Модернизация станка Nagel

Если в трассе 4 вследствие увеличения нагрузки давление возрастает, то оно увеличится и в полости е. В результате этого делитель расхода П переместится влево.

Проходное отверстие дроссельной щели 7 увеличится, а отверстие дроссельной щели 6, наоборот, уменьшится. Давления в полостях будут изменяться до тех пор, пока не уравновесятся перепады давлений, а, следовательно, станут равны расходы в трассах 3-1 и 4-2.

Когда давление в трассе 3-1 уравновесится с давлением в трассе 4-2, гидродвигатель 2 остановится, делитель П, сместившись вправо, несколько перекроет входное отверстие дросселя, и гидродвигатель 1 также остановится. Ошибка синхронности в этом случае гарантируется не выше 4% [11].



Рис. 7 - Схема синхронизации скоростей двух гидродвигателей, где 1, 2 - гидроцилиндры; 3, 4 - трубопровод; 5 - дроссель связи; 6, 7, 8 - дроссельные кромки дросселя; 9, 10 - обратные клапаны; 11, 12 - диафрагмы; 13 - трехпозиционный распределитель; 14 - предохранительный клапан; 15 - насос; П - плунжер (делитель расхода), выравнивающий давление р₁ и р₂; F₁ и F₂ - рабочие площади делителя расхода.

4.3.6 Управление циклом

Для управления автоматическим циклом работы гидрофицированных механизмов применяют схему дистанционного управления по пути, когда каждая последующая команда подается гидродвигателю только после окончания предыдущей технологической операции. Распределители в схемах командоаппаратов применяют с электромагнитным управлением со временем переключения t=0,05 секунд [11]. При управлении по пути командоаппараты работают в импульсно-шаговом режиме. Электромагнитами золотников управляют конечные выключатели. В качестве конечных выключателей (датчиков положения) принимается выключатель ВКБП 05 ТУ 37.459.088-86, работа которого подробно описана в пункте 4.3.2.

4.4 Описание и принцип работы основных узлов станка.

4.4.1 Станина

Станина представляет из себя массивный литой цоколь, на который опираются различные органы станка. Верхняя часть снабжена бортом и служит как ванна для собирания охлаждающей жидкости, в последствии направляемой в систему очистки (фильтрации), расположенной сбоку станка.

4.4.2 Привод вращения

Привод вращения находится в левой части станка и состоит из главного двигателя, который сообщает вращательное движение через ременную передачу приводу вращения и, в первую очередь, приводному валу, далее через косозубую зубчатую передачу на два конструктивно подобных тяговых вала. Тяговые валы через упругие муфты с торообразной оболочкой передают вращение на эталон-валы, подобных не только между собой, но и обрабатываемой детали. Эталон-валы образуют циклическое вращение шатунных шеек вокруг коренных и передают вращение рычагам шатунных шеек, жестко связанных с обрабатываемой деталью.

4.4.3 Рычаги зажима шеек

В зависимости от обрабатываемой части коленчатого вала рычаги различаются на:

- рычаги зажимные, неподвижные, предназначенные для обработки коренных шеек;

- рычаги зажимные, подвижные, предназначенные для обработки шатунных шеек.

Неподвижный зажимный рычаг, который не колеблется во время вращения коленчатого вала (для коренных шеек), состоит из двух зажимов, несущих роликовые головки - опорную и накатную. Рычаг управляется с задней стороны гидравлическим цилиндром. Корпус рычага опирается на два кронштейна. Имеется возможность регулировать положение рычага в радиальном и осевом направлении для точного ориентирования оси обрабатываемой шейки относительно осей других обрабатываемых шеек.

Подвижные зажимные рычаги конструктивно подобны неподвижным, но должны следовать за перемещением шатунных шеек во время вращения коленчатого вала. Следовательно, они совершают колебательное движение, подобное движению шатуна двигателя внутреннего сгорания. Для этого они расположены на двух валах-эталонах, конструктивно подобных обрабатываемой детали. При вращении валов-эталонов рычаги шатунных шеек увлекают за собой шатунные шейки обрабатываемой детали, вращая таким образом всю деталь и совершая, собственно, главное движение обкатывания.

