Технологический процесс механической обработки детали 'Вал'
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Рязанский государственный
радиотехнический университет
Кафедра "Экономики, менеджмента
и организации производства"
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
"Технология машиностроения"
на тему
"Технологический процесс
механической обработки детали "Вала"
Выполнила:
студентка гр. П - 200
Игумнова Н.В.
Руководитель: доц. кафедры УКС
Дьяков С.Н.
Рязань 2014
Оглавление
Введение
Выбор и обоснование типа производства
Обоснование выбора заготовки и расчет ее стоимости
Сопоставление и выбор варианта технологического процесса при
различных способах получения заготовки
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Введение
Технология машиностроения - это наука об изготовлении машин
требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в
заданные сроки при наименьших затратах живого и вещественного труда, т.е. при
наименьшей себестоимости.
Разработка проблемы организации поточных и автоматизированных
технологических процессов обработки заготовок в серийном и массовом
производстве началась в годы послевоенного развития. В эти годы продолжается
накопление производственного опыта изготовления машин, и совершенствуются
различные методы обработки заготовок.
Отличительной особенностью современного этапа развития
технологии машиностроения является распространенное применение вычислительной
техники при проектировании технологических процессов и математическое
моделирование процессов механической обработки.
Целью данной курсовой работы является разработка
технологического процесса механической обработки детали "Вала".
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
- ознакомиться с чертежом детали и исходными
данными для проектирования;
- обосновать выбор типа производства;
- обосновать выбор заготовки и рассчитать ее
стоимость;
- разработать вариант технологического
процесса по минимуму затрат.
Выбор и
обоснование типа производства
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется
коэффициентом закрепления операций Кз. о., который показывает
отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих
выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест. Так как Кз.
о. отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой
информацией, а также снабжения рабочего места всеми необходимыми вещественными
элементами производства, то Кз. о. оценивается применительно к
явочному числу рабочих подразделения из расчета на одну смену:
, (1)
где - суммарное число различных операций; - явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные
операции.
Согласно ГОСТ 14.004-74, принимаются следующие коэффициенты
закрепления операций: для массового производства ; для крупносерийного производства 1≤≤10. Практическое значение для массового производства может быть 0,1…10.
Для этого необходимо на основании исходных данных рассчитать
годовую программу:
), (2)
где - годовая программа изделий; m-количество деталей на изделие; - доля запасных частей.
шт.
Далее необходимо по каждой операции рассчитать технологическое
штучное (калькуляционное) время на каждую операцию (формулы для расчета
представлены в приложении Б).
Следующий этап - расчет количества станков:
, (3)
где N - годовая программа; Т шт. - штучное или
штучно - калькуляционное время; Fд - действительный годовой фонд времени, ч
(4029 ч.); ηз. н.
- нормативный
коэффициент загрузки оборудования (для данной работы принимается равным 0,75).
Далее устанавливается принятое число рабочих мест P, округляя до ближайшего большего целого числа полученное
значение .
Далее по каждой операции вычисляют значение фактического
коэффициента загрузки рабочего места по формуле:
. (4)
Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по
формуле:
(5)
Далее, просчитав суммарные значение для O и P, определяют коэффициент закрепления
операций по формуле (1).
механическая обработка деталь чертеж
Проанализировав чертеж детали "Вал" (чертеж
представлен в приложении А), был составлен технологический процесс и расчетные
данные по формулам (3), (4), (5) занесены в таблицу 1.
Таблица 1 - Данные по технологическому процессу
Наименование
операции
|
Тшт,
мин
|
mp,
шт.
|
P, шт.
|
ɳз.
