Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы

Разработка технологического процесса изготовления детали типа "фланец" из жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе в условиях серийного производства. Применяется в компрессорной и форсажной камерах современных газотурбинных двигателей.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 28.04.2009
Размер файла 2,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Таблица 12

Технические характеристики печи электросопротивления [1].

№

Наименование характеристики

Численные значния

1

Модель печи

СНО-3,2.6,2.5/15М1

2

Атмосфера печи.

Защитная. Тип САЗ (для нагрева стальных заготовок)

3

Номинальная температура нагрева, 0С

1250-1300

4

Мощность печи, кВт

60

5

Тип вращения пода печи:

6

для нагрева мелких деталей

ковшовый

7

для нагрева до 1000 0С

тарельчатый

8

для нагрева до 1300 0С

кольцевой

9

Частота вращения пода, час-1

8-20

10

Окружная скорость пода, м/с

0,1

11

Производительность, кг/ч

200

4.8. Горячая объемная штамповка

4.8.1. Определение потребного усилия пресса и выбор технологического оборудования

В новом варианте технологического процесса штамповка производится на винтовом фрикционном прессе. Свободный ход фрикционного пресса позволяет деформировать металл в каждом ручье штампа за несколько ударов. Достигаемая при этом дробная деформация может быть в сумме даже больше деформации эквивалентного кривошипного горячештамповочного пресса. Возможность использования нижнего выталкивателя значительно расширяет номенклатуру штампуемых изделий и позволяет работать с небольшими штамповочными уклонами, а в разъёмных по вертикали матрицах - даже без уклонов для полостей, 'попадающих в плоскость разъёма. Фрикционные прессы имеют относительно большую скорость деформирования по сравнению с другими прессами, однако течение металла при штамповке на этих прессах аналогично штамповке на других прессах. В последние годы фрикционные прессы значительно модернизировали, они стали более быстроходными, а в некоторых конструкциях выполнено хорошее направление ползуна, что позволяет производить штамповку в многоручьевых штампах. В данном случае штампуется сразу две детали. В таблице 13 приведена техническая характеристика фрикционного пресса.

Определим потребное усилие пресса.

Потребное усилие пресса рекомендуется определять по формуле:

где Fп - площадь проекции поковки на плоскость, перпендикулярную

к направлению движения ползуна пресса, мм2;

Vп - объем поковки, мм3;

увt - временное сопротивление на разрыв материала поковки при

температуре конца штамповки, МПа [5];

К - коэффициент, для штамповки в открытых штампах К = 4 [1].

Тогда имеем:

В таблице 13 приведены технические параметры фрикционного пресса, рекомендуемого для горячей объемной штамповки.

Таблица 13

Технические характеристики винтового фрикционного пресса.

№

Наименование характеристики

Значение

показателя

1

Усилие, МН

80

2

Ход ползуна, мм

500

3

Число ходов ползуна в минуту

16

4

Наименьшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении

360

5

Размеры стола, мм

730 750

6

Мощность электродвигателя, кВт

22

7

Габаритные размеры, мм

3800 2430 4970

8

Масса, кг

25000

4.8.2 Технология изготовления штампа и материалы для изготовления штампов

Штампы для горячей объемной штамповки работают в очень тяжелых условиях. Они подвергаются многократному воздействию высоких напряжений и температур. Интенсивное течение горячего металла по поверхности штампа вызывает истирание ручья, а также дополнительный нагрев инструмента. На поверхности ручья образуются так называемые разгарные трещины. Поэтому штамповые стали должны отличатся высокими механическими свойствами, сочетая прочность с ударной вязкостью, износостойкостью, разгаростойкостью и сохранять эти свойства при повышенных температурах.

Материалы для штампов должны хорошо прокаливаться при термообработке и обрабатываться на металлорежущих станках. Желательно, чтобы штамповая сталь не содержала дефицитных элементов и была дешевой.

Для изготовления штампов получили распространение стали 5ХНМ, 5ХНВТ, 5ХГМ. Полноценным заменителем дефицитных хромоникелевых сталей 5ХНМ является безникелевая сталь 4ХСМФ. Дешевыми сталями для высадочных штампов являются 4ХВ2С, 5ХВ2С, 7Х3, 8Х3.

Штамповый инструмент, как правило, изготовляют из кованных заготовок. Штамповые кубики куют из слитков. Дальнейшее изготовление штампов производится по одному из трех вариантов: полная механическая обработка - термообработка-доводка; термообработка-полная механическая обработка; предварительная механическая обработка-термообработка - окончательная механическая обработка.

По первому варианту изготовляют штампы повышенной твердости (твердость материала по Бринеллю составляет НВ>350).

По второму варианту обрабатывают крупные штампы, термообработка (НВ<320) которых вызывает коробление, что требует последующей механической обработки.

По третьему варианту изготовляют штампы средних размеров с твердостью НВ 320-350. До термической обработки формируют все рабочие полости, предварительно фрезеруют ручьи. После закалки и отпуска штампы обрабатывают твердосплавным инструментом, затем выполняют полную слесарную обработку и доводку ручьев. Направление волокна в кубике совпадает сего осью. Размеры ручьев проверяют по шаблонам.

Термическая обработка штамповых сталей состоит из закалки и отпуска. Штамп нагревают до температуры закалки (830-860 0С для стали 5ХНМ, 1030-1050 0С для - 4Х5В2ФС), затем охлаждают в масле до температуры 200-250 0С и сразу переносят в печь на отпуск (450 0С).

Основные технические условия на горячую объемную штамповку .

1. Штамповка изготавливается в полном соответствии с ОСТ1 90176-72.

2. Неуказанные радиусы R = 1,6мм.

3. Смещение по линии разъема штампа до 1,0 мм.

4. Остаток от облоя допускается до 2 мм.