Конструкция рычагов позволяет разгрузить остальные узлы станка от усилия обкатывания, направляя его на обрабатываемую деталь с двух противоположных сторон, уравновешивая их таким образом друг относительно друга.

4.4.4 Роликовые головки

Накатная роликовая головка состоит из двух полукорпусов, соединенных винтами и представляющих в собранном виде единый корпус, несущий опорные ролики, выполненных в виде игольчатых роликоподшипников, и накатной ролик. Накатной головке посредством зажимного рычага сообщают постепенно увеличивающееся усилие обкатывания, различное в зависимости от шейки (коренная или шатунная). Накатной ролик воздействует на обрабатываемую поверхность, сминая на ней микровыступы и сглаживая, тем самым, микронеровности. Длительность обработки составляет 10 проходов, после чего вращение детали останавливается и усилие с роликовой головки снимается.

Опорная роликовая головка конструктивно схожа с накатной, содержит в себе два опорных ролика, представляющих роликоподшипники, подобных имеющимся в накатной головке и выполняющих роль люнета, а также две установочные опоры, принимающих обрабатываемую деталь от устройства подъема заготовки.

4.4.5 Устройство подъема заготовки

Устройство подъема заготовки состоит из двух упорных центров, приводимых в движение гидроцилиндрами, причем первоначально в движение приходит левый (передний) центр, положение которого контролируется бесконтактным конечным выключателем, определяя таким образом осевое положение коленчатого вала. Правый (задний) центр действует во вторую очередь и поджимает обрабатываемую деталь.

Два гидравлических цилиндра, действуя синхронно в вертикальном направлении, благодаря дроссельному делителю потока, выводят группу установки, включающую опорную плиту, несущую V-образные призмы, из поля действия группы поворота, которая после обработки вновь возвращается в рабочую позицию. Группа установки тогда движется вверх, давая возможность разжать из центров коленчатый вал, выгрузить его на призмы и захватить рукой портального манипулятора.

4.4.6 Электрооборудование

Состоит из щитка приборов, микро-выключателей и кнопочного пульта, вмещающего все органы управления и сигнализации. Последовательность различных операций и различные предохранительные средства гарантированы микро-выключателями, расположенными в различных точках машины и приводимые в действие органами, находящимися в движении.

4.4.7 Средства смазки и охлаждения зоны обработки

Состоит из ванны для собирания, вмещающей фильтр и магнитный сепаратор для очистки жидкости, поступающей от машины. Центробежный насос подает необходимый поток масла, распределяемый к обрабатываемым шейкам ориентируемыми жиклерами, ввинченными в общую трубку, смонтированную перед зажимными рычагами.

4.4.8 Работа станка

Допустим, что станок находится в исходном положении, которым будем считать позицию, при которой заготовка коленчатого вала находится в призмах устройства подъема, разжата, а каретка портального манипулятора расположена над станком с поднятыми руками, причем схват детали зажат, т.е. в нем предположительно находится обработанная деталь. Здесь и далее под заготовкой будем понимать коленчатый вал, поступивший с предыдущей операции, а под деталью - обработанный на станке коленчатый вал.

При пуске станок начинает свой рабочий цикл:

- передний центр движется вправо и ориентирует заготовку в осевом направлении;

- задний центр движется вправо и ориентирует заготовку в осевом направлении;

- подъемный стол устройства подъема движется вниз;

- устройство подъема поворачивает зажатую заготовку и кладет ее на опорные роликовые головки зажимных рычагов;

- передний и задний центр разжимают заготовку;

- зажимные рычаги зажимают заготовку с минимальным усилием обкатывания;

- привод вращения начинает вращаться;

- усилие обкатывания, прикладываемое рычагами к заготовке, постепенно развивается до максимума; бесконтактный выключатель, расположенный на тяговом валу, совершает отсчет количества оборотов и, при достижении заданного числа (рекомендуется 10 оборотов), выключает вращение;

- привод вращения останавливается;

- привод вращения ориентируется в определенное угловое положение, регистрируемое бесконтактным выключателем;

- усилие обкатывания с детали снимается, деталь разжимается;

- передний и задний центр зажимают деталь;

- устройство подъема поворачивает деталь в исходное положение;

- подъемный стол движется вверх;

- передний и задний центр разжимают заготовку.

