Изготовление детали 'Стенка'

Введение

деталь технологический стенка

В настоящее время наблюдается стремительное развитие технологии машиностроительного производства.

Отличительной особенностью современного машиностроения является ужесточение требований к качеству выпускаемых машин и их себестоимости. В условиях рыночных отношений  необходимо быстро реагировать на требования потребителя. Побеждает в конкурентной борьбе тот, кто способен реализовать принятые конструктивные и технологические решения.

Технология машиностроения является комплексной научной дисциплиной, без которой невозможно современное развитие производства. Изготовление современных машин происходит на базе сложных технологических процессов, в ходе, которых из исходных заготовок с использованием различных методов обработки изготавливают детали и собирают различные машины и механизмы.

Машиностроение является материальной основой технического перевооружения всего народного хозяйства нашей страны. Машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей, способствует повышению благосостояния общества.

Одним из основных факторов, определяющих ускорение научно технического прогресса, является быстрое развитие технологии, при опережающем развитии фундаментальных исследований. В настоящее время возрастает роль научно технического прогресса в технологии. На совершенном этапе нужно проводить трудо-, фондо- и материалосберегающую политику. Это возможно при переходе к новым технологиям. В частности за счет применения более эффективного инструмента, расширения использования методов горячего и холодного объемного деформирования, сварки, штамповки, поверхностного упрочнения детали, порошковой металлургии и другие. Принципиально изменяет технологию металлообработки внедрение станков с ЧПУ. Неотъемлемой частью технологического оборудования все чаще становятся управляющие ЭВМ.

В машиностроении увеличиваются объемы деталей, изготовленные методом порошковой металлургии. Все большую роль в производстве играют лазерный луч, магнитное поле, ультразвук и другие способы воздействия на материал изделия. С помощью лазерной технологии с большой производительностью и точностью можно обрабатывать различные по составу и твердости материалы.

Основными направлениями развития технологии в машиностроении является:

создание принципиально новых технологических процессов и агрегатов, обеспечивающих экономию различных видов ресурсов

комплексная автоматизация и механизация производства. На основе разработки и освоения новых видов высокопроизводительного технологического оборудования

совершенствование системы управления технологическими процессами на основе программно-целевого метода.

Повышенное требование к качеству и технологичности продукции способствуют необходимости изменения технологического оборудования.

1. Характеристика проектируемого цеха

Назначение проектируемого механического цеха: изготовление деталей заданной формы. Необходимые для этого заготовки поступают со склада в отделение металлообрабатывающих станков.

Исходные данные для проектирования: программа выпуска 20 тыс. шт. в год. Номенклатура деталей: кронштейн, стенка, контакт, стакан.

Основное механообрабатывающее оборудование: токарно-винторезные, горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, вертикально-сверлильные станки, слесарные верстаки.

Исходя из программы выпуска 20 тыс. шт. в год тип производства - крупносерийное.

В цехе имеется 2 пролета шириной 24 м и 6 колонн с шагом 12 м.

Практически в цехе выполняется обработка любых деталей по замкнутому циклу согласно номенклатуре выпускаемых изделий. В цехе успешно разрабатываются и применяются новые прогрессивные технологические процессы формообразования детали, с использованием обработки детали по программе ЧПУ, по кондуктором, по УСП. Перемещение деталей по пролетам цеха осуществляется  мостовыми кранами. Грузоподъемность крана 10 тонн. Для перемещения грузов между пролетами применяется электротележки, электрокары, ручные тележки. Цех имеет автотранспорт для перемещения деталей и готовой продукции по территории завода. Цех кооперируется  почти со всеми механическими цехами.

2. Структура, свойства и термообработка изготовления детали

 

.1 Характеристика деформируемого сплава

Сплав АМг6 относится к сплавам системы алюминий с магнием Al-Mg (магналии) [1].

Применяется сплав в строительстве. Наиболее ценны для строительных конструкций качества сплава являются технологичность, коррозионная стойкость и архитектурная выразительность. В строительстве применяют профильные и листовые полуфабрикаты.

Сплав находит широкое применение в судостроении для строительства корпусов судов и их надстроек, а так же для изготовления различного судового оборудования, трубопроводов, мебели и других устройств.

Также сплав применяют для строительства гидросамолетов, баков ракет, в механизмах нагнетателя системы охлаждения.

В железнодорожном транспорте применяется сплав АМг6 для внешней и внутренней обшивки пассажирских и грузовых вагонов (для перевозки продуктов, минеральных удобрений и т.д.). Замена стальной конструкции железнодорожного вагона конструкцией из алюминиевых сплавов позволяет снизить массу вагона до 15%. В связи с этим возрастает скорость движения поезда, нагрузка на ось, снижается расход энергии и топлива на 10%, сокращаются затраты на текущий и капитальный ремонт вагонов до 18%.