5. Допускаемое коробление до 0,8 мм.

6. Неуказанные штамповочные уклоны: 50 + 1030'; 70 + 1030'.

4.8.3 Смазка штампов

Смазку наносят на рабочую поверхность инструмента или на поверхность заготовки перед ее нагревом. В первом случае смазка уменьшает трение и ограничивает отвод тепла в инструмент. Во втором случае покрытие дополнительно защищает нагреваемый металл от окисления при нагреве и снижает теплопотери заготовки за время подготовительных операций. Такие смазки называются защитно-смазочными покрытиями [7].

Технологические смазки для штамповки должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Создавать надежную сплошную пленку в течение всего процесса деформирования.

2. Защищать заготовку от окисления и газонасыщения при нагреве и штамповке.

3. Обладать хорошими теплоизоляционными свойствами.

4. Не вступать в химическое взаимодействие с поверхностями заготовки и инструмента.

5. Легко наноситься на поверхность заготовок и допускать возможность механизации и автоматизации этой операции.

6. Легко удаляться с поверхности поковки.

7. Сохранять смазочные свойства относительно длительное время.

8. Должны быть нетоксичными, безопасными для человека и окружающей среды [1, 7].

В штамповочных цехах чаще всего применяются смазки на основе графита в виде смеси графитового порошка с жидким стеклом или минеральным маслом. В процессе штамповки на молотах поковок простой формы и небольшой массы в качестве смазки используют водный раствор поваренной соли (от 5%-го до насыщенного). Для улучшения смазочных свойств в раствор добавляют до 5% солей азотнокислого натрия (NaNO3), хлористого бария (BaCl2) или хлористого кальция (CaCl2).

Хорошие результаты могут быть получены при использовании коллоидно-графитовых препаратов В-1, В-0, ВКГС-0, ОГВ-50, ОГВ-75, графитол-2 для штамповки высоколегированных сталей. Растворы препаратов ОВГ целесообразно применять для получения поковок с преобладанием процесса осадки, графитол-2 с преобладанием процесса выдавливания.

Для точной штамповки эффективна смазка «Укринол-7». Иногда применяют графито-водяные смеси типа «Аквадаг», но в тех случаях, когда требуется охлаждение штампов [7].

В данном технологическом процессе применяется смазка следующего состава: индустриального масла «Вапор-Т»-55% + графит-45%. Схема смазки штампа приведена на плакате. Установка состоит из бака 1, мешалки 2 с электроприводом и дозирующей системой, выполненной из двух неподвижных дисков 3 и 4, стягиваемых подпружиненными стяжками 5, и поворотного диска 6 с отверстиями по периметру, расположенного между неподвижными дисками. Диск 6 насажен на вал 7, который может поворачиваться пневмоцилиндром 8. Управление пневмоцилиндром осуществляется пневмоклапаном К1, а подача сжатого воздуха в установку клапаном К2. Установка имеет четыре отвода, поэтому может одновременно смазывать от одного до четырех ручьев. Установка при ручной штамповке работает следующим образом. В бак 1 заливают суспензию графита в масле и включают мешалку 2. Отштамповав очередную поковку, штамповщик сбрасывает ее на лоток 9 через боковое окно пресса. На верхней стенке окна расположен фотоэлектрический датчик 10, который срабатывает от действия света нагретой поковки и дает команду на включение клапанов К1 и К2. Пневмоцилиндр 8 поворачивает вал 7 и связанный с ним диск 6 . При этом отверстия диска, которые заполнены смазкой, поочередно совмещаются с отверстиями в неподвижных дисках 3 и 4, и смазочный материал из них выдувается сжатым воздухом, поступающим через клапан 11 к соплам 12. Продолжительность впрыскивания и, следовательно, доза наносимого смазочного материала регулируется с помощью реле времени.

4.9 Обрезка облоя

Одной из важнейших операций в цикле технологии производства поковок является отделение или обрезка облоя. В подавляющем большинстве случаев обрезка облоя происходит в штампах, устанавливаемых на обрезных прессах. В данном случае обрезка производится на однокривошипном прессе, в обрезном штампе. Сущность процесса заключается в том, что поковка с облоем укладывается на матрицу, имеющую режущую кромку по контуру поковки. Надавливанием пуансона, укрепленного на ползуне пресса через державку или непосредственно поковка сдвигается по отношению к лежащему на матрице облою и таким образом происходит отделение поковки от облоя.

Усилие Р обрез., необходимое для обрезки облоя, можно выразить формулой:

Р обрез. =1,4Stв=1,4Fср. в (10)

где S - периметр среза, мм;

t - толщина мостика облоя равная 0,7- 0,8 от толщины мостика облойной канавки [7], мм;

в - предел прочности материала при температуре обрезки, МПа;

в = 200 МПа.

Тогда получим:

Р обрез. = 1,4 684 0,78 200 = 14 938,56 кгс = 149386 Н.

Конструкция обрезного штампа приведена в графической части работы (на плакате).

Технические характеристики используемого кривошипного пресса представлены в таблице 14.

Таблица 14

Технические характеристики обрезного однокривошипного пресса простого действия (ГОСТ 1026-87) [7].

№

Наименование технической характеристики

Значение

параметра

1

Модель

КН9535

2

Усилие, кН

1600

3

Ход ползуна, мм

250

4

Частота ходов, мин

60

5

Расстояние между подштамповой плитой и ползуном в его нижней половине при верхнем положении регулировки, мм

390

6

Мощность привода, кВт

18

7

Габаритные размеры, мм

2200 1900 3550

8

Масса, т

11,5

4.10 Пескоструйная обработка

После нагрева на поковках остается слой окалины, который необходимо очистить, так как этот слой препятствует последующей механической обработке и ухудшает качество поверхности поковок. Очистку поковок от окалины производят после обрезки заусенца. Существуют несколько способов очистки. Наибольшее применение имеют травление, галтовка и дробеметная очистка.

