Армирование нитридно-кремниевой керамики нитевидными кристаллами карбида кремния способствует повышению ее предела прочности при изгибе ?_и до 900 МПа и коэффициента К_1с интенсивности напряжений в вершине трещины до 10 МПа^. м^1/2. Улучшение свойств композиционного материала происходит за счет суммирования положительных свойств матрицы и уникальных параметров нитевидных кристаллов, которые являются барьером при распространении трещин в керамических материалах.

Композиционную керамику инструментального назначения разрабатывали на основе системы Si₃N₄ - Y₂O₃ - Al₂O₃ (условное обозначение РКС 11). В процессе исследования выведена оптимизированная система Si₃N₄ - Y₂O₃ - Al₂O₃ - SiC_н.к. (условное обозначение РКС 33). Инструмент с многогранной неперетачиваемой пластиной из керамики состава Si₃N₄ - Y₂O₃ - Al₂O₃ - SiC_н.к. в максимальной степени удовлетворяют требованиям высокоскоростного резания. Структуру керамики Si₃N₄ - Y₂O₃ - Al₂O₃ - SiC_н.к. формируют зерна нитрида кремния размером 0,5 - 2 мкм и межзеренная фаза из активаторов спекания и нитевидных кристаллов карбида кремния, не имеющих определенной пространственной ориентации в матрице.

Установлено значительное влияние количества вводимых нитевидных кристаллов на прочность, трещиностойкость, термостойкость и эксплуатационные показатели инструментов из армированной нитридно-кремниевой керамики, результаты которой представлены на листе 06.М.15.64.80. Из графика следует, что максимальное увеличение стойкости инструментов обеспечивает введение в керамическую матрицу SiС_н.к в количестве 10-15%. Увеличение их содержания в нитридно-кремниевой матрице свыше 15% приводит к снижению стойкости режущих инструментов. Работоспособность инструментов из композиционной керамики, в которой содержится 25% SiС_н.к, является неудовлетворительной, так как стойкость этих инструментов ниже стойкости инструментов из матричной керамики.

Максимальные значения прочности, трещиностойкости и термостойкости также имеет керамика, в состав которой 10-15% SiС_н.к. Важной особенностью разработанной композиционной керамики РКС33 является высокая прочность при температуре 1200°С, которая в результате армирования увеличивается до 600 МПа. Армированная керамика выдерживает максимальные термические нагрузки и не разрушается даже после 1200 термических циклов «нагрев - охлаждение», что превышает термостойкость матричной керамики на 30%.

Повышенные эксплуатационные характеристики режущих инструментов из армированной нитридно-кремниевой керамики РКС 33 обеспечивают его эффективное применение. Приведенные на листе графической части зависимости показывают удельный съем металла Q за период стойкости инструментов из РКС 33 и РКС 22 при точении алюминиевых сплавов. На всех режимах резания использование инструментов из РКС 33 обеспечивает значительное увеличение удельного съема металла.

Таблица 9.1

Параметр	Значение параметра для керамики
	РКС 11 Si3N4 - Y2O3 - Al2O3	РКС 33 Si3N4 - Y2O3 - Al2O3 - SiCн.к.
Плотность, г/см3 Пористость, % Твердость HRC Предел прочности при изгибе (20 °С/1200 °С), МПа Коэффициент К1с, МПа. м1/2 Число циклов «нагрев до 1200 °С - охлаждение 400 °С» до разрушения образцов	3.18 - 3.22 0.6 - 0.9 92 720/480 6.4 - 7.2 926	3.2 0.5 - 1.2 92 880/600 8.3 - 9.3 1220

Исследование эксплуатационных показателей режущих инструментов из РКС 33 при точении алюминиевых сплавов в широком диапазоне режимов резания показали их высокую эффективность. Влияние скорости резания на стойкость режущих инструментов из ВК6, РКС22, РКС 33 при обработке алюминиевых сплавов представлено на листе графической части.

Результаты исследования влияния подачи при точении на стойкость керамических инструментов показали, что наибольшую стойкость на малых подачах имеют режущие инструменты из ВОК 71, но с увеличением подачи стойкость ВОК 71 снижается, а лучшие результаты обеспечивают режущие инструменты из РКС 33. Влияние подачи на стойкость керамических режущих инструментов из ВОК 71, РКС22 и РКС 33 при растачивании представлено на листе графической части.

Другой проблемой, решаемой технологами и конструкторами является разработка высокоскоростного оборудования и оснастки.

Повышение производительности станков с ЧПУ связано с увеличением скоростей подач рабочих органов станка. Это может быть реализовано за счет применения современных более динамичных приводов станка, разработки новых несущих систем станков с улучшенными динамическими характеристиками, а также систем управления. Приводы подач большинства современных станков отечественного и иностранного производства, как правило, обладают возможностью реализовывать требуемые скорости подач и достаточно высокие ускорения при разгоне - торможении. Кроме того, многие современные станки обеспечивают большую часть требуемых частот вращения шпинделя. Системы же управления станков часто ограничивают производительность работы станка. Даже в современных системах ЧПУ последних моделей применяемый метод управления движением не позволяет достичь заданной технологом скорости подач.