В автомобильной промышленности прокат из сплава АМг6 получил широкое применение для изготовления кузовов, цистерн, обшивки автобусов и фургонов, а так же значительной номенклатуры навесных деталей, из за высокой теплопроводности, в 3-4 раза выше стали, алюминиевые сплавы применяются для изготовления таких теплонагруженных деталей как поршни, головки и блоки цилиндров, тормозные колодки и др.

Химический состав сплава АМг6 определяется по ГОСТ 4784-97 [25] и приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав АМг6 (масса в%)

Марка сплава	АМг6
Алюминий, Al	91.1 - 93.68
Кремний, Si	до 0.40
Железо, Fe	до 0.40
Медь, Cu	до 0.10
Марганец, Mn	0.5-0.8
Магний, Mg	5.8-6.8
Цинк, Zn	до 0.20
Титан, Ti	0.02-0.10
Бериллий, Be	0.0002-0.005
Примесей	прочие, каждая 0.05; всего 0.1

Деформируемые полуфабрикаты сплава применяют в отожженном состоянии. У сплава АМг6 прочность в широком диапазоне сочетается с хорошей способностью к формообразованию, свариваемостью и высокой общей коррозионной стойкостью. Отличительная способность этих сплавов - прекрасная свариваемость.

2.2 Фазовый состав сплава и влияние легирующих элементов на его свойства

На диаграмме состояния Al - Mg сплав лежит до предела растворимости и при обычной температуре имеет гетерогенную структуру, состоящую из зерен α-твердого раствора и выделений фазы β Al₃Mg₂. [2]

Количество фазы Al₃Mg₂ растет с повышением содержания магния в сплаве. При наличии марганца и примесей железа и кремния, кроме этого, образуются различные марганцовистые фазы (AlMg₂Mn, AlFeSi, и др.) и силицид магния (Mg₂Si). С повышением содержания в сплаве марганца и железа увеличивается количество фазы Al₆(FeMn). В сплаве содержится магния 5-6%, вследствие неравновесной кристаллизации образуется эвтектическая составляющая, приводящая к огрублению структуры.

Рисунок 1 - Равновесная диаграмма состояния Al-Mg

Рисунок 2 - Микроструктура а) литого сплава АМг6 и

б) литого сплава АМг6 после гомогенизации

На (рис. 2, а) показана микроструктура литого промышленного сплава АМг6 [2]. При длительном нагреве происходит растворение фазы β Al₃Mg₂ и образующихся эвтектических участков (рис. 2, б). Остаются нерастворимыми марганцовистая фаза и силицид магния. Введение в сплавы титана может привести к образованию интерметаллидов Al₃Ti.

Основные компоненты сплавов этой системы - магний и марганец. В виде небольших добавок используют титан, кремний, медь, цинк, бериллий и железо.[3]

Магний находится в твердом растворе и оказывает большее упрочняющее действие, особенно после деформации. Все легирующие элементы повышают эффект деформационного упрочнения, сплав сохраняет стабильность в процессе производства и имеет исключительную коррозионную стойкость.

Из числа обычно используемых легирующих элементов магний и кремний снижают плотность алюминиевых сплавов, а медь, железо, марганец, титан и цинк повышают ее. Если элемент входит в твердый раствор и сжимает решетку, то плотность алюминия увеличивается. При выделении такого элемента из раствора решетка расширяется и плотность уменьшается.

Изменения плотности, связанные с присутствием кремния в алюминии, являются примером сложного воздействия легирующего элемента на эту характеристику. Эффект влияния кремния на плотность сплава определяется суммарным воздействием двух факторов: степенью растворимости кремния в твердом алюминии и количеством его в гетерогенной смеси.

Электропроводность особенно точно отражает изменение химсостава и состояния термообработки. Все известные металлические добавки снижают электропроводность алюминия, притом в большей степени, если они входят в твердый раствор. Марганец является ярким примером такого влияния. По мере увеличения содержания марганца в твердом растворе происходит быстрое повышение электросопротивления в отличие от медленного его роста при концентрации марганца выше предельной растворимости его в твердом состоянии. [3]

Магнитная восприимчивость алюминиевых сплавов зависит от магнитных характеристик, количества легирующих элементов и формы, в которой они присутствуют. Железо в виде фазы FeAl₃ парамагнитно примерно в такой же степени, как и алюминий, и поэтому влияние малых его добавок незаметно.

