб (39)

Тз — время на заточку, мин.

M — число переточек инструмента.

Тсстойкость режущего инструмента, или время между двумя переточками, мин

Произведем расчет технологической себестоимости операции по двум вариантам, на универсальном оборудование и на станке с ЧПУ.

Расчет технологической себестоимости операции сводим в таблицу.

2.2.1 Расчет снижения трудоемкости

Абсолютное снижение трудоемкости обработки деталей

Т=Тшк1 — Тшк2, мин (40)

Где Тшк1 и Тшк2 — трудоемкость обработки на универсальном станке, и станке с ЧПУ.

Т=4.32−2.8 =1.52 мин.

Относительное снижение трудоемкости обработки деталей

То=Т/ Тшк* 100 (41)

То=1.52/4.32 * 100%=35%

2.2.2 Рост производительности труда за счет снижения трудоемкости обработки деталей

П=100*То/100-То (42)

П=100*35/100−35=53%

2.2.3 Относительное снижение технологической себестоимости операции

Со=С1-С2/ С1*100% (43)

Со=17,08−14,53/17,08*100=15%

2.2.4 Условно годовая экономия о снижении себестоимости операции

Эуч=(Cl-C2)*Nr (44)

Эуч=(17,08−14.53)* 3088=7874.4 руб.

В результате расчета устанавливается, что применение станка с ЧПУ модели 2Р13Ф3 для обработки детали «Фланец» массой 6.4 кг в серийном производстве по сравнению со станком с ручным управлением 2Н125 позволяют:

Повысить рост производительности 53%

Снизить технологическую себестоимость 15%

Получить условно годовую экономию 7874.4 руб

Следовательно, перевод обрабатываемой детали «Фланец» на станок с ЧПУ экономически целесообразен.

Ваншейдт В. А. Конструирование и расчёты прочности судовых дизелейД.: Судостроение, 1969

Единые нормативы амортизации на полное восстановление основных фондов Нефедов Н. А. — Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах — М.: Высшая школа, 1966

Общие машиностроительные нормативы времени для технического нормирования справочных работ в серийном производстве Общие машиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках — М.: Машиностроение Нормы износа, стойкости и расхода режущего инструмента Методические указания к выполнению курсовой работы «Экономика отрасли» и экономического раздела дипломного проекта для студентов специальности технология машиностроения — Брянск БПТК — 1994