Модернизация конструкции четырехвалковой листогибочной машины для производства труб и обечаек большого диаметра

Крупносерийное ……………………………… св. 1до 10

Среднесерийное ……………………………… от 10 до 20

Мелкосерийное ………………………………. от 20 до 40

Единичное ……………………………………….. св. 40

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска и массы деталей.

В данном случае:

m = 1,6 кг - масса детали;

Nг = 2000 шт. - годовая программа выпуска.

Тип производства выбираем по таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Зависимость типа производства от объема выпуска и массы детали

Масса детали, кг	Тип производства
	Единичное	мелкосерийное	средне- серийное	крупно- серийное	массовое
1,0 1,02,5 2,55,0 5,010,0 10,0	10 10 10 10 10	102000 101000 10500 10300 10200	1500100000 100050000 5001000 30025000 20010000	75000200000 50000100000 3500075000 2500050000 1000025000	200000 100000 75000 50000 25000

Исходя из справочных данных, выбираем среднесерийное производство. В среднесерийном производстве выпускаются изделия ограниченной номенклатуры, изготавливаемые периодически повторяющимися партиями со сравнительно большим объемом выпуска, по сравнению с мелкосерийным производством. На рабочих местах выполняется несколько периодически повторяющихся операций. Технологические особенности серийного производства изменяются в зависимости от номенклатуры, трудоемкости и количества изделий в партии деталей.



4.4 Выбор заготовки

При выборе вида заготовки необходимо учитывать не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и экономичность ее производства. Если при выборе заготовок возникают затруднения, какой метод изготовления принять, тогда производят технико - экономический расчет двух или нескольких выбранных вариантов.

Метод выполнения заготовок для детали определяется назначением и конструкцией детали с учетом технологических свойств материала, техническими требованиями, серийностью выпуска, формы детали и заготовки, а также экономичностью изготовления. Заготовку желательно выбирать с таким расчетом, чтобы ее форма была максимально приближена к форме готового изделия, поскольку это значительно облегчит последующую обработку.

При выборе заготовки для заданной детали главным критерием является обеспечение заданного качества готового изделия при его минимальной себестоимости.

Исходные данные, необходимые для выбора вида заготовки и способа ее получения:

- материал заготовки - Сталь 45 ГОСТ 1050-88 ;

- плотность материала - 7850 кг/м3;

- масса детали, кг - 1,6 кг;

- годовая программа - 2000 шт.

Определим стоимость одной заготовки, проведя технико-экономический расчет двух вариантов изготовления заготовки:

- штамповка ГОСТ 7505-74;

- прокат сортовой ГОСТ 2590-7.

1) Заготовка методом штамповки

Припуски штамповки на диаметр:



, мм, (4.2)

где DP - расчетный диаметр штамповки, мм;

DH - номинальный диаметр, мм;

Z - припуск на штамповку, мм.

мм;

мм.

Припуски штамповки на длину:

мм; ааааааааааа (4.3)

где LP - расчетная длина , мм; ааааааааааа

LH - длина участка детали, мм;

Z - припуск на штамповку, мм.

мм.

Определим объем полученной штамповки:

, мм3; (4.4)

где D - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

L - длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

мм3.

Определим массу заготовки:

, кг, (4.5)



где m - масса штамповки, кг;

p=7850 кг/м3 - плотность стали;

Vшт - объем штамповки, м3.

Масса заготовки при штамповке:

кг.

2) Заготовка из круглого проката:

Припуски на прокат:

- при черновом точении припуск на обработку 4 мм;

- при чистовом 1 мм;

- при шлифовании 0,4мм.

,мм, (4.6)

где DP - расчетный диаметр проката, мм;

DH - максимальный диаметр детали, мм;

Z - припуск на обработку, мм.

мм;

мм;

мм.

Принимаем диаметр проката Dпр=160мм.

Припуск на подрезку торца:

, мм, (4.7)

где LP - расчетный припуск заготовки, мм;

LH - номинальная длина детали, мм;

Z - припуск на подрезку торца, мм;

мм.

Объем заготовки из проката равен:

, мм3, (4.8)

, мм3

Масса заготовки равна:

, кг, (4.9)

кг.

Определим коэффициенты использования материала:

, (4.10)

где К - коэффициент использования материала;

mД - масса детали, кг;

mЗ - масса заготовки, кг;

Заготовка методом штамповки:

Заготовка из проката:

.

Определим себестоимость заготовки методом штамповки:

,руб., (4.11)



где С - базовая стоимость 1т заготовок, руб.;

Q - масса заготовки, кг;

g - масса детали, кг;

S - стоимость 1т отходов, руб.;

kT; kc; кв; кМ; кп - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

За базу принимаем стоимость одной тонны штамповок С=573 руб. (штамповки из конструкционной легированной стали массой до 2 кг, нормальной степени точности по ГОСТ 7503-73, 1-ой группы сложности, 2-ой группы серийности. Прейскурант № 25-01,1981 г.)

кт - коэффициент, зависящий от точности кт = 1

км - коэффициент для легированных сталей кс = 1,13;

кс - коэффициент, зависящий от сложности заготовки

кс=0,77;

кв- коэффициент, зависящий от массы заготовки,

км = 1,29.

Подставим данные значения в формулу и определим стоимость заготовки методом штамповки:

руб.

Стоимость заготовки из проката определяем по формуле:

, руб., (4.12)

где Q - масса заготовки, кг;

S - цена 1 кг материала заготовки, руб;

Q - масса готовой детали, кг;

Sотх - цена 1 т отходов, руб.



руб.

Из технико-экономического расчета видно, что заготовка полученная из проката более экономична, но коэффициент использования материала при получении заготовки методом горячей штамповки выше на 50%. В случае использования проката требуется выполнить дополнительную отрезку, правку, токарную и сверлильную обработки до размеров штампованной заготовки, что приводит к увеличению стоимости изготовления детали. Поэтому принимаем заготовку методом штамповки.