В данном случае применяется струйно-абразивная очистка. Этот способ применяют для очистки кованных и штампованных поковок от окалины. В зависимости от состояния используемого рабочего тела (сухой абразив или абразивная жидкость) струйную очистку делят на пневмо- и гидроабразивную.

Энергоносителем в обоих случаях является сжатый воздух давлением 0,2-0,5 МПа, который абразивную жидкость или сухой абразив направляет струей на обрабатываемую поковку со скоростью 30-60 м/с. Пневмоабразивный способ очистки применяют ограниченно в связи с повышенной концентрацией остатков абразивного материала и частиц окалины в воздухе на рабочем месте [7].

При гидроабразивной очистке в качестве абразивной среды используют приготовленную в специальных установках смесь абразива с водой. Состав гидроабразивной смеси: 76,5 % воды; 20 % абразива; 3,5 % кальцинированной соды. Для гидроабразивной очистки применяют следующие абразивные материалы: кварцевый песок, корунд и карбид бора [1,7]. Кварцевый песок, как менее дефицитный и недорогой, используют с размерами зерен от 0,3 до 2 мм. При диаметре сопла от 4,0 до 10,0 мм расход воздуха давлением 0,5 МПа составляет 1-6 м3/мин.

На рис.7 представлена конструкция гидроабразивного барабана периодического действия. В колокол 4 через приемное окно камеры 2 загружаются поковки 3, где производится их очистка струйным аппаратом 1. Выгрузка очищенных поковок в бункер 6 выполняют путем наклона барабана с помощью привода 5.

Схема гидроабразивного барабана [1,7].

Рис. 7.

4.11 Зачистка дефектов

Если на поверхности поковок обнаружены дефекты - окисные плены, трещины, зажимы, подрезы, расслоения, риски, то они должны быть удалены перед дальнейшей обработкой.

Крупные поверхностные дефекты удаляют газопламенной обработкой, пневматическими молотками, зачисткой шлифовальными кругами. Для удаления поверхностного дефекта на стальных заготовках используют электрокорундовые шлифовальные круги на бакелитовой связке с зернистостью 12-60. Окружная скорость шлифовальных кругов составляет 30-50 м/с. Обработанные участки поверхности должны иметь плавные переходы.

При большом числе дефектов проводят обдирку на обдирочных, фрезеровочных или строгальных станках в зависимости от формы и вида исходного металла. Если глубина дефекта превышает значения, указанные в таблице 15, то металл бракуют.

Таблица 15

Допустимая глубина зачистки дефектов (ГОСТ 1050-84) [7].

Диаметр или толщина заготовки, мм

Глубина зачистки, не более

До 80

Половина суммы предельных отклонений

80-140

Сумма предельных отклонений

140-200

5 % диаметра или толщины

Свыше 200

6 % диаметра или толщины

Выбор способа зачистки зависит от выбора исходного материала, его назначения, марки материала, вида и степени развития дефекта, формы и размера поковки. После штамповки в открытых штампах, на некоторых производствах, поковки подвергают обточке в целях удаления обезуглероженного слоя и повышения точности по диаметру. Эффективна обточка на бесцентровых токарных станках, в которых пруток поступательно перемещается сквозь вращающиеся многорезцовые головки. Производительность бесцентрового токарного станка в 3-4 раза выше производительности универсального токарного станка. В данном случае зачистка производится на шлифовальных кругах.

4.12 Правка

Штампованные поковки могут искривляться в процессе изготовления при удалении из ручья и при их транспортировке. В особенности часто поковки искривляются при обрезке заусенца и прошивке отверстий.

На изогнутых поковках при механической обработке в некоторых местах может не хватать припуска, а в других будет его избыток. Если изгиб мал и припуск всюду нормальный, или близок к нормальному, то правку не делают. В противном случае правка необходима.

В разрабатываемом технологическом процессе правку производят на винтовом фрикционном прессе, предварительно нагрев в печи при температуре 1000 - 1100 5 0С. Технические характеристики фрикционного пресса представлены в табл. 16.

Таблица 16

Технические характеристики фрикционного пресса [1]

№

Наименование технической характеристики

Значение параметра

1

Усилие, мН

40

2

Ход ползуна, мм

500

3

Число ходов ползуна в минуту

16

4

Наименьшее расстояние между столом и ползуном, мм

360

5

Размеры стола, мм

730 750

6

Мощность электродвигателя, кВт

22

7

Габаритные размеры, мм

3800 2430 4970

8

Масса, кг

25000

4.13 Контроль качества готовой продукции

Качество поковок определяется точностью их геометрической формы и размеров, механическими свойствами, структурой и отсутствием поверхностных и внутренних дефектов. Получение качественной поковки зависит от правильной разработки чертежа поковки, проектирования и выполнения технологического процесса штамповки, а также организацией работы технического контроля, в задачи которого входит не только выявление, но и предупреждение брака.

Для контроля размеров штампованных поковок используют измерительные инструменты. Из универсальных инструментов применяются штангенциркули, штангенвысотомеры, штангенглубиномеры, индикаторные кронциркули, радиусомеры, щупы и др. Для всесторонних измерений первых и последних поковок, снимаемых со штампа, производят их разметку на контрольной плите с применением поверочных призм, струбцинок и штангенрейсмуса. Для повышения производительности контроля применяют специальный инструмент - скобы, шаблоны и контрольные приспособления.

Контрольные приспособления состоят из базирующего, зажимного и измерительного устройств и разделяются на наладочные, показывающие фактические размеры поковок, и приемные, фиксирующие лишь попадание размеров поковки в допуск или выход из допуска. Пропускная способность приемных контрольных приспособлений составляет 300-1500 измерений в 1 час.