Отражательная и излучательная способность. Так как полное отражение белого света (видимой части спектра) и излучательная способность алюминия являются характеристиками поверхности (см. гл. 1), легирующие добавки лишь косвенно влияют на эти характеристики. Наличие пленок или покрытий на алюминии изменяет эти свойства в зависимости от состава и прозрачности пленок (покрытий) от значений, присущих металлической поверхности, до значений, соответствующих пленке или покрытию. Анодные покрытия на полированном алюминии имеют примерно такую же способность к отражению излучения видимой части спектра, как и непокрытый алюминий; рассеянное отражение значительно уменьшается с увеличением толщины пленки.

Хотя легирующие добавки незначительно влияют на отражательную и излучательную способности, они могут сказываться на образовании поверхности пленок в процессе производства, термообработки и эксплуатации. Пленки обычно снижают способность к отражению и увеличивают излучательную способность.

При определенных процессах производства присутствие магния или Mg₂Si в алюминии приводит к снижению отражательной способности с 85 - 90 до примерно 70%. В этих же условиях добавка 1,25% Мn не изменяет излучательную способность алюминия, но добавки 3,5% Mg или 1,6% Mg₂Si повышают значения этой характеристики с 3 до 6%.

Для повышения твердости и прочности алюминия часто используют магний или магний вместе с цинком, поскольку они оказывают незначительное влияние на отражательную способность: в пределах 2 - 3%. Самым отрицательным образом сказывается добавка железа, при этом снижение отражательной способности пропорционально его содержанию при концентрациях до 0,4%. При высокой концентрации марганца в сплаве снижение отражательной способности возрастает. Магний и кремний в прессованных профилях из сплава АМг6 ухудшают отражательную способность, если выделения Mg₂Si образуют скопления. Применение закалки на прессе и старения при низких температурах позволяет повысить отражательную способность. [3]

Магний снижает поверхностное натяжение сплава, в то время как медь, железо, марганец кремний и цинк слабо влияют на эту характеристику.

При 700°С медь, железо и титан увеличивают вязкость сплава. Цинк слабо влияет на эту характеристику, а магний и кремний уменьшают внутреннее трение алюминия.

Алюминий имеет относительно высокую удельную теплоемкость по сравнению с другими металлами.

Магний, цинк, кремний и медь снижают динамический модуль упругости алюминия в убывающей последовательности от магния к меди, исходя из атомных процентов.

Способность к формообразованию характеризуется степенью деформации, с которой материал может быть пластически продеформирован при определенном процессе его обработки. Сплав упрочняется путем образования твердых растворов (часто в сочетании с нагартовкой). Хром и марганец, вводится для регулирования зеренной или субзеренной структуры, а также примеси железа и кремния, обычно присутствующие в виде интерметаллических соединений. Заслуживает внимания значительное начальное уменьшение относительного удлинения при введении небольших добавок магния.

Снижение способности к формообразованию, вызываемое добавками магния и меди, связано, по-видимому, с тенденцией растворенных атомов мигрировать к дислокациям (деформационное старение). Это приводит к повышению деформационного упрочнения при небольших деформациях, поскольку дислокации закрепляются растворенными атомами, но к снижению деформационного упрочнения при больших степенях деформации. Небольшие добавки магния или меди уменьшают также величину деформационного упрочнения, связанного со скоростью деформации. Цинк в малолегированных сплавах оказывает незначительное влияние на деформационное упрочнение и не приводит к деформационному старению. [3]

Элементы, имеющие низкую растворимость в твердом состоянии при типичных температурах технологических операций, такие как железо, кремний и марганец, присутствуют в виде частиц вторых фаз и слабо влияют как на деформационное упрочнение, так и на упрочнение в зависимости от скорости деформирования, повышение содержания железа, никеля или марганца приводит к увеличению количества микроскопических частиц, способствующих разрушению.

Пластичность при ковке и штамповке. Из алюминия промышленной и более высокой чистоты можно легко изготовить полуфабрикаты сложной формы ковкой и штамповкой в широком температурном интервале. Легирование обычно ухудшает пластичность из-за роста предела текучести и присутствия нерастворимых фаз, нарушающих однородность структуры.

Из-за более высоких значений предела текучести повышаются усилия деформации, а наличие нерастворимых фаз ухудшает однородность течения металла и способствует развитию трещин. Такие легирующие элементы, как медь, магний и кремний, значительно повышают прочность твердого раствора. Хром, марганец, титан, ванадий и цирконий образуют нерастворимые фазы. Присутствие этих элементов упрочняет алюминий при повышенной температуре, однако их действие сказывается в меньшей степени по сравнению с элементами, образующими твердые растворы.