ф
|
O, шт.
|
005 Токарная
Точить наружную поверхность Ø 70 на длину 282
|
3,36
|
2,67
|
3
|
0,89
|
0,84
|
010 Токарная
Точить наружную поверхность Ø 65 на длину 247
|
2,73
|
2,17
|
0,72
|
1,04
|
015 Токарная
Точить наружную поверхность Ø 60 на длину 150
|
1,53
|
1,22
|
2
|
0,61
|
1,23
|
020 Токарная
Точить наружную поверхность Ø 55 на длину 82
|
0,77
|
0,61
|
1
|
0,61
|
1,23
|
025 Токарная
Точить наружную поверхность Ø 60 на длину 27
|
0,28
|
0,22
|
1
|
0,22
|
3,42
|
030 Токарная
Снять фаску 2 ∙45°
|
0,02
|
0,02
|
1
|
0,02
|
42,26
|
035
Фрезерование Фрезеровать цилиндрической фрезой на длину 70
|
0,49
|
0,39
|
1
|
0,39
|
1,92
|
040
Фрезерование Фрезеровать цилиндрической фрезой на длину 85
|
0,6
|
0,47
|
1
|
0,47
|
1,58
|
Итого по
операциям
|
9,76
|
|
13
|
|
53,54
|
Рассмотрим расчет столбцов таблицы для первой операции, т.к.
для последующих - расчеты будут аналогичны.
1. Технологическое время в минутах на токарную операцию
рассчитывается как: Следовательно, = 3,36 мин.
. Расчетное количество рабочих мест будет равно: = 2,67.
. Принятое число рабочих мест округляется до 3.
. , что соответствует нормативному значению.
. Количество операций, выполняемых на одном рабочем месте .
Коэффициент закрепления операций по формуле (1): ,12 следовательно, производство будет массовым, так как значение
лежит в диапазоне от 1 до 10.
Расчет количества деталей в партии
Необходимо рассчитать среднюю трудоемкость операций:
, (6)
где - штучное время i-ой основной
операции, мин; n - количество основных операций.
мин.
Такт производства (в минутах) определяется по формуле:
, (7)
где
- фонд времени в планируемый период, ч.
мин.
Число рабочих дней в году: дней.
Количество деталей в партии для одновременного запуска допускается
определять упрощенным способом по формуле (8):
, (8)
где а - периодичность запуска в днях.
шт.
Размер партий должен быть скорректирован с учетом удобства планирования
и организации производства (его целесообразно принимать не менее сменной
выработки). Корректировка размера партии состоит в определении расчетного числа
смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:
, (9)
где - среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям,
мин.
смен.
Расчетное число смен округляется до принятого целого числа, т.е. cпр = 47 смены.
Затем определяется число деталей в партии, необходимых для
загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:
где 476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену,
мин.
шт.
Т.е. количество деталей в партии будет равным 13747 шт.
Обоснование
выбора заготовки и расчет ее стоимости
Для производства заготовки для детали "Вал" было
выбрано два метода ее производства - методом литья и методом штамповки. Для
каждого метода необходимо произвести расчеты стоимости получения заготовки и
сравнить между собой.
Материал детали: Сталь 45 ГОСТ 1050-88; масса детали q= 7,666 кг; группа
сложности: 1; стоимость 1 т стали Ci =165 руб.; стоимость 1 т
стружки (отходов) Sотх. = 25 руб.
. Получение заготовки методом литья.
Наиболее универсальным методом является литье в песчаные
формы, но изготовление форм требует больших затрат времени. Литье в землю по
металлическим моделям получают отливки при наименьшей толщине стенок 3…8 мм.
Стоимость заготовок, получаемых таким методом можно с
достаточной для курсового проектирования точностью определить по формуле (11):
, (11)
где Сi-базовая
стоимость 1 т заготовок, руб.; - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности,
массы, марки материала и объема производства заготовок; Q - масса заготовки, кг; q - масса детали, кг; -стоимость одной тонны отходов.
Масса заготовки:
кг,
где - плотность стали, г/см3 = 7850 кг/м3.
Базовая стоимость 1 т отливок C1= 360
руб., = 1,05 (в зависимости от точности отливок; для отливок из черных
металлов 2-ого класса точности); =0,7 (коэффициент, зависящий от группы сложности отливок; материал
отливки - сталь, 1-ая группа сложности); = 0,93 (коэффициент, зависящий от массы отливок, материал отливки
- сталь, масса отливки 3…10 кг); =1,22 (в зависимости от марки материала; сталь углеродистая); =0,77 (коэффициент, зависящий от объема производства; 2-ая группа
серийности для массы отливок 3…10 кг литья в земляные формы).