Применение метода вихревых токов позволяет контролировать химический состав, твердость, трещины, структурное состояние, внутреннее напряжение в поковках и размеры их сечений.

Внутренние дефекты в поковках определяют ультразвуковым методом. Этот метод основан на отражении ультразвукового луча от поверхности внутренних дефектов. Участки поковки, подвергаемые контролю, должны быть одинакового сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии регламентированы в ГОСТ 24507-80 [7]. Они позволяют выявить раковины, рыхлости, трещины, флокены, расслоения и другие несплошности в толще металла, не обнаруживаемые или не всегда обнаруживаемые другими методами неразрушающего контроля.

5. Разработка чертежей штамповой оснастки

На этапе разработки чертежа штамповой оснастки необходимо сконструировать штамп для горячей штамповки и и штамп для обрезки облоя для отштампованных полуфабрикатов из рассматриваемого хромоникелевого сплава. Конструирование штамповой оснасти для горячей объемной штамповке производится на основе рекомендаций изложенных в [1, 7]. В рамках дипломной работы были сконструированы две половины штампа для горячей объемной штамповки (рис. 8 - 10), обрезной штамп для отделения облоя от тела штампованного полуфабриката (рис. 11 - 12), а также разработаны детали обрезного штампа, а именно обрезной пуансон, обрезная матрица, подкладка под обрезную матрицу (подушка), элементы съемника облоя с пуансона при обратном ходе плунжера пресса (рис. 13-15). Чертежи элементов оснастки представлены также в графической части дипломной работы.

При проектировании штампов использовались данные ОСТов, ГОСТов, технических условий по проектированию штампов для горячей объемной штамповке на фрикционных прессах, а также заводских нормалей, принятых на ФГУП "ММПП "Салют".

В качестве материалов для изготовления штампов рекомендуется использовать жаростойкие инструментальные стали, предназначенные, по своим прочностным и механическим характеристикам, для изготовления рабочих деталей штампов горячей объемной штамповки. Рекомендуемые марки сталей и режимы по их термической обработке представлены на соответствующих плакатах в графической части дипломной работы.

Схема штампа для горячей объемной штамповки на фрикционном прессе.

Рис. 8.

Элемент сечения штампа для горячей объемной штамповки на фрикционном прессе (сечение по линии А-А).

Рис. 9.

Элемент сечения штампа для горячей объемной штамповке на фрикционном прессе (вид в направлении М).

Схема обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката.

Рис. 11.

Схема обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката (вид на нижнюю неподвижную половину штампа).

Рис. 12.

Пуансон обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката.

Рис. 13.

Матрица обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката

.

Рис. 14.

Подкладка под матрицу (подушка) обрезного штампа.

Рис. 15.

6. Автоматизация технологического процесса

Автоматизация технологического процесса позволяет повысить производительность штамповочного оборудования за счет сокращения цикла штамповки, высвободить рабочих за счет интенсификации технологии штамповки, проведения на одном агрегате максимально возможного числа операций, улучшить качество и точность поковок за счет стабилизации технологического процесса, повысить безопасность труда. Автоматизация и механизация технологических процессов горячей объемной штамповки развивается путем оснащения средствами механизации и автоматизации универсального оборудования, может образовать механизированные и автоматизированные линии, а также путем применения специализированных горячештамповочных машин-автоматов. Выбор метода определяется масштабностью производства поковок, номенклатурой деталей, закрепленных за линией, индивидуальными особенностями деталей и технологических процессов штамповки.
Данный технологический процесс полностью автоматизировать невыгодно, так как деталь имеет небольшую массу и размер, и годовая программа выпуска детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 составляет 200 000 шт./год, поэтому перенос ее от печи к штампу, от штампа к обрезному прессу осуществляется с помощью клещей. Единственное, что было бы целесообразно автоматизировать, это подачу смазки в штамп, для меньшей занятости рабочего. Схема подачи смазки в штамп приведена в графической части проекта и на рис. 16.

Установка состоит из бака 1, мешалки 2 с электроприводом и дозирующей системой, выполненной из двух неподвижных дисков 3 и 4, стягиваемых подпружиненными стяжками 5, и поворотного диска 6 с отверстиями по периметру, расположенного между неподвижными дисками. Диск 6 насажен на вал 7, который может поворачиваться пневмоцилиндром 8.

Автоматизированная система нанесения масло графитовой смазки при горячей объемной штамповки детали типа "фланец".

Рис. 16.

Управление пневмоцилиндром осуществляется пневмоклапаном К1, а подача сжатого воздуха в установку клапаном К2.Установка имеет четыре отвода, поэтому может одновременно смазывать от одного до четырех ручьев. Установка при штамповке работает следующим образом. В бак 1 заливают суспензию графита в масле и включают мешалку 2. Отштамповав очередную поковку, штамповщик сбрасывает ее на лоток 9 через боковое окно пресса. На верхней стенке окна расположен фотоэлектрический датчик 10, который срабатывает от действия света нагретой поковки и дает команду на включение клапанов К1 и К2. Пневмоцилиндр 8 поворачивает вал 7 и связанный с ним диск 6. При этом отверстия диска, которые заполнены смазкой, поочередно совмещаются с отверстиями в неподвижных дисках 3 и 4, и смазочный материал из них выдувается сжатым воздухом, поступающим через клапан К2, и уносится по шлангу 11 к соплам 12. Продолжительность впрыскивания и, следовательно, доза наносимого смазочного материала регулируется реле времени.

Выводы по технологической части работы

1. Разработан новый технологический процесс изготовления детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868, применяемой в компрессионной и форсажной камере современных газотурбинных двигателей. Новый технологический процесс отличается от базового варианта тем, что для проведения операции горячей объемной штамповки используется винтовой фрикционный пресс вместо молота.