Обрабатываемость резанием. Чистый алюминий-относительно мягкий и пластичный материал, он налипает на режущий инструмент, при этом об- разуются нарост на режущей кромке и длинная стружка. Необходима специальная технология обработки, чтобы избежать образования шероховатости поверхности и грубых заусенцев. Легирование алюминия улучшает его обрабатываемость резанием. [3]

Интерметаллические соединения, такие как FeAl₃, также улучшают обрабатываемость резанием без существенного снижения долговечности режущего инструмента.

Растворимость магния в алюминии довольно высока и составляет 17,4%Mg при 450°С и около 1,4%Mg при комнатной температуре. Увеличение содержания магния приводит к повышению предела прочности и текучести. Относительное удлинение снижается с увеличением содержания магния до 4%, а затем медленно повышается. Присутствие магния до 4,5% сохраняет высокую коррозионную стойкость сплавов после любых нагревов.

Присадки марганца повышает прочностные характеристики основного материала и сварных соединений, а также увеличивается сопротивляемость материала к образованию горячих трещин при сварке и коррозионному разрушению под напряжением.

Титан используется в качестве модификатора литой структуры в слитках непрерывного литья, в сварных швах, уменьшая тем самым склонность сплавов к кристаллизационным трещинам при литье и аргонодуговой сварке.

Бериллий предохраняет сплавы от окисления их в процессе плавки, литья, сварки, а также при технологических нагревах под прокатку, штамповку, прессование и др.

Кремний в количествах от 0,2 до 2% снижает механические свойства, в особенности относительное удлинение, а также уменьшает коррозионную стойкость сплава. Кремний снижает пластичность при прокатке. Кремний в алюминии вместе с примесями железа образует эвтектику. [3]

Железо повышает жаропрочность сплава, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы, но также уменьшает пластичность, электропроводность, коррозионную стойкость сплава.

Цинк увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.

2.3 Физические, механические и технологические свойства сплава

Физические свойства

Сплав обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, малым удельным весом (2,703 г/см3 при 20 ˚С). Обладает хорошей коррозионной стойкостью в различных средах за счет образования на поверхности металла окисной пленки Al₂O₃. [4]

Физические свойства АМг6 в отожженном состоянии приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Физические свойства АМг6

Сплав	АМг6
Состояние	М
Теплопроводность при 25°С, Дж/(м×с×°С)	117,152
Электросопротивление, Ом×м	0.00067
Плотность, кг/м3	2640
Средний коэффициент термического расширения при 20-100°С, a×106, (°С)-1	24,7
Удельная теплоемкость при 100°С, Дж/(кг×°С)	920,48
Интервал температур плавления, °С	571-638

Механические свойства

Сплав имеет невысокие прочностные характеристики - временное сопротивление и, в особенности, предел текучести, но отличается высокой пластичностью. [4]

Значительное упрочнение профилей из сплава АМг6 может быть достигнуто в результате холодной деформации. Так правка растяжением в пределах применяемых на практике степени деформации (2-3%) не оказывая заметного влияния на предел прочности профилей из сплава АМг6, значительно повышает предел их текучести. Относительное удлинение при этом понижается менее интенсивно, чем у других сплавов. Такой характер изменения механических свойств профилей из сплава АМг6 при правке растяжением наблюдается независимо от условий отжига, предшествовавшего правке.

Механические характеристики полуфабрикатов из АМг6 при Т=20^oС представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Механические свойства сплава АМг6 при Т=20^oС

Прокат	Толщина или диаметр, мм	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	σсж, МПа	KCU, кДж/м2	KCV, кДж/м2
Профиль горячекатаный отожженный	6	345	170	20,5	170	0,2	0,17
Профиль горячекатаный без термообработки	6	355	190	19,5	190
Поковка отожженная	до 2500 кг	300	150	14

Механические свойства сплава АМг6 при высоких температурах представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Механические свойства сплава АМг6 при высоких температурах

Прокат	T испытания	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %
Профиль (все размеры) отожженный и без термической обработки	20 100 200 250	350 310 200 170	180 160 140 120	18 20 30 35

Механические свойства сплава АМг6 при низких температурах представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Механические свойства сплава АМг6 при низких температурах

Прокат	T испытания	σв, (МПа)	σ0,2, (МПа)	δ5, (%)
Профиль отожженный и без термической обработки (все размеры)	20 -70 -196	350 360 510	180	18 22 31

σ_в - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа;

σ_0,2 - предел текучести условный, МПа;

δ₅ - относительное удлинение после разрыва,%

σ_сж - предел текучести при сжатии, МПаи KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см² - температура, при которой получены свойства, °С

Технологические свойства

Материал хорошо обрабатывается лезвийным инструментом, но так как он является пластичным материалом возможно налипание материала на режущий инструмент (происходит наклеп). Обладает хорошей свариваемостью аргонодуговой сваркой. Сплав высокопластичен, легко поддается горячему и холодному деформированию. [4]

2.4 Термическая обработка

Для сплава АМг6 применяем два вида термообработки: отжиг и естественное старение.