4.5 Выбор маршрута обработки

Основные операции при изготовлении данной детали следующие:

- токарная (точение детали по контуру, растачивание выборки);

- сверлильная (сверление отверстий);

- фрезерная (фрезерование пазов);

- шлифовальная (окончательная обработка в размер с требуемой шероховатостью поверхностей);

Маршрут обработки детали приведен в таблице 4.4.

4.6 Расчет и выбор припусков на обработку

Величина припуска влияет на себестоимость изготовления детали. При увеличенном припуске повышаются затраты труда, расход материала и другие производственные расходы, а при уменьшенном приходится повышать точность заготовки, что также увеличивает себестоимость изготовления детали. Величина припусков на механическую обработку зависит от метода получения заготовки, марки материала заготовки, точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, модели и типа оборудования, приспособления и инструмента.

Таблица 4.4 -Маршрут обработки крышки

Операция	Переход
№ операции	Наименование	№ перехода	Содержание
005	Токарная (обработка с одной стороны)	01 02 03 04 05 06 07 08	точить 151 мм на длину l = 33 мм; подрезать торец в размер 31; расточить отверстие 44 на длину l = 29мм; расточить отверстие 52 на длину l = 26мм; расточить выборку 110 на длину l = 19мм; расточить отверстие 120на длину l = 9мм; подрезать торец; расточить уклон 45 на длину l=5мм; точить фаску 1*45.
010	Токарная (обработка с другой стороны)	01 02	точить 151 мм на длину l = 33 мм; точить конус 45 на длину l = 27 мм
015	Сверлильная		Сверлить 3 отверстия 7 мм длиной l = 20 мм
020	Фрезерная		Фрезеровать паз 12х12.

Рассчитаем припуски для обработки поверхности диаметром 151 мм.

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из 3-х операций:

- обтачивание;

- сверление;

- шлифование.

Для данной поверхности расчёт проводим аналитическим методом, а для остальных табличным.

Суммарное отклонение определяем по формуле:



, мкм, (4.13)

, мкм; (4.14)

где ссм=1 - величина отклонения расположения;

скор - величина деформации заготовки;

?к - идеальная кривизна заготовки в мкм на 1 мм длины;

?к = 1,5 мкм/мм;

D - диаметр заготовки, D=151мм.

мкм;

мкм.

Величина остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения перехода:

,мкм, (4.15)

где - коэффициент уточнения;

- суммарное отклонение расположения заготовки.

- после чернового обтачивания р1= 0,06 * 1025 = 61,5 мкм;

- после чистового обтачивания р2 = 0,04 * 1025=41 мкм;

- после шлифования р3 = 0,02 * 1025 =20.5 мкм.

Расчет минимальных значений припусков произведём по формуле:

, мкм, (4.16)

где Rzi-1 - шероховатость на предыдущее переходе;

Тi-1 - глубина дефектного слоя на предыдущем переходе;

Pi-1 - погрешность установки заготовки на предыдущем переходе.

мкм;

мкм;

мкм;

мкм.

Производим расчёт размера диаметров, начиная с предельного минимального размера, заданного чертежом, путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

, мм; (4.17)

мм;

мм;

мм;

мм.

Округлим расчётные размеры:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Определяем наибольшие предельные размеры di max:

- значения допуска для доводки д4 = 0,019 мм;

- для шлифовки д3 = 0,030 мм;

- для чистового обтачивания д2 = 0,19 мм;

- для чернового обтачивания д1 = 0,46 мм; дзаг=1.

Наибольший предельный размер:

, мм, (4.18)

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Определяем предельные размеры припусков и :

, мм (4.19)

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Определим общие припуски z0min и z0max:

мм;

мм.

Проводим проверку правильности выполнения расчётов:

, (4.20)

, (4.21)

0,119-0,108=0,03-0,019

0,011=0,011

;

;

.

Сводим данные в таблицу 4.5 и на основании проведённых расчётов строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке поверхности ш149+0,021+0,002 .



Таблица 4.5 - Результаты расчета припусков, допусков и промежуточных размеров

Техно-логические переходы обработки поверх-ности	Элменты припуска, мкм	Расчётный припуск, мкм 2Zmin	Расчётный размер, мм dр	Допуск, мкм д	Предельный размер, мм	Предельный припуск, мкм
	Rz	T	с				dmin	dmax	2*Zmin	2*Zmax
Заготовка	150	200	1025		151,338	1000	151,38	152,38
Черновое точение	50	50	61,5	2Ч1375	149,624	460	149,63	149,5	1750	3250
Чистовое точение	30	30	41	2Ч161,5	151,302	190	149,31	149,14	320	590
Шлифовка	10	20	20,5	2Ч101	149,102	30	149,11	149,09	200	360

Схема расположения полей припусков, допусков и промежуточных размеров приведена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема графического расположения припусков

4.7 Выбор оборудования

1) Токарная операция

Токарная операция выполняется на токарно-винторезном станке

мод. 16К20.

Техническая характеристика данного станка

- наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм 400;

- наибольшая длина продольного перемещения, мм 900;

- наибольшая длина поперечного перемещения суппорта, мм 250;

- диапазон скоростей вращения шпинделя, об\мин 12,5-2000;

- число скоростей 22;

- наибольшая скорость продольной подачи, мм\мин 1200;

- диапазоны скоростей подач, мм\мин

продольная 3 - 1200;

поперечная 1,5 - 600;

- скорость быстрого хода, мм\мин

продольная 4800;

поперечная 2400;

- мощность электродвигателя главного движения, кВт 10.

Оснастка: токарный трехкулачковый патрон, вращающийся центр.