Применение нового вида оборудования имеет ряд существенных преимуществ перед использованием традиционно применяемого оборудования:

при штамповке на фрикционном прессе возможно назначение меньших допусков, припусков, напусков, чем при штамповки на молотах. Соответственно из этого следует значительное уменьшение отходов металла.

работа фрикционного пресса производит меньше шума, чем работа молота;

фрикционный пресс на современном этапе является более дешевым оборудованием, чем молот.

3. При внедрении и реализации нового технологического процесса штамповки детали типа "фланец" их хромоникелевого жаропрочного сплава уменьшается количество технологических операций, уменьшается суммарная трудоемкость процесса.

4. В рамках разработки нового технологического процесса проведены основные технологические расчеты: определена форма и рассчитаны размеры штампованного полуфабриката, рассчитан объем заготовки, определены тип и параметры облойной канавки, определены потребные усилия горячей объемной штамповки и обрезки облоя, определена температура процесса штамповки.

5. На основе технических рекомендаций, изложенных в [1,7] cконструированы штамп для горячей отъемной штамповки детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 на винтовом фрикционном прессе и обрезной штамп для отделения облоя от изделия.

6. В области автоматизации технологического процесса изготовления детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 рекомендуется использовать автоматизированную систему подачи смазочной жидкости в штамп в процессе выполнения операции горячей объемной штамповки.

7. Организационно-экономический раздел

7.1 Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы

Данная дипломная работа направлена на разработку нового технологического процесса изготовления детали типа "фланец" в условиях серийного производства. Деталь типа "фланец" входит в состав камер сгорания и форсажных камер современных газотурбинных двигателей. Деталь изготавливается из жаропрочного хромоникелевого сплава ЭИ868 с химическим составом по ТУ 14-1-1747-76 и к ней предъявляются повышенные требования по высокой жаропрочности и жаростойкости, точности изготовления и надежности в работе. Существующий старый (базовый) технологический процесс изготовления детали типа "фланец" заключается в том, что основной формоизменяющей операцией является горячая объемная штамповка на молотах. Однако этот метод имеет ряд существенных недостатков:

1. Процесс характеризуется высокими объемами отходов материала в виде облоя, что обуславливается требованиями технологической операции штамповки на молотах.

2. Присутствуют завышенные затраты в связи с тем, что при реализации базового технологического процесса невозможно проводить обрезку облоя на остаточном тепле после операции штамповки в виду того, что участок молотовой штамповки расположен на значительном удалении от участка штамповки на прессах. Поэтому требуется дополнительная операция нагрева.

Наиболее существенное отличие нового (разрабатываемого) процесса изготовления детали типа "фланец" от базового (существующего) процесса заключается в том, что предлагается вести процесс изготовления детали горячей объемной штамповкой на фрикционных прессах и осуществление процесса обрезки облоя на остаточной температуре нагрева после штамповки.

В результате внедрения новой схемы технологического процесса изготовления деталь типа "фланец" из сплава ЭИ868 ожидается получение экономического эффекта в связи с снижением себестоимости изготовления продукции за счет:

Уменьшения расходов на основные материалы вследствие снижения массы исходной заготовки (в новом технологическом процессе существенно уменьшаются припуски на последующую механическую обработку);

Уменьшения затрат на заработную плату основных производственных рабочих вследствие уменьшения суммарной трудоемкости технологических операций;

Уменьшением затрат на электроэнергию для производственных целей вследствие уменьшения штучно-калькуляционной нормы операций штамповки и нагрева;

Уменьшением затрат на содержание и эксплуатацию оборудования вследствие уменьшения штучно-калькуляционной нормы технологических операций;

Уменьшением затрат на электроэнергию для технологических целей в связи с исключением второй операции нагрева и т.д.

Однако окончательный вывод об экономической эффективности разрабатываемого процесса можно сделать только после определения себестоимости изготовления единицы продукции по базовому (старому) и проектируемому (новому) варианту технологического процесса.

7.2 Расчет полной себестоимости изготовления 100 штук продукции по базовому и новому варианту технологического процесса

Полная себестоимость единицы продукции может быть определена по формуле:

Сполн.= Сцех. + Сзав. + Сбрак + Свнепр (11)

где Сцех. - цеховая себестоимость изготовления единицы продукции (детали типа "фланец"), руб.;

Сзав.- общезаводские расходы, приходящиеся на единицу продукции (деталь типа "фланец"), руб.;

Сбрак - расходы на брак, руб;

Свнепр.- внепроизводственные расходы, приходящиеся на единицу продукции, руб.

Цеховая себестоимость изготовления единицы продукции может быть определена по формуле:

Сцех. = Смо + Смв+ Зод + Оесн + Етехн. .+ Сспец. осн. + Собор+ Сцех (12)

где Смо - расходы на основные материалы для изготовления единицы продукции, руб.;

Смв - расходы на вспомогательные основные материалы для изготовления единицы продукции, руб.;

Зод - затраты на основную и дополнительную заработную плату основных производственных рабочих, руб.;

Оесн - единый социальный налог, руб.;

Етехн. - расходы на электроэнергию и топливо для технологических целей (т.е. электроэнергию и топливо, необходимые для нагрева и расплава металла), руб.;

Сспец. осн. - затраты на возмещение износа специальной оснастки, руб.;

Собор.- расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования, руб.;

Сцех.- общецеховые расходы, приходящиеся на единицу продукции, руб.

Определим составляющие цеховой себестоимости. При расчетах назначаем индекс 1 для показателей базового (старого) варианта техпроцесса, а индекс 2 - показателям нового (проектируемого) варианта техпроцесса. Для того, чтобы избежать "маленьких цифр" и погрешностей при округлении чисел с точностью до 0,01 руб. расчет будем вести на 100 единиц продукции.