Отжиг. Желательно достигать максимально высокой скорости нагрева деталей и полуфабрикатов при отжиге, чтобы избежать роста зерна. Скорость охлаждения при отжиге ограничивают в тех случаях, когда необходимо избежать частичной закалки сплава, а также когда необходимо избежать коробления полуфабрикатов. [3]

При гомогенизационном отжиге при высоких температурах нагрева происходит растворение грубых выделений интерметаллидных фаз и неравновесных эвтектик, постепенное устранение дендритной ликвации за счет процессов диффузии. В процессе постепенного охлаждения интерметаллидные фазы выделяются вновь, но уже более мелкие, округлой формы, равномерно распределённые по всему объёму. Происходит и изменение структуры. Крупные дендритные зёрна сменяются более мелкими, равноосными. Всё это позволяет повысить технологическую пластичность сплава. [5]

Рекристаллизационный отжиг предназначен для снятия наклёпа. Его применяют как окончательный, когда в изделиях необходимо сочетание умеренной прочности с высокой пластичностью.

Зерна (дендриты), присутствующие в слитке, в результате пластической деформации изменяют свою форму, вытягиваются в направлении главной деформации растяжения. В зависимости от степени деформации и вида напряженного состояния зерна могут приобретать различную форму. В прессованных полуфабрикатах и в проволоке они имеют форму волокон, в прокатанных листах - пластин и чешуек, а в штамповках форма зерен может быть более сложной. Однако, микроструктура деформированного полуфабриката определяется не только вытягиванием зерен, но и образованием новых элементов микроструктуры деформационного происхождения, т.е. созданием новых границ зерен. Новые границы образуются в тех случаях, когда затруднительно преобразование начальной формы зерна в конечную. Например, при деформировании литых зерен или при продольной осадке прессованной заготовки. Форма зерна определяется локальной схемой деформации и может изменяться по сечению полуфабриката. Так, в центре круглого прутка волокна имеют круглое сечение, а вблизи периферии - вытянутое по окружности.

Температура деформации влияет на микроструктуру следующим образом. При понижении температуры возрастает вероятность дробления зерен новыми высокоугловыми границами, а при повышении появляется вероятность миграции исходных границ. Оба процесса уменьшают соответствие между начальной и конечной структурой. Интерметаллидные включения, входящие в состав сплава, при пластической деформации выстраиваются в виде строчек в направлении главной деформации. Так как эти включения обладают высокой твердостью и низкой пластичностью, то они не претерпевают заметной пластической деформации при горячей обработке давлением. [5]

Под влиянием пластической деформации беспорядочно ориентированные вначале зерна приобретают преимущественно кристаллографическую ориентировку, которая называется текстурой. Как при высоких, так и при низких температурах элементарным механизмом деформации алюминия и его сплавов является сдвиг по плоскости. Начинается скольжение в наиболее благоприятно ориентированные по отношению к внешней силе зернах, а затем, по мере роста напряжения, оно распространяется на все остальные зерна. Сдвиговая деформация сопровождается закономерным поворотом кристаллической решетки зерен относительно внешних сил. Кроме того, каждое зерно испытывает воздействие соседних зерен, заставляющих его изменять свою форму в соответствии со схемой деформации всего изделия и его части. В результате согласованных поворотов, при степени деформации 30-50%, зерна приобретают конечные ориентировки, которые при дальнейшей деформации не изменяются или изменяются слабо. В сильно деформированных металлах возникает наиболее отчетливая текстура деформации, рассеяние которой может составлять несколько (5-10) градусов. Совершенство текстуры зависит не только от степени деформации, но и от температуры. С увеличением температуры деформации степень совершенства текстуры возрастает.

В отожженном сплаве плотность дислокаций составляет 10⁵ - 10⁷ см^-2 (это сумма длины дислокаций в единице объема). Пластическая деформация начинает осуществляться за счет имеющихся в металле дислокаций. Однако наряду с движением имеющихся дислокаций происходит непрерывное генерирование новых. Одновременно происходит торможение и закрепление ряда дислокаций при пластической деформации. Эти процессы приводят к росту плотности дислокаций.