2) Сверлильная операция

В качестве технологического оборудования назначаем вертикально-сверлильный станок мод. 2Н125.

Основные характеристики станка

- корпус Морзе шпинделя № 3;

- наибольший диаметр сверления по стали, мм 25;

- количество операций частот вращения шпинделя 12;

- частота вращения шпинделя, мин-1 45-2000;

- величина подачи, мм/об 0,1…0,6;

- количество ступеней подач 9;

- мощность электродвигателя, кВт 2,2.

Оснастка: приспособление на станке, поводковый патрон, вращающиеся центра.

3) Фрезерная операция

Станок для обработки пазов концевыми и шпоночными фрезами. Класс точности станков П.

Основные характеристики станка:

- ширина фрезеруемого паза, мм 6…32;

- наибольшая длина фрезеруемого паза, мм 600;

- наибольшая разбивка паза, мм 1,0;

- частота вращения шпинделя, мин-1:

250;315;400;500;630;800;1000;1250;1600;2000;3150

- количество поперечных подач фрезерной головки 18;

- поперечная подача фрезерной головки, мм\мин

4;5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200

- мощность электродвигателя, кВт:

главного движения 2,2;

привода подач 1,5.

Оснастка: приспособление на станке (тиски, делительная головка).

4) Круглошлифовальная операция

Круглошлифовальная операция выполняется на круглошлифовальном станке мод.3Т160.

Основные характеристики станка

- наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм

диаметр 280;

длина 700;

- конус Морзе передней бабки, №5;

- наибольшие размеры шлиф. круга 750х130х305;

- диаметр шлиф. круга для внутреннего шлифования, мм 16,32,52;

- частота вращения шпинделя круга, об/мин 1250;

- частота вращения шпинделя изделия, об/мин 55… 620;

- мощность электродвигателя главного движения, кВт 17;

- габариты станка, мм 3754х4675;

- категория ремонтной сложности 30.

Оснастка: центра круглошлифовального станка, поводковый патрон.

4.8 Выбор режущего инструмента

При разработке технологического процесса выбор режущего инструмента в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качества обрабатываемой поверхности.

Режущий инструмент необходимо выбирать по соответствующим стандартам и справочной литературе взависимости от методов обработки деталей.Правильный выбор режущей части инструмента имеет большое значение для повышения производительности и снижения себестоимости обработки.

1) Токарная операция

В качестве режущего инструмента применяем стандартный режущий инструмент . Необходим черновой и чистовой резец. Раздельное применение необходимо для повышения точности обработки. При черновом больше глубина резания и повышенный износ.

Все инструменты оснащены пластинками твердого сплава Т15К6.

Режущие инструменты:

- проходной упорный правый с механическим креплением твердосплавной пластиной ГОСТ 18872-73;

- расточной резец для глухих отверстий ГОСТ 18880-73;

- расточной резец для сквозных отверстий ГОСТ 18873-73;

- упорно-проходной резец ГОСТ 18877-73;

2) Сверлильная операция

- сверло 2301-0404 ГОСТ 2092-77 общего назначения под сверление отверстия 7 мм.:

диаметр сверла, мм 8,0;

длина спиральной части сверла, мм 60;

длина сверла, мм 95;

материал режущей части Р6М5.

3) Фрезерная операция

Режущий инструмент ы:

- фреза концевая 12 мм ГОСТ 17025-71;

- материал режущей части ВК-15.

4) Круглошлифовальная операция

Режущий инструмент:

- абразивный круг прямоугольного профиля 25А20ПСМ1

4.9 Выбор измерительного инструмента

При проектировании технологического процесса для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства. Затраты по эксплуатации измерительных инструментов обычно малы и в расчетах экономической эффективности не учитываются.

1) Токарная операция

- штангенциркуль ШЦ 3-125-0,05 ГОСТ 164-80;

- шаблон фасочный 1*45.

2) Сверлильная операция

- калибр-пробка ГОСТ 16780-71.

3) Фрезерная операция

- калибр-пробка ГОСТ 16780-71;

- штангенциркуль ШЦ-1 0-150 ГОСТ 164-80.

4) Круглошлифовальная операция

- микрометр гладкий ГОСТ 6507-78

- прибор для измерения параметров шероховатости поверхности (профилометр цеховой с отсчетом цифровым и индуктивным преобразователем).

4.10 Расчет режимов резания

Расчет ведется одновременно с заполнением операционных или маршрутных карт технологического процесса. Совмещение этих работ исключает необходимость дублирования одних и тех же сведений в различных документах, так как в операционных картах должны быть записаны данные по оборудованию, способу обработки, характеристике обрабатываемой детали и другие, которые используются для расчетов режимов резания.

Выбор режимов резания осуществляется по таблицам режимов. Для нескольких наиболее характерных переходов (например, для одного перехода определенной операции) - расчетно-аналитическим методом.

Режимы резания зависят от обрабатываемого материала, от материала режущей части инструмента, от шероховатости и конфигурации обрабатываемой поверхности, от величины припуска на обработку, от требуемой производительности операции, от режима замены и периода стойкости режущего инструмента.

Определим режимы резания для подрезки торца 151 мм:

Глубина резания определяется по формуле:

t = ; мм, (4.22)

Dзаг - максимальный диаметр заготовки, мм;

d - диаметр детали, мм.

Получаем

t = мм.

Величину подачи назначаем

S = 0,4 - 0,5 мм/об.

Окончательно принимаем

S = 0,4 об/мин.

Скорость резания

V=Vт*К1*К2*К3; м/мин, (4.23)

где Vт - табличная скорость, выбирается из карты;

К1 - коэффициент, зависящий от размеров обработки, выбирается из карты;

К2 - коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности и ее твердости, определяется из таблицы;

К3 - коэффициент, зависящий от материала и его стойкости, определяется из таблицы коэффициента К3.