7.2.1 Расчет расходов на основные материалы для изготовления 100 единиц (100 штук) продукции

Определение расходов на основные материалы для изготовления 100 деталей типа "фланец" проведем по формуле:

(13)

где Смо - расходы на основные материалы для изготовления 100 единиц продукции, руб.;

Qмо - норма расхода основного материала на изготовление 100 изделий, кг;

Цмо - оптовая цена одного килограмма основного материала, руб./кг;

kтз - коэффициент транспортно-заготовительных расходов;

kтз =1,06 [11];

Qо - норма реализуемых отходов основного материала при изготовления 100 изделий, кг;

Цо - оптовая цена одного килограмма отхода, руб./кг;

n - количество основных материалов.

Для изготовления детали необходим только один основной материал - хромоникелевый сплав ЭИ868 (ХН60ВТ), имеющий достаточно высокую оптовую стоимость - 495,87 руб./кг.

Тогда имеем: Цмо = 495,87 руб./кг; Цо = 159,12 руб./кг.

Определим потребность в основном материале для изготовления 100 единиц продукции по базовому и по новому вариантам:

Qмо1 = 17,852 кг.

Qо1 = Qмо1 - Qдеталей1 - Qбезв.потерь1 (14)

где Qмо 1 - норма расхода основного материала на изготовление

100 изделий по базовому варианту технологического процесса, кг;

Qдеталей 1 - суммарный вес 100 готовых деталей, кг;

Qбезв.потерь1 - суммарный вес отходов, которые не могут быть использованы вторично, кг.

Следовательно получим:

Qо1 = 8,17 кг; Qмо2 = 10,96 кг; Qо2 = 2,55 кг.

Цмо = 495,87 руб./кг; Qо1 = 8,17 кг; Qо2 = 2,55 кг; Цо = 159,12 руб./кг.

Смо1 = (17,85 495,87 1,06-8,17 159,12)=9 382,36 - 1300,01 =8 082,35 руб. /ед.

Смо2 = (10,96 495,87 1,06 -2,55 159,12)= 5 760,82 - 405,76 = 5 355,06 руб./ед.

7.2.2 Расчет расходов на вспомогательные материалы

Определение расходов на вспомогательные материалы можем провести укрупнено по формуле:

Смв = 0,03 Смо (15)

где Смо - расходы на основные материалы, руб.

Смв1 = 0,03 Смо1 = 0,03 8 082,35 = 242,47 руб. /ед.

Смв2= 0,03 Смо2 = 0,03 5 355,06 = 160,65 руб. /ед.

7.2.3 Расчет основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих

Определение основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих можем провести по формуле:

Зод = Зо + Зд + Зп (16)

где Зо - основная заработная плата основных производственных рабочих, руб.;

Зд - дополнительная заработная плата основных производственных рабочих (доплаты за отпуск и т.д.), руб.;

Зд = 0,35 Зо (17)

Зп - премиальные доплаты основных производственных рабочих, руб.;

Зп=0,05 (Зо + Зд) (18)

Определение основной (тарифной) заработной платы основных производственных рабочих можем провести по формуле:

(19)

где Тj - трудоемкость j-той операции технологического процесса, руб.;

j -часовая тарифная ставка рабочего на конкретной технологической операции процесса изготовления детали, руб.;

m - количество операций в технологическом процессе.

Расчет величины тарифной зарплаты основных производственных рабочих представлен в таблице 17, в которой приведены сведения об операциях технологического процесса, трудоемкости выполнения операций, средней часовой тарифной ставки рабочего на операции.

На основании расчета в таблице 17 имеем:

Зо1 = 816,32 руб./ед.

Зо2 = 772,94 руб./ед.

Определим дополнительную заработную плату основных производственных рабочих (оплату отпусков, отгулов и т.д):

Зд1 = 0,35 Зо1 = 0,35 816,32 = 285,71 руб./ед.

Зд2 = 0,35 Зо2 = 0,35 772,94 = 270,53 руб./ед.

Определим премиальные доплаты производственным рабочим:

Зп1 = 0,05 (Зо1 + Зд1)= 0,05 (816,32 + 285,71) = 55,10 руб./ед.

Зп2 = 0,05 (Зо2 + Зд2)= 0,05 (772,94 + 270,53) = 42,18 руб./ед.

Теперь можем определить суму основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих:

Зод1 = Зо1 + Зд1 + Зп1 = 816,32 + 285,71 + 55,10 = 1 157,14 руб./ед.

Зод2 = Зо2 + Зд2 + Зп2 = 772,94 + 270,53 + 42,18 = 1 095,66 руб./ед.

Таблица 17

Расчет тарифной зарплаты основных производственных рабочих.

№

Наименование операции техпроцесса

Суммарная трудоемкость при изготовлении 100 ед. продукции (данные ПФО предприятия)

Специальность

рабочего на операции

Разряд рабочего на операции

Часовая тарифная ставка

Основная

(тарифная)

зарплата

Базовый вариант

Новый

Вариант

Базовый вариант

Новый

вариант

час.

руб./ч

рублей/ед.