На основании этих данных рассчитаем по формуле (11) стоимость
заготовки полученной методом литья:
руб.
2. Получение заготовки методом штамповки.
Стоимость заготовки, получаемой методом штамповки,
рассчитывается также по формуле (11). Различие заключается в других
коэффициентах и базовой стоимости 1 тонны заготовок.
Базовая стоимость 1 т отливок C4 = 373
руб., = 1 (в зависимости от точности штамповок; нормальная точность); =0,75 (коэффициент, зависящий от группы сложности штамповки;
материал штамповки - сталь углеродистая 45, 1-ая группа сложности); = 1 (коэффициент, зависящий от массы штамповки, материал
штамповки - сталь 45, масса штамповки 2,5…4 кг); =1 (в зависимости от марки материала; сталь углеродистая 45); =1 (коэффициент, зависящий от объема производства).
руб.
Экономический эффект для сопоставления способов получения
заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не
меняется, может быть рассчитан по формуле (12):
, (12)
где Sзаг1, Sзаг2 - стоимость сопоставляемых заготовок,
руб.
руб.
Таким образом, производя заготовку методом литья, можно сэкономить
59122 руб., следовательно, целесообразно производить изготовление детали
методом литья.
Сопоставление
и выбор варианта технологического процесса при различных способах получения
заготовки
Прежде чем принять решение о методах и последовательности
обработки отдельных поверхностей детали и составить технологический маршрут
изготовления всей детали, необходимо произвести расчеты экономической
эффективности отдельных вариантов и выбрать из них наиболее рациональный для
данных условий производства. Критерием оптимальности является минимум
приведенных затрат на единицу продукции.
При выборе варианта технологического маршрута приведенные
затраты могут быть определены в виде удельных величин на 1 ч работы
оборудования. В качестве себестоимости рассматривается технологическая
себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат.
Часовые приведенные затраты можно определить по формуле (13):
, (13)
где - основная и дополнительная зарплата с начислениями, коп. /ч; - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп. /ч; - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных
вложений ( 0,15); - удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и
в здание, коп. /ч.
1. Стоимость механической обработки по первому варианту
(вид заготовки - литье в землю).
Операция № 1: чистовое обтачивание наружных поверхностей на
токарно-копировальном многорезцовом полуавтомате 1Н713 (5 разряд работы).
, (14)
где - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, равную 9%,
начисления на социальное страхование 7,6% и приработок к основной зарплате в
результате перевыполнения норм на 30%; ; - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего
разряда, коп. /ч (приложение В таблица В1); - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика (в условиях
массового производства ); - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном
обслуживании (1).
коп. /ч.
Часовые затраты по эксплуатации рабочего места можно рассчитать по
формуле (15):
, (15)
где - часовые затраты на базовом рабочем месте в условиях двухсменной
работы для массового производства принимают равными 44,6 коп. /ч; - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с
работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка
(приложение В таблица В.2); - поправочный коэффициент.
, (16)
где - доля постоянных затрат в себестоимости часовых на рабочем
месте, принимаемых по приложению В таблице В.2; - коэффициент загрузки станка.
Коэффициент загрузки станка в массовом производстве принимают по фактической загрузке станка,
определяемой по формуле (15):
, (17)
где - штучное (калькуляционное) время на операцию, мин.
мин.
;
коп. /ч.
Удельные часовые капитальные вложения в станок определяются по формуле (18):
, (18)
где Ц - балансовая стоимость станка, определяемая как сумма
оптовой цены станка и затрат на транспортирование и его монтаж, составляющих
10% оптовой цены станка: Ц = 6450∙1,1 = 7095 руб.
коп. /ч.
Удельные часовые капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле (19):
, (19)
где - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов,
м2, рассчитываемая по формуле (20).