Подставим данные значения в формулу и определим скорость резания:

V=70*1*1,2*1=84м/мин.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Таблица результатов расчетов режимов резания

Переход	V, м/мин	n, мин-1	S, мм/об	t, мм
Токарная операция (обработка с одной стороны)
точить 151 подрезать торец расточить отверстие 44 расточить отверстие 52 расточить выборку 110 расточить отверстие 120 подрезать торец расточить уклон 45 точить фаску 1*45	90 80 80 80 80 80 70 100 70	500 500 500 500 250 250 710 250 250	0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,17 0,17 0,05	2 1 3 4 29 5 2 5 1
Токарная операция (обработка с другой стороны)
точить 151 точить конус 45	90 120	720 250	1 5	1,8 20,4
Сверлильная операция
сверлить 3 отверстия 7 мм	25	1000	0,1	7
Фрезерная операция
фрезеровать паз 12х12	40	315	0,1	12
Шлифовальная операция
шлифовать торец 149 шлифовать конус 45	0,72 0,72	1250 1250	6 0,5	0,2 0,2

4.11 Расчет технической нормы времени

Техническая норма времени на обработку заготовки является одним из основных параметров для расчета стоимости изготовляемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства.

Техническое нормирование времени представляет собой установление технически обоснованных ресурсов: энергии, материала, инструментов, рабочего времени и т.д.

Приведем пример расчета для токарной операции. Расчет ведем по справочным данным.

В серийном производстве норма штучно-калькуляционного времени Тш-к определяется по формуле:

(4.24)

где Тп-з - подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в настроечной партии, шт.;

То - основное время, мин;

Ту.с. - время на установку и снятие детали, мин;

Тз.о. - время на закрепление и открепление детали, мин;

Туп - время на приемы управления, мин;

Тиз - время на измерение детали, мин;

k - коэффициент, учитывающий нормирование вспомогательного времени в серийном производстве;

Тоб.от. - время на обслуживание рабочего места и время перерывов, мин.

Количество деталей в настроечной партии определяется по формуле:

, (4.25)

где Nг - годовая программа, шт;

а - периодичность запуска, принимаем равной 2 дня;

F - число рабочих дней в году.

шт.

Справочные данные:

мин;

- время на включение станка кнопкой равно

Ту.п. = 0,22 мин;

- время на измерение детали

Тиз =0,22 мин.

Рассчитываем техническую норму времени для первого перехода:

мин.

Расчеты по технической норме времени сводим в таблицу 4.7



Таблица 4.7 - Таблица технических норм времени

Наименование операций	То	Тв	Тот	Т п-з	Тш-к
		Ту.с.+ Тз.о.	Туп	Тиз
I Токарная	4,707	0,16	0,22	0,22	4.05	4	9,965
II Токарная	2,477	0,12	0,18	0,22	3,9	4	7,58
Сверлильная	1,069	0,09	0,16	0,074	3,39	4	6,702
Фрезерная	1,14	0,09	0,16	0,074	3,39	4	5,28
IКруглошлифовальная	0,72	0,08	0,06	0,17	0,61	4	2,15
IIКруглошлифовальная	0,4	0,01	0,06	0,17	0,61	4	1,7

5. Проектирование механического участка для обработки детали типа «крышка подшипника»

5.1 Определение типа и формы организации производства

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции (массы, размеров и т.д.), а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три типа производства: единичное (индивидуальное), серийное и массовое.

В соответствии с ГОСТ 14.004 - 83, показателем для определения типа функционирующего производства является коэффициент закрепления операций:

Кзо = (5.1)

где: Чоп - число технологических операций, подлежащих выполнению цехом или участком;

Спр - число рабочих мест, выполняющих эти операции.

Согласно ГОСТ 14.004 - 83:

- для массового производства коэффициент Кзо = 1;

- для крупносерийного 1 ? Кзо ? 10;

- для среднесерийного 10 ? Кзо ? 20;

- для мелкосерийного 20 ? Кзо ? 40.

Далее необходима проверка принятых решений после определения количества основного оборудования. В данном курсовом проекте мы проектируем машиностроительный участок мелкосерийного производства.

После определения типа производства устанавливают форму его организации. Форма организации производства может быть поточной и не поточной. Далее она будет определять способ расположения оборудования и рабочих мест, схему движения обрабатываемых объектов и т.д.

Для мелко и среднесерийного производства принимается не поточная форма организации.

Для серийного производства количество деталей в партии запуска определяется упрощенным способом:

(5.2)

где: D - количество деталей по годовой программе с запасными частями, шт.;

t - число дней, на которые необходимо иметь страховочный запас деталей для бесперебойной работы (сборки). Нормальным считается:

- для крупных деталей (св. 20 кг) - на 2 - 3 дня;

- для мелких 5 - 10 дней.

Ф - число рабочих дней в году, 250 - 260.

Полученное количество деталей округляется до большего.

5.2 Определение годовой производственной программы

Проектирование по приведенной программе также предусматривает наличие разработанных технологических процессов, но только для деталей - представителей групп, объединенных по признаку конструктивного или технологического сходства. В этом случае, все подлежащие изготовлению изделия приводятся к нескольким типовым, являющимся наиболее характерными для каждой группы. Проектирование по приведенной программе характерно для цехов мелко и среднесерийного производства.

Для определения приведенной программы все изделия разбивают на группы по конструктивным или технологическим признакам. Группа представляется одним типовым изделием - представителем, к которому предъявляются следующие требования:

- число изделий - представителей должно быть преобладающим в годовой программе:

- их общая трудоемкость должна составлять значительную часть от общей трудоемкости данной группы.

Расчет приведенной программы заключается в определении условного объема выпуска деталей - представителей. Вместо всей номенклатуры деталей, входящих в группу.