Далее станок формирует разрешающий сигнал на продолжение цикла портальным манипулятором и ожидает прибытия каретки.

Каретка, изначально находясь вместе со станком в исходном положении, в момент пуска начинает двигаться и совершает следующие движения:

- каретка движется вправо и достигает поста разгрузки детали;

- рука захвата детали движется вниз;

- схват разжимается и освобождает деталь;

- рука захвата детали движется вверх;

- рука захвата заготовки ожидает сигнал о поступлении заготовки на пост загрузки. В это время на шаговом транспортере происходит передача детали на последующую операцию, подача и ориентирование заготовки. По окончании действия шагового транспортера каретке манипулятора поступает разрешающий сигнал на продолжение цикла.

- рука захвата заготовки движется вниз;

- схват зажимает заготовку;

- рука захвата заготовки движется вверх;

- каретка движется к станку;

При отсутствии разрешающего сигнала от станка на продолжение цикла каретка находится в режиме ожидания, при наличии сигнала каретка продолжает совершать дальнейшие движения.

- рука захвата детали движется вниз;

- схват зажимает деталь;

- рука захвата детали движется вверх;

- рука захвата заготовки движется вниз;

- схват разжимается и освобождает заготовку;

- рука захвата заготовки движется вверх.

С этого момента станок находится в исходном положении, цикл автоматически повторяется.

Циклограмма последовательности временных процессов изображена на отдельном листе формата А2 под номером 09.07.ТМ.413.09.Ц.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА

В разделе ведется расчет технико-экономических показателей проектируемого варианта, производится их сравнительный анализ с базовыми показателями, определяется экономический эффект от предложенных в проекте технических решений.

Объектом экономического анализа является себестоимость изготовления детали по базовому и проектному вариантам. При этом в многооперационных технологических процессах достаточно провести экономическое обоснование технического совершенствования только изменяющихся по вариантам технологических операций.

Основными исходными данными для экономического анализа вариантов технологических операций являются данные, полученные в технической части проекта, а именно: годовой объем производства деталей; трудоемкость операции (штучное время) по базовому и проектируемому вариантам; вид, тип, марка оборудования, его габариты, мощность, цена; вид оснастки, инструмента и их ориентировочная стоимость.

Таблица 4 - Краткая характеристика сравниваемых вариантов

Базовый вариант	Проектируемый вариант
На суперфинишном станке производится полирование шеек коленчатого вала лентой. Тип производства - массовый. Условия труда - нормальные. Форма оплаты труда - повременно-премиальная.	На специальном накатном станке производится обкатывание шеек коленчатого вала. Тип производства - массовый. Условия труда - нормальные. Форма оплаты труда - повременно-премиальная.

5.1 Расчет стоимости модернизируемого оборудования

Проектом предусмотрена модернизация действующего оборудования, поэтому составляется ведомость вновь вводимых и аннулируемых деталей и узлов (таблица 5), а затем определяется стоимость модернизируемого оборудования.