1

Резка прутка на заготовки

0,91

0,91

Операционист

IV

81,14

73,84

73,84

2

Нагрев в электропечи

0,62

0,60

Термист

III

73,56

45,6

44,14

3

Штамповка

0,90

0,90

Штамповщик

IV

81,14

73,02

73,02

4

Нагрев в электропечи

0,57

---

Термист

III

73,56

41,92

0

5

Обрезка облоя

0,87

0,87

Штамповщик

VI

97,04

84,42

84,42

6

Обдувка

0,63

0,63

Операционист

III

73,56

46,34

46,34

7

Зачистка заусенцев

1,35

1,35

Операционист

IV

81,14

109,54

109,54

8

Нагрев в электропечи

0,55

0,55

Операционист

III

73,56

40,46

40,46

9

Правка

0,87

0,87

Штамповщик

VI

97,04

84,42

84,42

10

Обдувка песком

0,60

0,60

Операционист

III

73,56

44,14

44,14

11

Зачистка заусенцев

1,35

1,35

Операционист

IV

81,14

109,54

109,54

12

Окончательный контроль

качества

0,65

0,65

Контролер ОТК

VI

97,04

63,08

63,08

ИТОГО: Основная заработная плата рабочих

816,32

772,94

7.2.4. Расчет единого социального налога

Определение отчислений на социальное страхование с суммы основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих можем провести по формуле:

Оесн = Нсоц.нал. Зод (20)

где Нсоц.нал. - ставка единого социального налога, которая на 2007/2008 год составляет 26 % [12].

Тогда имеем:

Оесн1 = Нсоц.нал. Зод1 = 0,26 1 157,14 = 300,86 руб./ед.

Оесн2 = Нсоц.нал. Зод2 = 0,26 1 095,66 = 284,87 руб./ед.

7.2.5 Расчет расходов на электроэнергию для технологических целей

В рассматриваемых вариантах технологического процесса имеется нагрев металла перед штамповкой, обрезкой облоя и правкой в электрических печах (базовый вариант) и нагрев перед штамповкой и правкой (новый вариант). Тогда расходы на электроэнергию для нагрева можем определить по формуле:

(21)

где Wуст. - мощность токоприемника, кВт;

tнагр. - время нагрева заготовок, необходимых для изготовления 100 шт.

изделий, часов.

маш. - коэффициент машинного времени, который устанавливает связь

между трудоемкостью на операции и временем работы оборудования.

Однако в данной формуле задана не трудоемкость на операции, а время нагрева заготовок. Тогда маш. = 1.

кпд.- коэффициент полезного действия печи или другого нагревательного устройства; кпд.электропечи = 0,9 [11];

п - коэффициент, учитывающий потери электрической энергии в сети,

п = 0,96 [11];

Цэс - оптовая цена 1 кВт силовой электроэнергии, руб./кВтч;

Цэс = 1,84 руб./кВтч.

N - количество нагреваемых полуфабрикатов, шт.; N = 100 шт.

A садки - количество нагреваемых полуфабрикатов в одной садке, шт.

A садки = 50 шт.

Тогда для базового варианта имеем нагрев 100 заготовок в электрической печи СНО-3,2.6,2.5/15М1 с выдержкой при заданной температуре:

Wуст. = 60 кВт

t нагр.1 = 0,62 + 0,57 + 0,55 =1,74 часа;

t нагр.2 = 0,6 + 0,55 =1,15 часа;

п = 0,96; маш. = 1.

Тогда имеем:

Етехн.1 = (60 1,74 1 1,84) / ( 0,9 0,96 ) (100 / 50) = 444,67 руб./ед.

Для нового варианта технологического процесса имеем:

Етехн.2 = ( 60 1,15 1 1,84 ) / ( 0,9 0,96 ) (100 / 50) = 293,88 руб./ед.

7.2.6 Расчет затрат на возмещение износа специальной оснастки

Затраты на возмещение износа специальной оснастки можем определить по выражению:

Сспец. осн. = [ ( Цосн kэр n осн ) / (N вып год Т служ)] n расч. партии (22)

где Цосн - первоначальная стоимость специальной оснастки, руб.;

k эр - коэффициент, учитывающий расходы по эксплуатации оснастки

и ее ремонту; k эр = 1,3 [11];

n осн - количество одинаковой специальной оснастки, используемой в

технологическом процессе, шт.;

N вып год - годовая программа выпуска изделий, шт.;

N вып год = 200 000 шт./год;

Тслуж - срок службы специальной технологической оснастки, год.

Тслуж = 0,1 года при программе выпуска 200 000 шт./год., т.е. 20 000 изд.

n расч. партии - количество деталей, для которых ведется расчет

себестоимости изготовления, шт.; n расч. партии = 100 шт.

Для реализации первого варианта технологического процесса необходимо три комплекта штамповой оснастки (верхняя нижняя половина открытого молотового штампа, обрезной штамп, правильный штамп) стоимостью одного комплекта в 12 850, 11 670, 12 034 руб. соответственно. Для реализации второго варианта техпроцесса необходимо также три комплекта оснастки (верхняя и нижняя половина открытого штампа для винтового фрикционного пресса, обрезной штамп, правильный штамп) стоимостью одного комплекта в 13 950, 11 670, 12 034 руб. соответственно. Следовательно, получим:

n осн1 = 1; Цосн1 = 12 850 + 11 670 + 12 034 = 36 554 руб.

n осн2 = 1; Цосн2 =13 950 + 11 670 + 12 034 = 37 654 руб.

Тогда, по вариантам технологического процесса имеем:

Сспец. осн 1 = [ ( 36 554 1,3 1 ) / ( 200 000 0,1 ) ] 100 = 237,60 руб./ед.

Сспец. осн 2 = [ ( 37 654 1,3 1) / ( 200 000 0,1 ) ] 100 = 244,75 руб./ед.

7.2.7 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию производственного оборудования

Определение расходов содержание и эксплуатацию оборудования можем провести по формуле:

Собор. = Собу + Собсп + Сосну + Сину + Синсп + Сэ + Ссж (23)

где Собу - расходы на содержание и эксплуатацию универсального оборудования, руб.;

Собсп - расходы на содержание и эксплуатацию специального оборудования, руб.;

Сосну - расходы на возмещение износа универсальной технологической оснастки, руб.;

Сину - расходы на возмещение износа универсального инструмента, руб.