, (20)
где - площадь станка в плане, м2; - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную
площадь проходов, проездов и др.
м2.
Значения коэффициента в зависимости от площади станка в плане принимаются: более 20 м2
- 1,5; свыше 10 до 20 м2 - 2; свыше 6 до 10 м2 - 2,5;
свыше 4 до 6 м2 - 3; свыше 2 до 4 м2 - 3,5; менее 2 м2
- 4.
м2. коп. /ч.
коп. /ч.
Технологическая себестоимость операции механической обработки
(коп. /ч) рассчитывается по формуле (21):
, (21)
где - коэффициент выполнения норм, обычно принимаемый равным 1,3.
коп. /ч.
Механические операции дополнительной обработки изделия при
штамповке выдавливанием не требуются.
Сравнение вариантов технологического процесса и методов получения
заготовки представлено в таблице 2.
Таблица 2 - Сравнение вариантов технологического процесса и
методов получения заготовки
Наименование
позиций
|
1 вариант
|
2 вариант
|
Вид заготовки
|
Штамповка
выдавливанием
|
Стоимость
заготовки, коп
|
172,30
|
238
|
Отличающиеся
операции механической обработки:
|
1 операция
|
Чистовое
обтачивание наружных поверхностей на токарно-копировальном многорезцовом
полуавтомате 1Н713
|
|
Стоимость
обработки, коп
|
22,46
|
|
Технологическая
себестоимость обработки по вариантам
|
194,76
|
238
|
Остальные операции по обоим вариантам одинаковы.
Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (22):
, (22)
где и - технологическая себестоимость сравниваемых операций, коп.
руб.
Применение первого варианта обработки вала обеспечивает годовой
экономический эффект в 62352,08 рублей, что делает первый вариант обработки
рациональным для применения.
Заключение
В данной курсовой работе рассматривалось построение
технологического процесса механической обработки детали "Вала".
Главным показателем для определения типа производства
является коэффициентом закрепления операций, значения которого закреплены в
ГОСТ 14.004-74. В данной работе производство относится к массовому, так как
коэффициент закрепления операций лежит от 0,1 до 10.
В курсовой работе в качестве способа получения заготовки
выбраны штамповка выдавливанием и отливка в земляные формы, так как на эти виды
заготовок разработаны прейскуранты и методика технико-экономического расчета
стоимости заготовок. Штамповка выбрана, потому что она применяется в массовом
производстве, а отливка - соответствует толщине стенок детали. Также при выборе
была ссылка на справочную литературу, где эти варианты указаны как оптимальные.
Сравнив эти два варианта, был получен экономический эффект
применения заготовки путем отливки в 59122 рублей, т.е. следует отдать
предпочтение ему, как более рациональному.
При определении технологического маршрута по минимуму
приведенных затрат был получен годовой экономический эффект от применения
первого варианта в размере 62353,08 рублей (т.е. при обработке заготовки
полученной литьем в землю в металлические формы). Следовательно, необходимо
отдать предпочтение именно этому методу и руководствоваться первым вариантам
технологического маршрута и принять его к дальнейшей разработке.
Список
использованной литературы
1. Бурцев
В.М. Основы технологии машиностроения. В 2-х т. / В.М. Бурцев, А.С. Васильев,
А.М. Дальский и др. / под ред.А.М. Дальского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 2001.
2. Горбацевич
А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для
вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - М.: ООО ИД "Альянс", 2007. -
256с.
. Колесов
И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных
специальностей вузов. / И.М. Колесов. - М.: Высшая школа, 2001. - 591 с.
. Маталин
А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по
специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и
инструменты" / А.А. Маталин. - Л.: Машиностроение, 1985. - 496с.
. Руденко
П.А. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учебное пособие
/ П.А. Руденко: и др. - К.: Высшая школа, 1991. - 247 с.: ил.