Таблица 5 - Ведомость вновь вводимых и аннулируемых деталей и узлов

Перечень узлов и деталей	Цена, руб	Кол-во	Общая ст-мость, руб
1	2	3	4
1.Вновь вводимые детали и узлы:
Шпиндельная бабка	60000	1	60000
Рычаг зажима коренных шеек	10000	5	50000
Рычаг зажима шатунных шеек	10000	5	50000
Вал-эталон	2000	2	4000
Упругая муфта с торообразной оболочкой	1000	2	2000
Корпус	50000	1	50000
Ременная передача	4000	1	4000
Электродвигатель	20000	1	20000
Устройство подъема заготовки	20000	1	20000
Каретка портального манипулятора	80000	1	80000
Накатная роликовая головка	5000	10	50000
Опорная роликовая головка	5000	10	50000
Всего:			440000
2.Аннулируемые детали и узлы:
Шпиндельная бабка	15000	1	15000
1	2	3	4
Задняя бабка	12000	1	12000
Рычаг зажима коренных шеек	6000	5	30000
Рычаг зажима шатунных шеек	6000	4	24000
Корпус	6000	1	6000
Цепная передача	5000	1	5000
Электродвигатель	12000	1	12000
Устройство подъема заготовки	8000	1	8000
Каретка портального манипулятора	50000	1	50000
Полировальная головка	1000	20	20000
Устройство подачи полировальной ленты	4000	1	4000
Поводковый патрон	2000	1	2000
Всего:			188000

Расходы на демонтаж ненужных узлов и деталей:

,

где Т_дем- затраты рабочего времени на демонтаж узлов и деталей, Т_дем=8 ч;

С_час - средняя часовая тарифная ставка рабочих, занятых демонтажем, С_час=24,48 р/ч;

К_доп - коэффициент, учитывающий доплаты до часового, дневного и месячного фонда заработной платы, К_доп=2,04;

К_с - коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды, К_с=1,39.

(р).

Расходы на сборку и монтаж вновь устанавливаемых узлов и деталей:

,

где Т_сб - трудоемкость сборки и монтажа, Т_сб=24 ч.

(р).

Затраты на модернизацию оборудования:

З_мод=С_вв-С_анул+Р_дем+Р_сб,

где С_вв - стоимость покупки вновь вводимых узлов и деталей, С_вв=440000 р;

С_анул - стоимость аннулируемых узлов и деталей, С_анул=188000 р.

З_мод=440000-188000+555+1670=254225 (р).

Стоимость модернизированного станка:

Ц_мод=Ц_баз+З_мод,

где Ц_баз - первоначальная стоимость модернизируемого оборудования (берется по данным предприятия), Ц_баз=500000 р.

Ц_мод=500000+254225=754225 (р).

Годовая программа запуска коленчатого вала:

,

где П_г - годовая программа выпуска коленвалов, П_г=200000 шт;

з - процент запасных частей, з=15%;

б - процент потерь на брак, б=2%.

(шт).

5.2 Расчет необходимого количества оборудования

Таблица 6 - Расчет необходимого количества оборудования

	Формулы	Значение показателей
Показатели	для расчета	Базовый вариант	Проектный вариант
Расчетное количество основного технологического оборудования по изменяющимся операциям технологического процесса обработки детали.		0,95	0,87
Принятое количество оборудования	Расчетное округляется до ближайшего целого:	1	1
Коэффициент загрузки оборудования		0,95	0,87