Высокий отжиг проводят при температурах превышающих температуру конца рекристаллизации достаточных для полного разупрочнения материала вызванного нагартовкой. Длительность выдержки должна быть такой, чтобы избежать собирательной рекристаллизации и укрупнения зерна. Росту зерна способствует и неравномерное распределение легирующих элементов внутри зерен, а также неравномерная степень деформации. [5]

Таблица 6 - Режимы высокого отжига сплавов не упрочняемых термической обработкой

Сплав	Температура отжига, °С	Время выдержки, мин, при толщине, мм
		<6	>6
АМг6	310-335	2-10	10-30

Для отжига используются в основном печи периодического действия: камерные, шахтные, колпаковые, с выдвижным подом. Печи непрерывного действия (толкательные или конвейерные) применяют при больших объёмах производства. Для термообработки алюминиевых сплавов в процессе производства ленты или листов разработаны специальные агрегаты, работающие синхронно с прокатным станом. Для термообработки алюминиевых сплавов в процессе производства ленты или листов разработаны специальные агрегаты, работающие синхронно с прокатным станом.

Слитки при гомогенизации помещают в шахтные колодцы обычно вертикально по одному или несколько сразу. Нагрев слитков под прессование ведётся либо в камерных печах с поштучной загрузкой, либо в конвейерных или толкательных печах с непрерывным действием. [6]

Естественное старение. Старение представляет собой выдержку закаленного сплава при некоторых (относительно низких) температурах, при которых или начинается распад пересыщенного твердого раствора, или в твердом растворе происходят структурные изменения, являющиеся подготовкой к распаду. [6]

При изготовлении детали «Стенка» сплав подвергается естественному старению в течение 48 часов.

Целью применения режима старения является получение повышенной прочности закаленного сплава или более стабильных размеров деталей.

Рисунок 3 - Схемы зоны Гинье-Престона (по Герольду): белые кружки - атомы алюминия, черные - меди

При температуре 20°С (естественное старение) в пересыщенном твердом растворе возникают области (тонкопластинчатой, дискообразной формы), обогащенные атомами меди, названные зонами Гинье-Престона и обозначаемые Г.П. Эти зоны имеют толщину 5-10 А и диаметр 40-100 А. Структура их неупорядоченная, как и твердого раствора. Образование зон Г.П. сопровождается искажением кристаллической решетки (рис. 3), что приводит к повышению механических свойств сплава. [6]

2.5 Выбор материала режущего инструмента

Для обработки заготовок из алюминиевых сплавов применяют следующие материалы режущего инструмента: быстрорежущие стали, твердые сплавы, синтетические сверхтвердые материалы, в единичных случаях - углеродистые стали, а также режущую керамику на основе нитрида кремния. [7]

Наиболее распространенная и широко применяемая марка быстрорежущей стали - Р6М5. Из нее изготавливают резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, метчики. Протяжки, долбяки и концевые фрезы предпочтительнее изготавливать из сталей повышенной производительности марок Р6М5К5 и Р9М4К8. Наибольший эффект достигается при использовании порошковых быстрорежущих сталей, обеспечивающих в 1,2-2,0 раза большую стойкость инструмента по сравнению с быстрорежущими сталями обычного производства. Инструмент из быстрорежущих сталей, как правило, применяют при обработке алюминиевых сплавов с малым содержанием кремния и для сложнофасонного инструмента - если не представляется возможным изготовить его из твердого сплава или синтетического алмаза. [7]

Твердые сплавы марок ВК8, ВК6М, ВК60М, ВКЗМ, Т15К6 и др. применяют при работе на высоких скоростях резания - до 10 раз превышающих уровень скоростей резания для быстрорежущего инструмента, и для обработки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния.В настоящее время все шире применяют безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбидов и карбонитридов титана, которые в некоторых случаях обеспечивают даже большую стойкость, чем вольфрамовые сплавы группы ВК. Кроме того, при работе с указанными сплавами снижается коэффициент трения стружки по передней поверхности инструмента, отсутствует налипание на режущую кромку и улучшается качество обработанной поверхности.

При резании алюминиевых сплавов находят применение природные и синтетические алмазы, обладающие наибольшей износостойкостью. Инструмент, оснащенный этими материалами, позволяет значительно увеличить скорость резания на операциях чистового точения, растачивания и фрезерования, повысить стойкость в несколько десятков раз, особенно при обработке сплавов с высоким содержанием кремния, обеспечить наивысшую точность размеров и качество обрабатываемых деталей. Эти уникальные свойства алмазного инструмента предопределяют наиболее эффективную область его применения на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и автоматических линиях. Особенно интенсивно расширяются область и объемы применения синтетических алмазов типа АСПК (карбонадо). В некоторых случаях хорошие результаты показывает инструмент, оснащенный сверхтвердыми материалами на основе кубического нитрида бора: эльбор - РМ, гексанит - Р и др. [7]

Применение режущей керамики на основе нитрида кремния типа силинит - Р рекомендуется для сплавов, не содержащих кремния, при выполнении чистовых и черновых операций.

