Расчет технико-экономических показателей изготовления деталей

1)                                  

Введение



Машиностроение, поставляющее новую технику всем отраслям народного хозяйства, определяет технический прогресс страны и оказывает решающее влияние на создание материальной базы нового общества.

Технология машиностроения - этот наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда, то есть при наименьшей себестоимости.

Технологическим процессом называют последовательное изменение формы, размеров, свойств материала ил полуфабриката в целях получения детали ил и изделия в соответствии с заданными техническими требованиями.

Технологический процесс разделяют на технологические операции- это составная часть технологического процесса выполняемая на одном рабочем месте, она охватывает все действия рабочих и оборудования над объектом производства. Содержание операции может изменяться в широких пределах от работы на одном станке до работы, выполняемой на автоматических линиях.

Число операции технологического процесса меняется в широких пределах от одной операции обработки деталей на токарном автомате до сотни (обработка сложных корпусных деталей).

Разрабатывать технологический процесс это значит установить порядок выполнения и содержания операции. Операция это основная часть технологического процесса. По операциям определяют трудоемкость процесса, необходимые материалы, необходимое количество рабочих.

При конструировании и построении машин необходимо наряду с расчетами кинематическими, расчетами на прочность, жесткость и износоустойчивость производить расчеты на точность.

Точность – основная характеристика деталей машин или приборов. Степень соответствия обработанной детали прототипу изображенному на чертеже. Абсолютно точно деталь изготовить невозможно, так как при ее обработке возникают погрешности. На всех этапах технологического процесса изготовление машин неизбежно появляются погрешности. В результате добиться полного соответствия прототипу невозможно. Чем меньше отклонения от прототипа, тем выше точность обработки. Точность изделия оказывает большое влияние на эксплуатационные характеристики изделия и прежде всего на долговечность и надежность.

С другой стороны повышение требований к изделию повышают трудоемкость ее изготовления, так как приходиться в технологическом процессе вводить дополнительные операции. Так как точность обработки в производственных условиях зависит от многих факторов, обработку на станках ведут не с достижимой, а с так называемой экономической точностью. Под экономической точностью механической обработки понимают такую точность, которая при минимальной себестоимости обработки достигается в нормальных производственных условиях, предусматривающих работу на исправных станках с применением необходимых инструментов и приспособлений при нормальной затрате времени и нормальной квалификации рабочих, соответствующей характеру работы. Под достижимой точностью понимают такую точность, при которую можно достичь при обработке в особых условиях, необычных для этого производства, высококвалифицированными рабочими, при значительном увеличении затраты, не считаясь с себестоимостью обработки.

Важно также отметить и то, что сам процесс производства должен происходить при максимально безопасных условиях работы, и при разработке технологического процесса технологу следует уделять на это внимание.





2) Специализированный круглошлифовальный станок предназначен для перешлифовки коренных и шатунных шеек коленчатых валов автомобильных, тракторных и тепловозных двигателей, компрессоров и других деталей типа кривошипа в условиях авторемонтных, тракторных заводов, мастерских и других ремонтных служб, занятых восстановлением коленчатых валов. Балансировка коленчатого вала при шлифовании шатунных шеек осуществляется подвижными грузами, размещенными сзади бабок изделия в нерабочей зоне. Для балансировки тяжелых коленчатых валов имеется дополнительный груз, который крепится на планшайбе патрона.

 









Технические характеристики:

Высота центров, мм

300

Длина заготовки, устанавливаемой в центрах, мм

1600

Длина заготовки, устанавливаемой в патронах, мм

1400

Диаметр вращения устанавливаемой заготовки, мм

580

Масса устанавливаемой заготовки, кг

160 

Наружный диаметр шлифовального круга, мм

900

Внутренний диаметр шлифовального круга, мм

305 

Высота шлифовального круга, мм

63

Окружная скорость вращения шлифовального круга, м/с

35

Частота вращения минимальная/максимальная, об/мин 

30/174

Радиус кривошипа, мм

110 

Диаметр самоцентрирующихся патронов, мм

250

Угол поворота верхнего стола, град.

0/3,5 

Суммарная мощность электродвигателей, кВт

11,22/11,92

Точность обработки по конусообразности, мкм

2,5

Точность обработки по овальности, мкм

2,5

Габаритные размеры, мм

5600х2600х1900 

Масса, кг

7500









3) Вал-шестерню можно отнести к типу деталей “Валы”, для которых разработан типовой ТП. Деталь не содержит каких-либо специфических особенностей формы, поэтому может быть обработана непосредственно по типовому ТП.

Данная деталь изготовлена из стали 45, которая содержит углерода в пределах-0,40...0,47; кремния – 0,17...0,37  и магния -0,50...0,80  процентов от общего объёма. 