Для каждого наименования деталей расчет производится по формуле:

(5.3)

где:

Ni - заданный объем выпуска деталей i - го наименования;

Kпр i - коэффициент приведения деталей i - го наименования, характеризующий трудоемкость данной детали по сравнению с деталью - представителем:

(5.4)

K1 - коэффициент приведения по массе; для геометрически подобных деталей.

(5.5)

mi - масса приводимой детали, кг;

mпр - масса детали - представителя, кг;

K2 - коэффициент приведения по серийности:

(5.6)

Nпр и Ni - программа выпуска соответственно детали - представителя и приводимой детали;

б - показатель степени, равный 0,15 для объектов легкого и среднего машиностроения и 0,2 для объектов тяжелого машиностроения;

Исходя из материалов, имеющихся в распоряжении студента и руководителя производственную программу цеха (фонд производственного времени цеха) можно задать в нормо-часах. Трудоемкость (станкоемкость) одного производственного участка на основании данных производственной деятельности машиностроительных предприятий может составлять 25000 ч 50000 станко-ч., а трудоемкость цеха - от 250000 до 750000 станко-час. При курсовом проектировании и работе над ВКР программа цеха должна соответствовать малому цеху (100 ч 150 единиц основного оборудования), т.е. составлять 400000 ч 550000 нормо-час.

Так как годовая производственная программа точно не установлена, то основываясь на производственном опыте проектирования механического цеха и участков мелкосерийного производства, принимаем годовую программу проектируемого участка 100000 нормо-час.

5.3 Выбор формы специализации участка

При подетальной специализации на участках изготавливают детали сходной конструкции, независимо от того, к какому узлу они принадлежат. Основное оборудование располагается по ходу технологического процесса на участках, которые получают название по виду производимой продукции. Подетальная специализация характерна для средне и крупносерийного производства.

Технологическая форма специализации чаще всего используется в единичном, мелко - среднесерийном производстве. При этом участки специализируют по типам оборудования. Последовательность расположения таких участков однородных станков на площади цеха определяется последовательностью обработки большинства типовых деталей. Основное достоинство технологической специализации - большая гибкость производства при освоении новых изделий и большие возможности регулирования загрузки оборудования. Технологическая специализация цехов и участков применяется, главным образом, или для деталей, технологический процесс изготовления состоит из одной-двух операций, или для сосредоточения однотипных сложных в наладке операций (например, операции обработки зубьев зубчатых колес). В данном проекте принимаем подетальную форму специализации участка.

5.4 Определение количества основного оборудования механического участка

Состав основного оборудования механического цеха устанавливается на основе технологического процесса изготовления детали - представителя (представителей). В данном проекте деталь-представитель «крышка».

Технологический процесс изготовления данной детали представлен в таблице 5.1.

Работа выполняется в несколько этапов.

1. Рассчитывается общее количество основного технологического оборудования участка:

(5.7)

где:

Тпр - заданная годовая программа участка в нормо-ч, (100000).

Фд - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования в часах

Таблица 5.1 - Технологический процесс изготовления детали «крышка»

Номер операции	Наименование операции	Тип и модель оборудования	Время, мин	Инструмент
			tшк	режущий	мерительный
005	Токарная	токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3С5	17,54	Резец: расточной; подрезной;	Штангенциркуль
015	Сверлильная	вертикально-сверлильный станок мод. 2Н125	6,702	сверло 7 мм 2301-0404 ГОСТ 2092-77	калибр-пробка ГОСТ 16780-71
020	Фрезерная	Станок для обработки пазов концевыми и шпоночными фрезами	5,28	фреза концевая 12 мм ГОСТ 17025-71	Штангенциркуль

Для разных видов оборудования этот фонд может составлять:

- для двухсменного режима работы 3800 ч 4015 часов (4000),

- для односменного - 1900 ч 2010 часов.

2. Распределяется по операциям оборудование участка изготовления детали - представителя (представителей), технологический процесс которой разработан.

Для этого составляем расчетную таблицу 5.2.

Распределение производится пропорционально трудоемкости выполнения операций, то есть штучно - калькуляционному времени, затрачиваемому на выполнение каждой операции.

Штучно - калькуляционное время, суммированное по всем операциям:

(5.8)



где: Nпр - количество операций технологического процесса.

Таблица 5.2 - Распределение по операциям оборудования участка изготовления «крышка»

Номер операции	Наименование операции	Тип и модель оборудования	tшк, мин	Т?к, мин	дТпр, ч/мин	ДТпр, ч	Фд, ч	Ср
005	Токарная	токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3С5	17,54	33,7	2967,36	24480,1	4000	8,6
015	Сверлильная	вертикально-сверлильный станок мод. 2Н125	6,702			46290,8	4000	11,5
020	Фрезерная	Станок для обработки пазов концевыми и шпоночными фрезами	5,28			18902,1	4000	4,7
ИТОГО	100000		24,8

Далее подсчитывается число нормо-часов заданной годовой программы участка, приходящейся на одну минуту суммарного штучно - калькуляционного времени:

(5.9)

Затем для каждой операции технологического процесса определяется часть годовой производственной программы, приходящаяся на оборудование, выполняющее эту операцию:

Например, для токарной с ЧПУ:

(5.10)

Расчетное количество оборудования (с точностью до сотых долей), необходимого для выполнения каждой операции:

Например, для токарной с ЧПУ:

(5.11)

3. Для участка изготовления детали - представителя составляется ведомость оборудования, таблица 5.3.

Суммарные расчетные значения ?Ср для каждой модели округляются до большего целого - принятого количества Спр.

Определяется коэффициент загрузки оборудования каждого вида:

Для токарной с ЧПУ:

(5.12)

Полученное значение принимается как средний коэффициент загрузки по участку.

