Проектирование участка по производству и механообработке дисков роторно-лопастной группы

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    2,48 Mb
  • Опубликовано:
    2012-02-11
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Проектирование участка по производству и механообработке дисков роторно-лопастной группы

Введение

Машиностроение - наиболее крупная комплексная отрасль, определяющая уровень научно-технического прогресса во всем народном хозяйстве, поскольку обеспечивает все отрасли машинами, оборудованием, приборами, а население - предметами потребления. Включает также металлообработку, ремонт машин и оборудования. Для нее особенно характерно углубление специализации производства и расширение ее масштабов.

Одной из актуальных научных проблем является разработка и развитие двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Развитие и область применения ДВС приобрели в настоящее время всеобъемлющий характер. Многочисленные научные исследования и разработки превратили ДВС в сложнейшую и в то же время надежную универсальную систему. В то же время опыт длительной эксплуатации в составе транспортных средств выявили недостатки, которые практически невозможно исключить путем модернизации конструкции двигателя не затронув базовых принципов его организации.

В данном дипломном проекте разрабатывается производство детали диск малый и диск большой роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты (РЛДВПТ) мощностью 5-10 кВт.

В процессе выполнения работы в дипломе проводится исследование и выбор материала, на основе которых выбирается сталь 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71.

Подбирается самый экономичный и наиболее приближенный к форме детали вариант изготовления заготовки, рассчитываются припуски и допуски.

Выбирается оборудование для быстрой и точной обработки детали с наименьшим числом переустановов.

Подбирается инструмент для обработки детали, разрабатывается маршрут обработки, на основе которого выполняется техпроцесс. Проводиться расчет времени на обработку и подбираются режимы резания.

Планируется участок механообработки. Рассчитывается высота и ширина участка механообработки. Количество станков потребное для изготовления партии деталей. Потребное цеховое оборудование, транспорт для перевозки деталей, тара.

Проводится расчет капитальных вложений и затрат на производство дисков. Рассматривается техника безопасности и безопасность изготовления детали.


Общая часть

деталь обработка резание припуск

Характеристика детали

Назначение и конструкция детали

Диски в роторно-лопастной группе выполняют две функции: передают крутящий момент от поршней к роторам, а также служат для неподвижного крепления поршней.

Конструктивно диски представляют собой фланцы с двумя отогнутыми кронштейнами (рис.1). Это сделано для того, чтобы центры поршней, насаженных на разные диски, находились в одной плоскости. Угол наклона кронштейнов определяется конструктивно, в зависимости от толщины дисков и размеров поршней. Поверхность прилегания поршней к диску выполняется тороидальной с целью совпадения с внутренней поверхностью рабочей камеры.

Передача крутящего момента от диска к роторам может осуществляться либо с помощью шлицевого, либо с помощью болтового соединений. Выбор типа передачи крутящего момента определяется габаритными размерами роторов и дисков.

Торовые поверхности дисков в процессе своей работы постоянно находятся под воздействием высокой температуры (до 300°С) и изменяющегося давления в рабочей камере в пределах от 2,5 атм. до 11 атм. Кроме того, кронштейны дисков находятся под воздействием сил инерции от поршней. Это нужно учитывать при выборе материала и расчете конструктивных элементов дисков.

Конструкторские расчеты детали

Прежде чем разрабатывать технологический процесс изготовления детали «диск» нужно рассчитать некоторые конструктивные элементы данной детали, исходя из ее назначения, а именно:

ü  выбрать нужный материал дисков, исходя из условия их работы.

Выбор материала детали

Так как деталь работает при повышенной температуре (до 300° С), испытывает давление со стороны рабочего тела (, а также вращается с частотой до , необходим материал, который имеет достаточную твердость, пределы прочности и текучести при данной температуре.

В качестве потенциального материала детали я предлагаю выбрать одну из следующих сталей: 40ХНМ2А, 50ХФА, 60C2A.

Заготовка детали будет вырезаться из листа, значит те стали, которые не имеют в своей поставке листового проката отсеем сразу. Все стали имеют в поставке нужный прокат.

1.       Рассмотрим рекомендации, какие изделия изготавливают из данных сталей:

ü  Сталь 40ХН2МА: Коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной прокатки металлов.

ü  Сталь 50ХФА: тяжелонагруженные ответственные детали, к которым предъявляются требования высокой усталостной прочности, пружины, работающие при температуре до 300°С и другие детали.

ü  Сталь 60С2А: тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы Гровера и др.

2.       Деталь будет работать при повышенной температуре (300°С). Сделаем сводную таблицу механических свойств, при данной температуре:

Материал

σ0,2, МПа

σ B, МПа

σ 5,%

ш,%

KCU, Дж/м2

Сталь 40ХН2МА (Закалка 850 °С, масло.)

1470

1600

10

50

49

Сталь 50ХФА (Закалка 860 °С, масло. Отпуск 480 °С. При 20 °С HRCэ 42-44)

1180

1370

13

40

-

Сталь 60С2А (Закалка 860 °С, масло. Отпуск 425 °С)

1270

1570

20

58

43


Из данных таблицы и нижеизложенных исследований можно сделать вывод, что в качестве материала детали наиболее подходит сталь марки

Сталь 60С2А.

Сталь 60С2А Общие сведения Заменитель  стали: 60С2Н2А, 60С2Г, 50ХФА.  Вид поставки  Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Лента ГОСТ 2283-79, ГСТ 21997-76. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Проволока ГОСТ 14963-78. Поковки и кованые зготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 14595-79.  Назначение  тыжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные дики, шайбы Гровера и др.  Химический состав Химический элемент %  Кремний (Si) 1.6-2.0  Медь (Cu), не более 0.20  Марганец (Mn) 0.60-0.90  Никель (Ni), не более 0.25  Фосфор (P), не более 0.025  Хром (Cr), не более 0.30  Сера (S), не более 0.025  Механические свойства Механические свойства Термообработка, состояние поставки Сечене, мм σ0,2, МПа σB, МПа d5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ  Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 870 °С, масло, отпуск 420 °С.    135  1570  6  20         Изотермическая закалка 860-880 °С, расплавленнаясоль 310-330 °С. Отпуск 310-330 °С, воздух.  10  1570  1770  12  50  62    47-50   Пружины. Навивка 850-950 °С. Закалка 850 -870 °С, масло. Отпуск 430-460 °С, воздух.              388477     Рессопы. Закалка 850-870 °С, масло. Отпуск 400-450 °С, воздух.              387-418      Механические свойства при повышенных температурах t испытания, °C 0,2, МПа B, МПа 5, % , % KCU, Дж/м2  Пруток диаметром 17 мм. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 550 °С, 3 ч. НВ 340-364 [179]  20  1090  1270  11-13  3  24   300  930  1220  15  44  43   400  820  950  19  7  44   500  510  590  23  87  43   Закалка 860 °С, масло. Отпуск 425 °С [126]  20  1570  1710  10  46  32   200  1370  1670  13  40  34   300 1270  1570  20  58     400  1080  1220  22  71      Механические свойства в зависимости от температуры отпуска t отпуска, °С 0,2, МПа B, МПа 5, % , % KCU, Дж/м2 HB  Закалка 850 °С, масло. Отпуск  300  1960  2160  2  36  10  462   400  1470  1670  7  9  18  425   500  1080  1290  10  42  29  340   600  73  1030  17  48  24  298    Технологические свойства Температураковки  Начала 1200, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 250 мм на воздухе, 251-300 мм - в яме.  Свариваемость  не применяется для сварных констркций.  Обрабатываемость резанием  В горячекатаном состоянии при НВ 270-320, B = 1080 МПа K тв.спл. = 0,70, K б.ст. = 0,27.  Склонность к отпускной способности  не склонна  Флокеночувствительность  не чувствительна  Ударная вязкость Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 Состояние поставки, термообработка +2 -70  Закалка 850 С, масло. Отпуск 460 С, 1 ч, воздух. 39 34  Предел выносливости -1, МПа n B, МПа 0,2, МПа Термообработка, состояние стали   686  1Е+6  1680   Изотермическая закалка, выдержка при 330 С, 1 ч. Отпуск 30 С, 1 ч.    637  1Е+6  110   Закала. Отпуск 420 С.    500    1900  1760 Закалка, масло. Отпск 400 С.    421    1570  1370    Прокаливаемость Закалка 850 °С. Расстояние от торца, мм / HRC э   1.5  3  4.5  6  9  12  15  18  7  39     60-67  59-67  57-66  54-65  44,5-63  38,5-60  35,5-5  34-52,5  30-43,5  27-39,5     Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм Крит. твердость, HRCэ  50  47-82  24-53  51-53   90  60  36  58-60   Физические свойства Температура ипытания, °С 20  100  200  300  400  500  600  00  800 900   Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 212  206  198  192  181  178  158  144  134     Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 82  80  77  74  69  68  60  54  50     Плотность, pn, кг/см3 7680  7660  7630  7590  7570  7520           Коэффициент теплопровдности Вт/(м ·°С) 28  29  29  30  30  30  29 29  28     Температура испытания, °С 20- 100  20- 200  20- 300  20- 400  20- 500  20- 600  20- 700  20- 800  20- 900  20- 1000   Коэффициент линейного рсширения (a, 10-6 1/°С) 11.8  12.7  13.3 13.7  4.1  14.5  14.4  12.2       Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) 510  510  520  535  565  585  620  700       

Обоснование выбора материала

Одним из основных и главных моментов является выбор материала. Неверный выбор материала может привести к преждевременному изнашиванию или же к разрушению.

Для проверки материалов проводились исследования в программе SolidWorks 2009, где была создана модель детали с приложением сил и закреплением.

Рис. 2 Схема приложения сил

Рис. 3 Эпюра напряжений.

Для изготовления детали «Диск» используется сталь 60С2А. Предел текучести стали 60С2А у=1570 МПа, с учетом испытаний при температурах до 300°С, после проведения анализа, выяснилось, что под действием нагрузок, максимальная текучесть равна 557 МПа. Запас текучести более 500.

Рис. 4 Эпюра деформаций

Анализ напряжений показал, что эпюра выдерживает приложенные нагрузки.

Рис. 5 Эпюра запаса прочности

Проведенные расчеты показывают, что минимальный запас прочности равен 1,3.

Рис. 6 Эпюра перемещений

Перемещение диска под действием приложенных нагрузок, не выходит за пределы допустимого.

Проведенный анализ позволил выявить годность выбранного материла.

Недостатки данного материала:

´  Данному материалу необходима термообработка

´  Необходимо шлифование внутренней поверхности шлицев

Вследствие этого был найдено два варианта материала, годных к использованию в данной детали:

ü  Сталь 30ХЗМФ

ü  Сталь 38Х2МЮА

Сталь 38Х2МЮА

Общие сведения

Заменитель

сталь 38Х2ЮА, 38ХВФЮ, 20Х3МВФ, 38Х2Ю.

Вид поставки

Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Назначение

Штоки клапанов паровых турбин, работющие при температуре до 450 °С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.

 

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.20-0.45

Медь (Cu), не более

0.30

Молибден (Mo)

0.15-0.25

Марганец (Mn)

0.30-0.60

Никель (Ni), не более

0.30

Фосфор (P), не более

0.025

Хром (Cr)

1.35-1.65

Аллюминий (Al)

0.70-1.10

Сера (S), не более

0.025

 

Механические свойства

Сечение, мм

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

HB

 

Пруток. Закалка 940 °С, вода или масло. Отпуск 640 °С, вода или масло.

30

835

980

14

50

88

 









Поковки. Закалка. Отпуск.

100-300

590

735

13

40

49

235-277









Закалка 930-950 °С, масло или вода. Отпуск 640-680 °С, воздух.

60

880

1030

18

52

 

250-300









100

730

880

10

45

59

 









200

590

780

10

45

59

 









Закалка 950 °С, масло. Отпуск 550 °С, масло.

120

780-880

930-1030

12-15

35-45

69-98

285-302









Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

 

Пруток. Закалка 930-940 °С,масло. Отпуск 660 °С, 5 часов отпуска. НВ>=255 [77]

20

650

800

17

64

157










200

580

780

17

56

152










300

570

810

18

58

127










400

550

720

20

63

127










500

420

470

25

81

98










600

270

300

26

89

98










Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный и отожженный. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.

800

98

110

66

95

 










900

66

84

57

97

 










1000

39

49

66

98

 










1100

22

32

77

100

 










1200

15

22

77

100

 











Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

HB

 

Закалка 900 °С, масло.

300

1660

1810

8

43

39

550









400

1520

1670

10

39

10

500









500

1270

1420

10

44

29

450









600

1080

1180

12

60

78

370










Механические свойства в зависимости от сечения

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

HB

 

Закалка 930-950 °С, масло или вода. Отпуск 640-680 °С, воздух. [81]

 

60

880

1030

18

52

 

250-300








 

100

730

880

10

45

59

 








 

200

590

780

10

45

59

 








Закалка 940 °С, масло. Отпуск 600 °С. [130]

Место вырезки образца - центр

30

780

910

17

52

115

 








Закалка 940 °С, через воду в масло. Отпуск 600 °С. [130]

Место вырезки образца - центр

50

830

950

16

50

102

 








Место вырезки образца - центр

80

830

940

15

50

48

 








Место вырезки образца - центр

140

780

920

15

48

41

 








Место вырезки образца - центр

180

710

860

15

47

36

 








Место вырезки образца - край

180

930

14

48

39

 








Место вырезки образца - центр

220

730

880

15

43

35

 








Место вырезки образца - край

220

800

930

16

43

34

 









Механические свойства при 20 С

Термообработка, состояние поставки

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

 

Закалка 930-940 °С, масло. Отпуск 660 °С.

Тепловая выдержка 500 °С 5000 ч.

640

800

20

60

152










Тепловая выдержка 550 °С 5000 ч.

550

710

23

63

171










 

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51-100 мм - в ящиках.

Свариваемость

не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием

В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240-277 B = 780 МПа K тв.спл. = 0.75, K б.ст. = 0.55.

Склонность к отпускной способности

не склонна [82]

Флокеночувствительность

чувствительна

 

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

800

Ac3

865

Ar3

740

Ar1

665

Mn

330

Твердость

Состояние поставки, режим термообработки

НВ

HV

Закалка 930-950 С, масло или вода. Отпуск 640-680 С, воздух. Азотирование 520-540 С с печью до 100 С.

 269-300

 850-1050

 

Предел выносливости

-1, МПа

n

B, МПа

0,2, МПа

Термообработка, состояние стали

 392-480

 1Е+7

 810

 650

Закалка 940 С, масло. Отпуск 660 С, 5 ч, воздух. НВ 255

 608-617

 

 

 

Закалка 940 С, масло. Азотирование 500 С, 48 ч [81]

 

Прокаливаемость

Закалка 870 °С.

Расстояние от торца, мм / HRC э

 1.3

 3

 6

 9

 12

 18

 24

 30

 36

 42



 52.0

 52.0

 51.5

 49.5

 48.5

 45.5

 44.0

 43.5

 43.5

 42.5




Крит.диам. в воде, мм

Крит.диам. в масле, мм

70

45

 

Физические свойства

Температура испытания, °С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

209

202

194

190

181

174

162

147

137

 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

82

79

76

75

71

67

62

57

53

 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

33

33

32

31

20

20

28

27

27

 

Температура испытания, °С

20- 100

20- 200

20- 300

20- 400

20- 500

20- 600

20- 700

20- 800

20- 900

20- 1000

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

11.5

11.8

12.7

13.4

13.9

14.7

14.9

12.3

 

 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

496

517

533

546

575

609

638

676

 

 


Для данных сталей необходима специальная термообработка - низкотемпературное азотирование при 500°C.

Исследования детали с нагрузками при данных сталях выявлены в следующих эпюрах:

Cталь 38Х2МЮА

Рис. 7 Эпюра напряжений.

Предел текучести стали 38Х2МЮА у=665 МПа, с учетом испытаний при температурах до 300°С, после проведения анализа, выяснилось, что под действием нагрузок, максимальная текучесть равна 532 МПа. Запас текучести более 100.

Рис. 8 Эпюра деформаций

Анализ напряжений показал, что эпюра выдерживает приложенные нагрузки.

Рис. 9 Эпюра запаса прочности

Проведенные расчеты показывают, что минимальный запас прочности равен 1,1.

Рис. 10 Эпюра перемещений

Перемещение диска под действием приложенных нагрузок, не выходит за пределы допустимого.

Проведенный анализ позволил выявить годность выбранного материла.

Анализ точности изготовления детали и обоснование технического требования

Так как шероховатость всех неуказанных поверхностей , то все поверхности у заготовки обрабатываются.

Торовая поверхность диска имеет шероховатость Ra = 0,63, ее можно получить с помощью специального фасонного инструмента, путем тонкого фрезерования, что увеличивает стоимость механической обработки.

В двух дисках имеются разные шлицевые отверстия, значит требуются и разные протяжки. Это также ведет к удорожанию изготовления детали.

Поверхность кронштейнов, к которой крепятся поршни имеет шероховатость . Эти поверхности можно получить тонким фрезерованием.

Жесткие допуски на размеры требуют точно настроенного оборудования и точной технологической оснастки - толщина диска  мм.

Большое количество обрабатываемых поверхностей приводит к большому количеству операций.

Так как данная деталь является ответственной, на неё задаются допуски по форме и расположению поверхностей: допуск перпендикулярности плоскостей диска относительно центральной оси - 0,01 мм; допуск плоскостности поверхностей диска - 0,01 мм на всей длине; допуск перпендикулярности поверхностей крепления поршней относительно центральной оси - 0,01 мм; допуск перпендикулярности оси отверстий для крепления поршней, относительно соответствующих поверхностей кронштейнов - 0,01 мм.

Данная деталь имеет термическую обработку, это не позволяет увеличить количество выпускаемых деталей за плановый период.

Для снижения стоимости изготовления деталей введем понятие «селективная сборка»

Селективная сборка - метод сборки машин и механизмов, при котором осуществляют соответствующий подбор попарно работающих деталей. Поступающие на сборку детали сортируют по размерным группам, внутри которыхрых сопрягаемые детали (охватываемая и охватывающая) имеют наиболее благоприятные для соединения фактич. размеры (с наиболее близкими полями допусков). Селективная сборка позволяет снизить стоимость изготовления деталей благодаря расширению пределов допуска размера партии сопрягаемых деталей.

Соответственно увеличим общий допуск до 0,1мм и разобьем его на 6 групп.

Внутри каждой группы детали будут иметь наиболее близкие поля допусков размеров, что означает благоприятные для соединения размеры.

В каждой группе будем контролировать точность изготовления 2 параметров:

·        Точность изготовления торовой поверхности обоих дисков, для совпадения с поверхностью поршней  (рис. 11)

·        Точность изготовления отверстий для закрепления поршней (рис. 12)

Рис. 11 Точность изготовления торовой поверхности

Рис. 12 Точность изготовления отверстий для закрепления поршней

Анализ технологичности конструкции детали

В комплексе требований, предъявляемых к технико-экономическим показателям изделий, важное место занимают вопросы технологичности конструкций. Обеспечение технологичности конструкций изделий является одной из задач технологической подготовки производства.

Технологичность конструкции изделия определена по ГОСТ 14.205-83 как совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качеста, объема выпуска и условий вполнения работ.

Рассмотрим технологичность детали «диск»:

°  Форма детали представляет собой диск с тороидальной торцовой поверхностью, выступающими двумя кронштейнами затрудняющими обработку торца диска в местах их соединения.

°  Кронштейны имеют поверхности под разными углами, не образующие единую плоскость.

°  В центре диска расположено шлицевое отверстие, но так как в каждом модуле двигателя имеется два диска, шлицевые отверстия у них разные.

°  Наличие резьбовых отверстий для крепления лопаток находятся на одной линии с торцом диска.

°  Толщина диска невелика, вследствие чего при обработке могут возникать вибрации.

°  При обработке кронштейнов они могут отгибаться и возникать вибрации нужно предупредить это явление.

Исходя из этих данных, делаем вывод, о том что, деталь «диск» является нетехнологичной. Вследствие того, что деталь конструктивно изменять нельзя, мы снизим стоимость изготовления, применяя метод селективной сборки.

Определение типа производства

Масса детали, кг.

Тип производства


Единичное

Мелкосерийное

Среднесерийное

Крупносерийное

Массовое

До 1.0

До 10

10-2000

1500-100000

75000-200000

>200000

1.0-2.5

До 10

10-1000

1000-50000

50000-100000

>100000

2.5-5.0

До 10

10-500

500-35000

35000-75000

>75000

5.0-10

До 10

10-300

300-25000

25000-50000

>50000

Свыше 10

До 10

10-200

200-10000

10000-25000

>25000


На данном этапе проектирования тип производства определяется приблизительно по годовой программе выпуска и массе.

Годовая программа выпуска двигателей 10000 шт. Так как в одном модуле двигателя 2 диска, а двигатель двухмодульный, то суммарная годовая программа, составляет

Масса одного диска составляет ≈1 кг. Из этих данных определяем, что тип производства - среднесерийное. [3]

Расчет размера партии и такта выпуска

Количество деталей в партии определяется по формуле:

,

где  - объем выпуска деталей в год,

 - периодичность запуска в днях,

 - Число рабочих дней в году.

Отсюда находим:


Тогда примем объем партии равным:  деталей.

Такт выпуска определяется по формуле:

,

где F - фонд времени в планируемый период в часах,

N - объем выпуска деталей в год.

Расчет количества станков производиться по формуле:

,

где Тшт - штучное время

tв - такт выпуска

Технологическая часть

проектирование исходной заготовки

Выбор метода получения заготовки

Заготовку для данной детали можно получить из листового проката либо штамповать на КГШП, либо получить заготовку литьем. Выберем получение из проката. Выбор способа можно объяснить следующими факторами:

´  Выбранный материал не относится к литейным сталям

´  Штамповкой получить заготовку возможно, но ввиду тонкого сечения диска - 10 мм заготовку будет коробить и останутся большие внутренние напряжения.

´  Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом деформировании.

´  Прокат применяется в условиях массового или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объем механической обработки.

Заготовку можно получить вырезкой гидроабразивным методом, а затем согнуть на прессе, чтобы получить заготовку максимально приближенную по форме к готовой детали.

Из-за появлений напряжений после операции сгибания необходима нормализация.

Таким же способом можно вырезать заготовку при помощи плазменной резки, но, в этом случае нужен больший припуск на механическую обработку для удаления оплавленного металла после резки, что приводит к увеличению времени обработки резанием.

Кроме того гидроабразивная вырезка позволяет получить достаточно чистые поверхности у заготовки без заусенцев с минимальными припусками.

Поэтому, делаем вывод, что наиболее благоприятный вариант получения заготовки будет гидроабразивная вырезка из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74.

Экономическую целесообразность выбора рассмотрим в следующем разделе.

Расчет себестоимости изготовления заготовки

Расчет себестоимости будем производить по 2 вариантам:

)        При вырезке с помощью гидроабразивной установки из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74. [4]


где:  - стоимость материала

 - стоимость операций правки и разрезки


где:  - масса заготовки ()

 - цена одного килограмма материала заготовки (Сталь 38Х2МЮА - 56,9 руб.) [5]

 - масса готовой детали ()

 - стоимость отходов (6500 руб./т) [6]


где:  приведённые затраты на рабочем месте,

 - штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.

 коэффициент выполнения норм

где: - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

- основная и дополнительная зарплата с начислениями,


где:коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, начисления на социальное страхование и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм ();

  - часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, руб./час;

,

где средняя заработная плата станочника-сдельщика, (40000руб.);

 кол-во часов работы в месяц, (176 ч.);

,

 - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика;- коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании


где:  коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем у аналогичные расходы у базового станка (1,3) [ссылка] ; практические часовые затраты на базовом рабочем месте;

 

удельные часовые капитальные вложения в станок, руб./час;

,

где: балансовая стоимость станка (16 000 000 руб.);

 годовой фонд времени работы станка (;

  коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

;

 удельные часовые капитальные вложения в здание, руб./час.

,

где: производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов,

,

 площадь станка в плане ();

коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проездов, проходов и др. (в зависимости от площади станка - 2);


 годовой фонд времени работы станка (;  коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

;


 - штучно-калькуляционное время (мин)


где  - подача при обработке, в мм/мин. (85 мм/мин)

Рис. 13 Длина обрабатываемого контура

 - длина вырезаемого контура (1160мм.);


Таким образом, стоимость заготовки будет равна:


Технологическая себестоимость получения одной заготовки при гидрообразивной резке с учетом затрат на сопла:

Время работы сопла - 240 часов; стоимость одного сопла - 1000 € = 40000 руб.


Расчитаем стоимость работы сопла при вырезе одной детали:240 час. - 40000 руб.

0,23 час.  руб.


1) Число заготовок, получаемых с учетом полного износа сопла:


2) Количество сопел, нужное для получения 20000 шт.


В итоге необходимо 20 сопел.

Общая технологическая себестоимость получения одной заготовки из листового проката при гидрообразивной резке:

Вывод: Общая стоимость изготовления заготовки из листового проката при гидроабразивной резке - 568,67 руб. с учетом затрат на сопла

Разработка схем базирования и закрепления заготовки по операциям

Исходя из анализа точности и технологичности разделов 1.1.5-1.1.6 предлагаются следующие схемы базирования по операциям.

Операция 015 1 установ.

Базирование осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне, с дополнительными опорами, что позволяет обработать торец и расточить центральное отверстие. Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон обеспечивает достаточную точность для перечисленных выше обработок.

Рис. 14 Базирование на 1 установе

При такой схеме базирования получаемые поверхности для базирования во втором установе не имеют радиальных и торцевых биений друг относительно друга.

Операция 015, 2 установ.

Базирование осуществляется по уже обработанной поверхности на первом установе. Обрабатываемый торец диска будет параллелен базовому. Погрешность базирования на выдерживаемый размер при этом способе зависит от оснастки станка.

Необходимо учесть, что понадобятся кулачки меньшего размера, для обработки фаски центрального отверстия.

Рис.15 Базирование на 2 установе

Данная схема базирования позволяет согласно требованиям чертежа добиться требований по взаимному расположению поверхностей:

ª  допуск перпендикулярности плоскостей диска относительно центральной оси - 0,01 мм;

ª  допуск плоскостности поверхностей диска - 0,01 мм на всей длине;

ª  допуск перпендикулярности поверхностей крепления поршней относительно центральной оси - 0,01 мм;

ª  допуск перпендикулярности оси отверстий для крепления поршней, относительно соответствующих поверхностей кронштейнов - 0,01 мм.

Операция 020

Вертикальное протягивание исключает погрешность обработки отклонением протяжки от оси отверстия под действием силы тяжести. Ось отверстия совмещается с осью протяжки заходным конусом.

В данном установе важна ориентация детали, поэтому добавим дополнительную ориентацию к базированию:



Рис. 16 Базирование на протягивании

Так как для изготовления детали диск используется многооперационный станок, позволяющий проводить фрезерные операции не снимая деталь, использование фрезерного станка не целесообразно и вносит лишние затраты на оборудование. Так же т.к. данный станок высокоточный и позволяет обработать отверстия с требуемой точностью, можно обойтись без использования сверлильного станка.

Оборудование [5]

Токарные и фрезерные обработки - выбираем центр обрабатывающий токарно-фрезерный GMX 200 S Linear. [20]

Многооперационные токарные станки позволяют:

снизить количество операций;

сократить время обработки за счет быстрой смены инструмента;

повысить точность обработки поверхностей;

увеличить производительность труда;

увеличение срока службы;

повышение эффективности за счет исключения человека из производственного процесса;

улучшение условий труда, освобождение человека от тяжелых условий труда;

обеспечение ритма работы.

Рис.17 Центр обрабатывающий токарно-фрезерный GMX 200 S linear

200 S linear располагает всеми основными моментами, присущими токарно-фрезерным центрам. Неоспоримым преимуществом здесь служит впервые проведенная адаптация новой системы управления Siemens SolutionLine-Steuerung с встроенной системой программирования ShopTurn-Programmiersystem. GMX 200 S linear открывает область подготовки управляющих программ у действующего оборудования с графической поддержкой для токарно-фрезерных центров. Чтобы программировать также просто и надежно на универсальном станке, как и на токарно-фрезерном центре, имеется упрощенный выбор требуемых циклов, включая 3-D симуляцию заготовки всех токарно-фрезерных операций вплоть до В-осевого контура. Т.о. оператору легче и быстрее получить готовую деталь. Не последнюю роль в новом GMX 200 S linear играет ShopTurn feature, делая его высокопроизводительным в среднесерийном производстве, а также гибким и универсальным центром от мелкосерийного до единичного производства, где комплектность заготовок неограниченна.

Оснащение новым дисковым магазином на 36 инструментов и эргономичной фронтальной загрузкой инструментов, а также защищённой сменой инструментов.

Будь то токарная обработка, сверление или фрезерование деталей типа втулок, прутка и валов с новым GMX 200 linear серия GMX linear уже хорошо оснащена для больших заданий по обработке. Линейный привод, крестовидные салазки с осями Y и B и высокодинамичный токарный и фрезерный шпиндель с 100 Нм и макс. 12.000 об/мин комбинируют характеристики Highend-токарного станка с силой высокотехнологичного обрабатывающего центра. Число оборотов и синхронная по углам передача инструмента, а также интегрированные шпиндельные моторы гарантируют как при версии с контршпинделем так и с задней бабкой кратчайшие процессы.

Благодаря большому запасу инструментов и возможности наладки параллельно основному времени, возможно, экономичное производство малых партий. Новый станок GMX 200 linear расширяет серию токарно-фрезерных центров GILDEMEISTER в зоне с диаметром до 560 мм и превращает эту серию в обширнейшую программу 6-сторонней полной обработки с линейной технологией.


Использование обрабатывающих центров GMX 200 S Linear позволяет снизить количество используемых станков, сократить время обработки, а так же добиваться высокой точности обработки.

Гидроабразивная установка - Системы водоструйной резки фирмы "Water Jet Sweden AB"

Под гидроабразивной резкой <#"519967.files/image102.gif">

Рис.19 Скорость резания некоторых материалов.

Производство станков находится в новых фабричных помещениях в Роннеби, Швеция, где выполняется окончательная сборка и тестирование оборудования перед поставкой, а также проводится обучение персонала заказчика. Установка оборудования на заводе клиента и продолжение обучения специалистов клиента осуществляются высококвалифицированным персоналом.

Официальным представителем фирмы Water Jet Sweden в России является компания Росмарк-Сталь, осуществляющая весь комплекс сервисного обслуживания, поставку запасных частей и расходных материалов непосредственно со склада в Санкт-Петербурге.

Для протягивания шлицев - Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания 7Б64

Для обработки протягиванием сквозных отверстий различной конфигурации: круглых, шлицевых, прямоугольных со шпоночными пазами.

Параметры

7Б64

Номинальная тяговая сила, кН

50

стола

320

салазок

-

Расстояние от салазок до оси отверстия в столе

150

Расстояние от поверхности салазок до торца стола

-

Наибольшая длина хода салазок

1000

Скорость рабочего хода протяжки, м/мин

1,5-11,5

Рекомендуемая скорость обратного хода протяжки, м/мин

20

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт

11

длина

2875

ширина

1350

высота

3640

Масса, кг

5050


Для низкотемпературного азотирования - Шахтная печь для каталитического газового азотирования

Конструкция шахтной печи: Процесс азотирования в электропечи осуществляется в сварной жаропрочной герметичной реторте, подвешенной внутри печи. Футеровка печи выполнена из волокнистой теплоизоляции фирмы Unifrax. Сверху реторта закрывается с помощью гидропривода футерованной крышкой. Герметичность перекрытия реторты крышкой обеспечивается двумя уплотнительными шнурами. В крышке предусмотрены: Патрубки для выхода газа в свечу и для подачи технологических газов Кислородный датчик Каталитический элемент «Oxycan-α».  На крышке установлен вентилятор, обеспечивающий перемешивание атмосферы внутри реторты. Нагревательные элементы зигзагообразного типа из проволоки «Kanthal». Механизм подъема крышки гидравлический. Комплект поставки включает: 1. Печь азотирования шахтного или камерного типа 2. Шкаф управления  3. Система охлаждения садки. 4. Система нейтрализации отработавших газов  5. Система подачи технологических газов 6. Отладка технологии азотирования деталей заказчика на поставляемом оборудовании в соответствии с согласованным техническим заданием.


Наименование

Размеры рабочей камеры (диаметр и высота) мм, не менее

Внешние размеры, мм, длина-ширина- высота, не более

Предел рабочей температуры

Количество зон нагрева

Установленная мощность, кВт, (не более)

США 10.15/7 <#"519967.files/image103.gif">      Сверло CoroDrill CoroDrill® Delta-C 2 − 3 x Dc

      Концевая фреза CoroMill Plura

      Сверло CoroDrill Delta-C R841-0675-30-A1A 1220

2.      Для чистовой обработки:

      Резец токарный проходной CoroTurn RC SNMG 12 04 08-PR

      Концевая фреза CoroMill Plura

      Концевая фреза CoroMill Plura

      Резьбофреза CoroMill Plura

Разработка технологического процесса изготовления детали

Назначение маршрута обработки отдельных поверхностей

Для того чтобы назначить маршрут обработки отдельной поверхности воспользуемся таблицами средне-экономической точности обработки. Одна и та же поверхность может иметь несколько вариантов обработки. Средне-экономическая точность это точность, обеспечивающая на станке нормальной точности рабочим средней квалификации на средних режимах.

Рис.22 Обрабатываемые поверхности детали

По требованиям точности для поверхностей назначаем маршруты обработки и заносим все данные в таблицу 1.

Таблица 1. Назначение маршрута обработки отдельных поверхностей детали

Поверхность

квалитет

Ra

Маршрут обработки

-

0,32

Двукратное точение + однократное шлифование

-

0,63

Двукратное фрезерование

Н14

6,3

Однократное фрезерование

hl4

6,3

Однократное фрезерование

IT 14/2

6,3

Однократное растачивание

-

6,3

Однократное фрезерование

Н12

6,3

Центровочное сверление + однократное сверление

Н10

6,3

Гидроабразивная резка + однократное растачивание


Маршрут обработки

Оборудование

Базирование

005

Системы водоструйной резки фирмы "Water Jet Sweden AB" NC 2560 S

По плоскости стола

010

Пресс

По плоскости стола

015

Печь


020

Центр обрабатывающий токарно-фрезерный GMX 200 S Linear

В 3-х кулачковом самоцентрирующемся патроне сдополнительными опорами

025

Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания 7Б64

По оси отверстия и упором в кронштейн

030

Шахтная печь для каталитического газового азотирования США 10.15/7

Приспособление при оборудовании

035

Моечная

Приспособление при оборудовании

040

Контрольная


Технологический процесс

Так как данная деталь имеет высокие требования по точности и допускам расположения форм: допуск плоскостности - 0,01 мм, допуск цилиндричности внутреннего отверстия шлицев - 0,01мм, допуск радиального биения внутреннего отверстия шлицев - 0,025 мм, толщина диска - мм, кроме того фасонную торовую поверхность - мм, что обуславливает использование оборудования с ЧПУ.

Исходя из этого, составляем для данной детали технологический процесс с использованием оборудования, оснащенного ЧПУ.

005 Заготовительная

Вырезать заготовку из листа согласно чертежу

010 Штамповочная

Гнуть заготовку из листа согласно чертежу

015 Термическая

Нормализовать заготовку, для снятия внутренних напряжений

020 Токарная многооперационная

Установ А

1)      Точить торец Ø169,92, выдержав размер 17,5 мм

Точить поверхность Ø112

Точить фаску 1×45˚/ Ø112

2)      Фрезеровать начисто боковую поверхность  справа

Фрезеровать начисто боковую поверхность кронштейнов, выдерживая угол , справа

Фрезеровать начисто поверхость 40, справа

Фрезеровать начисто поверхость  слева

Фрезеровать начисто боковую поверхность кронштейнов, выдерживая угол , слева

Фрезеровать начисто поверхость 40, слева

)        Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 справа

Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 слева

Установ Б

1)      Точить торец Ø172,84, выдержав размер 10 мм

Точить фаску 1×45˚/ Ø112

2)      Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 справа

Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 слева

)        Фрезеровать торовую поверхность  начерно

Фрезеровать торовую поверхность  начисто

4)      Центровать отверстие Ø5 , выдержав угол  справа

Центровать отверстие Ø5 , выдержав угол  слева

)        Центровать отверстие Ø5 , выдержав угол  справа

Центровать отверстие Ø5 , выдержав угол  слева

6)      Сверлить отверстие Ø6,7 , выдержав глубину 12 мм справа

Сверлить отверстие Ø6,7, выдержав глубину 12 мм слева

7)      Сверлить отверстие Ø6,7 , выдержав глубину 12 мм справа

Сверлить отверстие Ø6,7, выдержав глубину 12 мм слева

)        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10мм справа

Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10мм слева

)        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10мм справа

Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10мм слева

025 Протяжная

Протянуть внутренние шлицы согласно чертежу

030 Термическая

Азотировать всю деталь в течение 40 часов

035 Моечная

Промывка деталей на моечной машине

040 Контрольная

Контроль заданных размеров и отклонений формы поверхностей и их взаимного расположения

Технологические расчеты

Расчет припусков на механическую обработку

Аналитический расчёт припусков на диаметральный размер

Рассчитываем припуск на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность ∅112Н10. Технологический маршрут обработки поверхности ∅112Н10 состоит из гидроабразивной вырезки и однократного растачивания.

Технологический маршрут записывается в таблицу 2, также в таблицу заносятся соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска.


 Переходы обработки поверхности ∅112Н10

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск 2z min, мкм

Расчетный min размер d, мм

Допуск на изготов-ление Td, мкм

Принятые (округл.) размеры по переходам, мм

Полученные предельные припуски, мкм


Rz

h

Δ

ε




dmin

dmax

2z min

2z max

Гидроабразивная вырезка

80

80

200

-

-

Н12 350

-

-

Однократное растачивание

40

50

32,5

71

431

112,14

Н10 140

112

112,14


Суммарное пространственное отклонение Δ в данном случае будет равно: погрешности позиционирования режущей головки гидроабразивной установки ±0,1 мм на 1000 мм длины, т.е. 0,2 мм или 200 мкм и погрешности растачивания.

Находим остаточную величину пространственного отклонения после растачивания:

 при закрепление в патроне            

∆см = 0 мкм

 - величина коробления обрабатываемой поверхности,


Таким образом, получим:

 мкм. при закрепление в патроне

Погрешность установки:

 мкм.                              

где εб=10 мкм. погрешность базирования;

εз=70 мкм. погрешность закрепления.

Остаточная погрешность установки:

,                                                                     

Рассчитанные величины занесем в таблицу.

Величина расчетного припуска:

 - при закрепление в патроне

Рассчитанные величины занесем в таблицу.

Таким образом, минимальный припуск под растачивание:


Зная расчетный размер после растачивания, находим размер для гидроабразивной вырезки:


Зная допуски на получаемые размеры, находим предельные значения размеров:

для гидроабразивной вырезки:


для растачивания:


Определим максимальное и минимальное значения припуска под растачивание:


Общий припуск на обработку равен:


Общий номинальный припуск с учетом несимметричного расположения поля допуска:


Находим номинальный размер заготовки:


Производим проверку правильности выполнения расчетов по формуле:


На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков при обработке поверхности ∅112Н10.

Рис.23 Схема графического расположения припусков и допусков при обработке поверхности ∅112Н10

Аналитический расчёт припусков на линейный размер

Рассчитываем припуск на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность . Технологический маршрут обработки поверхности  состоит из чернового, п/чистового,чистового и тонкого точений за 2 установа. В качестве заготовки используется лист толщиной 25 мм по ГОСТ 7350- 77. Допуск и отклонения разделим на две стороны заготовки поровну.

Технологический маршрут записывается в таблицу 3, также в таблицу заносятся соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска.

Переходы обработки поверхности

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск z min, мкм

Расчетный min размер L, мм

Допуск на изготов-ление TlL мкм

Предельный размер, мм

Предельный припуск, мм


Rz

h

Δ

ε




Lmin

Lmax

z min

z max

Заготовка

125

360

-

-

12.51

500

12.51

-

-

Черновое точение

50

50

22

50

685

11.825

h 12 150

11.825

11.975

685

1035

Получистовое точение

32

30

18

5

127

11.698

h9 36

11.698

11.734

127

241

Чистовое точение

5

6

14

2

82

11.616

10

11.616

11.626

82

108

Тонкое точение

2,5

3

7,2

1

26

10

26

26

Итого

920

1410


Суммарное пространственное отклонение Δ в данном случае будет равно кривизне проката на длине заготовки.


Находим остаточную величину пространственного отклонения:

-     после черного точения

-     после п/чистового точения

-     после шлифования


При закреплении по необработанной поверхности погрешность закрепления равна

При закреплении по обработанной начисто поверхности погрешность закрепления равна


Далее эта величина будет определять погрешностью станка при перемещении инструмента (ε = 5 мкм) при точении и не плоскостностью магнитной плиты шлифовального станка.

Переходы обработки поверхности

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск z min, мкм

Расчетный min размер L, мм

Допуск на изготов-ление TlL мкм

Предельный размер, мм

Предельный припуск, мкм


Rz

h

Δ

ε




Lmin

Lmax

z min

z max

Заготовка

125

150

360

-

-

500

-

-

Черновое точение

50

50

22

50

685

hl2 150

685

1035

Получистовое точение

32

30

18

5

127

h9 36

812

926

Чистовое точение

5

6

14

2

82

10,011

10

10,011

81

107

Тонкое точение

2,5

3

7,2

1

26

9,985

10

9,985

9,995

26

26

Итого

1604

2094


Расчет минимального значения припуска производим, пользуясь формулой:


Таким образом, минимальный припуск под черновое точение на первом установе:


Минимальный припуск под получистовое точение на первом установе:


Минимальный припуск под чистовое точение на первом установе:


Минимальный припуск под тонкое точение на первом установе:


Рассчитанные величины занесем в таблицу.

Общий припуск zomin и zomax определяем, суммируя промежуточные припуски:

Проверка правильности выполненных расчетов:

 

На основании данных расчета строим схемы графического расположения припусков и допусков при обработке поверхности  мм.

На первом установе:

Рис.24 Схема графического расположения припусков и допусков при обработке поверхности  на первом установе

На втором установе:

Рис.25 Схема графического расположения припусков и допусков при обработке поверхности  на втором установе

Выбор и назначение режимов резания

Расчет режимов резания [8]

Операция 015, токарная универсальная ЧПУ.

·        Черновое точения торца ∅169,92

.        Подача

Выбор подачи осуществляется по каталогу Sandvik Coromant в зависимости от инструмента. Принимаем .

2.      Скорость резания

Скорость резания считаем по приведенным формулам для данного вида обработки


 


 

  

;

;

; ;

;


3.      Частота вращения шпинделя

 

4.      Сила резания

;                      

;

;         ;           ;        

;

        ;

;


.        Мощность резания

, кВт.  

 

·        Фрезерование однократное поверхности

1.      Подача

Выбор подачи осуществляется по каталогу Sandvik Coromant в зависимости от инструмента. Принимаем

2.      Скорость резания

Скорость резания считаем по приведенным формулам для данного вида обработки


 


 

  

;

;

; ;

;


.        Частота вращения шпинделя


4.      Сила резания

;

;

  ;


5.      Мощность резания

, кВт.

 

Приведенный расчет режимов резания носит справочный характер, действительные параметры резания выбираем в следующем разделе.

Выбор режимов резания

Т.к. весь режущий инструмент выбирается из каталога Sandvik Coromant, режимы резания принимаются в соответствии с данными каталога.

         Резец токарный проходной CoroTurn RC SNMG 12 04 08-PR (правый)

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Точить торец Ø169,92, выдержав размер 17,5 мм

·        Точить торец Ø172,84, выдержав размер 10 мм

2       Сверло CoroDrill CoroDrill® Delta-C 2 − 3 x Dc

Режимы резания:

Глубина резания

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Центровать отверстие Ø5 справа

·        Центровать отверстие Ø5 слева

·        Центровать отверстие Ø5 справа

·        Центровать отверстие Ø5 слева

3       Резец токарный проходной CoroTurn HP TNMG 16 04 04-PF (правый)

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Точить поверхность Ø112

·        Точить фаску 1×45˚/ Ø112

·        Точить фаску 1×45˚/ Ø112

         Концевая фреза CoroMill Plura

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Фрезеровать начисто боковую поверхность кронштейнов, выдерживая угол , справа

·        Фрезеровать начисто боковую поверхность кронштейнов, выдерживая угол , слева

·        Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 справа

·        Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 слева

·        Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 справа

·        Фрезеровать начисто поверхость кронштейнов, выдерживая угол  и скругление R8,32 слева

5       Концевая фреза CoroMill Plura

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Фрезеровать начисто боковую поверхность  справа

·        Фрезеровать начисто боковую поверхость 40, справа

·        Фрезеровать начисто боковую поверхость  слева

·        Фрезеровать начисто боковую поверхость 40, слева

·        Фрезеровать начисто боковую поверхость ∅172,84, справа

·        Фрезеровать начисто боковую поверхость ∅172,84, слева

6       Концевая фреза CoroMill Plura

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Фрезеровать торовую поверхность  трижды

7       Сверло CoroDrill Delta-C R841-0675-30-A1A 1220

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Сверлить отверстие Ø6,7 c фаской, выдержав глубину 12 мм справа

·        Сверлить отверстие Ø6,7 c фаской, выдержав глубину 12 мм слева

·        Сверлить отверстие Ø6,7 c фаской, выдержав глубину 12 мм справа

·        Сверлить отверстие Ø6,7 c фаской, выдержав глубину 12 мм слева

8       Резьбофреза CoroMill Plura

Режимы резания:

Глубина резания:

Подача:

Скорость резания:

Обрабатываемые поверхности:

·        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10 мм справа

·        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10 мм слева

·        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10 мм справа

·        Нарезать резьбу М8-7Н, выдержав глубину 10 мм слева

Расчет норм времени

Рассчитаем нормы времени на операцию 015 по обработке диска.

Токарная многооперационная.

Расчет всех составляющих норм времени

Время, затрачиваемое на технологическую операцию изготовления единицы продукции, в общем случае складывается из двух частей:

,

где Тш.к. - штучно-калькуляционное время;

Тшт. - штучное время изготовления единицы продукции;

Тп.з. - подготовительно-заключительное время;

n - количество деталей в настроечной партии.

,

где То - основное время; [10]

Тв - вспомогательное время; [11]

Тоб - время на обслуживание рабочего места;

Тот - время перерыва на отходы и личные надобности.

 - оперативное время.

,

где Ту.с. - время на установку и снятие детали;

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

 - для токарных работ;

 - для сверлильных и расточных работ;

 - для фрезерных работ;

где L - расчетная длина перемещения инструмента или стола;

so - подача на оборот шпинделя;

i - число проходов инструмента;

;

;

.

Расчет времени протягивания:

Основное технологическое время протягивания определяется по формуле:

,

где  - длина рабочего хода протяжки, мм;

 - коэффициент, учитывающий обратный ход (К=1,4-1,50).

скорость резания

,

где - чертёжная длина протягиваемой поверхности, мм;

- длина режущей части протяжки, мм;

 - длина калибрующей части протяжки, мм;

- длина перебега протяжки (10-20 мм).

,

где - припуск на обработку, мм;

 - шаг режущих зубьев протяжки, мм.

,

 - число калибрующих зубьев протяжки (Zk=4-8);

 - шаг калибрующих зубьев протяжки, мм.



Данные, посчитанные по вышеприведенным формулам, занесем в следующую таблицу

№ операции

№ перехода

Размер обработки D или B, мм

Длина обработки, мм

Составляющие обработки, мм

i

Составляющие времени







ТО

ТВ

Топер

Тобсл

Тотд

Тшт

Тпз

Тшт.к





lобр

lвр

lпер





тех

орг





15

1

Ø169,92

88,5

84,5

2

2

1

0,49

0,08

0,63

0,02

0,01

0,03

2,62

0,06

2,68



1×45˚/Ø112

1

1

-

-

1

0,00











Ø112

14

10

2

2

1

0,06










ƩТо

0,55










2

40

48

48

-

-

1

0,14

0,08

1,07

0,01

0,01

0,04

1,13

0,11

1,24



20

50

50

-

-

1

0,14











бок.пов

103

103

-

-

1

0,30











40

48

48

-

-

1

0,14











20

50

50

-

-

1

0,14











бок.пов

103

103

-

-

1

0,30










ƩТо

0,99










3

бок2.пов

509

509

 

-

1

1,47

0,08

1,02

0,01

0,01

0,04

1,08

0,10

1,18



бок2.пов

509

509

 

-

1

1,47










ƩТо

0,94










4

Ø172,84

90,4

86,4

2

2

1

0,51

0,07

0,58

0,01

0,01

0,02

0,62

0,06

0,68



1×45˚/Ø112

1

1

-

-

1

0,00










ƩТо

0,51










5

бок3.пов

530

530

 

-

1

1,53

0,08

1,06

0,01

0,01

0,04

1,12

0,11

1,23



бок3.пов

530

530

 

-

1

1,53










ƩТо

0,98










6

торовая

246

246

 

 

1

0,71

0,08

1,59

0,02

0,02

0,06

1,68

0,16

1,84



торовая

246

246

 

-

1

0,71










ƩТо

1,51










7

Ø5

5

3

2

 

1

0,01

0,08

0,11

0,00

0,00

0,00

0,11

0,01

0,12



Ø5

5

3

2

-

1

0,01










8

Ø5

5

3

2

-

1

0,01











Ø5

5

3

2

-

1

0,01










ƩТо

0,03










9

Ø6,7

14

12

2

 

1

0,05

0,08

0,28

0,00

0,00

0,01

0,30

0,03

0,32



Ø6,7

14

12

2

-

1

0,05










10

Ø6,7

14

12

2

-

1

0,05











Ø6,7

14

12

2

-

1

0,05










ƩТо

0,20










11,12

M8-7H

11

9

2

 

4

6,00

0,08

6,08

0,06

0,06

0,24

6,44

0,61

7,05


ƩТо

6,00



















 

 

 

 

 

 

Ʃ

20

1

шлицы

10

10

2

2

1

0,33

3,2

3,53

0,00

0,04

3,71

0,35

4,06




















Проектирование участка механической обработки

Предварительный расчёт годовой программы выпуска и такта

Таблица 6

№ п./п.

№ опер

Наименование операции

Модель станка

Нормы времени





Тшт

1

015

Токарная многооперационная

GMX 200 linear

16,36

2

020

Протяжная

7Б64

4,06


Расчёт уточнённой программы выпуска и такта


где:   - эффективный годовой фонд времени в одну смену

 - количество смен (2)

 - такт выпуска

- программа выпуска деталей за год

Принимаем программу выпуска 40000 штук в год.

Тогда такт выпуска будет равен:

 

Расчёт потребного количества оборудования

Исходя из полученного такта выпуска, определяем количество станков на каждой операции:


Принятое количество станков на линии равно 3 штук.

Расчёт загрузки оборудования

Рассчитываем коэффициент загрузки станков на каждой операции:


Средний процент загрузки всех станков определяется:


проверяем условие:

расчётный коэффициент загрузки станков не удовлетворяет условию


Выбор типа здания [13]

Для расположения проектируемого участка выбираем одноэтажное многопролётное здание с железобетонными перекрытиями, поддерживаемыми системой колон.

Ширину пролёта выбираем из унифицированного ряда и принимаем равной - 18 метрам.

Шаг колон принимаем равной 6 метрам для обеспечения надёжной опоры мостовому крану.

Для определения высоты цеха до нижнего пояса фермы необходимо определить высоту до головки кранового рельса.

Вычисляем высоту до головки кранового рельса по размерам выбранного мостового электрического крана.

 - наибольшая высота у станков (3640мм. - 7Б64);

 - безопасное расстояние;

- высота перемещаемого груза

( мм) - для станка GMX200 S linear;

( мм) - для станка 7Б64;

Принимаем высоту перемещаемого груза равной 3844 мм.

- размер от подъёмного крюка до головки подкранового рельса ();


Принимаем

Принимаем по ГОСТу высоту цеха до нижнего пояса фермы Н=9600 мм при ширине пролета 18000 м.

Расчёт потребных производственных площадей

В состав участка, планируемого в данной работе, входит 2 станков, а именно:

·    2 центра обрабатывающих токарно-фрезерных модели GMX 200 S linear с массой 14000 кг.

·        Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания модели 7Б64 с массой 5050 кг.

Таблица 7

Станок

Модель

Длина

Ширина

Высота

Мощность

Масса

1

Центр обрабатывающий токарно-фрезерный

GMX 200 S linear

6500

4100

3040

22

14000

2

Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания

7Б64

2875

1350

3640

11

5050


Длина участка L - составляет 24 м., ширина B - 18 м., таким образом, потребная производственная площадь будет рассчитываться по формуле:

 мм

 

Разработка планировки участка механообработки [14]

Межцеховой транспорт

Межцеховой транспорт служит для перевозки грузов между цехами и складами (промежуточный и центральный). Поскольку заготовки деталей, обрабатываемые на участке, имеют массу ≈ 2 кг, для перевозки партии таких заготовок и готовых деталей со склада в цех и наоборот будем использовать электрокары грузоподъемностью 1 т (см. рис.1).

Рис.26 Электрокар

Поскольку в качестве межцехового транспорта мы используем электрокары, то при планировке участка предусматриваем магистральный проезд шириной 5 метра в соответствии со строительными нормами и правилами.

Грузоподъёмные средства[15]

В качестве верхнего цехового транспорта и грузоподъёмного средства используем кран мостовой двухбалочный общего назначения КМ16/5-25,5-12,5-2K, который позволяет производить погрузку и разгрузку электрокаров, а также в случае перестановки или ремонта, перемещать металлорежущие станки либо другое технологическое оборудование. Основные параметры приведены в таблице:

Таблица 8

Грузоподъемность

Пролет Крана

Высота подъема

Скорость подъема

Масса крана

Главного крюка

Вспомогательного крюка


Главного крюка

Вспомогательного Крюка

Главного крюка

Вспомогательного крюка


Т

М

м

м/мин

Т

16

5

25,5

12,5

0,055

0,16

33

 

Вид и размер тары для заготовок [16]

В качестве тары для заготовок используются стандартные прямоугольные паллеты. Параметры выберем в соответствии с габаритными размерами и массой заготовки. Максимальный размер заготовки 272 мм и масса 1,16 кг. Паллета имеет длину 1200 мм и ширину 800мм, в которую помещаются 8 заготовок.

Система уборки стружки

На станках предусмотрена стружкоуборочная система. Два стружкоуборочных конвейера располагаются за станками. Они имеют стружкоуборочный транспортёр (ширина 400мм) и люки для ссыпания стружки. Данный конвейер транспортирует стружку за пределы цеха (к специальным местам её переработки).

Ширина проездов и проходов

Для перемещения электрокаров на территории цеха предусматривается магистральный проезд шириной 5 метра. Расстояние между станками в соответствии с нормами назначаем 1070 мм. Также на территории цеха предусмотрены 3 прохода для рабочих шириной 1400 мм.

Фактическая площадь участка механообработки

Фактическая площадь участка механообработки определяется непосредственно с выполненной планировки: измеряя длину  и ширину  участка на чертеже, получаем фактическую площадь:

 м2

Экономическая часть

 

Анализ технико-экономических показателей существующего технологического процесса [17]

Сумма капитальных вложений в оборудование

Капитальные вложения рассчитываются по формуле:

, руб.

где - капитальные вложения в единицу оборудования, занятого выполнением i-ой операции, руб.;

- количество технологического оборудования;

- коэффициент занятости оборудования выполнением i-ой операции.

 (руб.)

где ЦO.ti - оптовая цена оборудования, (руб./ед.);

 αТ - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

 αМ - коэффициент, учитывающий стоимость строительно-монтажных работ

 ( от оптовой цены оборудования)

, т.к. используемые станки относятся к тяжелому оборудованию;

;

 руб.

 руб.

    

         

Рассчитаем капитальные вложения:

руб.

Сумма капиталовложений в здание и производственные площади

 (руб.)

где SOi - потребная площадь на i-ой операции изготовления продукции, м2;

μSt - коэффициент занятости площади при выполнении i-ой операции изготовлении продукции, м.;

h - высота помещения цеха, в котором выполняется операция, м.;

ЦЗД - стоимость 1 м2 производственного здания, руб.

SO 020 = 120,4 м2; SO 025 = 27,50м2;

μSt = 0,71;= 9,6 м.;

ЦЗД = 90 руб/м2.

 руб.

Сумма капитальных вложений в оснастку и инструмент

 (руб.),

где КОСН.D - стоимость одного экземпляра оснастки D-го типоразмера, руб.;

ПD - количество экземпляров оснастки D-го типоразмера, необходимое для бесперебойного выполнения операции;

μОСН.D - коэффициент занятости технологической оснастки D-го типоразмера при выполнении операции;

;      45 000 руб.;

П015=2;       П020=1;

μОСН.015=0,67;          μОСН.020=0,35

 руб.

Затраты на оплату труда рабочих

(руб.)

где tшт. - штучно калькуляционное время выполнения операции (мин.);

α - число операций;

в - часовая тарифная ставка рабочего (руб.);

% - страховой налог:

 - дополнительная заработная плата рабочих (%);

tшт. 015 = 0,28 час.

tшт. 020 = 0,07 час.

α = 2;

в = 240 руб.

 руб.

Сумма капитальных вложений в инвентарь

Сумма капитальных вложений в инвентарь составляет 1,5÷5% от стоимости основного оборудования.

После проведенных расчетов целесообразно составить сводную таблицу капитальных вложений технологического процесса:

Таблица 9

Капитальные вложения

Проектируемый вариант

Кап. вложения в оборудование

Кап. вложения в здание

 

Кап. вложения в оснастку

Кап. вложения в инвентарь

593 659,65

Итого

82 155 390,25

Расчет затрат на производство детали

 

где CMi - затраты на основные и вспомогательные материалы;

СЗi - заработная плата рабочих, приходящаяся на изделия по i-ой оснастки

COi - затраты на эксплуатацию оборудования;

СKi - затраты по использованию производственного здания, приходящееся на изделие при выполнение i-ой операции;

СЦ - цеховые затраты;

.

Затраты на материалы

Затраты на материал расчитывались в разделе 1.1.4


Затраты на заработную плату в расчете на единицу изделия

(руб./шт.)

где СЗОi - заработная плата основных рабочих по операциям (руб./шт.);

Сзисi - средняя часть заработная плата основных рабочих по тарифу;

αi, КqЗi, Ксi - коэффициенты, учитывающие приработок, дополнительную заработную плату и ЕСН;

ti - норма времени i-ю операцию изготовления изделия (час/шт. - опер.);

βoi - коэффициент, учитывающий число единиц оборудования, обслуживаемого одним рабочим;

Сзисi=240 руб./шт.

αi=1,10

КqЗi=1,15

Ксi=1,34;

tшт. 015 = 0,27 час.

tшт. 020 = 0,07 час.

βoi=1

руб/шт.

руб./шт.

руб./шт.

Затраты на эксплуатацию оборудования

 (руб./шт.)

где Сai - затраты на амортизацию оборудования;

Сpi - затраты на ремонт оборудования;

СЭi - затраты на электроэнергию, приходящиеся на изделие;

Сai =  руб./шт

Сpi = руб./шт

СЭi =  руб./шт

262,66 руб./шт.

Затраты на амортизацию оборудования

 (руб./ед.)

где КOTi - балансовая стоимость единицы оборудования (руб./ед.)

Oi - количество технического оборудования выполнения i-ой операции изготовления данных изделий;

μoi - коэффициент занятости оборудования выполнения i-ой операции изготовления данных изделий;

a - норма амортизационных отчислений на замену оборудования в год;

QГ.З. - годовой выпуск изделий;

 руб.

 руб.

a=11,6;

QГ.З=20000 шт./год.

 руб./ед.

Затраты на ремонт оборудования

 

где R - группа ремонтной сложности основной части оборудования;

W - затраты на все виды планово-предупредительного ремонта и межремонтного обслуживания за ремонтный цикл, приходящийся на единицу ремонтной сложности оборудования, руб. за цикл/ед. ремонт, сложности.

КЭ - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт энергетической части оборудования;

ТРЦ - длительность ремонтного цикла, год/цикл;

β1 - коэффициент, учитывающий влияние типа производства и т.п.;

QГ.З. - годовой выпуск изделий (шт./год);

R=30

W=169 000

КЭ=1,3;

ТРЦ=7 лет

β1=1,4

Г.З=20000 шт./год.

 руб.

Затраты на электроэнергию, приходящиеся на изделие

(руб./шт.)

где ЭСi - годовой расход электроэнергии, кВт час/год;

ЦЭ - стоимость 1 кВт/час электроэнергии, руб./кВт-час

QГ.З. - годовой выпуск изделий, шт./год;

ЭСi=7,9 кВт час/год

ЦЭ=3,8 руб/кВт

QГ.З.=20000 шт./год

 

где Ny - суммарная установочная мощность электродвигателей оборудования;

Кврi - коэффициент загрузки по времени электродвигателей;

KNi - коэффициент загрузки по мощности;

Кodi - коэффициент одновременной работы двигателей;

KW - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети завода;

ti - нормы времени на i-ю операцию изготовления изделия;

ηМ - средний КПД электродвигателей;

КВi - коэффициент выполнения норм на i-ой операции;

QГ.З. - годовая программа выпуска;

Ny 1=22; Ny 2=11

Кврi=0,6

KNi=0,7

Кodi=1;

KW=1,05;

tшт. 020 = 0,28 час.

tшт. 025 = 0,07 час.

ηМ=0,7

КВi=1,1;

QГ.З=20000 шт./год.

 кВт час/год


Таблица 10

Модель оборудования

Мощность электродвигателя, кВт

Кврi

КNi

ηM

GMX 200 S Linear

22

0,6

0,7

0,7

7Б64

11

0,6

0,7

0,7

Затраты на содержания помещения

 (руб./шт.-опер.)

где SOi - площадь, для выполнения i-ой операции, м2;

μзi - коэффициент занятости площади;

СК.Г. - годовые расходы на содержание помещения, приходящиеся на 1 м2 площади цеха

SO 015 = 120,4 м2; SO 020 = 27,50м2;

μзi=0,71

СК.Г.=3300 руб./год

 руб./шт.

Цеховые затраты

 

где СЗО - заработная плата основных рабочих;

КЦ - коэффициент, учитывающий цеховые расходы:

СЗО=240 руб./шт.

КЦ=0,5.

 руб.

Таблица 11

Наименование затрат

Затраты, руб./шт.


Проектируемый вариант

Затраты на материал

Заработная плата

Затраты на эксплуатацию оборудования, в то числе  Амортизация оборудования Затраты на ремонт оборудования Затраты на электроэнергию

   

Затраты на содержание помещений

17,32

Цеховые затраты

120

Итого


(руб./год)

где Зизд - затраты на изготовление единицы изделия, руб.;

Зизд = 731,81 руб.

QГ.З.= 20000 шт./год.

 руб.

Экономический расчет проведен для изготовления 1 диска.

Полные затраты на изготовление 2 дисков -

Охрана труда, ИЗОС и действия в ЧС

Мероприятия по охране труда, технике безопасности и противопожарной защите, производственной эстетике на участке [14]

Охрана труда - система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранность здоровья и работоспособность человека в процессе труда.

Улучшение условий труда, повышение его безопасности и безвредности имеет большое значение. Оно влияет на экономические результаты производства - производительность труда, качество и себестоимость выпускаемой продукции.

Производительность труда повышается благодаря сохранению здоровья и работоспособности человека, экономии живого труда, путём повышения уровня использования производственных фондов, уменьшения числа аварий и т.п.

Обеспечение здоровых и безопасных условий труда возлагается на администрацию предприятий, учреждений, организаций. Администрация обязана внедрять современные средства техники безопасности, предупреждающие травматизм, и обеспечивать санитарно-гигиенические условия, предотвращающие возникновение профессиональных заболеваний.

Производственные здания, сооружения, оборудование, технологические процессы должны отвечать требованиям, обеспечивающим здоровье и безопасные условия труда. Эти требования включают рациональное использование оборудования, территорий и производственных помещений, правильную эксплуатацию оборудования и организацию технологических процессов, защиту рабочих от воздействия вредных факторов, содержание производственных помещений и рабочих мест в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами и правилами, устройство санитарно-бытовых помещений.

Характеристика проектируемого техпроцесса

В данном дипломном проекте «Планирование производства детали диск роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла мощностью 5-10 кВт» за счет использования нового многооперационного оборудования с ЧПУ расширяются технологические возможности механообработки в целом.

Проводим исследование условий труда с целью выявления опасных и вредных факторов, которые имеются в процессе работы.

Таблица Опасные и вредные факторы в ходе технологического процесса

Наименование операции

Вид оборудования

Вредные и опасные факторы

005

Заготовительная

Установка гидроабразивной резки Water Jet Sweden NC 2560 S

Опасность травм от движений в станках, электроопасность, шум, вибрации.

010

Штамповочная

Пресс

Опасность травм от движений в станках, электроопасность, шум, вибрации.

015

Токарная многооперационная

Центр обрабатывающий токарно-фрезерный GMX 200 S linear


020

Протяжная

Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания 7Б64


025

Термическая

Шахтная печь для каталитического газового азотирования США 10.15/7 <#"519967.files/image386.gif">

Допустимая:

верхняя граница:

нижняя граница:

Теплый период года:

Оптимальная температура:

Допустимая:

верхняя граница:

нижняя граница:

Температура внутренних поверхностей конструкций, ограждающих рабочую зону (стен, пола, потолка и др.), или устройств (экранов и т.п.), а также температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должны выходить более чем на  за пределы оптимальных.

Перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны допускается до .

Колебания температуры воздуха по горизонтали в рабочей зоне, а также в течение смены допускается до 5, при этом абсолютное значения температуры воздуха, измеренной на разной высоте и в различных участках помещений в течение смены, не должны выходить за пределы допустимых величин.

Относительная влажность воздуха:

Холодный период года:

Относительная влажность, оптимальная:

Допустимая: не более

Теплый период года:

Относительная влажность, оптимальная:

Допустимая: не более  (при )

Допускается в теплый период года повышать относительную влажность воздуха, но не более чем на 10% по отношению к допустимым величинам.

Скорость движения воздуха:

Холодный период года:

Оптимальная скорость:

Допустимая: не более

Теплый период года:

Оптимальная скорость:

Допустимая: не более

Интенсивность теплового излучения:

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать:

·        35  при облучении 50% поверхности тела и более;

·        70  - при величине облучаемой поверхности от 25% до 50%;

·        100  - при облучении не более 25% поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, "открытое" пламя и т.д.) не должна превышать 140 , при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Производственное освещение

Для освещения производственного помещения применяется совмещенное освещение.

Характеристика зрительной работы: высокой точности.

Наименьший размер объекта различения: 0,3-0,5 мм (деления приборов измерения).

Разряд зрительной работы: III

Подразряд зрительной работы: Г (средний контраст объекта с фоном, светлый фон).

Выбираем тип освещения - совмещенный.

Естественное освещение. Используется в дневное время суток. Оно обеспечивает хорошую освещенность, равномерность, вследствие высокой способности к рассеиванию, благоприятно действует на зрение и экономично. Естественное освещение осуществляется через световые проемы и имеет верхнее исполнение.

Нормируемое значение коэффициента естественной освещенности определим по формуле:


где:  - номер группы обеспеченности естественным светом;

 - значение КЕО;

 - коэффициент светового климата;

 - коэффициент запаса.

 

 (световой проем в трапециевидном фонаре)


Искусственное освещение. Применяется в темное время суток, а также при недостаточном естественном освещении.

Для общего освещения (всего участка) используются светильники типа ЛОУ с газоразрядными лампами. Данные светильники располагаются над оборудованием в два ряда, по пять штук в ряду.

Для местного освещения (освещения на станке) используются лампы накаливания. Они имеют отражатель из непрозрачного материала с защитным углом отражения α=30º. Снизу светильник перекрывается светорассеивающим стеклом.

Величину освещения выбирают по характеру зрительной работы по нормам СНиП 23-05-96. «Нормы проектирования искусственного освещения и естественного освещения».

Рабочие зоны освещения в такой мере, чтобы рабочий имел возможность хорошо видеть процесс (обработки) работы не напрягая зрение и не наклоняясь к предмету расположенному на расстоянии далее 0,5 м. от глаз.

Обеспечивается равномерное освещение рабочей поверхности, без бликов и теней. Величина освящения постоянная во времени. Направленность светового потока выбираем таким образом, чтобы в одних случаях рассмотреть внутренние поверхности детали, а в других рельефность элементов рабочей поверхности

Рис.26 Светильники общего освещения.

Рис.27 Светильник для местного освещения.

По СНиП определяем необходимый минимум освещенности - 3500 лк.

Коэффициент неравномерности освещения при расположении светильников по периметру прямоугольника принимаем равным 1,2.

Определим необходимое количество светильников для искусственного освещения рабочих зон разрабатываемого механического цеха. Для этого воспользуемся методом коэффициента использования светового потока.

Светильники общего освещения расположены рядами, их количество можно определить по формуле:


где:  - требуемая освещенность по нормам (лк);

 - освещаемая площадь, ;

 - коэффициент запаса (1,15 … 1,8);

 - коэффициент неравномерности;

 - световой поток одной лампы (лм);

- коэффициент использования светового потока (коэффициент использования светового потока лампы (%), зависящий от типа лампы, типа светильника, коэффициента отражения потолка и стен, высоты подвеса светильников и индекса помещения.

Характер зрительной работы при обработки щеткодержателя относится к наивысшей точности (наименьший размер различения объекта менее 0,15 мм

Показатель помещения.

 

Где:  - длина помещения (30 м),

 - ширина помещения (18 м),

 - высота подвеса светильника (4 м).


Находим коэффициент использования светового потока, η=54.

Подбираем люминесцентную лампу дневного света Philips TLD 58W/950 Graphica <#"519967.files/image425.gif">

Philips TLD 58W/950 Graphica <#"519967.files/image426.gif">

В цехе соблюдаются нормы освещённости, ограничения слепящего действия светильников, пульсации освещённости и другие качественные показатели осветительных установок согласно требованиям СниП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение.

Для обеспечения минимальной освещённости (равной 10% рабочего освещения) в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения, предусмотрено аварийное освещение, питающееся от независимого источника - генератора переменного тока. При аварийном освещении используются светильники типа ГСР-400.

Производственные вибрации и шум

При работе на металлорежущих станках имеет место общая вибрация по ГОСТ12.1.012-90, ССБТ "Вибрационная безопасность":

Вибрация возникает при работе шпинделя, электродвигателей, элементов приводов и вентиляторов. Допустимое значение 92 дБ - для постоянных рабочих мест в производственных помещениях при непрерывном воздействии в течение рабочего дня (8 ч).

Локальная вибрация возникает при контакте станочника с органами управления станка. Нормируется предельно допустимая сила нажима работающих на части оборудования, подверженные вибрации до 20 кг (при оптимальной форме рукояток). Рукоятки органов управления станком изолируем вибропоглащающими материалами.

Мероприятия по борьбе с вредным воздействием вибрации:

·        проектирование рабочих мест с учетом максимального снижения вибрации;

·        исключение контакта человека с частями станочного оборудования путем установки автоматизированного оборудования;

·        создание условий труда, при которых вредное воздействие вибрации не усугубляется наличием других неблагоприятных факторов;

·        применение регулируемых ударных виброгасителей возле штамповочного оборудования;

·        применение СИЗ рук оператора (рукавицы, перчатки) при контакте с вибрирующим объектом.

При нормировании шума согласно ГОСТ12.1.003-96 ССБТ "Шум. Общие требования безопасности", используем метод нормирования уровня звука в дБ А.

По временным характеристикам шум следует подразделять на:

·        постоянный - уровень звука, который за 8-часовой рабочий день (смену) изменяется по времени не более чем на 5 Дб;

·        непостоянный - уровень звука, который за 8-часовой рабочий день (смену) изменяется по времени более чем на 5 Дб;

Постоянный шум:

Допускаемый уровень звукового давления в осктавных полосах со среднегеометрической частотой 31,5 Гц: 107 дБ

Непостоянный шум:

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБ А.

Допустимый эквивалентный уровень звука: 80 дБ А

Средства и методы защиты от шума:

·        оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;

·        совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин;

·        при превышении допустимых параметров шума, применить СИЗ противошумные наушники.

Техника безопасности

Электробезопасность

В проектируемом технологическом процессе используется оборудование со следующими характеристиками:

Таблица

Станок

Мощность кВт

Напряжение (В)

Частота (Гц)

Система водоструйной резки фирмы "Water Jet Sweden AB"

12

380

50

Центр обрабатывающий токарно-фрезерный

22

380

50

Полуавтомат протяжной вертикальный для внутреннего протягивания

11

380

50

Шахтная печь для каталитического газового азотирования

84

380

50


Данное электрооборудование требует заземления нетоковедущих элементов, согласно правилам устройства электроустановок:

Рис.28 Схема защитного заземления изолированной нейтралью до 1000В и выше.

- заземленное оборудование; 2 - проводник заземления; i3 - ток заземления; Ф1,Ф2,Ф3 - фазы; Z1,Z2,Z3 - предохранители.

Технические способы обеспечения электробезопасности:

заземление нетоковедущих частей (корпуса электрических машин; корпуса трансформаторов, аппаратов, светильников; привода электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлоконструкции;

подвижные части (металлорукава и т.д.) заземлены оголенным медным проводом;

отключение станков и другого электрооборудования при коротком замыкании, осуществляется за счет автоматов и предохранителей, находящихся в доступном месте;

недоступность токоведущих частей обеспечивается путем расположения двигателей, релейной аппаратуры, трансформаторов и т.д., в станинах станков в закрытых шкафах.

Питание к станкам подходит через шиносборку, расположенную на высоте 2 м. От шины до станков, кабеля изолируют двойной изоляцией (трубы, бронешланги)

Пульт управления оператора, управляющая и регулирующая аппаратура, имеют питание переменным током малого напряжения-42 В., что исключает опасность поражения электротоком.

Производственное помещение с установленным оборудованием относится к I-ому классу (помещения без повышенной опасности). Механический участок, на котором происходит технологический процесс изготовления вала, размещен, в отапливаемом помещении с температурой воздуха: зимой - 18-20, летом - 21-23, т.к. этого требуют инструкции по эксплуатации станков с ЧПУ. Влажность в помещении должна быть в пределах 40-60%. Участок располагается в закрытом помещении. Поэтому выделения химически активной и органической пыли, разрушающее действующей на изоляцию, выделяемые на других участках предприятия, не проникают на данный участок. Полы в помещении изготовлены из токонепроводящих материалов.

От коротких замыканий и больших перегрузок используются электрозащитные средства:

предохранители, рассчитанные на токи до 2,5;4,5;10;60А;

тепловые реле, встраиваемые в пускатели и защищающие электродвигатель от перегрузок;

автоматы, рассчитанные на токи до 5;10;100А.

Лица, обслуживающие электроустановки, должны быть обучены и аттестованы на знание ПУЭ, ПТЭЭП (правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей) с присвоением квалификационной группы (II-V). Переаттестация производится не реже 1 раза в год.

Рабочее место станочника обеспечивается защитными средствами: изолирующими подставками и настилами.

Требования безопасности при выполнении техпроцесса

В соответствии с ГОСТ 12.3.025-96 ССБТ "Обработка металлов резанием. Требования безопасности" правила техники безопасности включают в себя требования к оборудованию, инструменту, общие правила:

рукоятки и кнопки управления станком должны передвигаться в направлении движения исполнительных органов;

не допускается производить замер детали во время вращения шпинделя;

для ускорения останова вращения, станок должен быть снабжен тормозным устройством;

перед началом работ, должна быть проверена надежность закрепления детали;

необходимо устранить возможность снятия детали во время вращения шпинделя;

станочник допускается к работам после прохождения инструктажа по технике безопасности;

инструмент, получаемый заводом, должен быть тщательно проверен;

инструмент должен храниться в кладовых на стеллажах, полках.

Требования безопасности к производственному оборудованию

В соответствии с ГОСТ 12.2.009-96 ССБТ "Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности" требования заключаются в следующем:

оборудование устанавливается на прочном фундаменте;

´  запрещается работа на неисправном оборудовании;

´  отдельные механизмы должны снабжаться прочным ограждением;

´  уборку стружки и пыли должен производить регулярно работающий на данном станке станочник;

´  систематически должна производиться смазка всех частей оборудования;

´  запрещается смазка привода во время работы;

´  состав и применение СОЖ согласовывается с санитарным надзором;

´  щитки и рубильники должны устанавливаться в глухих металлических кожухах, запирающихся на замок с надписями о применяемом напряжении;

´  ремонт электрооборудования производится только специальным электромонтером.

Безопасность труда при работе с видеотерминалами

Опасные факторы при работе:

Каждому, кому приходится работать за компьютером, хорошо знаком с чувством усталости. Компьютерная усталость специалиста, внешне напоминает алкогольное опьянение: пошатывающаяся походка, невнятная речь. Человек почти не замечает ее в ходе работы и может, увлекшись, просидеть за компьютером не один час. При этом оператор длительное время находится в неизменном положении, приводящем к мышечно-скелетному разрушению. Кроме того, постоянное напряжение глаз вызывает утомление, резь и мельтешение в глазах, головную боль.

Третьим фактором, влияющим на нарушение здоровья оператора, является воздействие электромагнитных излучений видимого спектра, крайне низких, сверхнизких и высоких частот. Эти излучения действуют на нервную систему, минуя органы чувств.

Категория труда:

Работы на ВДТ (видеодисплейный терминал) по тяжести и энергозатратам относятся к категории легких физических работ (Iб).

К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, при которых расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч. При выполнении таких работ температура воздуха должна составлять в холодный период года - , в теплый - .

Относительная влажность на рабочих местах должна быть 40 - 60%, а скорость движения - не более 0,1 - 0,2 м/с. Для повышения влажности воздуха в помещениях с ВДТ и следует применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Освещение:

Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1, 2% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 15% на остальной территории.

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ВДТ и ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк.

Пожаровзрывобезопасность

Проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности производства представляет собой одну из важнейших задач, т.к. интенсификация техпроцессов, концентрация производств и широкое применение легковоспламеняющихся материалов, сопровождается повышением уровня опасности. Создающиеся факторы взрыва приводят к травмам, отравлению и гибели людей, а также к значительному материальному ущербу.

Пожаровзрывобезопасность объектов машиностроительного производства обеспечивается решением большого числа мероприятий инженерного и организационного характера.

Причиной возникновения пожара на участке могут стать:

- нарушения технологического режима (неправильное хранение, температурный режим сушки и т.д.);

неисправность электрооборудования (короткое замыкание, токовые перегрузки, большие переходные сопротивления), источником возгорания в электрооборудовании могут являться: проводники, корпус электромашины;

оборудование и процесс резания без системы охлаждения;

самовозгорание применяемой ветоши и других материалов.

На механическом участке предусматриваются и выполняются следующие организационно-технические мероприятия по предотвращения пожаров:

использование пожарной сигнализации;

организация пожарной охраны на предприятии;

использование на рабочем месте первичных средств пожаротушения (наличие противопожарного шкафа с огнетушителями типа ОУ-8 или ОВП-10, пожарным рукавом, ящиком с песком, лопатой, багром и т.д.);

наличие в помещении аэрационных фонарей (для возможности удаления газов и дыма);

пожарная профилактика электроприводов;

защита электрооборудования от перегрузки по току и сопротивлению.

На случай пожара на участке предусмотрен запасной выход для безопасной эвакуации людей в случае пожара (необходимо обеспечить свободный доступ).

Для предупреждения пожаров каждый работник на участке должен строго выполнять следующие правила:

курить в строго-отведенном месте и не зажигать спички на рабочем месте;

не загромождать сырьем, полуфабрикатами или готовой продукцией подступы к станкам и рабочему месту;

не оставлять на рабочем месте и в карманах промасленную ветошь;

-           не хранить легковоспламеняющиеся жидкости в открытых емкостях, в стеклянной посуде и не проливать их на пол.

Организация рабочего места

Согласно ГОСТ 12.2.033-96 ССБТ "Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования":

органы управления станком должны находиться в пределах досягаемости рук человека;

должен быть обеспечен, возможно, близкий подход к станку;

необходимо обеспечить максимальный обзор зоны наблюдения;

необходимо оборудовать рабочее место стеллажами для хранения приспособлений, инструмента и т.д.;

общая организация рабочего места должна быть оформлена с учетом производственной эстетики, включающей рациональное цветовое оформление производственного интерьера. При этом цвет используется как композиционное средство, обеспечивающее гармоничное единство производственного помещения и технологического оборудования (окраска станков в светло-зеленый тон создает хорошую контрастность с обрабатываемым изделием, что снижает зрительное утомление).

Список литературы

1.      С.И. Дмитриев, Е.А. Евгеньева «Технология машиностроения» расчет припусков на обработку.

.        «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» под ред. А.Ф. Горбацевича.

.        В.В.Шевельков Проектирование и производство литых заготовок

Псков ППИ СПбГТУ 2000г.

4.      Е.А. Евгеньева, С.И. Дмитриев «Технология машиностроения».

5.      <http://www.gkstal.ru>

6.      <http://www.merametall.ru>

7.      <http://www.sandvik.coromant.com/sandvik/3030/Coromant/Internet/S006826.nsf>

8.      «Справочник технолога-машиностроителя» под ред. Косиловой, Мещерякова в 2-х томах.

9.      <http://www.s-metal.com.ua>

.        Курсовое проектирование по технологии машиностроения» под ред. А.Ф. Горбацевича.

11.    Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2-я. М. «Машиностроение», 1972 г

.        «Общие машиностроительные нормативы времени и режимов резания» в 2-х томах.

.        М.Е. Егоров «Основы проектирования машиностроительных заводов» М. высшая школа 1969г

.        А.Г. Схиртладзе «Проектирование механосборочных цехов и участков» Дрофа М. 2006г

15.    <http://www.promspravka.com/catalog/D/K/29/2/22/1/14/210/3/kran_1433.html>

16.    <http://palletmarket.ru/1.html>

.        И.А. Дагаева «Методические указания по разработке экономической части выпускной квалификационно работы по специальности 151001 «Технология машиностроения»»

18.    В.В. Шкуркин «Безопасность жизнедеятельности» Псков 2005 г.

.        <http://www.lighting.philips.ru/>

20.    <http://www.gerpher.co.uk>

Похожие работы на - Проектирование участка по производству и механообработке дисков роторно-лопастной группы

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!