Проведя анализ существующих материалов металлорежущего инструмента для обработки детали «Стенка» из сплава АМг6, будем применять быстрорежущую инструментальную нормальной производительности вольфрамомолибденовая сталь марки Р6М5, так как она сохраняет твердость и износостойкость в процессе резания, применяется как при черновой так и при чистовой обработке.

 

2.6 Быстрорежущая сталь Р6М5

Быстрорежущая инструментальная сталь Р6М5 в основном вытеснила стали Р18, Р12 и Р9 и нашла применение при обработке цветных сплавов, чугунов, углеродистых и легированных сталей, а также некоторых теплоустойчивых и коррозионно-стойких сталей. Применяют для режущих инструментов, работающих в условиях значительного нагружения и нагрева рабочих кромок. [8]

Эта сталь обладает высокой твердостью, износостойкостью красностойкостью, прочность и вязкость, что обеспечивает высокую работоспособность инструмента.

Химический состав быстрорежущей стали Р6М5 приведен в таблице 7.

Вольфрам придает стали красностойкость, хром - хорошую прокаливаемость. Ванадий также увеличивает красностойкость, но ухудшает шлифуемость стали. Молибден повышает теплопроводность стали. Кобальт повышает твердость и красностойкость. [8]

Сталь выпускается в виде прутков: горячекатаного круглого сечения, квадратного сечения, кованная, полосовая, калиброванная.

Быстрорежущая сталь относятся к ледебуритному (карбидному) классу.

Таблица 7 - Химический состав стали Р6М5

Наименование элемента	Массовая доля элемента,%
Углерод	0,82 - 0,90
Марганец	0,20 - 0,50
Кремний	0,20 - 0,50
Хром	3,80 - 4,40
Вольфрам	5,50 - 6,50
Ванадий	1,70 - 2,10
Кобальт	Не более 0,50
Молибден	4,80 - 5,30
Никель	Не более 0,6
Медь	Не более 0,25
Сера	Не более 0,025
Фосфор	0,030

Рисунок 4 - Микроструктура быстрорежущей стали

Первичные дендриты окружены сеткой ледебурита. При охлаждении аустенит превращается в перлит и бейнит.

Их фазовый состав в отожженном состоянии представляет собой легированный феррит и карбиды. В феррите растворена большая часть хрома; почти весь вольфрам (молибден) и ванадий находятся в карбидах.

Таблица 8 - Механические свойства материала Р6М5 при Т=20^oС.

Прокат	Толщин, мм	σв, МПа	σт, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м2
Лист	30	850	510	12	14	180

σ_т - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа;

ψ - относительное сужение,%.

Таблица 9 - Физические свойства материала Р6М5 при Т=20^oС

T	E 10-5	λ	ρ	R∙109
Град	МПа	Вт(м·град)	кг/м3	Ом·м
20	2.2	26	8200	458

- температура, при которой получены данные свойства, ^oС;- модуль упругости первого рода, МПа;

λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);

ρ- плотность материала, кг/м3;- удельное электросопротивление, Ом·м.

Сталь сочетает высокую теплостойкость с высокими твердостью, износостойкостью при повышенных температурах и повышенным сопротивлением пластической деформации.

Для обеспечения красностойкости сталь легируют большим количеством вольфрама в сочетании с молибденом и ванадием.

Термическая обработка стали состоит из закалки с последующим трехкратным отпуском. Нагрев под закалку производится до температуры 1210-1230°С с целью растворить в аустените возможно больше легированных карбидов. Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения вторичных карбидов и получения при нагреве высоколегированного хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием аустенита. Это обеспечивает получение после закалки мартенсита, устойчивого против отпуска, т.е. теплостойкостью. Для быстрорежущий стали характерно сохранение мелкого зерна, даже при очень высоких температурах закалки. Во избежание образования трещин в инструменте при нагреве до температуры закалки его подогревают. [8]

В процессе закалки не весь аустенит превращается в мартенсит. Часть его за счет большей устойчивости, вызванной легированием, остается неразложившейся и присутствует в стали в виде остаточного аустенита. Поэтому микроструктура закаленной стали Р6М5 состоит из первичного мартенсита, остаточного аустенита и сложных карбидов.

