3 Проектирование технологического процесса механической обработки детали

3.1 Выбор вида и метода получения заготовки

В качестве материалов для деталей, не подвергающихся в машине ударным нагрузкам, значительному растяжению и изгибу, служит серый чугун СЧ12 – СЧ18, для деталей, работающих в более тяжелых условиях и испытывающих большие напряжения, используют более прочный и дорогой чугун СЧ21 – СЧ24, а при значительных ударных нагрузках – ковкий чугун КЧ35 – 10, КЧ37 – 12 и другие. Применяют также Ст5 и конструкционные стали 20, 35, 45, 40Х, сталь 18ХГТ (поковки), сталь 45Л-1 (штамповочные заготовки), стали 35Л, 45ЛШ (отливки) и другие.

Стальные заготовки опор получают ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, которое целесообразно использовать в массовом производстве сложных небольших отливок массой до 3 кг, когда ряд их поверхностей не требует последующей обработки, так как параметр шероховатости их поверхности Rz10 … Rz20, а допуски на размеры и припуски на обработку других поверхностей не превышает 0,2 … 0,7 мм на сторону.

Для получения небольшого числа стальных заготовок используют молоты, фрикционные и кривошипные прессы с подкладными штампами. При больших масштабах производства экономичнее штамповка в открытых и закрытых штампах. Штамповку в крупносерийном и массовом производстве ведут на кривошипных прессах и горизонтально ковочных машинах. После штамповки заготовки имеют однородную структуру, размеры, близкие к требуемым, припуски на обработку должны соответствовать ГОСТ 7505-74 [1, стр.420].

В качестве заготовки опоры можно использовать горячую ковку.

Произведем обоснование выбора заготовки, полученной на кривошипных прессах. Ковка на кривошипных прессах (I вариант) в 2…3 раза производительней по сравнению со ковкой на молотах (II вариант), припуски и допуски уменьшаются на 20…35%, расход металла снижается на 10..15%.

Стоимость заготовок полученных таким путем можно определить по формуле:

Sзаг = [(Ci/1000)*Q* К_т*К_с*К_в*К_н*К_п] – (Q - a)*(Sотх / 1000) руб. [5] ,(стр.33)

где Сi - базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.

К_т,К_с,К_в,К_н,К_п - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

По первому варианту за базу принимаем стоимость одной тонны заготовок (поковка из конструкционной стали, массой до 25 кг., 2-го класса точности по ГОСТ 7505-88, 2-ей группы сложности и 2-ой группы серийности).

С = 34500 руб. [2], (стр. 38)

Коэффициенты выбираем следующим образом:

а) Коэффициент точности для второго класса точности:

К_т= 1,0 [5], (стр. 39)

б) в зависимости от марки материала для стали 45;

К_м=1,0 [5], (стр. 39)

в) группы сложности:

К_с=0,84 [5], (таблица 15, стр. 40)

г) массы и марки материала;

К_в=0,8 [5], (таблица 15, стр. 40)

д) объема производства:

К_п=1,0 [5], (таблица 16, стр. 40)

Q - масса заготовки

Q=13,65 кг.

q - масса готовой детали, кг.

q=9,72 кг.

Стоимость отходов:

S_отх=3560 руб/т

Следовательно,

S_заг=[(34500/1000)* 13,65*1,0*1,0*0,84*0,8*1,0] – (13,65– 9,72)*(3560 / 1000)

S_заг = 316,46 – 13,99 = 302,47 руб.

В качестве заготовки по второму варианту принимаем поковку полученную на горизонтально-ковочных машинах. В процессе ковки предусматривается вытекание части металла в виде заусенца в заусеничную щель.

В качестве исходной заготовки принимаем заготовку диаметром 236мм, длиной 214мм. Вес заготовки Q_II=14,2кг. Коэффициенты К_т,К_с,К_в,К_м,К_п принимаем аналогично I варианту.

Стоимость заготовки;

S_заг=[(34500/1000)* 14,2*1,0*1,0*0,84*0,8*1,0] – (14,2– 9,72)*(3560 / 1000)

Sзаг = 329,2 – 15,95 = 313,25 руб.

Экономический эффект от 1 варианта получения заготовки:

Э₃ = (SзагII – SзагI) N

где SзагII, SзагI - стоимость заготовляемых заготовок, руб.

N - годовая программа;

N=1 000 комплектов.

Э₃= (313,25–302,47) * 1000 = 10780 руб.

Вывод: Экономический эффект от заготовки полученной на кривошипных прессах составляет Э₃=10780 руб. Принимаем заготовку, получаемую по I варианту.

3.2 Обзор возможных методов обработки основных поверхностей заготовки детали

Выбор методов обработки зависит, прежде всего, от требований, предъявляемых к данной детали в отношении точности выполнения размеров, технических требований и шероховатости поверхностей. Эти требования могут быть выполнены на различных станках, различными инструментами и различными способами обработки, при этом возникает задача выбора из нескольких вариантов обработки один, обеспечивающий наиболее экономичное решение и обеспечивающий изготовление изделий, отвечающих всем требованиям чертежа.