Механические свойства стали:

Твердость НВ без термообработки ( не менее ) 220.

Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора или коробки передач, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Диаметры 45 и 50, служат для посадки подшипников. Конец вала на котором имеются шпоночный паз предназначен для посадки зубчатого колеса. На валу также имеется резьба М48 для того чтобы вал плотно держался на подшипниках.

На этом валу возможны следующие дефекты:

1)Износ зубьев, скол зуба, изгиб зубьев.

2)Износ поверхностей под подшипники.

3)Изгиб или износ вала.

4)Срыв резьбы.

5)Разбит шпоночный паз. Износ шпоночных пазов будет происходить в результате пластической деформации краёв паза – снятие металла под действием постоянно приложенных моментов от зубчатого колёса и шестерни.



  



Rx1

Ry1

Ry2

Rx2

Рис. Силы и моменты, действующие в зацеплении.

Износ поверхностей под подшипниками будет происходить вследствие возникновения трения между втулкой и валом под действием длительного фрикционного износа.

Износ сопряжения вал – зубчатое колесо происходит под влиянием давления, оказываемое посадкой шестерни или зубчатого колеса на поверхность валика.  

Научно производственное объединение «Ремдеталь» разработало классификатор видов дефектов детали, который позволяет закодировать информацию о дефектах для последующего анализа сочетаний, маршрутов восстановления на ЭВМ.

Классификатор базируется на кодировании:

1-дефектов и их сочетаний;

2-типовых поверхностей;

3-видов и величин дефектов поверхностей.

Эта классификация происходит по специальным таблицам, и так кодируются дефекты поверхностей.

В нашем случае дефекты такие:

1)Износ на ø45d9 на 0,2мм на сторону 

2)Срыв резьбы М48×1,5

3)Разбит шпоночный паз

Соответственно код дефектов будет:

0 А0 П6 Ц7

4)

Возвращение детали утраченной работоспособности оптимальным способом, обеспечивающим наибольшую долговечность при наименьшей себестоимости - вот конечная цель технологического процесса восстановления деталей.

Для устранения группы одинаковых дефектов или каждого дефекта в отдельности  должен быть выбран рациональный способ, из числа технологически возможных, оптимального по экономическим параметрам.

Критерий применимости является функцией от 6 аргументов:

 ,

где М – материал детали, подлежащей восстановлению; Ф, D – форма и диаметр восстанавливаемой поверхности детали; И – величина поверхности детали, подлежащей восстановлению; Н – величина и характер воспринимаемой деталью нагрузки;  - сумма технологических особенностей способа, определяющих область его рационального применения.

- критерия долговечности. Этот критерий может быть охарактеризован коэффициентом долговечности Кд:

  ,                            

где Тв и Тн - ресурсы восстановленной и новой детали соответственно.

Чем больше значение КД , тем эффективнее способ восстановления

Пределы варьирования коэффициента КД для деталей, восстановленных различными способами, приведены в табл. (по данным Ю.Н. Петрова).

С другой стороны Кд может быть связан с работоспособностью восстановленной поверхности с точки зрения её износостойкости, выносливости, сцепляемости с основой:



КД = КИ ·КВ·КС·КП,

Т.к. в нашем случае материал сопряжённой детали для резьбы  будет являться сталь то наиболее рациональным восстановлением резьбы это наплавка под слоем флюса, потому что коэффициент долговечности при таком восстановлении будет больше чем при каком либо другом восстановлении при меньших затратах на восстановление.

КД =0,91*0,87*1*0,9=0,712



- технико - экономический критерий

Этот критерий связывает стоимость восстановления детали данным способом с её ресурсом после восстановления. Тогда условие целесообразности восстановления будет выглядеть следующим образом:

Св  КД · Сн – Сост

СВ=48,7

где Св -стоимость восстановления детали;

       Сн - стоимость новой детали;                              

       Cост. — остаточная стоимость детали.

То есть, экономическая оправданным может считаться способ восстановления, при котором стоимость восстановленной детали ниже стоимости новой. В случае, если стоимость восстановления превышает стоимость новой детали, то восстанавливать целесообразно только в случае обеспечения значительно большего ресурса восстановленной детали по сравнению с новой.

В качестве критерия экономической целесообразности можно также использовать зависимость:

СВ  0,8СИ  

СВ=48,7 ТОГДА 

СИ =48.7/0,8=60,8

где СВ - себестоимость восстановления на авторемонтном предприятии; СИ -себестоимость изготовления детали на машиностроительном предприятии.