Приложения
Приложение А
Таблица Б.1 - Приближенные формулы для
определения основного технологического времени обрабатываемой поверхности То∙10-3
мин
Наименование
операции
|
Расчетная
формула
|
Черновая
обточка за один проход
|
0,17dl
|
Чистовая
обточка по 11-му квалитету
|
0,1dl
|
Чистовая
обточка по 9-му квалитету
|
0,17dl
|
Черновая
подрезка торца Ra 6,3
|
0,037 (D2-d2)
|
Чистовая
подрезка торца Ra 1,6
|
0,052 (D2-d2)
|
Отрезание
|
0,19
D2
|
Черновое и
чистовое обтачивание фасонным резцом
|
0,63 (D2-d2)
|
Шлифование
грубое по 11-му квалитету
|
0,07dl
|
Шлифование
чистовое по 9-му квалитету
|
0,1dl
|
Шлифование
чистовое по 6-му квалитету
|
0,15dl
|
Растачивание
отверстий на токарном станке
|
0,18dl
|
Сверление
отверстий
|
0,52dl
|
Рассверливание
d= 20.60
|
0,31dl
|
Зенкерование
|
0,21dl
|
Развертывание
черновое
|
0,43dl
|
Развертывание
чистовое
|
0,86dl
|
Внутреннее
шлифование отверстий 9-го квалитета
|
1,5dl
|
Внутреннее
шлифование отверстий 7-го квалитета
|
1,8dl
|
Черновое
растачивание отверстий за один проход Ra 12,5
|
0,2dl
|
0,3dl
|
Развертывание
плавающей разверткой по 9-му квалитету
|
0,27dl
|
Развертывание
плавающей разверткой по 7-му квалитету
|
0,52dl
|
Здесь d - диаметр; l - длина обрабатываемой поверхности; D - диаметр обрабатываемого торца; D-d-разность наибольшего и наименьшего диаметров
обрабатываемого торца
|
Протягивание
отверстий и шпоночных канавок (d-длина протяжки, мм)
|
0,4l
|
Строгание
черновое на продольно-строгальных станках
|
0,065Bl
|
Строгание
чистовое под шлифование или шабрение
|
0,034Bl
|
Фрезерование
черновое торцевой фрезой: За проход Чистовое
|
6l
4l
|
Фрезерование
черновое цилиндрической фрезой
|
7l
|
Шлифование
плоскостей торцом круга2,5/
|
2,5l
|
Здесь В -
ширина обрабатываемой поверхности, мм; l - длина обрабатываемой поверхности, мм
|
Окончание
таблицы Б.1
|
Фрезерование
зубьев червячной фрезой (D= 80.300)
|
2,2Dd
|
Обработка
зубьев червячных колес (D =100.400) 60,3D
|
60,3D
|
Здесь D -
диаметр зубчатого колеса, мм; b-длина зуба, мм)
|
Фрезерование
шлицевых валов методом обкатки91г№d
|
9lz
|
Шлицешлифование4,
С/2
|
4,6lz
|
(Здесь l -
длина шлицевого валика, мм; z - число шлицев)
|
Нарезание
резьбы на валу (d= 32.120)
|
19dl
|
Нарезание
метчиков резьбы в отверстиях (d=10.24)
|
0,4dl
|
Здесь d - диаметр резьбы, мм; l - длина резьбы, мм
|
Приложение Б
Таблица В.1 - Часовые тарифные ставки рабочих,
занятых на станочных работах по обработке металла и других материалов резанием
на металлорежущих станках
Условия труда
|
Разряд работы
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Работа с
нормальными условиями труда:
|
Сдельщики
|
50,3
|
54,8
|
60,6
|
67
|
75,4
|
86,3
|
повременщики
|
47,1
|
51,2
|
56,6
|
62,7
|
70,5
|
80,7
|
Таблица В.2 - средние значения kм и ά по группам оборудования
Наименование
группы оборудования
|
Характеристика
станка
|
kм
|
ά
|
Токарный
многорезцовой полуавтомат
|
Высота центров
не более 150 мм
|
1,4
|
0,37
|
Зубофрезерные
|
2,4
|
0,26
|
зубошлифовальные
|
Диаметр изделия
не более 320 мм
|
2,6
|
0,60
|