Причиной этого является принцип движения с разгоном - торможением от нуля до нуля скорости в каждом кадре управляющей программы. В соответствии с этим принципом каждый кадр управляющей программы выполняется автономно от других кадров.

В таблице 2 приведены некоторые результаты сравнительных расчетов теоретического времени обработки и реального с учетом разгона - торможения в каждом кадре для случая движения по прямолинейному участку траектории, состоящему из множества кадров равной длины.

Как видно из таблицы 9.2 реальное время может быть в несколько раз больше определенного по режиму резания и зависит от соотношения величин подачи, ускорения и длин кадра. Это объясняется тем, что эпюра скоростей подач представляет собой треугольник и реальная подача не достигает величины, заданной технологом.

Таблица 9.2

Скорость подачи, мм/мин	Ускорение, м/с2	Длина кадра, мм	Суммарный путь обработки, м	Теоретическое время, мин	Реальное время, мин
400	0,025 0,5 0,5 1	0,2	200,4	501 501 501 501	2987,4 2112,4 835 668
400	0,05	1 5	200,4	501 501	1169 634,6
100 150 200 Более 200	0,05	0,2	200,4	2004 1336 1002 Менее 1002	2839 2588,5 2112,4 2112,4

Задачей повышения производительности связана с задачей уменьшения или полного исключения разгонов и торможений в процессе движения, обеспечивающий сокращение времени обработки. Это может быть осуществлено: - применением специальных способов управления движением, позволяющим на трехмерной траектории, состоящей из непрерывной последовательности кадров, которую желательно выполнять на заданной скорости подачи, управлять скоростью движения узлов без разгона от нуля до нуля; - повышение самой величины допустимого ускорения системы, что приведет к уменьшению времени разгона - торможения.

При высокоскоростном фрезеровании необходимо учитывать стратегию обработки. Это резание только в одном направлении: попутное фрезерование при черновой и получистовой обработок и встречное для чистовых операций. При попутном фрезеровании выделяется меньше теплоты, меньше ударные нагрузки на режущие кромки инструмента и, как следствие, наибольшая продолжительность работы инструмента и меньший расход ресурса шпиндельного узла станка. При встречном фрезеровании за счет уменьшения изгиба режущего инструмента повышается геометрическая точность. При высокоскоростном фрезеровании рекомендуется траектория движения инструмента по эквидистанте или трохоидальную обработку.

При высокоскоростной обработке температурный фактор является лимитирующим при выборе параметров резания и материала режущего инструмента. Верхний предел скорости резания ограничен в основном такими значениями температуры резания, при которых инструментальные материалы еще могут сравнительно успешно работать.

8.4 Поиск информации

Таблица 9.3

Название статьи, автор	Библиографические данные	Краткое содержание	Примечания
Оснастка для станков с ЧПУ/ Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н.	Москва: Машиностроение, 1990 г. - 507 с.	Приведены сведения о прогрессивной технологической оснастке: станочных приспособлениях, режущем и вспомогательном инструменте, устройствах для контроля, настройки и автоматической смены инструментов для станков с ЧПУ.	Рассмотрены конструкции зажимных устройств для высокоскоростных станков с ЧПУ.

8.5 Выбор конкретного технического решения

В качестве базового варианта для создания, будущего технического решения позволяющего повысить производительность обработки принимаем совершенствование инструмента с материалом режущей части из нитридно-кремниевой керамики, армированной нитевидными кристаллами карбида кремния. Кроме того для достижения высоких скоростей обработки необходимо использовать оборудование с приводами большой мощности, шпиндельными узлами на воздушных керамических подшипниках скольжения с нагнетателем воздуха, сбалансированными движущимися частями, направляющими из металлокерамики. Для более высокой скорости обработки необходимо повысить величину допустимого ускорения системы, для уменьшения времени разгона - торможения. Также на черновых операциях фрезерования необходимо вести обработку попутно, а при чистовом фрезеровании - встречно. Данный выбор обоснован тем, что по сравнению с другими способами повышения производительности режущий инструмент и оборудование обладают рядом преимуществ, описанных в пункте 3.

8.6 Формирование научных целей и задач

Целью данных исследований является изучение проблем высокоскоростной обработки. Задачи данного исследования состоят в том, чтобы после изучения интересующих нас факторов, влияющих на процесс высокоскоростной обработки, выбрать объективные методы, повышающие производительность обработки. Также необходимо выдвинуть предположение о наиболее вероятной степени влияния того или иного параметра исследуемого объекта на показатели его функционирования.

8.7 Формирование исходной научной гипотезы

Считаем что наиболее существенными факторами, оказывающими влияние на показатели функционирования объекта (производительность механической обработки), являются недостаточная стойкость режущего инструмента и малое сопротивление развитию трещин.

8.8 Выбор вида исследований

Вследствие отсутствия материальной базы и недостаточного объема практических знаний в данной области в качестве вида исследований выбираем литературные, основанные на создании, в соответствии с выбранной методикой и критериями (научно-субъективные знания), новых объективных знаний.

8.9 Подготовка исследований

В качестве источников информации используем научно-техническую литературу, посвященную высокоскоростным методам обработки. В данной литературе изложены теоретические основы высокоскоростного растачивания отверстий, приведены прогрессивные инструментальные материалы, обеспечивающие оптимальные характеристики процесса.

8.10 Данные о проведении исследований

В качестве исследований выбрали литературные исследования, основанные на теоретических данных. Для решения проблем, описанных в пункте 2, была использована литература, приведенная в пункте 4. В ней были найдены общие технические решения, позволяющие решить некоторые из этих проблем. Все известные технические решения описаны в пункте 3. Проведен их субъективный анализ, на основе которого выбрано одно комплексное техническое решение, которое в большей степени решает поставленную задачу - повышение производительности механической обработки.

8.11 Обработка результатов

Повышение производительности при растачивании, фрезеровании и сверлении является важной задачей в современном машиностроении. Эта задача решается с помощью применения высокоскоростной обработки. Наиболее важной проблемой при высокоскоростной обработке является выбор материала режущего инструмента. В результате проведенных литературных научных исследований предлагается применить инструмент с материалом режущей части из нитридно-кремниевой керамики, армированной нитевидными кристаллами карбида кремния. Кроме того для достижения высоких скоростей обработки необходимо использовать оборудование с приводами большой мощности, сбалансированными движущимися частями, направляющими из металлокерамики.

9. Патентные исследования

9.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Одним из путей совершенствования расточки отверстий является совершенствование режущего инструмента. На операции 015 применяется борштанга. Усовершенствовать борштангу можно путем использования прогрессивных технических решений, созданных в последнее время. Выявить прогрессивные технические решения, которые могут лечь в основу конструкции усовершенствованного инструмента можно в результате патентного исследования достигнутого уровня развития вида техники «Борштанги».

Таким образом, будем исследовать вид техники «Режущие инструменты», объект техники «Борштанги».

9.2 Описание объекта

Борштанга состоит из держателя инструмента, резцовой головки, с расположенным на ней режущей пластиной, посадочного отверстия, расположенного в державке, винта, фиксирующего резцовую головку.

Инструменту сообщают вращательное движение, а заготовке - поступательное перемещение параллельно оси вращения. В результате инструмент снимает с заготовки слой материала в виде стружки, которая сходит по передней поверхности режущей пластины, завиваясь в стружкозавивающей канавке в спираль.

Недостатками данной борштанги является низкая производительность, плохое качество обработанных поверхностей, большая шероховатость.

Целью исследования достигнутого уровня развития вида техники является повышение производительности расточной операции, улучшение качества поверхности путем использования прогрессивной конструкции расточной борштанги.

Исследование патентного уровня проводим в отношении ведущих стран. В области машиностроения ведущими странами являются Япония, Чехия, Германия, Швеция, Россия.

Борштанга характеризуется конструктивными признаками - перечнем элементов и их формой, материалом, взаимным расположением и взаимосвязью, соотношением размеров. Следовательно как объект изобретения борштанга представляет собой устройство.

Исследуемый объект - борштанга содержит следующие технические решения:

- борштанга, общая компоновка;

- резец-вставка, форма режущей части;

- материал режущей части;

- технологический процесс, положенный в основу работы борштанги - расточная операция;

- способ изготовления.

При исследовании достигнутого уровня развития вида техник с целью повышения производительности путем выбора наиболее прогрессивной конструкции борштанги будем исследовать общую компоновку борштанги.

а) Общая компоновка. Предварительное знакомство с патентной документацией показало, что в ведущих странах регулярно патентуются конструкции борштанг. Поэтому оставляем в перечне для исследования.

б) Форма режущей части известна и не подлежит дальнейшему исследованию.

в) Материал режущей части известен и не подлежит дальнейшему исследованию.

г) Технологический процесс, положенный в основу работы борштанги известен и не подлежит дальнейшему исследованию.

д) Способ изготовления борштанги известен и не подлежит дальнейшему исследованию.

Исследование будем проводить по следующей технической документации:

1. Официальный бюллетень «Открытия, изобретения»

2. Реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира»

3. РЖ ВИНИТИ раздел А14

4. Экспресс-информация ВИНИТИ «Режущи инструменты»

Журналы: «СТИН», «Вестник машиностроения», «Машиностроитель», «Изобретатель и рационализатор».

Задача данного этапа - определить перечень классификационных индексов ИТР, минимальные ретроспективность и широту поиска, а также перечень источников информации, обеспечивающие достаточную полноту и достоверность исследования достигнутого уровня развития вида техники, патентной чистоты объекта.

Классификация изобретений действующая в:

России - Международная классификация изобретений (МКИ), НКИ;

США - МКИ, НКИ;

Чехии - МКИ, НКИ;

Японии - МКИ, НКИ.

Для определения рубрики МКИ ИТР «Борштанги» определяем ключевое слово. По «Алфавитно-предметному указателю», т. 1, определяем для слова «Борштанги» предполагаемую рубрику В23В29/00.

По указателю МКИ уточняем рубрику МКИ:

В23В29/02 - борштанги.

При исследовании достигнутого уровня развития вида техники устанавливаем глубину поиска 20 лет, исходя из того, что наиболее прогрессивные технические решения были созданы в этот период.

При исследовании достигнутого уровня будем принимать во внимание все источники информации, указанные в таблице 10.1.

Объект - борштанга.

Вид исследования:

- исследование достигнутого уровня развития вида техники;

Цель патентного поиска - обеспечение достаточной полноты и достоверности исследования достигнутого уровня развития вида за счет тщательного отбора и исследования патентной документации.

Таблица 10.1

Предмет поиска (ИТР)	Страны поиска	Индексы МКИ (НКИ) и УДК	Глубина поиска, лет	Источники информации
1. Исследование патентного уровня развития вида техники.
Борштанга, общая компоновка	Россия Чехия Япония США	МКИ: В23В29/02 В23В29/12 В23В29/18 В23В29/034 В23В27/16 УДК 621.9.02	20 (1986-2006)	РЖ ВИНИТИ 14А «Резание материалов. Станки и инструменты». Реф. Сб. ВИНИИПИ «Изобретения стран мира» Книги в области обработки резанием, токарной обработки, режущего инструмента. Рекламные проспекты зарубежных фирм и отечественных предприятий.

Будем проводить предметный поиск, поскольку ИТР соответствует небольшому числу классификационных рубрик.

Просматриваем источники информации в соответствии с регламентом поиска.

В просмотренных источниках информации выбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР «Борштанга, общая компоновка». По этим документам знакомимся с рефератами, аннотациями, формулами изобретений, чертежами.

Сведения о технических решениях, имеющих отношение к ИТР, «Борштанга, общая компоновка» заносим в таблицу 10.2.

Изучаем сущность технических решений, занесенных в таблицу 10.2, по сведениям, содержащимся в графе 4, а также путем просмотра текстов патентных описаний, статей и т.п. Если из рассмотрения сущности технического решения видно, что оно решает принципиально иную задачу по сравнению с задачей повышения производительности и качества поверхности расточной операции путем использования прогрессивной конструкции расточной борштанги, которую решает ИТР, документ исключаем из дальнейшего рассмотрения. Если видно, что техническое решение решает ту же или близкую задачу, документ включаем в перечень для детального анализа. Запись об этом делаем в графе 6 таблицы 10.2.

Задача данного этапа - путем сопоставления признаков ИТР Борштанги и отобранных технических решений установить:

- какое из отобранных технических решений является наиболее прогрессивным;

- обладает ли объект патентной чистотой в отношении стран проверки.

В России, Японии и Чехии действует европейская система построения патентной формулы, по которой самостоятельное значение имеет только её первый пункт.

В США применяется американская система построения патентной формулы, по которой все пункты являются независимыми. Поэтому в патенте США №619564 будем рассматривать все пункты.

Выявляем существенные признаки ИТР борштанги и группируем их. Выявленные и сгруппированные признаки ИТР заносим в таблицу 10.3. Проверяем наличие каждого из признаков ИТР в каждом аналоге. Наличие признаков отмечаем в графах 3-9 знаком «+», отсутствие - знаком «-». Новые признаки аналогов заносим в графы 1, 2, а в графах 3-9 отмечаем их наличие или отсутствие у ИТР и аналогов «+» или «-».

Таблица 10.3. Существенные признаки ИТР Борштанга

№	Признаки технического решения	ИТР №62-122210	Аналоги
			№4741584/00-80	№845864/00-08	№4619364	а.с. 253876
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а) Элементы
1	Держатель инструмента	+	+	+	+	+
2	Резцовая головка	+	+	+	+	+
3	Клин	-	-	-	-	+
4	Пружина	+	-	-	-	-
5	Штифт	+	-	-	+	-
6	Гайка	-	-	-	+	-
7	Втулка	+	-	+	-	-
б) Форма элементов
1	Резцедержатель имеет механизм автоматического отвода	+	-	-	-	-
2	В корпусе борштанги выполнен паз типа «Ласточкин хвост»	-	-	-	-	+
3	Втулка имеет концентричное отверстие	+	-	-	-	-
4	Втулка состоит из полимерных волокон	-	-	+	-	-
5	Плоская головка для закрепления на ней режущей пластины	+	+	+	+	+
6	Корпус борштанги прямоугольного сечения	-	-	-	-	+

В корпусе державки 2 с эксцентриситетом в 1,5 мм по отношению к оси присоединительного конуса выполнено центральное отверстие диаметром O18Н6. В это отверстие входит своим цилиндрическим хвостовиком поворотный резцедержатель 3 с механизмом автоматического отвода резца состоящим из шарика 4 и пружины 5. Соосно с отверстием, где установлен шарик в корпусе выполнено отверстие 6, диаметр которого меньше диаметра шарика на 0,2…0,4 мм.

В цилиндрический хвостовик резцедержателя 3 запрессован штифт 7. При чем диаметр отверстия выполнен большим (на 1…1,5 мм) чем диаметр штифта, что обеспечивает возможность поворота резцедержателя на небольшой угол.

Державка работает следующим образом. В процессе растачивания усилие резания P_z на резце 9 поворачивает резцедержатель до упора пальца 7 в поверхность отверстия. В этом состоянии выполняется расточка отверстия. После прекращения подачи подпружиненный шарик 4 поворачивает резцедержатель в исходное положение и вновь западает в отверстие 6.

При повороте резцедержателя благодаря наличию эксцентриситета вершина резца отойдет от обработанной поверхности и при выводе державки из расточенного отверстия не будет оставлять винтовой риски.

а) Показатели, обеспечивающие достижение цели усовершенствования объекта - повышение производительности обработки за счет использования прогрессивной конструкции борштанги.

б) Показатели, косвенно содействующие достижению цели - повышение производительности за счет уменьшения износа.

в) Показатели, не влияющие на достижение цели, но усиливающие полезные свойства объекта - повышение точности и качества обрабатываемых отверстий.

г) Показатели, не влияющие на достижение цели, но ослабляющие вредные свойства объекта:

- шероховатость;

- стоимость.

Показатели положительного эффекта заносим в таблицу 10.4.

Таблица 10.4

Показатели положительного эффекта	ТР	Аналоги
	62-122210	4741584/ 00-80	485864/ 00-08	4619564	253876
1	2	3	4	5	6	7
1 2 3 4	а б в г	4 2 3 1	2 1 0 1	2 1 1 0	1 0 0 0	3 2 3 1
Сумма положительных эффектов	10	4	4	1	9

Оцениваем обеспечение каждого показателя положительного эффекта каждым аналогом в баллах от -4 до +4. Заносим оценки в графы таблицы 10.4. Суммируем оценки по каждому аналогу, заносим их в нижнюю строку таблицы 10.5. Видим, что наибольшую сумму баллов имеет борштанга патент Японии №62-122210, автора Хирахара Кодзи и др. В этом техническом решении в наибольшей степени обеспечивается повышение производительности обработки за счет прогрессивной конструкции борштанги. Следовательно данное техническое решение является наиболее прогрессивным.

Исследования достигнутого уровня развития вида техники «Борштанга» показало, что цель усовершенствования - повышение производительности обработки за счет прогрессивной конструкции борштанги в наибольшей степени обеспечивается в ТР «Режущий инструмент» по патенту Японии №62-122210. Кроме того данное ТР позволяет уменьшить шероховатость, улучшить качество и точность обработанной поверхности. Поэтому данное ТР используем в конструкции усовершенствованной борштанги.

10. Проектирование компоновки рабочего места

Рабочее место - это первичное звено производства, от качества работы которого зависят результаты деятельности всего завода. Поэтому необходимо уделять вынимание улучшению организации рабочих мест. Улучшение оснащенности, рациональная планировка, хорошо налаженное обслуживание рабочих мест и другие подобные мероприятия являются важными факторами повышения производительности труда и снижения утомляемости работающего.

Основной задачей проектирования организации рабочего места является создание такой конструкции организационной оснастки и такого расположения оборудования, заготовок, готовых деталей и оснастки, при которых отсутствуют лишние и нерациональные движения и приемы, максимально сокращаются расстояния перемещения рабочего.

На листе графической части изображена планировка рабочего места оператора. Инструментальная тумбочка расположена на расстоянии 2400 мм, справа от рабочего, а слева от него, на расстоянии 2700 мм, расположен приемный стол для тары с заготовками и деталями.

11. Экономическая эффективность проекта

Цель раздела - рассчитать технико-экономические показатели проектируемого технологического проекта, произвести сравнительный анализ с показателями базового варианта и определить экономический эффект от предложенных в проекте технических решений.

Таблица 11.1. Краткая характеристика сравниваемых вариантов

Базовый вариант	Проектируемый вариант
Для производства корпуса выключателя используются: 1 токарный (с ЧПУ), 1 протяжной и 1 фрезерный (с ЧПУ) станок. На 05-ой 10-ой, 15-ой, 20-ой, 25-ой, 30-ой, 35-ой, 40-ой, 45-ой операциях применяют инструмент из быстрорежущей стали. Тип производства - серийное. Условия труда - нормальные. Форма оплаты труда - повременно-премиальная.	Для производства корпуса выключателя используются: 1 многоцелевой станок, 1 протяжной станок. На 05-ой 10-ой, 15-ой, 20-ой, 25-ой, 30-ой, 35-ой, 40-ой, 45-ой операциях применяют инструмент из быстрорежущей стали. Тип производства - серийное. Условия труда - нормальные. Форма оплаты труда - повременно-премиальная.

Расчет будем вести только по изменяемым операциям технологического процесса, а именно 05-ой 10-ой, 15-ой, 20-ой, 25-ой, 30-ой, 35-ой, 40-ой, 45-ой.

Таблица 11.2. Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов

№ п/п	Показатели	Условное обозначение	Значения показателей	Источники информации
			Базовый вариант	Проект
1	2	3	4	5	6
1	Годовая программа выпуска группы деталей, шт.	Пг	1200	1200	Задание
2	Норма штучного времени на операцию, мин.	Тшт05 Тшт10 Тшт15 Тшт20 Тшт25 Тшт30 Тшт35 Тшт40 Тшт45	0,484 1,226 1,1 1,58 0,688 1,133 0,626 3,188 0,6	0,184 2,12 4,73 - - - - - -	Данные с предприятия
3	Машинное время, мин.	Т005 Т010 Т015 Т020 Т025 Т030 Т035 Т040 Т045	0,05 0,56 0,615 1,023 0,208 0,7 0,155 2,487 0,09	0,05 1,198 3,643 - - - - - -	-
4	Часовая тарифная ставка рабочего оператора, руб.	Сч	29,86	29,86	-
5	Часовая тарифная ставка наладчика, руб.	Счн	36,27	36,27	-
6	Коэффициент доплат до часового, дневного и месячного фондов	Кд	1,08	1,08	-
7	Коэффициент доплат за профмастерство	Кпф	1,2	1,2	-
8	Коэффициент доплат за условия труда	Ку	1,08	1,08	-
9	Коэффициент доплат за вечерние и ночные часы	Кн	1,2	1,2	-
10	Коэффициент премирования	Кпр	1,2	1,2	-
11	Коэффициент выполнения норм	Квн	1,1	1,1	-
12	Коэффициент отчисления соцстраху	Кс	0,26	0,26	-
13	Цена единицы оборудования, тыс. руб.	Цоб05,25,35,45 Цоб10,15,20,30,40	640 450	980	-
14	Коэффициент расходов на доставку и монтаж оборудования	Кмонт	0,1	0,1
15	Выручка от реализации изношенного оборудования, тыс. руб. (5% от стоимости)	Вр0.5-45	-	54.5	-
16	Эффективный годовой фонд времени работы, час: Оборудования Рабочего	Фэ Фэр	4015 1731	4015 1731	-
17	Коэффициент затрат на текущий ремонт оборудования	Кр	0,3	0,3	-
18	Установленная мощность электродвигателей, кВт	Му05,25,35,45 Му10,15,20,30,40	10 10	15	-
19	Коэффициент одновременной работы электродвигателей	Код	1	1	-
20	Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности	Км	0,7	0,7	-
21	Коэффициент потерь электроэнергии в сети завода	Кп	1,05	1,05	-
22	Коэффициент загрузки электродвигателей по времени	Кв	0,5	0,5	-
23	Тариф платы за электроэнергию, руб. /кВт	Цэ	1.35	1.35	-
24	Коэффициент полезного действия станка	Кпд	0,9	0,9	-
25	Цена единицы рабочего инструмента, руб.	Ци05,25,35,45 Ци10 Ци15 Ци20 Ци30 Ци40	19,8 568,8 66,6 39,6 44,82 607,2 52,2 39,06	316,8 568,8 784,8 39,6 66,6 59,4 44,82 13,5 19,8 607,2 13,5 52,2 39,06	-
26	Коэффициент транспортно заготовительных расходов на доставку инструмента	Ктр	1,02	1,02	-
27	Выручка от реализации изношенного инструмента, руб.	Ври05,25,35,45 Ври10 Ври15 Ври20 Ври30 Ври40	3.96 113,76 13,32 7,92 13,32 121,4 10,44 7,8	63,36 113,76 156,96 7,92 13,32 11,88 8,96 2,7 3,96 121 2,7 10,44 7,8	-
28	Коэффициент случайной убыли инструмента	Куб	1,1	1,1	-
29	Количество переточек до полного износа	Нпер05,25,35,45 Нпер10 Нпер15 Нпер20 Нпер30 Нпер40	11 30 24 62 7 24 62 7	22 30 30 62 24 62 7 11 11 24 11 62 7	-
30	Стоимость одной переточки, руб.	Спер05,25,35,45 Спер10 Спер15 Спер20 Спер30 Спер40	26.8 60.8 16.8 57,6 52,8 16.8 57.6 52,8	52.8 60.8 60.8 57.6 16.8 57.6 52.8 26.8 16 16.8 26.8 57.6 52.8	-
31	Стойкость инструмента между правками, час.	Ти05 Ти10 Ти15 Ти20 Ти25 Ти30 Ти35 Ти40 Ти45	1.5 2 5 0.5 0,5 1.5 5 1.5 0.5 0,5 1.5	2 2 2 0.5 5 0.5 1 1.5 1.5 5 1.5 0.5 1	-
32	Цена единицы приспособления, тыс. руб.	Цпр05,25,35,45 Цпр10,15,20,30,40	2970 6491	14631	-
33	Коэффициент учитывающий затраты на ремонт приспособления	Кр.пр.	1,5	1,5	-
34	Выручка от реализации изношенного приспособления, руб.	Вр.пр. 05,25,35,45 Вр.п. 10,15,20,30,40	594 1298	2926	-
35	Количество приспособлений необходимое для производства годовой программы группы деталей	Нпр	1	1	-
36	Физический срок службы приспособления, лет	Тпр	5	5	-
37	Расходы на СОЖ, руб./год	Нсм	300	300	-
38	Удельный расход воды для охлаждения на один час работы станка, м3/час	Ув	0,6	0,6	-
39	Тариф платы за 1м3 воды.	Цв	1.2	1.2	-
40	Площадь занятая одним станком, м2	Руд05,25,35,450 Руд10,15,20,30,40	13 3	23	-
41	Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь	Кд.пл.	3,5 4,5	2	-
42	Стоимость эксплуатации 1 м кв. площади здания в год, руб.	Цпл	4500	4500	-
43	Норма обслуживания станков одним наладчиком	Нобсл	10	10	-
44	Масса заготовки, кг	Мзаг	2,2	2,2	-
45	Вес отходов в стружку, кг	Мотх	0.4	0.4	-
46	Цена 1 кг материала, руб.	Цмат	205.22	205.22	-
47	Цена 1 кг отходов, руб.	Цотх	0.41	0.41	-
48	Коэффициент транспортно-заготовительных расходов	Ктз	1,01	1,01	-
49	Стоимость комплекта аппаратуры для записи программ и затраты на разработку одной программы, руб.	Зуп05,25,35,45 Зуп10,15,20,30,40	5000 15000	15000	-
50	Период выпуска деталей данного наименования, год	Тпер	3	3	-
51	Величина запуска деталей, шт.	Нзап	63	40	-
52	Межоперационное время на передачу партии деталей, час	Тмо	0,5	0,5	-
53	Удельный расход воздуха за 1 час работы установки, приспособления	Усж	0,15	0,15	-
54	Коэффициент, учитывающий потребности с восстановлением перфоленты		0,06	0,06
55	Тариф платы за м3 сжатого воздуха	Цсж	0,15	0,15	-