Таблица 5.3 - Ведомость оборудования производственного участка

Номер операции	Наименование операции	Тип и модель оборудования	tшк, мин	Т?к, мин	дТпр, ч/мин	ДТпр, ч	Фд, ч	Ср
005	Токарная	токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3С5	17,54	33,7	2967,36	24480,1	4000	8,6
015	Сверлильная	вертикально-сверлильный станок мод. 2Н125	6,702			46290,8	4000	11,5
020	Фрезерная	Станок для обработки пазов концевыми и шпоночными фрезами	5,28			18902,1	4000	4,7
ИТОГО	100000		24,8

После суммирования расчетного ?Ср.общ и принятого Спр количества оборудования по участку определяется средний коэффициент загрузки:

(5.13)

4. Пересчитывается общее количество производственного оборудования участка.

Общее количество оборудования цеха, полученное в п.1 пересчитывается с учетом среднего коэффициента загрузки. Ранее расчет Спр.ц был выполнен исходя из 100 % загрузки оборудования. Зная фактическую загрузку оборудования, его потребное количество можно скорректировать следующим образом:

(5.14)

5.5 Определяется состав и количество оборудования каждого типоразмера, для проектируемого механического участка

Результаты представлены в таблице 5.4.



Таблица 5.4 - Ведомость производственного оборудования участка по изготовлению детали «крышка»

№ п/п	Тип оборудования	Модель	Расчетное количество оборудования	Принятое количество оборудования	Коэффициент загрузки
			?Ср	Спр	Кз
005	Токарная	токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3С5	17,3	18	0,97
015	Сверлильная	вертикально-сверлильный станок мод. 2Н125	2,8	3	0,96
020	Фрезерная	Станок для обработки пазов концевыми и шпоночными фрезами	4,7	5	0,94
ИТОГО	24,8	26	0,95 средний

5.5 Определение состава и количества производственных рабочих механического участка

На данном механическом участке к работникам основного производства относятся: токари, фрезеровщики, шлифовщики.

Число производственных рабочих определяется для каждого вида оборудования по формуле:

(5.15)

где Тст.ч - суммарная станкоемкость изготовления деталей на данном типе оборудования на участке (в цехе);

Фд.р. - действительный (эффективный) годовой фонд времени рабочего, ч (при проектировании можно задать в пределах 1630 ч 1830 ч);

Км - коэффициент многостаночного обслуживания, т.е. среднее количество станков, обслуживаемых одним рабочим.

Коэффициент многостаночного обслуживания принимается равным 1 для всех видов универсальных станков. Для автоматизированного оборудования рассчитывается по формуле:

(5.16)

где tо, tв - составляющие штучного времени, мин;

tпер - время на переходы рабочего между станками; при расчетах можно принять 0,5 мин.

При детальных расчетах численность производственных рабочих рассчитывается по принятому количеству единиц оборудования.

(5.17)

где Фд - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч; 4000

Спр - принятое количество единиц оборудования данной модели;

Кз - коэффициент загрузки оборудования.

Принимается расчетное значение для соответствующего типа оборудования, а если его нет, то среднее значение по участку.

Для токарной:

Для сверлильной:

Для фрезерной:

Количество наладчиков определяется:

(5.18)

где ?Спр - принятое количество станков данной группы;

Нобсл - норма обслуживания станков одним наладчиком,

Для токарных станков:

Для сверлильных станков:

Для фрезерных станков:

После расчета численности рабочих осуществляется их распределение по сменам и составляется ведомость работающих, таблица 5.5.

Таблица 5.5 - Ведомость работающих на участке

№	Должность (профессия)	Количество работающих	Всего
		в первую смену	во вторую смену
1	Производственные рабочие Итого	30	30	60
2	Вспомогательные рабочие: - наладчик Итого	4	3	7
3	Руководители: - начальник участка - старший мастер -мастер смены Итого	1 1 1	1	1 1 2
Всего работников	37	34	71

5.6 Предварительное определение производственной площади участка

На данном этапе рассчитываются ориентировочные размеры производственной площади участка.

Производственная площадь участка рассчитывается как:

= 20 · 28 = 560 м2

где: Sуд.пр - удельная площадь, приходящаяся на 1 производственный станок, м2,

Sуд.пр принимается из расчета 20 - 25 м2 на 1 станок.

5.7 Разработка структуры механического участка

Структура механического участка - логические взаимоотношения уровней его управления и функциональных служб, построенные в такой форме, которая позволяет наиболее эффективно реализовывать технологические процессы изготовления деталей. Структура проектируемого участка должна определяться содержанием технологического процесса изготовления деталей.

Система обеспечения состоит из систем:

- инструментального обеспечения;

- ремонтного обслуживания;

В систему инструментального обеспечения входят:

- инструментально - раздаточный склад (ИРС) и (или) инструментально - раздаточная кладовая (ИРК).



5.8 Определение расхода инструмента

Методы расчета расхода инструментальной оснастки различаются в зависимости от типа производства.

Для серийного производства рассчитывается машинное время работы инструмента на токарном станке до полного его износа по формуле:

где: L - допустимая величина стачивания рабочей части инструмента при переточке, мм:

l - средняя величина слоя, снимаемого с рабочей части инструмента при каждой переточке, мм;

tст - стойкость инструмента (время машинной работы инструмента между двумя его переточками), час.

Средние нормативы износа и стойкости режущих инструментов принимаются по таблице 5.6.