Делая сопоставление по ценам, критерий экономической целесообразности восстановления детали можно записать как:

ЦВ  0,8ЦИ ,

Цены изготовления деталей согласно заданиям курсовой работы берутся из реальных условий производства, либо задается преподавателем .

Цена восстановленной детали определяется по формуле:

ЦВ = СВ ∙ КРТ = ( М + З ( 1 + КС ) + Н ) ∙ КРТ 

ЦВ =48,7∙1,35=( 38 + З ( 1 + 1,385) + Н ) ∙ 1,35=65,7

где М – затраты на материалы; З – затраты на заработную плату; КС - коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды (КС = 1,385); Н – накладные расходы; КРТ – коэффициент рентабельности (КРТ = 1,35).

В зависимости от операций технологического процесса восстановления затраты на материалы можно определить:

МВ = СВ ∙ ∑КМ =48,7∙38=1850,6

где  ∑КМ  - расходы на ремонтные материалы операций технологического процесса приведены в методическом пособии.

Затраты на заработную плату:

З = ∑(tшт. ∙ СТ ∙КИ ∙КВН ∙КПР ∙Кg ∙КР ) =2*0,60*1193*1,18*1,2*1,15*1,6=3729



где КВН – коэффициент, учитывающий средний процент выполнения норм (КВН = 1,18); КПР – коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты (КПР = 1,2 – 1,4); tшт – штучное время выполнения i-й операции; СТ – тарифная ставка i-й операции (табл. 2.5); Кg – коэффициент, учитывающий затраты на дополнительную заработную плату (Кg = 1,15); КР – районный коэффициент и надбавка за непрерывный стаж работы (КР = 1,6).

Коэффициент изменения тарифной ставки определяется как:

 ,

где Зmin – минимальная заработная плата.

Таблица 2.6

Тарифные ставки в соответствии с разрядом работ (СТ)

Разряд

1

2

3

4

5

6

руб./ч.

0,60

0,65

0,72

0,81

0,92

1,10

Разряд выполняемой работы назначается в соответствии с приложения методического пособия.

Накладные расходы принимаются:

Н = З ∙ КN  ,

где - КN – коэффициент, учитывающий накладные расходы, рассчитывается в зависимости от программы (N) АР3:

КN =  ,

Учитывая равенство:

  ,

себестоимость восстановления можно рассчитать:

  ,

тогда цена восстановленной детали определяется как:

  .

В случае выполнения условия критерия экономической целесообразности, разработанные маршруты могут быть рекомендованы для внедрения.

Итак, окончательно, оптимальный способ восстановления тот, который обладает минимальным значением коэффициента технико-экономической эффективности Кт:

 ,

где СП - приведенная стоимость восстановления детали, которая складывается из себестоимости восстановления детали СВ и затрат на осуществление данной технологии восстановления по удельным капитальным вложениям КУД и нормативному коэффициенту эффективности этих капитальных вложений ЕН.

Если исходить из того, что данный метод восстановления уже освоен на ремонтном предприятии, то можно выбирать рациональный способ восстановления по минимальному значению.

Следовательно, в нашем случае для восстановления резьбы и изношенной поверхности одновременно наиболее рациональным будет механизированная наплавка под слоем флюса,  а  шпоночный паз мы восстановим с помощью электродуговой сварки. 

2. 6. 2. Операция счисти и мойки

Преобладание тех или иных основных загрязнений в виде остатков ТСМ, накипи, продуктов коррозии диктует выбор процесса мойки, режимов и моечных машин.

Для мойки и очистки деталей рекомендуются погружные моечные машины, основные характеристики которых приведены в табл. 2.8.



Таблица 2.8

Основные характеристики погружных моечных машин

Марка машины

Производительность, т/ч

Объем моющего раствора, м3

Максимальный размер очищаемых изделий, м

ОМ 12190

0,1 … 0,2

0,5

0,7х0,38х0,26

ОМ 5287

до 0,9

1,6

0,75х0,55х0,85

ОРГ 4990Б

0,2

0,4

0,6х0,35х0,3

ОМ 14266

0,36

0,45

0,6х0,6х0,6



Для крупных ремонтных заводов могут быть выбраны струйные камерные машины проходного типа ОМ 9313, ОМ 4267 и тупиковые ОМ 4610, ОМ 837 Г (21).

В качестве моющих средств рекомендуются для погружных машин синтетические моющие средства типа Лабомид 203, МЛ-52, МС-8. Концентрация растворов 20-30 г/литр, температура подогрева до 70-80 ОС для всех типов машин. Срок службы растворов в среднем составляет 5 - 6 недель (22). Подготовительно-заключительное время на операции мойки 40 мин. тратится на подогрев раствора, корректировку по плотности, удаление грязевых остатков и слив раствора в конце смены. Время загрузки-выгрузки машин в среднем 8-10 мин, основное время мойки 15-17 мин.