Синсп - расходы на возмещение износа специального инструмента, руб.;

Сэ - расходы на электроэнергию для производственных целей, руб.;

Ссж- расходы на сжатый воздух, потребляемый при содержании и эксплуатации оборудования, руб.

В двух рассматриваемых вариантах технологического процесса расходы по статьям Собсп, Сосну, Синсп, Ссж отсутствуют. Определим, последовательно, величины остальных статей расходов для базового и нового варианта технологического процесса.

Расходы на содержание и эксплуатацию универсального оборудования можем определить по формуле:

Собу = С а об + Сур (24)

где С а об - размер амортизационных отчислений в связи с эксплуатацией оборудования, руб.;

Сур - затраты на уход, мелкий и средний ремонт оборудования, руб.

Размер амортизационных отчислений в связи с эксплуатацией оборудования определим по выражению:

С а об = ( Цоб а об t ш-к ) / ( Фд об kзагр 100 ) (25)

где Цоб - первоначальная стоимость оборудования, руб.;

а об - годовая норма амортизационных отчислений для данной группы оборудования, %;

Фд об - действительный (плановый) годовой фонд времени работы оборудования, часов; при односменной работе Фд об = 2 015 часов;

kзагр - коэффициент загрузки оборудования, kзагр = 0,85;

t ш-к - штучно-калькуляционная норма выполнения данной операции технологического процесса (трудоемкость работы на данном оборудовании), часов.

Данные по первоначальной стоимости оборудования, трудоемкости работы на оборудовании и величине годовой нормы амортизационных отчислений для разных единиц оборудования по операциям технологического процесса представлены в таблицах 18 и 19. На основе приведенных в таблицах 18 и 19 данных можем определить величину амортизационных отчислений в связи с эксплуатацией оборудования по вариантам техпроцесса:

С а об1 = [(139 500 12,5 0,91) + (216 550 11,0 (0,62 + 0,57 + 0,55)) +

+ (987 560 10,3 (0,90 + 0,87)) + (616 590 10,3 0,87) + (65 500 12,5

(0,63 + 0,60)) + (69 500 12,5 (1,35 +1,35)) + (45 986 12,5 0,65) ] / (2 015 0,85 100) = [(1 586 812,5 + 4 144 767,0 + 18 004 206,36 + 5 525 262,99 +

+ 1 007 062,50 + 2 345 625,0 + 373 636,25] / (2 015 0,85 100) = 32 987 372,60/ /(2 015 0,85 100) = 192,60 руб./ед.

С а об2 = [(139 500 12,5 0,91) + (216 550 11,0 (0,60 + 0,55)) + (876 590

10,3 (0,90 + 0,87)) + (616 590 10,3 0,87) + (65 500 12,5 (0,63 + 0,60)) + (69 500 12,5 (1,35 +1,35)) + (45 986 12,5 0,65) ] / (2 015 0,85 100) =

= [(1 586 812,5 + 2 739 357,50 + 15 981 112,29 + 5 525 262,99 + 1 007 062,50+ + 2 345 625,0 + 373 636,25] / (2 015 0,85 100) = 172,58 руб./ед.

Таблица 18

Сведения о применяемом производственном оборудовании при изготовлении детали типа "фланец".

№

Наименование операции

Наименование оборудования

Первоначальная стоимость

Норма амортизац. отчислений

Количество единиц рем. сложности

Потребляемая мощность

руб.

%

-

кВт

1

Резка исходного материала на мерные заготовки

Абразивно-отрезной станок модели 8552

139 500

12,5

0,5

5,0

2

Нагрев штучных заготовок

Электропечь сопротивления СНО-3,2.6,2.5/15М1

216 550

11,0

0,5

60

3

Штамповка, обрезка в базовом варианте

Молот МПЧ 3,15 т.

987 560

10,3

1,0

35

4

Штамповка, обрезка в новом варианте

Фрикционный пресс усилием 80 МН

876 590

10,3

1,0

22

5

Правка в базовом и новом варианте

Кривошипный пресс усилием 40 МН

616 590

10,3

1,0

20

6

Обдувка полуфабрикатов и изделий

Обдувочный барабан модели ОБ-80

65 500

12,5

0,5

8,0

7

Зачистка заусенцев

Абразивно-отрезной станок модели 8А240

69 500

12,5

0,5

5,0

8

Контроль качества готовой продукции

Ультразвуковой дефектоскоп

45 986

12,5

0,5

2,0

Таблица 19

Сведения о длительности работы производственного оборудования по вариантам технологического процесса.

№

Наименование операции

Наименование оборудования

Штучно-калькуляционная норма при выполнении технологических операций (из расчета на 100 готовых деталей)

Базовый вариант

Новый вариант

час.

час.

1

Резка исходного материала на мерные заготовки

Абразивно-отрезной станок модели 8552

0,91

0,91

2

Нагрев штучных заготовок

Электропечь сопротивления СНО-3,2.6,2.5/15М1

0,62 + 0,57 + 0,55

0,60 + 0,55

3

Штамповка, обрезка в базовом варианте

Молот МПЧ 3,15 т.

0,90 + 0,87

----

4

Штамповка, обрезка в новом варианте

Фрикционный пресс усилием 80 МН

----

0,90 + 0,87

5

Правка в базовом и новом варианте

Кривошипный пресс усилием 40 МН

0,87

0,87

6

Обдувка полуфабрикатов и изделий

Обдувочный барабан модели ОБ-80

0,63 + 0,60

0,63 + 0,60

7

Зачистка заусенцев

Абразивно-отрезной станок модели 8А240

1,35 + 1,35

1,35 + 1,35

8

Контроль качества готовой продукции

Ультразвуковой дефектоскоп

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены