Приспособление состоит конуса 2, который устанавливается в шпиндель станка. На конусе 2 закреплен при помощи двух винтов 16 корпус 1. На корпусе 1 установлена игла 13, которая через рычаг 4 связана с индикатором.

Контроль происходит следующим образом: на стол станка устанавливаем контролируемую деталь, устанавливаем иглу на контролируемую поверхность. Вращая шпиндель станка мы определяем величину отклонения.

1.11.2 Расчёт приспособления на точность.

Рекомендуется при расчёте точности контрольного приспособления , мм пользоваться формулой

,

где ₁ - погрешность, свойственная данной системе отсчётных измерительных устройств, для индикаторных головок ₁=0,0015 мм;

₂ - погрешность установки, мм.

,

где Е_б - погрешность базирования, Е_б=0мм, так как образовавшийся зазор при установке детали выбирается под действием веса, путём прижатия детали, находящейся под углом;

Е_з - погрешность закрепления, Е_з=0 мм;

Е_и - погрешность износа.

Е_и=U₀?К₁?К₂?К₃?К_н (N/N₀), (1.11.2.1)

где

U₀ - значение среднего износа, U₀=0,028мм; К₁=0,57 - коэффициент учёта материала Ст.3; К₂=1,0; К₃=1,0 - коэффициенты учёта и условий обработки и типа оборудования; К_н=2,8 - коэффициент, учитывающий количество установок, для N=2000; N₀ - базовое число установок, N₀=10⁴.

Е_и=0,028?0,57?1,0?1,0?2,8? (2000/10000) =0,008 мм,

=0,008 мм,

₃ - погрешность установки приспособления по индикатору,₃=0 мм.

Точность контрольного приспособления

мм.

Допуск контролируемого параметра =0,03 мм.

Тогда

0,0080,3?0,03

0,0080,009

Следовательно приспособление обеспечивает требуемую точность.

1.12 Параметрическое моделирование и расчет напряженно-деформированного состояния конструкции

Во многих содержательных прикладных задачах, возникающих, в частности, в машиностроении, достаточно актуальной является задача анализа напряженно-деформированного состояния конструкций, подверженных воздействию внешних нагрузок. В большом количестве случаев такая конструкция представляет собой объединение конечного числа областей, обладающих различными механическими свойствами.

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства).

Рассмотрим статический анализ.

Для выполнения статического анализа необходимо подготовить твердотельную трёхмерную модель винта (рис. 1.12.1), которую будем рассчитывать. Твердотельная модель может быть построена в среде T-FLEX CAD или импортирована из других систем.

Рисунок 1.12.1 - 3D-модель детали Винт

Чтобы создать задачу статического анализа, необходимо вызвать окно задачи одним из следующих способов:

Затем в окне свойств установить для параметра "Тип" значение "Статический анализ" (рис. 1.12.2).

Рисунок 1.12.2 - Окно свойств статического анализа

Для создания сетки генерируемого объекта необходимо выбрать тип конечных элементов. Так как модель вала имеет сложную геометрию, то выберем 10-тиузловые тетраэдры.

Система генерирует сетку и выводит диалоговое окно. При нажатии OK информационное окно закрывается, и результат генерации отображается на модели (рис. 1.12.3).

Рисунок 1.12.3 - Результат генерации сетки

В статическом анализе роль граничных условий выполняют закрепления и приложенные к системе внешние нагрузки. Согласно характеристикам патрона, суммарная сила зажима в кулачках при максимальном крутящем моменте на ведущей шестерни 12 кН. Тогда в качестве нагрузки на винт прикладываем силу величиной 12000 Н (рис. 1.12.4), для этого выбираем грань для задания нагрузки и задаем единицы измерения.

Рисунок 1.12.4 - Основные параметры силы

Команда "Полное закрепление" определяет для выбранного элемента модели полностью неподвижное (фиксированное) состояние (рис.1.12.5).



Рисунок 1.12.5 - Полное ограничение закреплений

Рисунок 1.12.6 - Модель винта с приложенными граничными условиями

Реакция детали на нагрузки зависит от того, из какого материала она сделана. Программе необходимо знать упругие свойства материала, из которого состоит деталь. Программой поддерживаются изотропные материалы, то есть те материалы, свойства которых одинаковы во всех направлениях. По умолчанию свойства материала модели для расчёта задачи по умолчанию наследуются из параметров используемой операции. Данная команда позволяет задать альтернативные свойства материала (рис.1.12.7).

Рисунок 1.12.7 - Свойства материала Сталь 40Х

После того как задана конечно-элементная сетка, нагружения и ограничения можно выполнять расчет.

После выполнения расчета, анализируем результаты, сформированные в дереве модели (рис. 1.12.8).

Рисунок 1.12.8 - Дерево модели

Коэффициент запаса по эквивалентным напряжениям позволяет оценить количественное отношение допускаемых напряжений, указанных в характеристиках материала к рассчитанным эквивалентным (рис. 1.12.9). По умолчанию результат отображается в логарифмическом масштабе шкалы с целью уменьшения разброса цветовых градиентов. Если отношение допускаемого и расчётного напряжений приближается к единице, или меньше её, условие прочности перестаёт выполняться и, следовательно, в конструкцию необходимо вносить изменения. В конструкцию винта вносить изменения не требуется т.к. коэффициент запаса равен 3,36. Следовательно, нагружения винт выдержит с запасом.

Рисунок 1.12.9 - Коэффициент запаса по эквивалентным напряжениям

Визуально оцениваем характер и амплитуды деформированного состояния конструкции (рис 1.12.10). Перемещения необходимо контролировать для того чтобы проверить правильность приложенных нагрузок и убедиться, что в результате решения систем уравнений было найдено корректное решение. Максимальное перемещение будет от действия приложенных нагрузок и составит 6,85 Ч 10^-6 м.

Рисунок 1.12.10 - Результат перемещения

По результату "Эквивалентные напряжения" (рис.1.12.11) можно определить в каких местах и элементах конструкции возникают наибольшие напряжения и сравнивая максимумы расчётных напряжений с допускаемыми для материала модели напряжениями, можно оценить степень прочности конструкции.

Рисунок 1.12.11 - Напряжения эквивалентные

1.13 Разработка управляющей программы для станков с ЧПУ

Одним из направлений технического перевооружения машиностроительных производств является широкое внедрение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Они обладают многими достоинствами, среди которых можно особо отметить:

более высокую производительность, которая в 1,5…2,5 раза выше производительности аналогичных станков с ручным управлением;

сочетание гибкости универсального оборудования с точностью и производительностью станков-автоматов;

сокращение времени на подготовку и переход к изготовлению новых деталей, что достигается предварительным проектированием и верификацией программ, возможностью применения более простой и универсальной технологической оснастки;

высокая точность и повторяемость деталей: изготовленные по одной программе, они являются полностью взаимозаменяемыми, что сокращает общее время процессов сборки изделия, практически исключая необходимость пригоночных работ;

уменьшение производительности цикла изготовления деталей и, как следствие, уменьшение объема незавершенного производства;

сокращение потребности в квалификации рабочих-станочниках, поскольку подготовка производства фактически переносится в сферу ответственности инженеров-технологов.

Система с ЧПУ представляет собой организацию работы станка, при которой его действия должны управляться непосредственным вводом числовых данных, причем система должна автоматически интерпретировать хотя бы часть этих данных. Числовые данные, необходимые для изготовления детали, называются программой обработки детали или управляющей программой (УП). Она представляет собой набор операторов, которые интерпретируются системой управления станка и преобразуются в сигналы, управляющие перемещением инструмента. УП содержит данные о геометрии детали, о перемещении инструмента по отношению к заготовке, скорости резания, скорости подачи и т.п.

Рассмотрим операцию сверления отверстия Ш24, выполненную при помощи панели "ЧПУ" программы T-FLEX ЧПУ 2D.

Для начала создадим режущий инструмент в редакторе инструментов (рис. 1.13.1).

Рисунок 1.13.1 - Вид формы редактора инструмента

Выбираем способ обработки командой "ЧПУ>2D, 2,5D и 4D обработка>Токарная обработка". В токарной обработке можно проводить сверление отверстия. Для сверления необходимо нажать и система перейдёт в режим выбора пути.

Путь строится по оси вращения детали, не забываем задать подвод инструмента.



Рисунок 1.13.2 - Пути обработки отверстий Ш24 и Ш32 в автоменю выбираем вид обработки - осевое сверление (кнопка ); указываем файл с инструментом; задаем имя инструмента; в качестве траектории обработки указываем построенный путь; подтверждаем ввод параметров.

Программа на станок с ЧПУ для рассверливания отверстия Ш24 имеет следующий вид:

Рисунок 1.13.3 - Текст программы для станка с ЧПУ

Рисунок 1.13.4 - Имитация процесса обработки отверстий Ш24 и Ш32

1.14 Имитация процесса обработки детали-представителя при помощи модуля NC Tracer T-FLEX

T-FLEX NC Tracer предназначается для имитации обработки детали по готовой управляющей программе со съемом материала. Программа T-FLEX NC Tracer является самостоятельной и может использоваться отдельно от T-FLEX ЧПУ и других программ комплекса T-FLEX.

Входной информацией для T-FLEX NC Tracer являются:

· текст управляющей программы (создается любым удобным для пользователя методом, например, в системе T-FLEX ЧПУ);

· геометрия инструмента (создается во встроенном редакторе инструмента, полностью идентичном редактору инструмента в программе T-FLEX ЧПУ);

· геометрия заготовки (параллелепипед, цилиндр или 3D-модель в формате VRML).

После отработки системой управляющей программы, пользователь может визуально оценить качество обработки и сохранить получившуюся 3D-модель в файл формата VRML для использования его в следующей обработке в качестве заготовки или для загрузки в программное обеспечение координатно-измерительных машин для более точной оценки качества полученной детали.

Рисунок 1.14.1-Экспортирование штока в файл формата VRML

Затем сохраняем файл: ЧПУ>Сохранение G-программы.

Добавляем G - программу, указываем имя файла:

Рисунок 1.14.3 - Параметры сохранения составной траектории

Указываем имя файла - расширение (……. nc) и указываем тип файла. Выбираем постпроцессор в зависимости от типа обработки:

Сохраняем полученную G - программу:

Рисунок 1.14.5 - Выбор сохраняемой обработки

T-FLEX NC Tracer 3D использует для имитации файлы, генерируемые различными САПР (расширение *. nc), текстовые файлы (расширение *. txt), в которых УП записана с учётом стандарта ISO 6983 и файлы имитации (расширение *. msf), созданные при помощи T-FLEX NC Tracer 3D ранее.

Для того, чтобы загрузить файл с УП в имитатор, пользователю следует воспользоваться командой Открыть, из меню Файл, или выбрать ранее открывавшийся файл из списка в том же меню.

Если файл загрузился корректно, то в окне имитатора откроется рабочая область, разделенная на три части: текст УП, 3D сцена, где происходит визуализация обработки, и счётчик машинного времени.

Также на экране появится окно, информирующее об успешности загрузки инструмента.

Так как управляющая программа подготовлена в 2D обработке, следует запускать T-FLEX NC Tracer 2D, который не показывает 3D сцену, а только имитацию процесса обработки.

Рисунок 1.14.6 - Имитация процесса обработки

1.15 Автоматизация технологических решений с использованием систем проектирования технологических процессов в Т-FLEX "Технология"

Технологической подготовкой производства называется совокупность взаимосвязанных процессов на предприятии, обеспечивающих технологическую готовность к выпуску в установленные сроки изделий заданного качества и в необходимом объеме при затратах, не превышающих определенного уровня. Результатом технологической подготовки производства является комплекс технологических процессов изготовления деталей, сборочных единиц и изделий в целом, представленный в виде технологической документации (маршрутных, операционных и карт контроля, ведомости оснастки и др.) и средств технологического оснащения, наличие которых является необходимым условием обеспечения выпуска изделий в заданном объеме и созданными технико-экономическими показателями.

Технологическая документация - это комплект технологических документов, необходимых и достаточных для выполнения данного технологического процесса или отдельных его операций.

Решение задач технологической подготовки производства немыслимо без организации единого информационного пространства предприятия. Это необходимо для того, чтобы все инструменты технологического проектирования могли уверенно опираться на всю необходимую справочную информацию и реальные данные, полученные в результате конструкторского проектирования. T-FLEX "Технология" - это полнофункциональная система, предназначенная для автоматизации систем технологической подготовки производства (АСТПП), которая обладает современными средствами разработки технологических проектов любой конфигурации и сложности.

Использование этой технологии позволяет следующее:

повысить производительность труда технолога;

уменьшить число ошибок при проектировании;

повысить качество работы технолога;

сократить сроки технологической подготовки производства;

повысить оперативность получения актуальной информации из спроектированных технологических процессов;

сократить сроки и затраты на адаптацию молодых специалистов к конкретным условиям предприятия;

накопить и применить базы знаний предприятия по технологическому проектированию новых изделий;

организацию единого информационно-справочного пространства для технологов и конструкторов, а также служб управления производством;

улучшить контроль над исполнительской деятельностью;

уменьшить трудоемкость работ, проводимых в рамках мероприятий системы менеджмента качества;

повысить точность информации, используемой при нормировании и калькуляции затрат.

Рассмотрим технологическую документацию обработки детали "Вал ведомый" с использованием T-FLEX "Технология":

1. Добавим 3-D модель детали для дальнейшего процесса обработки.

2. Создаем технологический процесс обработки детали. Добавим первую операцию. В нашем случае - токарная с ЧПУ. Заполняем при этом все необходимые данные по этой операции (рис. 1.15.1).

3. Выбираем оборудование для обработки детали (рис. 1.15.2), приспособление (рис. 1.15.3), режущий (рис. 1.15.4) и измерительный инструменты (рис. 1.15.5) для данной операции технологического процесса.



Рисунок 1.15.1 - Вид формы операции 025 - токарная с ЧПУ технологического процесса

Рисунок 1.15.2 - Вид формы выбора оборудования операции 025 - токарная с ЧПУ

5. Добавляем все операции и переходы. Получаем технологический процесс (рис. 1.15.7).

6. Выводим на печать, предварительно указав нужные шаблоны документов технологической документации (рис. 1.15.8).

Рисунок 1.15.7 - Вид формы технологического процесса

Рисунок 1.15.8 - Вид формы выбора шаблонов документов технологического процесса.

2. Экономический раздел

Исходные данные берем из технологического раздела дипломного проекта и материалов преддипломной практики

2.1 Определение типа производства

В соответствии с пунктом 1.3 дипломного проекта тип производства для базового и проектируемого вариантов - серийный.

2.2 Расчет параметров технологического процесса

Расчет количества и коэффициентов загрузки оборудования для базового и проектируемого вариантов приведены в технологическом разделе.

Таблица 2.2.1 - Основные данные в плане экономики по предприятию

№ п/п	Наименование показателя	Стоимость показателя
1	Рентабельность предприятия, %	4 (6)
2	Средняя норма амортизационных отчислений на предприятии по зданиям, %	6
3	Средняя норма амортизационных отчислений на предприятии по зданиям и оборудованию, %	12,5
4	Сжатый воздух, руб. /тыс. м3	159641
5	Пар, руб. /Гкалл	403432
6	Вода, руб. / м3	8293
7	Электроэнергия, руб. /кВт	1470
8	Материал сталь 40Х ГОСТ4543-71, руб. /кг	3350
9	Стоимость 1-ого Н·час, руб	16600

Степень занятости оборудования обработкой детали характеризуется средним коэффициентом занятости [12, с.10], который определяется по формуле:

, (2.2.1)

где К_{з. н. -} нормативный коэффициент загрузки оборудования, для крупносерийного производства К_{з. н.} = 0,8 [1, с.155].

Базовый вариант:

Проектируемый вариант:

2.3 Расчет величины инвестиций

Расчёт инвестиций включает расчёт капитальных вложений [12, с.10]:

в рабочие машины и оборудование с учётом транспортных расходов и расходов на установку;

в производственные здания (производственные площади).

И = К_об. + К_{зд. (}2.3.1)

Расчёт капитальных вложений в рабочие машины и оборудование определяется [12, с.10]:

где К_Т - коэффициент учитывающий транспортные расходы по доставке оборудования и рабочих машин (по данным предприятия 0,05 - 0,08);

К_м - коэффициент учитывающий расходы на монтаж оборудования (по данным предприятия 0,06 - 0,09);

Ц_i - цена приобретения оборудования i - го наименования, тыс. р.

С_прi - принятое количество единиц оборудования по каждой группе;

m - количество наименований (групп) оборудования в соответствии с технологическим процессом изготовления продукции, детали.

Базовый вариант:

К_об. = (1+0,06+0,08) · (13650·5+25000·3+75000·1+135000·1+140000·1) =

= 562305 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

К_об. = (1+0,06+0,08) · (18900·5+25000·3+75000·1+135000·1+140000·1) =

= 592230 (тыс. руб.).

Расчёт капитальных вложений в здания:

где S_i - площадь, приходящаяся на единицу оборудования i-го наименования, кв. м;

С_прi - принятое количество единиц оборудования по каждой группе;

К_д - коэффициент учитывающий дополнительную площадь на размещение транспортных средств, систем управления [1, с.158];

Ц_зд - стоимость одного квадратного метра производственной площади (данные предприятия), Ц_зд =650 тыс. р.;

Базовый вариант:

К_зд. = (4,93·5·3+13,9·3·2,5+6,6·1·3+12,1·1·3,5+1,4·1·3,5) ·650 =

= 159412,5 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

К_зд. = (17,43·5·3+13,9·3·2,5+6,6·1·3+12,1·1·3,5+1,4·1·3,5) ·650 =

= 281287,5 (тыс. руб.).

Тогда расчёт инвестиций:

Базовый вариант:

И = 562305+ 159412,5 = 721717,5 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

И = 592230+ 281287,5 = 873517,5 (тыс. руб.).

Результаты расчёты инвестиций по вариантам заносим в таблицу 2.3.1

Таблица 2.3.1 - Величины инвестиций по вариантам, тыс. руб.

Направления инвестиций	Базовый вариант	Проектируемый вариант
1. Здания и сооружения, тыс. руб.	159412,5	281287,5
2. Оборудование и рабочие машины, тыс. руб.	562305	592230
3. Итого капитальных вложений, тыс. руб.	721717,5	873517,5
4. Коэффициент занятости	0,156	0,163
5. Итого капитальных вложений с учётом коэффициента занятости, тыс. руб.	112587,9	142383,4
6. Прирост капиталовложений в плановом периоде, тыс. руб.	29795,5

2.4 Расчёт элементов цеховой себестоимости продукции

Затраты на основные материалы в расчёте на единицу продукции определим по формуле

З_м = Н·Ц_м·К_{тр. -} Н· (1 - К_и) ·Ц_отх., (2.4.1)

где Н - норма расхода материала на единицу продукции (детали);

Ц_м - цена приобретения материала, Ц_м = 3350 руб. /кг, (данные предприятия);

К_{тр. -} коэффициент, учитывающий транспортные расходы, К_тр. = 1,06 (данные предприятия);

К_и - коэффициент использования материала;

Ц_отх - цена реализации отходов материалов, Ц_отх = 163 руб. /кг, (данные предприятия).

Базовый вариант:

З_м = 2,37·3350·1,06 - 2,37· (1 - 0,686) ·163 = 8295 (руб.).

Проектируемый вариант:

З_м = 2,37·3350·1,06 - 2,37· (1 - 0,531) ·163 = 7792 (руб.).

Затраты на основные материалы в расчёте на годовую программу определяются по формуле [12, с.12]

З_мг = З_м · N, (2.4.2)

где З_м - затраты на основные материалы с учётом отходов на единицу продукции (детали);

N - годовая программа выпуска продукции (детали).

Базовый вариант:

З_мг = 8295 · 19000 = 157,605 (млн. руб.).

Проектируемый вариант:

З_мг = 7792 · 19000 = 148,048 (млн. руб.).

Расчёт основной заработной платы рабочих производится по формуле [12, с.13]:

где J_i - часовая тарифная ставка соответствующего разряда при выполнении i - ой операции, тыс. р.

Т_i - трудоёмкостьi - ой операции;

К_пр - коэффициент премирования установленный на предприятии;

К_{мо -} коэффициент, учитывающий доплаты за много - станочное обслуживание.

Базовый вариант:

ЗП_оi =4750·38,27· (1+0,25) ·1/60+5190·11,712· (1+0,25) ·1,1/60 = 5180 (руб.).

Проектируемый вариант:

ЗП_оi=4750·31,547· (1+0,25) ·1/60+5190·11,712· (1+0,25) ·1,1/60 = 4515 (руб.)

Расчёт основной заработной платы в расчёте на годовую программу определяется по формуле [12, с.13]:

ЗП_ог = ЗП_оi · N, (2.4.4)

Базовый вариант:

ЗП_ог = 5180 · 19000 = 98420 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

ЗП_ог = 4515 · 19000 = 85785 (тыс. руб.).

Расчёт дополнительной заработной платы рабочих.

на единицу продукции [12, с.13]:

ЗП_допi = ЗП_оi·Д / 100, (2.4.5)

где Д-процент дополнительной заработной платы к основной, установленный на предприятии (данные предприятия). Базовый вариант:

ЗП_допi= 5180 · 17/100 = 880,6 (руб.).

Проектируемый вариант:

ЗП_допi = 4515 · 17/100 = 767,6 (руб.).

на годовую программу [12, с.13]:

ЗП_{доп г} = ЗП_допi· N, (2.4.6)

Базовый вариант:

ЗП_{доп г} = 880,6 · 19000 = 16731,4 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

ЗП_{доп г} = 767,6 · 19000 = 14584,4 (тыс. руб.).

Расчёт отчислений в фонд социальной защиты населения.

на единицу продукции [12, с.13]:

ФСЗН_i = (ЗП_оi + ЗП_допi) · СТ /100, (2.4.7)

где СТ - установленный процент отчислений от суммы основной и дополнительной заработной платы, СТ= 34 %. Базовый вариант:

ФСЗН_i = (5180 + 880,6) · 34/100 = 2060,6 (руб.).

Проектируемый вариант:

ФСЗН_i = (4515 + 767,6) · 34 /100 = 1796,1 (руб.).

на годовую программу [12, с.14]:

ФСЗН_г = ФСЗН_i · N, (2.4.8)

Базовый вариант:

ФСЗН_г= 2060,6 · 19000 = 39151,4 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

ФСЗН_г= 1796,1 · 19000 = 34125,9 (тыс. руб.).

2.5 Расчёт амортизационных отчислений

Затраты на амортизацию зданий определяются исходя из стоимости зданий с учётом коэффициента занятости и норм амортизационных отчислений [12, с.14]:

А_зд = К_зд · Н_зд · К_{зан. (}2.5.1)

где К_зд - капитальные вложения в здания или инвестиции в здания;

Н_зд - средняя норма амортизационных отчислений на предприятии по зданиям, Н_зд = 6 % (данные предприятия). Базовый вариант:

А_зд= 159412,5 · 0,06 · 0,156 = 1492,1 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

А_зд= 281287,5 · 0,06 · 0,163 = 2751 (тыс. руб.).

Затраты на амортизацию оборудования определяются исходя из стоимости оборудования с учетом коэффициента занятости оборудования и средней нормы амортизационных отчислений [12, с.14]:

А = К_об. · Н_об · К_{зан. (}2.5.2)

где К_об - капитальные вложения в оборудование или инвестиции в оборудование;

Н_об - средняя норма амортизационных отчислений на предприятии по зданиям и оборудованию, Н_об = 12,5 % (данные предприятия).

Базовый вариант:

А= 562305 · 0,125 · 0,156 = 10965 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

А= 592230 · 0,125 · 0,163 = 12066,7 (тыс. руб.).

2.6 Расчёт стоимости электроэнергии на технологические цели

Расходы на технологическую энергию в расчёте на годовую программу определяются по формуле [12, с.14]

где W_i - установленная мощность оборудования i - ойгруппы;

T_i - трудоёмкость выполнения i - ой операции изготовления единицы продукции (детали);

N - годовая программа выпуска продукции (детали);

К_{п -} коэффициент учитывающий потери в сетях, К_п = 1,03;

К_пд - коэффициент полезного действия двигателя станка;

Ц_э - средняя цена электроэнергии, Ц_э = 1470 руб. /кВт·ч, (данные предприятия).

Базовый вариант:

Р_э = (7,5·5·25,588+11·3·15,383+7·4,957+10·1,342+

+2,5·2,712) ·8000·1,03·0,86·1470/60 = 264263,11 (тыс. руб.).

Проектируемый вариант:

Р_э= (12,5·5·18,865+11·3·15,383+7·4,957+10·1,342+

+2,5·2,712) ·8000·1,03·0,87·1200,7/60 = 278598,56 (тыс. руб.).

Итоги расчёта текущих затрат по базовому и проектируемому вариантах сводим в таблицу 2.6.1 и определим экономию текущих затрат в проектируемом варианте по сравнению с базовым.

Таблица 2.6.1 - Прирост прибыли в проектируемом варианте по сравнению с базовым

№ п/п	Наименование статей расходов текущих затрат	Базовый на единицу, тыс. руб.	Базовый на годовую, тыс. руб.	Проектный на единицу, тыс. руб.	Проектный на годовую, тыс. руб.	Экономия (-), удорожание (+) на годовую программу тыс. руб.
1	Основные материалы	8,295	157605	7,792	148048	-9557
2	Основная заработная плата основных рабочих	5,18	98420	4,515	85785	-12635
3	Дополнительная заработная плата основных рабочих	0,88	16720	0,77	14630	-2090
4	Отчисления в ФСЗН	2,06	39151,4	1,8	34125,9	-5025,5
5	Амортизационные отчисления здания и сооружения оборудование	-	1492,1	-	2751	1258,9
		-	10965	-	12066,7	1101,7
6	Энергозатраты на технологические цели	-	264263,11	-	278598,56	14335,45
Итого прирост прибыли:	12611,45

2.7 Основные параметры и оценка эффективности проектируемого варианта

Годовой экономический эффект рассчитаем по формуле [12, с.6]

Э_эф. = П - Е_н · К, (2.7.1)

где Э_{эф. -} годовой экономический эффект от предлагаемых мероприятий;

П - прирост прибыли в проектируемом варианте по сравнению с базовым;

Е_{н -} нормативный срок окупаемости капитальных вложений, Е_н = 0,15 [6, с.126];

К - прирост капитальных вложений в проектируемом варианте по сравнению с базовым.

Э_эф. = 12611,45 - 0,15 · 29795,5 = 8142 (тыс. руб.).

Период возврата инвестиций (срок окупаемости) [12, с.7]:

Т = К/П, (2.7.2)

Т = 29795,5/12611,45 ? 2 года и 5 месяцев.

Производительность труда [12, с.7]:

ПТ = О/Ч, (2.7.3)

где ПТ - производительность труда;

О - годовой объём производства;

Ч - численность работающих.

Численность рабочих по принятому числу станков [2, с.150]:

(2.7.4)

где - принятое количество станков на участке цеха, шт.;

Ф_{Д -} действующий годовой фонд времени работы оборудования, Ф_д=4016 ч.;

К_{з -} нормативный коэффициент загрузки оборудования, К_з =0,8;

К_{и -} нормативный коэффициент использования оборудования, К_и =1;

Ф_{д. р -} действующий годовой фонд времени работы рабочего, ч. [2, с.150]

Ф_{д. р}=Ф_р·k_p (2.7.5)

где Ф_{р -} номинальный годовой фонд времени рабочего, Ф_р=2070 ч. [2, с.150];

k_p - коэффициент учитывающий время отпуска рабочего и невыход его по уважительным причинам, при отпуске в 24 рабочих дня k_p=0,87 [2, с.150].

Ф_{д. р}=2070·0,87=1800 (час).

К_м - коэффициент многостаночного обслуживания, К_м=1.

Количество рабочих:

Тогда находим производительность труда:

Базовый вариант:

ПТ = 19000/20 = 950.

Проектируемый вариант:

ПТ = 19000 /20 = 950.

Прирост производительности труда.

Прирост производительности труда определим по формуле [12, с.7]

ПТ = Э_ч. / Ч_{б. -} Э_ч., (2.7.6)

где Э_ч - высвобождение (экономия) численности в проектируемом варианте по сравнению с базовым, определяется по следующей формуле [12, с.7]:

Э_ч = (Т_{пр. -} Т_б.) · N / F · К_н, Н·час, (2.7.7)

гдеЧ_{б. -} численность основных рабочих, занятых изготовлением продукции (изделия) в базовом периоде, определяется по формуле:

Ч_б. = Т_б. · N / F · К_н, (2.7.8)

где Т_{пр. -} трудоёмкость изготовления продукции (детали) в проектируемом варианте, Т_пр. = 43,259 мин.;

Т_{б. -} трудоёмкость изготовления продукции (детали) в базовом варианте, Т_б. = 49,982 мин.;

N - годовая программа выпуска изделия (детали), N = 19000 шт.;

F - годовой эффективный фонд рабочего времени одного рабочего (данные предприятия), F = 1800 ч.;

К_н - коэффициент выполнения норм выработки (при технически обоснованных нормах К_н = 1).

Ч_б. = 43,259 · 19000/1800 · 1 · 60 = 7,6 ? 8;

Э_ч = (43,259 - 49,982) · 19000/1800 · 1 · 60 = - 1,183;

ПТ = - 1,183/8 - (-1,183) = 0,13 или 13 %.

тоги расчётов показателей экономической эффективности сводим в таблицу 2.7.1

Таблица 2.7.1 - Основные экономические показатели проекта

№ п/п	Наименование показателей	Базовый вариант	Проектируемый вариант
1	Объём производства, шт.	19000	19000
2	Инвестиции (капитальные вложения), тыс. р.	112587,9	142383,4
3	Трудоёмкость изготовления единицы продукции (детали), мин	49,982	43,259
4	Производительности труда, шт. /чел.	950
5	Прирост производительности труда, %	13
6	Прирост прибыли, тыс. р.	12611,45
7	Срок окупаемости капитальных вложений,	2 года и 5 мес
8	Годовой экономический эффект, тыс. р.	8142

3. Охрана труда. энерго-ресурсосбережение

3.1 Необходимость охраны труда

Согласно статье 221 ТК РБ, охрана труда - это система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационные, технические, психофизиологические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия и средства.

Важнейший социальный эффект от реализации мер по охране труда - это сохранение жизни и здоровья работающих, сокращение количества несчастных случаев и заболеваний на производстве.

Здоровые и безопасные условия труда способствуют повышению производительности, удовлетворенности работников своим трудом, созданию хорошего психологического климата в трудовых коллективах, что ведет к снижению текучести кадров, созданию стабильных коллективов.

Недостатки в работе по охране труда обусловливают значительные экономические потери. Заболеваемость и травматизм работников, затраты на компенсации за работу в неблагоприятных условиях труда приводят к ухудшению экономических результатов работы предприятия.

Кроме этого, несчастные случаи, как правило, ведут к нарушению производственного цикла, приостановке или изменению технологических процессов, а зачастую к повреждению оборудования, машин и механизмов.

3.2 Анализ состояния охраны труда

Правила по технике безопасности содержат требования технического характера [7], направленные на защиту работающих от воздействия предметов и средств труда, безопасную работу машин, оборудования и инструментов, снабжение станков и машин конструктивными ограждениями, предохранительными приспособлениями и др.

В ГОСТ 12.0.002-80 техника безопасности определена как система организационных мероприятий, предотвращающих воздействие на рабочих опасных производственных факторов, а производственная санитария - как система организационных, технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Нормы по производственной санитарии и гигиене труда определяют устройство производственных и бытовых помещений, рабочих мест в соответствии с физиологией и гигиеной труда, а также безопасные пределы содержания в воздухе производственных помещений пыли, газов, паров и др.

Улучшение условий труда, повышение его безопасности и безвредности имеет большое экономическое значение. Оно влияет на экономические результаты производства - на производительность труда, качество и себестоимость выпускаемой продукции. На данном участке и в цеху в целом нет гальвано - и термообработок, что положительно сказывается на безвредности и безопасности работы персонала.

Производительность труда повышается благодаря сохранению здоровья и работоспособности человека, экономии живого труда путем повышения уровня использования рабочего времени, продлению периода активной трудовой деятельности человека, уменьшению числа аварий и т.п.

Планировка оборудования выбирается с учётом грузопотоков и людских потоков на участке. Станки на участке устанавливаются по группе обработке. Удаление стружки осуществляется с помощью стружкоуборочных конвейеров, которые находится под полом. Опасные зоны станков имеют защитные щитки либо защитные ограждения.

Оптимальными условиями для работы в производственных помещениях являются: температура воздуха 18-20С, скорость движения воздуха в зимнее время года - 0,2-0,5 м/с, в летнее - 0,2-1,0 м/с, относительная влажность - 65%.

Для создания таких условий на предприятии используется система вентиляции. Она также предназначена для удаления вредных веществ, образующихся в результате производства, удаления перегретого воздуха.

Согласно ГОСТ 12.1.030-91 на участках обработки выполняется заземление и зануление, которому подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты. В качестве заземлителей выступают металлические конструкции зданий, водопроводные трубы.

В качестве защиты от шума применяют средства звукоизоляции и звукопоглощения, также проводятся своевременное обслуживание оборудования и регулярный медосмотр работников.

В качестве защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение параметров вибрации в самом источнике (отстройка от режима резонанса, балансировка, своевременный ремонт); снижение параметров вибрации на путях ее перемещения от источника (виброгасящие фундаменты, виброизоляция, применение средств индивидуальной защиты). Для уменьшения вибрации кожухов, ограждений и других деталей, выполняемых из стальных листов, колебания которых происходит в резонансном режиме, применяют виброгашение. Это достигается нанесением на вибрирующую поверхность материалов, обладающих большим внутренним трением.

Также предусматривается система защитного отключения, т.е. система защиты, которая обеспечивает безопасность при аварийной ситуации.

Для тушения пожаров, которые могут возникнуть в аварийной ситуации, предусматривают установление противопожарного оборудования: пожарных щитов, кран, ящиков с песком. Для тушения электрооборудования используют порошковые и углекислотные огнетушители. При пожаре рабочие должны выйти на магистральные проезды и по ним двигаться на выход.

Также предусматривается наличие аптечек для оказания первой медицинской помощи при несчастных случаях, аварии или поражении электрическим током.

С правилами техники безопасности рабочие могут ознакомиться на стендах, специально предусмотренных для этих целей, которые располагаются рядом с пожарными щитами.

3.3 Мероприятия для улучшения условий труда

В разработанном технологическом процессе изготовления детали "Винт 1Н983.90.153Б" используются токарные, фрезерные, сверлильные, расточные и шлифовальные станки.

Общие требования при работе на металлообрабатывающем оборудовании приведены в ГОСТе 12.3025-80, в соответствии с которым установка обрабатываемых заготовок и снятие готовых деталей допускается вне зоны обработки при применении специальных позиционных приспособлений (поворотных столов), обеспечивающих безопасность работающих во время работы.

Для исключения попадания и соприкосновения рук станочников с движущимися приспособлениями и инструментами должны использоваться механические устройства (механические руки, револьверные приспособления, бункера).

При работе заготовок, выходящих за пределы оборудования, должны быть установлены переносные ограждения и знаки безопасности.

Лица, чья работа связана с частым использованием СОЖ, подлежат периодическому медицинскому осмотру.

Рабочие, занимающиеся перемещением грузов, должны пройти обучение по специальности стропальщика и проходить аттестацию не реже 1 раза в год.

Наиболее распространённым фактором травматизма на металлорежущих станках является стружка и пыль от обрабатываемого материала, для чего необходимо ограждать станки. Ограждение защищает станочника не только при вылете и разрушении рабочего инструмента, но и от СОЖ.

Эксплуатируемое оборудование должно быть в исправном состоянии. Работать на неисправном оборудовании запрещается. Оборудование должно располагаться на фундаментах или основаниях.

Проходы между станками должны быть свободными. Все передачи (зубчатые, ременные, цепные и др.) должны иметь специальные ограждения на высоте 2 метра от уровня пола. Оборудование, работающее с выделением пыли (сухое шлифование), необходимо размещать в отдельных помещениях, в которых должна быть приточная вентиляция и пылеотсасывающие устройства.

Подвесные транспортные устройства (монорельсы, конвейеры и др.) не должны располагаться под рабочим местом. Защитные устройства (экраны), ограждающие зону обработки, должны защищать рабочего от стружки и СОЖ.

Безопасность работы станочника во многом зависит от правильной организации его рабочего места и поддержания последнего в нормальном состоянии. Станочник должен строго выполнять все требования инструкций по охране труда.

Общие требования безопасности перед началом работы:

1) привести в порядок рабочую одежду, застегнуть или подвернуть обшлага рукавов, надеть головной убор;

2) принять рабочее место от сменщика: проверить, хорошо ли убран станок от стружки; ознакомиться с имеющимися в предыдущей смене неполадками и с принятыми мерами их устранения;

3) проверить наличие и исправность заземления, ограждения и предохранительных устройств;

4) разложить инструмент и приспособления в удобном для пользования порядке, применять только исправный инструмент.

Общие требования безопасности при выполнении работы:

1) перед каждым включением станка необходимо убедиться, что пуск станка никому не угрожает опасностью;

2) выполнять указания по обслуживанию и уходу за станком, изложенные в руководстве по эксплуатации станка;

3) работать только на станках, к которым допущены и выполнять работу, которая поручена администрацией;

4) постоянно контролировать исправность основного и вспомогательного оборудования;

5) не оставлять на работающем оборудовании инструменты и другие вспомогательные материалы;

6) удалять стружку с заготовки и станка только специальными крючками и щетками-сметками;

7) запрещается работать на станке, превышая его номинальную мощность;

8) для защиты глаз применять защитный экран или надевать защитные очки;

9) не переналаживать станок во время работы;

10) запрещается работать на станке в рукавицах или перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников;

11) при обработке деталей применять режимы резания, указанные в операционной карте для данной детали, и не увеличивать их без ведома мастера;

12) содержать в чистоте рабочее место в течение рабочего дня и не загромождать его деталями, заготовками и другими предметами;

13) не разрешать уборщику убирать у станка во время его работы и не делать это самому.

3.4 Расчеты экономии энергии и ресурсов

Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является увеличение эффективности использования энергии - энергосберегающие технологии. Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям.

По данным европейских экспертов, стоимость электроэнергии, потребляемой ежегодно средним двигателем в промышленности, почти в 5 раз превосходит его собственную стоимость. В связи с этим очевидна необходимость применения энергосберегающих технологий и оптимизации оборудования с использованием электроприводов.

Предлагаем использовать частотно-регулируемые электроприводы со встроенными функциями оптимизации энергопотребления. Суть заключается в гибком изменении частоты их вращения в зависимости от реальной нагрузки, что позволяет сэкономить до 30-50% потребляемой электроэнергии. При этом зачастую не требуется замена стандартного электродвигателя, что особенно актуально при модернизации производств.

Режим энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени работают с пониженной нагрузкой, - конвейеры, насосы, вентиляторы и т.п. Кроме снижения расхода электроэнергии, экономический эффект от применения частотно-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса работы электротехнического и механического оборудования, что становится дополнительным плюсом.

Такие энергосберегающие электроприводы и средства автоматизации могут быть внедрены на большинстве промышленных предприятий и в сфере ЖКХ: от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации предприятий, где нерациональный расход электроэнергии связан с наличием морально и физически устаревшего оборудования.

Для повышения энергоэффективности в коммунальной сфере необходимо:

Во-первых, это снижение потерь на этапе выработки и транспортировки тепла - то есть повышение эффективности работы ТЭС, модернизация ЦТП с заменой неэкономичного оборудования, применение долговечных теплоизоляционных материалов при прокладке и модернизации тепловых сетей.

Во-вторых, повышение энергоэффективности зданий за счет комплексного применения теплоизоляционных решений для наружных ограждающих конструкций (в первую очередь, фасадов и кровель). В частности, штукатурные системы утепления фасадов позволяют сократить теплопотери через внешние стены не менее чем в два раза.

И, в-третьих, использование радиаторов отопления с автоматической регуляцией и систем вентиляции с функции рекуперации тепла.

Таким образом, энергосберегающие технологии позволяют решить сразу несколько задач: сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить проблемы отечественного ЖКХ, повысить эффективность производства и уменьшить нагрузку на окружающую среду.

Расчет эффективности замены недогруженных электро-двигателей электродвигателями меньшей мощности:

Если средняя нагрузка электродвигателя составляет менее 45 % номинальной мощности, то замена его менее мощным электродвигателем всегда целесообразна и проверка расчетами не требуется.

При нагрузке электродвигателя более 70 % номинальной мощности можно считать, что замена его нецелесообразна.

Проверим эффективность замены электродвигателя 5А160М4, применяемого на рассматриваемом в проекте ТПА, мощностью Р_н= 18.5 кВт, работающего с нагрузкой 10.5 кВт на электродвигатель Р_н= 11 кВт.

Параметры электродвигателя 5А160М4: номинальная мощность электродвигателя Р_н=18.5 кВт; номинальное напряжение U_н= 380 В; КПД электродвигателя при полной нагрузки з_н = 0.9; коэффициент мощности cosц = 0.86; ток холостого хода I_x= 35 A; потери активной мощности при холостом ходе ДР_х = 1.5 кВт. Коэффициент повышения потерь принимаем К_Э= 0.1 кВт/квар.

Суммарные потери активной мощности определяются по формуле:

(3.4.1)

где Q_x - реактивная мощность, потребляемая электродвигателем из сети при холостом ходе, квар.;

К_н - коэффициент нагрузки электродвигателя;

Р - средняя нагрузка электродвигателя, кВт;

Q_{н -} реактивная мощность электродвигателя при номинальной нагрузке, квар;

=0.59 - производная от номинального коэффициента мощности электродвигателя;

К_э - коэффициент повышения потерь;

ДР_{а. н} - прирост потерь активной мощности в электродвигателе при нагрузке 100%, кВт;

г - коэффициент, зависящий от конструкции электродвигателя;

Реактивная мощность, потребляемая электродвигателем из сети при холостом ходе:

(3.4.2)

квар

Реактивная мощность электродвигателя при номинальной нагрузке:

(3.4.3)

квар

Коэффициент нагрузки электродвигателя:

(3.4.4)

Коэффициент, зависящий от конструкции электродвигателя:

(3.4.5)

Прирост потерь активной мощности в электродвигателе при нагрузке 100%:

(3.4.6)

Суммарные потери активной мощности составят:

кВт.

Параметры заменяемого электродвигателя АИРМ132М4: Р_н=11 кВт;

U_н= 380 В; з_н = 0.89; cosц = 0.85; I_x= 20 A; ДР_х = 0.9 кВт, К_Э= 0.15 кВт/квар. Определяем:

квар

квар.;

кВт.

В результате замены незагруженного электродвигателя получим снижение потерь активной мощности в электродвигателе и электрических сетях:

кВт.

Определим экономию электроэнергии в год при работе станка в 2 смены. Число рабочих дней в году при 5-дневной рабочей неделе составляет 250. Тогда общее количество часов работы станка составит

ч.

При коэффициенте нагрузки станка К_н= 0.96 экономия электроэнергии составит:

?Р_? = К_н Ч R Ч ?Р = 0.96 Ч4000 Ч 0.9 = 3456 кВтч.

При приблизительно стоимости 1 кВтч электроэнергии 1500 руб. экономия за год составит:

=5 184 000 руб

Мероприятия по замене электродвигателя оправданы при недостаточном использовании оборудования и в перспективе могут служить препятствием для полного использования оборудования при усовершенствовании технологии.

Экономия электроэнергии путем установки автоматических ограничителей холостого хода рабочих машин:

Экономия электроэнергии получается и за счет применения ограничителей холостого хода на станках, имеющих межоперационное время (время холостого хода) 10 с и более.

При работе пресса, электродвигатель установки работает на холостом ходу в пределах (1012) сек. с нагрузкой 6 кВт. Для расчета экономии необходимы следующие данные:

мощность холостого хода = 6 кВт;

номинальная мощность электродвигателя = 18.5 кВт;

продолжительность межоперационного времени = 12 c;

число циклов работы N = 90 циклов/час.

Определим коэффициенты a и b:

(3.4.7)

Часовая экономия электроэнергии системы электропривода, кВтч:

, (3.4.8)

где е = 0.27 - показатель эффективности.

кВтч.

За год ожидаемая экономия составит:

кВтч., (3.4.9)

где R = 4000 ч - годовой фонд времени работы ТПА в 2 смены.

Годовая экономия средств составит:

руб (3.4.10)

Заключение

В дипломном проекте рассмотрена деталь "Винт 1Н983.90.153Б". На основании анализа технологического процесса механической обработки детали - "Винт 1Н983.90.153Б" можно сделать следующие выводы о применяемом технологическом оборудовании, оснастке, режимах и условиях обработки.

Качественный анализ технологичности данной детали позволяет сделать вывод о технологичности детали. Экономически целесообразно использовать заготовки из проката.

Анализ технологического процесса на основании времени обработки, цены оборудования говорит об экономической целесообразности применения станков с более высокой производительностью, т.к. уменьшится время на обработку, что существенно окупит все затраты с приобретением дорогостоящих станков с ЧПУ.

Так же было спроектировано станочное и контрольное приспособление применяемые при изготовлении данной детали. Небольшая номенклатура применяемого оборудования и его универсальность позволяет изготавливать данную деталь с другими деталями и производить быструю переналадку для обработки других деталей. Исходя из полученных данных был составлен комплект документов.

Список использованных источников

1. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск, "Вышэйшая школа”, 1975.

2. Дипломное проектирование по технологии машиностроения: [Учебное пособие для вузов/ В.В. Бабук, П.А. Горезко, К.П. Забродин и др.] Под общей редакцией В.В. Бабука. - Мн.: Выш. Школа, 1979. - 464 с., ил.

3. Зенюк, И.А. Машиностроительное черчение с элементами конструирования / И.А. Зенюк, Ю.Г. Козловский, А.П. Поляничева - Под ред. И.А. Ройтмана. - Минск: Выш. Школа, 1977. - 256 с. ил.

4. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении М., "Машиностроение”, 1971.

5. Проектирование технологической оснастки: Учебник для студ. машиностроит. специальностей высш. учебных заведений. / Горохов В.А. - Мн.: Бервита, 1997. - 344 с.

6. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие / В.В. Бабук, В.А. Шкред, Г.П. Кривко, А.И. Медведев; Под ред. В.В. Бабука. - Мн.: Выш. Шк., 1987. - 255 с.: ил.