Приведем пример расчета норм времени на мойку валов в погружной машине ОМ 14266.

По технической характеристике машины (табл. 2.8), её производительность 360 кг/час, масса нашей детали ≈ 3 кг, т. е. за час будет вымыто 120 деталей. Оперативное время составит:

ТОП = 15 мин + 10 мин = 25 мин, примем ТДОП = 5 мин,

                             ТО             ТВ

тогда ТШТ = 25 мин + 5 мин = 30 мин.

Загрузка деталей в машину составит 60 деталей, при коэффициенте использования машины в смену КИС = 0,7 и продолжительности смены 7 часов, за всю смену будет очищена партия из n деталей:

n = (tсм ∙КИС – ТПЗ) 120 деталей/час = (7∙0,7 – 0,67) ∙120 ≈507 деталей.

Норма подготовительно-заключительного времени на одну деталь:

.

Тогда технически обоснованная норма времени: 

ТН = 30,08 мин.

Подобный расчет для более габаритных деталей можно вести и по объему, занимаемому очищаемыми изделиями, определяя число одновременно загружаемых деталей.

Все приведенные выше параметры заносятся в операционную и маршрутную карту техпроцесса.



 2. 6. 3.  Операции дефектовки и контроля

	Нормирование этих операций, связанных между собой, зависит прежде всего от количества дефектов, подлежащих восстановлению. Операция дефектовки проводится вслед за мойкой, а операция контроля в заключение техпроцесса. Обе эти операции являются измерительными и поэтому они рассматриваются совместно. Нормирование затрат времени приведем для одного дефекта до восстановления и параметров той же поверхности после восстановления. Примем величину оперативного времени в зависимости от вида измерительного устройства в пределах, показанных в табл. 2.9 (19).

	

	Таблица 2.9

	Нормы времени на измерение геометрических параметров при дефектовке и контроле

	Измерительный, контролирующий инструмент

	Оперативное время измерения одного параметра, мин.

	ТПЗ , мин на одну деталь

	

	Наружный размер

	Внутренний размер

	

	Штангенциркуль

	0,5

	0,6

	0,3

	Микрометр (нутромер)

	0,8

	1,0

	0,3

	Индикаторные скобы (нутромеры)

	1,0

	1,2

	0,3

	

Дополнительное время рекомендуется принять в размере 5 % от оперативного.

Таким образом, затраты времени на измерение одного наружного размера штангенциркулем составят

ТШТ  = 0,5 + 0,025 + 0,3 = 0,825 мин.

	               ТО         ТДОП       ТПЗ

При этом имеется в виду, что измерение и контроль одного и того же параметра проводится 2 - 3 раза в разных плоскостях. Важно при составлении маршрутных, операционных карт правильно выбрать универсальный измерительный инструмент

		В операционных, маршрутных картах должен быть указан тип измерительного прибора, приспособления, точность отчета, пределы измерения, номинальный размер и поле допуска измеряемого параметра.

1.  Автоматическая наплавка под слоем флюса



Расчет режимов наплавки

Таблица 3.1

Зависимость силы тока от диаметра детали

Диаметр детали,

мм

Сила тока, А при диаметре электронной проволки, мм



1,2–1,6

2–2,5

50–60

120–140

140–160

65–75

150–170

180–220

80–100

180–200

230–280

150–200

230–250

300–350

250–300

270–300

350–380

Скорость наплавки, м/ч:

VH = 

Частота вращения детали n, мин-1:

n = VH

Скорость подачи проволки VПР, м/ч:

VПР = 

Шаг наплавки S, мм/об:

·dПР

Вылет электрода , мм:

 = (10…12) ·dПР

Смещение электрода l, мм:

l = (0.05…0.07)·d

где  – коэффициент наплавки, г/А ч (при наплавке постоянным током обратной полярности  =11–14);

h – толщина наплавленного слоя, мм;

 – плотность электронной проволки, г/см3 (=7,85);

dПР – диаметр электронной проволки, мм;

I – сила тока, А;

d – диаметр детали, мм.

Параметры режима наплавки подставлять в формулы без изменения размерностей. Толщина покрытия h, мм, наносимого на наружные цилиндрические поверхности, определяется по следующей формуле:



где D – номинальный диаметр детали, мм;

d – диаметр изношенной детали после ее подготовки к наращиванию, мм;

z – припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм. (см. таб. 3.12.)

Применяются следующие марки проволок: Нп-40, Нп-80, Нп-50Г, Нп-65Г, Нп-30ХГСА. Флюсы: АН-38А, ОСЦ-45, АНК-19 и др.