5.3 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов

Таблица 7 - Исходные данные

Показатели	Услов. обозн., един. измер.	Значение показателей	Источник информации
		Базовый вариант	Проект. вариант
1	2	3	4	5
Годовая программа запуска	Нз, шт	234600	234600	Расчет
Норма штучного времени, в т.ч. машинное время	Тшт Тмаш, мин.	0,97 0,6	0,91 0,08	Расчет
Часовая тарифная ставка: -рабочего оператора -наладчика		19,9 29,56	19,9 29,56	Данные кафедры «ЭО и УП»
Коэффициент доплат до часового, дневного и месячного фондов		1,08	1,08	- // -
Коэффициент доплат за проф. мастерство		1,12	1,12	- // -
Коэффициент выполнения норм		1	1	- // -
Коэффициент доплат за условия труда		1,12	1,12	- // -
Коэффициент доплат за вечерние и ночные часы		1,2	1,2	- // -
Коэффициент премирования		1,2	1,2	- // -
1	2	3	4	5
Коэффициент отчислений на социальные нужды		0,356	0,356	- // -
Годовой эффективный фонд времени работы: - оборудования - рабочих		4015 1731	4015 1731	- // -
Цена единицы оборудования		500000	754225	Данные производства
Коэффициент расходов на доставку и монтаж оборудования	Кмонт	0,2	0,2	Данные кафедры «ЭО и УП»
Выручка от реализации изношенного оборудования	Вр, % от цены	-	5	- // -
Годовая норма амортизационных отчислений	На, %	5	5	- // -
Коэффициент затрат на текущий ремонт оборудования	Кр	0,3	0,3	- // -
Установленная мощность электродвигателя станка	Му, кВт	5,25	2	Паспорт станка
Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности	Кмощ	0,7	0,7	- // -
Коэффициент одновременности работы электродвигателей	Код	1	1	Данные кафедры «ЭО и УП»
Коэффициент загрузки электродвигателей по врем.	Кв	0,85	0,85	- // -
1	2	3	4	5
Коэффициент потерь электроэнергии в сети завода	Кп	1,05	1,05	- // -
Тариф оплаты за электроэнергию	, руб/кВт	1,48	1,48	- // -
Коэффициент полезного действия	КПД	0,95	0,95	Паспорт станка
Цена (себестоимость изготовления) единицы инструмента в год	Ци, руб	18000	600	Данные производства
Коэффициент транспортно-заготовительных расходов на доставку инструмента	Ктр	1,02	1,02	Данные кафедры «ЭО и УП»
Выручка от реализации изношенного инструмента по цене металлолома	Ври, руб	-	120	- // -
Количество переточек инструмен. до полного износа	Нпер	0	10	Данные производства
Стоимость одной переточки	Спер, руб	0	50	- // -
Коэффициент случайной убыли инструмента	Куб	1,2	1,2	- // -
Стойкость инструмента между переточками	Ти, час	-	16	- // -
Цена (себестоимость изготовления) единицы приспособления	Цп, руб	20000	20000	- // -
Коэффициент, учитывающий затраты на ремонт приспособления		1,5	1,5	- // -
1	2	3	4	5
Выручка от реализации изношенного приспособления	Вр,пр, руб	4000	4000	- // -
Количество приспособлений, необходимое для производства годовой программы деталей	Нпр, шт	10	10	- // -
Физический срок службы приспособления		5	5	- // -
Коэффициент загрузки приспособления выполнением данной операции	Кз=Кз.ст	0,96	0,9	- // -
Расход на СОЖ (1000…1200 руб на 1 станок в год)	Цсм	1200	1200	- // -
Удельный расход воды для охлаждения на один час работы станка	Ув, м3/час	0,6	0,6	Данные кафедры «ЭО и УП»
Тариф платы за 1 м3 воды	Цв, руб	1,2	1,2	- // -
Удельный расход сжатого воздуха за 1 час работы установки, приспособления	Усж, м3/час	0,1	0,1	- // -
Тариф платы за 1 м3 сжатого воздуха	Цсж, руб	0,12	0,12	- // -
Площадь, занимаемая одним станком	Руд, м2	16	16	- // -
Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь		2	2	- // -
Стоимость эксплуатации 1 площади зданий в год		2000	2000	- // -
Норма обслуживания станков одним наладчиком		10	10	- // -
Специализация оборудования		Спец.	Спец.	- // -
Коэффициент транспортно-заготовительных расходов	Кт.з	6,5	6,5	- // -
Физический срок службы детали (долговечность), если он повышается	Тд, лет	Т	1,2Т	Расчет
Материал детали (заготовка)		ВЧ70-03	ВЧ70-03	Данные производства
Масса детали		17	17	- // -
Стоимость 1 кг материала	Цм, руб	30	30	- // -
Вес отходов (стружки)	Мотх,кг	2,8	2,8	- // -
Цена 1 кг отходов	Цотх, руб	0,85	0,85	- // -
Трудоемкость проектирования техники, технологии	Тпр, чел-час	800	800	- // -
Часовая заработная плата конструктора, технолога	Зчас, руб/час	35	35	- // -
Численность рабочих	Р, чел	2	2	- // -