Аналогично рассчитывается машинное время работы инструмента на сверлильном станке до полного его износа:

Машинное время износа инструмента на фрезерном станке:

В мелкосерийном производстве для токарного станка расход режущего инструмента за год рассчитывается по формуле:

(4.2)

где: kу - коэффициент случайной убыли инструмента (принимается по статистическим данным и колеблется в пределах от 0,05 до 0,1)

Для сверлильного станка расход режущего инструмента за год:

Для токарного станка расход режущего инструмента за год:

Норма износа измерительного инструмента на программу (штангенциркуля) m0 может быть определена по формуле:

= 10 · 3100 · 2,5 = 7750

где dизн - величина допустимого износа в мкм по нормативным документам;

kст - норматив стойкости измерительного инструмента (число промеров на 1 мкм износа инструмента);

kр - коэффициент ремонта (равен числу восстановительных ремонтов,

Расход мерительного инструмента (штангенциркуля) определяется по формуле:

Расход мерительного инструмента (пробка) определяется по формуле:

Результаты расчета среднегодового расхода инструмента представлены в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Ведомость расхода инструмента

№	Операция	Инструмент	Вид инструмента	Расход, шт.
005	Токарная	Режущий	Резец токарный проходной (черновой)	1667
			Резец токарный проходной (чистовой)	1558
		Мерительный	Штангенциркуль	1
010	Сверлильная	Режущий	Сверло	40
		Мерительный	калибр-пробка	1
020	Фрезерная	Режущий	Фреза	913
		Мерительный	калибр-пробка	2

5.9 Организация и планирование ремонтных работ на участке

Структура ремонтного цикла между двумя капитальными ремонтами (КР) для станков массой до 10 т, устанавливаемых на проектируемом участке состоит из 5 осмотров (О) и 4 текущих ремонтов(ТР), таблица 5.7:

КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР.

Таблица 5.7 - Структура межремонтного цикла металлорежущих станков

Вид оборудова-ния	Группа оборудова-ния	Масса, тн	Структура межремонтного цикла	Количество текущих ремонтов	Количество плановых осмотров
Металло-режущие станки	Токарные, фрезерные, шлифовальные и др.	до 10	КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР	4	5

Определяем среднюю ремонтную сложность станков на участке, данные сводим в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 - Средняя категория сложности ремонта металлорежущих станков

№	Оборудование	Средняя категория сложности ремонта
1	Токарные станки с ЧПУ	13
2	Токарно - револьверные станки	10
3	Токарно - карусельные станки	24
4	Токарные автоматы	18
5	Сверлильные станки	8
6	Фрезерные станки	10
7	Расточные станки	12
8	Плоскошлифовальные станки	10
9	Круглошлифовальные станки	10
10	Внутришлифовальные станки	9
11	Протяжные	12
12	Прочие	13

Для токарных станков приведенное количество ремонтных единиц Nпр равно:

Nпр = УNi · Ri = (21 · 13) = 237

где Ni - количество единиц оборудования i - го вида;

Ri - категория сложности ремонта i - го технологического оборудования.

Для сверлильных станков приведенное количество ремонтных единиц равно:



Nпр = УNi · Ri = (4 · 12) = 48

Для фрезерных станков:

Nпр = УNi · Ri = (3 · 10) = 30

Рассчитываем продолжительность ремонтного цикла, длительность ремонтного цикла в календарном времени, длительность межремонтного периода и периодичность межосмотрового обслуживания.

Ремонтный цикл для металлорежущих станков:

Трц = 16800 · вом · впи · вто · вв · вд · вкм = 16800 · 1 ·1,1 ·1 ·1 ·1 ·1 = 18480 час =

где: 16800 - нормативный ремонтный цикл, час;

вом - коэффициент, учитывающий род обрабатываемого материала, для стали - 1;

впи - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации оборудования, для нормальных условий - 1,1;

вто, вв, вд, вкм - коэффициенты, учитывающие точность, возраст, долговечность и категорию массы, принимаем равными - 1.

Межремонтный период Тмр и периодичность технического обслуживания Тто определяются по формулам:



где dт и dТО - число текущих ремонтов и технических обслуживаний.

Далее определяем необходимые объемы ремонтных работ для каждой единицы технологического оборудования механического участка.

Средний годовой объем ремонтных работ по видам (слесарные, станочные, сварочные, покрасочные и т.п.) по ремонту и межремонтному обслуживанию можно по формуле:

Для токарных станков:

где: qk, qТ, qо - трудоемкости соответственно капитального ремонта, текущего ремонта и осмотров на одну ремонтную единицу.

Для сверлильных станков:

Для фрезерных станков:

5.10 Определение численности ремонтного персонала участка

Количество станочников и наладчиков определяется как:

где Qраб - средний годовой объем станочных, слесарных и прочих работ, час;

Кв - коэффициент выполнения норм (1,1 ч 1,2).

Полученные данные сводим в таблицу 5.9.

5.11 Разработка плана участка и схемы расположения технологического оборудования

Определяем общую площадь участка.

При расстановке оборудования необходимо стремиться к рациональному использованию подкрановых площадей, для чего все станки следует распределить по группам в зависимости от размеров и массы изготавливаемых деталей и размещать эти группы в пролетах, оборудованных крановым оборудованием соответствующей грузоподъемности. Оборудование может устанавливаться в пролете в два, три и четыре ряда в зависимости от его размеров и ширины пролета. При расположении в два ряда вдоль пролета посредине предусматривается проезд для транспорта, при трех рядах продольных проездов может быть два или один. В последнем случае проезд образуется между одинарным сдвоенным рядами оборудования.



Таблица 5.9 - Ведомость технологического оборудования участка подлежащего обслуживанию и ремонту обслуживанию и ремонту

Оборудование	Количество	Средняя категория сложности	Приведенное количество ремонтных единиц	Структура межремонтного цикла	Продолжительность межремонтного цикла, лет	Длительность межремонтного периода, месяцев	Периодичность межосмотрового обслуживания, месяцев	Среднегодовой объем ремонтных работ, час
								слесарных	станочных	прочих
Токарный	9	13	117	КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР	4,9	12	5	2790
Сверлильный	4	12	48	КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР	5	12	5	1144
Токарный	12	12	120	КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР	5	12	5	2862
Фрезерный	3	10	30	КР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-ТР-О-КР	5	12	5	715
Итого	28	47	315	-	-	-	-	7511

План разработанного участка показан на рисунке 5.1.



Рисунок 5.1- План участка машиностроительного цеха

Заключение

В представленной работе была проведена модернизация четырехвалковой листогибочной машины. Проект состоит из пяти основных разделов: анализ литературных источников, конструкторская часть, технологическая часть, проектирование участка машиностроительного цеха.

В процессе выполнения работы были рассмотрены следующие задачи:

-спроектирован привод перемещения и вращения валков листогибочной машины;

- изменен ход движения прижимных валков;

- разработана винтовая и клиноременная передачи;

- проведены необходимые расчеты на выносливость.

В технологической части проекта была рассмотрена комплексная деталь, составлен маршрут её обработки, подобраны режущие инструменты, рассчитаны режимы резания, выбраны станочные и инструментальные приспособления, средства измерения и контроля размеров. При выборе режущего инструмента предпочтение отдавалось режущему инструменту из твердого сплава.

В заключении можно сделать вывод, что модернизация машин и оборудования в целом решает задачи повышения технологического уровня машиностроения, увеличения производительности и получения высоких технико - экономических показателей продукции.

Список используемой литературы

1 Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. . Т. 1 / В. И. Анурьев ; под ред. И. Н. Жестковой . - 8-е изд., перераб. и доп. . - Москва : Машиностроение , 2001 . - 920 с.

2 Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. . Т. 2 / В. И. Анурьев ; под ред. И. Н. Жестковой . - 8-е изд., перераб. и доп. . - Москва : Машиностроение , 2001 . - 900 с.

3 Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. . Т. 3 / В. И. Анурьев ; под ред. И. Н. Жестковой . - 8-е изд., перераб. и доп. . - Москва : Машиностроение , 2001 . - 858 с.

4 Иванов, М. Н. Детали машин : учеб. для втузов / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов . - Москва : Абрис , 2013 . - 406, [1] с.

5 Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин : учеб. пособие для вузов / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов . - 10-е изд., стер. . - Москва : Academia , 2007 . - 495, [1] с.

6 Барановский Ю.В. Режимы резания металлов.: cправочник / под ред. Ю.В. Барановского. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1972. - 409с.

7 Егоров, М. Е. Технология машиностроения : учебник для машиностроит. вузов и фак. / М. Е. Егоров, В. И. Дементьев, В. Л. Дмитриев ; под ред. М. Е. Егорова . - 2-е изд., доп. . - Москва : Высш. шк. , 1976 . - 534 с.

8 Горбацевич, А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения : учебное пособие для вузов / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред . - Изд. 5-е, стер. ; Перепеч. с 4-го изд. 1983 г. . - Москва : Альянс , 2007 . - 255, [1] с.

9 Горбунов В.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки/ В.И. Горбунов. - Москва: Машиностроение, 1981.- 287с.

10 Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету технология машиностроения / И.С. Добрыднев. - Москва: Машиностроение, 1984. - 359с.

11 Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. . Т. 2/ Ю. А. Абрамов, В. Н. Андреев, Б. И. Горбунов и др. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова . - 4-е изд., перераб. и доп. . - Москва : Машиностроение , 1986 . - 495 с.

12 Охрана окружающей среды : учебник для вузов / Белов С. В., Барбинов Ф. А., Козьяков А. Ф.; под ред. С. В. Белова . - 2-е изд., испр. и доп. . - Москва : Высш. шк. , 1991 . - 319 с.

13 Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды.: учеб. пособие / Ю.В. Новиков. - Москва: Высш. шк., 1987. - 287с.

14 Организация, планирование и управление производством : практикум (курсовое проектирование): учеб. пособие для вузов / под ред. Н. И. Новицкого . - Москва : КНОРУС , 2006 . - 319, [1] с.

15 Детали машин: методические указания к курсовому проекту "Энергокинематический расчет привода": ФПМ: специальности: 150200, 120100, 210200, 170400 / сост.: В. П. Полетаев, А. А. Усов . - Вологда : ВоГТУ , 2003 . - 24 с.

16 Детали машин : методические указания к курсовому проекту "Расчет подшипников качения на долговечность": ФПМ: специальности: 120100, 120700, 150200 / сост.: В. П. Полетаев, А. А. Усов . - Вологда : ВоПИ , 1997 . - 27 с.

17 Детали машин: методические указания к курсовому проекту "Энергокинематический расчет привода": ФПМ: специальности: 150200, 120100, 210200, 170400 / сост.: В. П. Полетаев, А. А. Усов . - Вологда : ВоГТУ , 2003 . - 24 с. :

18 Детали машин : методические указания к курсовому проекту "Расчет плоскоременной передачи": ФПМ, ЗДО: специальности: 150200, 120100, 210200, 170400 / сост.: В. П. Полетаев, А. А. Усов . - Вологда : ВоГТУ , 2005 . - 19 с.

19 Методические рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов/работ для студентов очной, очно - заочной (вечерней) и заочной форм обучения [Электронный ресурс] . Вып. 4 / сост.: Тритенко А. Н., Сафонова О. В., Дурягина Н. В. - Вологда : ВоГУ , 2016 . - 120 с. Режим доступа: http://www.library.vstu.edu.ru/biblio/sto/2016_metod_rec_4.pdf

20 СТО ВоГТУ 2.7 - 2006.Система стандартов по организации учебного процесса и контроля его качества. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно - пояснительной записки. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 32с.



ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(обязательное)

Спецификации



Размещено на Allbest.ru