Таблица 11.6. Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам техпроцесса, руб.

№	Статьи затрат	Затраты, руб.	Изменение
п/п		Вар.1	Вар.2
1	2	3	4	5
1	Материалы за вычетом отходов	455,83	455,83	0
2	Основная заработная плата рабочих - операторов и наладчиков	11,81	7,86	+4,05
3	Начисления на заработную плату	3,07	2,04	+1,03
4	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	19,755	15,72	+4,035
Итого, технологическая себестоимость Стех.	490,465	481,45	+9,015
5	Общецеховые накладные расходы Рцех = Зпл.оснКцех, Кцех=2,15	25,39	16,899	+8,491
Итого, цеховая себестоимость Сцех = Стех + Рцех	515,855	498,349	+17,506
6	Общезаводские накладные расходы Рзав = Зпл.осн*Кзав, Кзав=2,5	29,525	19,65	+9,875
Итого, заводская себестоимость Сзав = Сцех + Рзав	545,38	517,999	+27,381
7	Внепроизводственные расходы Рвн = СзавКвн, Квн=0,05	27,269	25,9	+1,369
Всего, полная себестоимость Сполн = Сзав + Рвн	572,649	543,899	+28,75

Таблица 11.7. Расчет приведенных затрат и выбор оптимального варианта

№ п/п	Наименование показателей	Расчетные формулы и расчет	Значение показателей
			Базовый	Проектный
1	2	3	4	5
1	Приведенные затраты на единицу детали, руб.	Зпр.ед=Сполн+ЕнКуд Где Ен=0,33 Базовый вариант Зпр.ед=572,649+0,3336=584,529 Проектный вариант Зпр.ед=543,899+0,3392=574,259	584,529	574,259
2	Годовые приведенные затраты, тыс. руб.	Зпр.г=Зпр.едПг Базовый вариант Зпр.г=584,5291200=701,435 Проектный вариант Зпр.г=574,2591200=689,111	701,435	689,111

Проведем расчет экономической эффективности проектируемого варианта техники.

Условно-годовая экономия от снижения себестоимости изделия составит:

Э_у.г.=П_р.ож.=(С_{полн.баз}-С_{плон.пр.})П_г (13.1.)

П_р.ож.=Э_у.г.=(572,649-543,899)1200=34500 руб.

Налог на прибыль

Н_приб.=Э_у.г.К_нал (13.2.)

где К_нал - коэффициент налогообложения прибыли, К_нал=0,24.

Н_приб.=345000,24=8280 руб.

Чистая прибыль составит

П_р.чист.=П_р.ож.-Н_приб. (13.3.)

П_р.чист.=34500-8280=26220 руб.