5.4 Расчет капитальных вложений

Таблица 8 - Расчет капитальных вложений (инвестиций)

Показатели, ед.изм.	Расчетные формулы и расчет	Значение показателей
		Проект. вариант
1	2	3
Прямые капитальные вложения в основное технологическое оборудование, руб		656180
Затраты на проектирование, руб		28000
Затраты на доставку и монтаж оборудования, руб		131240
Затраты на транспортные средства, руб		32800
Итого: сопутствующие капитальные вложения, руб	=28000+131240+32800= =192000	192000
Общие капитальные вложения, руб	Кобщ=656180+192000=848180	848180

5.5 Расчет технологической себестоимости операции

Таблица 9 - Расчет технологической себестоимости сравниваемых вариантов

Показатели	Расчетные формулы и расчет	Значение показателей
		Базовый	Проект.
1	2	3	4
Расходы на материалы, руб		3315	3315
Основная заработная плата рабочих - операторов, руб		0,705	0,645
Основная заработная плата наладчика, руб		0,040	0,037
ИТОГО: основная заработная плата, руб		0,745	0,682
Отчисления на социальное страхование, руб		0,265	0,243
Затраты на текущий ремонт оборудования, руб		0,7	0,9
Расходы на технологическую энергию, руб		0,051	0,003
Расходы на инструмент, руб		0,092	0,067
Расходы на содержание и эксплуатацию приспособлений, руб		0,213	0,2
Расходы на смазочные, обтирочные материалы и СОЖ, руб		0,0049	0,0046
Расходы на воду технологическую, руб		0,0118	0,0111
Расходы на сжатый воздух, руб		0,00019	0,00018
Расходы на содержание и эксплуатацию производственной площади, руб		0,259	0,237
ИТОГО: расходы на содержание и эксплуатацию оборудования		1,33189	1,42288

5.6 Калькуляция себестоимости обработки детали на операции

Таблица 10 - Калькуляция себестоимости обработки по вариантам технологического процесса

Статьи затрат	Затраты, руб.	Изменения
	базов.	проект.	+,-
Материал за вычетом отходов	3315	3315	0
Основная заработная плата операторов и наладчиков	0,745	0,682	+0,063
Начисление на зарплату	0,265	0,243	+0,022
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	1,33189	1,42288	-0,091
Итого технологическая себестоимость	3317,342	3317,348	-0,006
Общецеховые накладные расходы	1,6	1,47	+0,13
Итого цеховая себестоимость	3318,942	3318,818	+0,124
Заводские накладные расходы	1,118	1,023	+0,095
Итого заводская себестоимость	3320,06	3319,841	+0,219
Внепроизводственные расходы	166,003	165,992	+0,011
Всего полная себестоимость	3486,063	3485,833	+0,23

5.7 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта

При проектировании новой техники или новых технологических процессов, повышающих долговечность деталей, ожидаемая прибыль определяется по формуле:

,

где - отношение сроков службы детали, соответственно, по проектируемому и базовому вариантам;

С_баз - себестоимость в базовом варианте без учета затрат на материалы, С_баз=171,063;

С_пр - себестоимость в проектируемом варианте без учета затрат на материалы, С_пр=170,833.

(руб).

Налог на прибыль:

,

К_нал - коэффициент налогообложения прибыли, принимается К_нал=0,24

(руб).

Чистая ожидаемая прибыль:

,

(руб).

Определяем срок окупаемости капитальных вложений, необходимых для осуществления проектного варианта:

,

?1/6 (года).

Вывод: в результате внедрения модернизированного станка в действующее производство и капитальные вложения в размере 848180 руб., предприятие получит прибыль от снижения себестоимости и, главным образом, от увеличения долговечности коленчатого вала в размере 5235275 руб, причем затраты окупятся через два месяца.