Намечая методы обработки детали, придерживаемся следующих правил:

- с целью экономии труда и времени на технологическую подготовку производства используем типовые технологические процессы обработки деталей и типовых поверхностей деталей;

- не проектировать обработку на уникальных станках: применение уникальных и дорогостоящих станков должно быть технически и экономически оправдано;

- использовать по возможности только стандартный режущий и измерительный инструмент;

- обрабатывать наибольшее количество поверхностей за одну установку;

- использовать наиболее совершенные формы организации труда.

Произведем экономическое обоснование принятого варианта обработки детали “опора” на токарно-центровом станке 16К20Ф3С49 и базового варианта обработки детали “опора” № 77.39.117-1А. на токарном гидрокопировальном станке мод. 1722.

В соответствии с положениями по оценке экономической эффективности новой техники признается наивыгодным тот вариант, у которого сумма текущих и приведенных затрат на единицу продукции будет минимальной. В число слагаемых суммы приведенных затрат включаем лишь те затраты, которые изменяют величину при переходе на новый вариант технологического процесса.

В эту сумму входит заработная плата операторам и наладчикам (основная и дополнительная) с начислениями на соцстрах, расходы на содержание и эксплуатацию машин и производственной площади и плата за фонды. Сумма этих расходов, отнесенная к часу работы машины, можно назвать часовыми приведенными затратами С_п.з. = С_з/М + С_ч.з. + Е_в(К_о + К_з) коп/час.

где С_з – основная и дополнительная заработная плата, а также начисления на соцстрах оператору и наладчику за физический час работы обслуживания машин, коп/час.

М – коэффициент многостаночности, принимаемый по фактическому состоянию на рассматриваемом участке.

С_ч.з. – часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/час.

Е_н – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений для машиностроения.

Е_н = 0,2

К_с – удельные часовые капитальные вложения в станок, руб/ч

К_з - удельные часовые капитальные вложения в здание, руб/ч.

Основную и дополнительную заработную плату, а также отчисления на соцстрах (С_з) оператору и наладчику определяем по формуле:

С_з = С_т.ф. * 1,53 * К, руб/ч;

где С_т.ф. часовая тарифная ставка станочника третьего разряда.

С_т.ф. = 49,7 руб/ч

1,53 – суммарный коэффициент представляющий произведение следующих частных коэффициентов;

1,3 – коэффициент выполнения норм;

1,09 – коэффициент дополнительной зарплаты;

1,077 – коэффициент отчислений на соцстрах.

К – коэффициент, учитывающий зарплату наладчика.

К = (1,1 – 1,15)

Сз = 49,7*1,53*1,12 = 85,17 руб/ч

Для учета коэффициента многостаночности принимаем М=1.

Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места Сч.з. = Сч.з(бу)*К_м коп/ч,

где Сч.з(бу) – практические скорректированные затраты на базовом рабочем месте;

Сч.з(бу) = 44,8 коп/ч – для массового и серийного производства.

К_м – машино-коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка больше чем аналогичные расходы у базового станка.

Для станков работающих неабразивным инструментом:

К_м = [(3 Ц / 1000) + 0,48N_y + 0,54Р_м + 0,4Рэ + И]*1/21,8;

где Ц – балансовая стоимость станка.

Балансовая стоимость станка 16К20Ф3С49:

Ц = 138000 руб.

N_y – установленная мощность двигателя, кВт;

N_y = 11 кВт.

Р_м и Р_э – категория ремонтной сложности соответственно механической и электрической частей станка;

Р_м = 14; Р_э = 14.

И – часовые затраты на возмещение износа металлорежущего инструмента, коп. И = 50,4 коп..

К_м = [(3*138000 / 1000) + 0,48*11 + 0,54*14 + 0,4*14+ 50,4]*1/21,8 = 22,15.

С_ч.з. = 44,8*22,15 = 992,26 коп/ч

Капитальные вложения в станок и здание определяем по формуле:

К_с = (6000*Ц*mп) / Т_шт*N, коп/ч [5], (стр.44)

К_з = (F*75*6000*mп) / Т_шт*N, коп/ч

F – производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов.

F = f * Kf, м²;

f – производственная площадь занимаемая станком.

f = 2,86 м²;

Kf – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь.

Kf = 3,5 [5], (стр.44)

F = 2,86* 3,5 = 10,01 м²;

m_п – принятое число станков на операции

m_п = 1

Т_шт = 2,226 мин

N – годовая программа;

N = 1 000 шт.

Кс = (6000*138000 *1) / 2,226 *1000 = 371967,7 коп/ч

Кз = (10,01*75*6000*1) / 2,226 *1000 = 2023,6 коп/ч

Сп.з = 8517 + 992,26 + 0,2*(371967,7+2023,6) = 84307,5 коп/ч

Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции

Со = (Сп.з.* Тшт) / 60 = (84307,5*2,226) / 60 =руб.