Определим расчетный срок окупаемости инвестиций

Т_ок= (13.4.)

Т_ок==4,2 года = 5 лет

Расчетный срок окупаемости получился 5 лет.

Определим общую текущую стоимость доходов в течение принятого горизонта расчета:

(13.5)

где Е=5% - процентная ставка на капитал,

Д_общ= руб.

Интегральный экономический эффект (чистый дисконтированный доход) составит:

Э_инт=ЧДД= Д_общ-К_общ (13.6)

Э_инт=113061-110420= 2641 руб.

Таким образом, вложив в осуществление проекта 110,42 тыс. руб., через 5 лет предприятие получит прибыль в размере 2641 рублей.

Проект эффективен, поэтому определяем индекс доходности по формуле:

(13.7)

ИД==1,02

Таблица 13.8. Технико-экономические показатели эффективности проекта

№	Наименование показателей	Условное обозначение, единица измерения	Значение показателей
			Базовый	Проект.
Технические показатели
1	Количество оборудования	Ноб	2	1
2	Коэффициент загрузки	Кз	0,005	0,01
3	Длительность производственного цикла	Тцикла	0,76	0,355
Экономические показатели
1	Годовая программа выпуска		1200
2	Себестоимость единицы изделия		572,649	549,899
3	Капитальные вложения		43227	110420
4	Приведенные затраты на единицу изделия		584,529	574,259
5	Чистая ожидаемая прибыли		26220
6	Налог на прибыль		8280
7	Срок окупаемости инвестиций		5
8	Интегральный экономический эффект (чистый дисконтируемый доход)		2641
9	Доход на капитал, при вложении денег в банк		-
10	Индекс доходности		1,02

Проведенные расчеты показали, что спроектированный вариант техники и технологии является эффективным.

Заключение

В ходе работы над дипломным проектом был разработан технологический процесс изготовления корпуса выключателя промышленного робота. Было предложено применить новый инструмент - борштангу, разработанный и предложенный в ходе патентных исследований. Так же на основе проведенного научного исследования рассмотрены методы по совершенствованию обработки алюминиевых сплавов. Также было заменено оборудование на операциях 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 на один обрабатывающий центр МАНО МС-50.

Было проведено экономическое сравнение базового и проектного варианта, которое показало, что внедрение проектного варианта в производство даст чистую прибыль в размере 26220 рублей.

Литература

Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [учебное пособие для машиностроительных специальных вузов]. - 4-е изд., перераб. И доп. - Мн.: Выш. Школа, 1983. - 256 с., ил.

Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Изд. 4-е переработ. Том 1, 2. Под ред. канд. техн. наук А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, М., «Машиностроение», 1983.

Станки с программным управлением и промышленные роботы. Учебник для машиностроительных вузов /С.Е. Локтева, - М.: Машиностроение, 1986. - 319 с.: ил.

Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник/ Ю.И. Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков; - М.: Машиностроение, 1990.-510 с.: ил.

Охрана труда в машиностроении. Под ред. Е.Я. Юдина. Уч. Для вузов. М., «Машиностроение», 1976. - 335 с.

Обеспечение безопасных условий труда на производстве. Л.Н. Горина. Методическое пособие - Тольятти: ТолПИ 2000 г., 68 с.

ГОСТ 15.011-82. Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок проведения патентных исследований. - М., Госстандарт СССР.

Официальный бюллетень «Открытия, изобретения»

Описания к авторским свидетельствам и патентам России по разделу В23В29/02

РЖ ВИНИТИ 14А «Резание металлов, станки и инструменты»

Реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира» В23

Труды всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» Тольятти: 2005 -430 с.

Журнал «СТИН» 1996-2002 г.

Журнал «Вестник машиностроения» 2004-2005 г.

Журнал «Машиностроитель» 1996 г.

Прочность и износостойкость режущего инструмента/ Т.Н. Лоладзе. Москва: Машиностроение, 1982 - 319 с.

Мурахтанова Н.М. Методическое указание к экономическому обоснованию курсовых и дипломных работ по совершенствованию технологических процессов механической обработки деталей (для студентов специальностей 1201, 1202) - Тольятти: ТолПи, 2000.

Ценник материалов на декабрь 2004.

Информационный перечень по ценам на инструмент, оснастку и оборудование на 08.07.2002.

Справочник конструктора-машиностроителя. В трех томах. Изд. 6-е переработ. Том 1, 2. Под ред. В.И. Анурьева М., «Машиностроение», 1982.

Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей машин. Методическое пособие. А.В. Михайлов - Тольятти: ТолПИ, 2001 г. 34 с.

Проектирование заготовок. Методическое пособие. В.М. Боровков, А.С. Черемисин - Тольятти: ТГУ, 2002 г.

Техпроцесс обработки детали: А.В. Гордеев. Методическое пособие. - Тольятти: ТолПИ., 1992 г., 32 с.

Основы проектирования машиностроительных цехов. В.С. Мамаев, Е.Г. Осипов. М., Машиностроение, 1974 г. 290 с.