Вследствие малой теплопроводности быстрорежущей стали нагрев ее под закалку ведется с предварительным подогревом во избежание появлений больших термических напряжений и образования трещин в инструменте. Применяется двухступенчатый подогрев при температурах 400-500°С (электропечь) и 840-860°С (соляная ванна). Охлаждающей средой при закалке является масло.

Рисунок 5 - Микроструктура быстрорежущей стали в процессе термической обработки

Отпуск быстрорежущей стали производится при температуре 540-580°С. Так как остаточный аустенит в стали обладает большой устойчивостью, для его превращения во вторичный мартенсит требуется несколько циклов высокого отпуска, а иногда и охлаждение до отрицательной температуры. Применяется кратковременный трехкратный отпуск инструмента при температуре 560°С с выдержкой по 30 минут. [8]

Рисунок 6 - Кривая зависимости твердости от температуры отпуска

Схема термической обработки быстрорежущей стали P6M5 показана на рисунке 7. В скобках показано количество углерода в мартенсите и количество остаточного аустенита в структуре стали в%.

Рисунок 7 - Схема термической обработки быстрорежущей стали P6M5. Ф_л - легированный феррит; К - карбид; М - мартенсит;  А_ост - остаточный аустенит.

Для дальнейшего повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости поверхностного слоя режущих инструментов применяют такие технологические операции, как цианирование, азотирование, сульфидирование, обработку паром и другие технологии поверхностного упрочнения. Их выполняют после окончательной термообработки, шлифования и заточки инструментов. [8]

Цианирование осуществляют при 550-570 °С в течение 5-30 мин в жидких средах и 1,5-3,0 ч в газовой атмосфере. Для жидкостного цианирования используют ванны с расплавами NaCN (90 или 50%), Na2CO3, NaOH (KOH). Газовое цианирование выполняют в смеси аммиака и науглероживающего газа.

Азотирование инструментов проводится при 550-660 °С продолжительностью 10-40 мин в атмосфере аммиака. Проводят также газовое азотирование в смеси 20% аммиака и 80% азота; последнее предпочтительней, так как в этом случае обеспечивается меньшая хрупкость слоя.

Сульфидирование проводят при 450-560 °С, продолжительностью от 45 мин до 3,0 ч в жидких расплавах, например 17% NaCl, 25% BaCl2, 38% CaCl2, 3-4% K4Fe(CN)6, в которые добавляют серосодержащие соединения FeS, Na2SO4, KCNS.

При обработке паром инструменты помещают в герметичную печь и выдерживают при 300-350 °С под давлением 1-3 МПа в течение 20-30 мин для удаления воздуха. Затем температура повышается до 550-570 °С, проводится выдержка 30-60 мин, охлаждение в атмосфере пара до 300-350 °С, после чего подача пара прекращается. Заканчивается охлаждение в печи или на воздухе, затем инструмент немедленно подвергают промывке в горячем веретенном масле.

Из-за высокой стоимости и дефицитности вольфрама из быстрорежущей стали изготавливают только рабочую часть инструмента, которую прикрепляют к державке из обычной углеродистой стали.

 

3. Проектирование технологического процесса изготовления детали

 

.1 Технологический анализ рабочего чертежа детали

Деталь «Стенка» является одной из составляющих деталей механизма нагнетателя системы охлаждения летательного аппарата.

Конструктивно «Стенка» представляет собой деталь, образованная наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось. Основными поверхностями, отвечающими за точность установки при монтаже детали «Стенка» является наружный диаметр Ø180(d11) мм и опорный торец 55±0,4 мм. Ориентация детали осуществляется по четырем пазам с размерами 8^+0,75 мм. По наружному диаметру Ø45_-0,25(h12) мм, внутренним диаметрам Ø41,5^+0,25(Н12) мм и Ø38^+0,25(Н12) мм производится установка сопряженных деталей. Крепление детали в узле осуществляется с помощью резьбового соединения М48х1-7Н. Для предотвращения откручивания резьбового соединения используется штифт, устанавливаемый в отверстие Ø2^+0,014(Н8). Точность выполнения поверхностей находится в интервале от 7 до 14 квалитета. Неуказанная общая шероховатость Ra=6,3 мкм.

К детали предъявляют следующие технические требования:

. Группа контроля 2 по ОСТ 1.90073-85.

. Неуказанные штамповочные радиусы 10 мм.

. Неуказанные предельные отклонения

. * Размеры обеспечиваются инструментом.

. *¹ Размеры для справок.

. Допускается механическая обработка поверхности Д с шероховатостью поверхности Rz 40.

Для цилиндрических поверхностей и торцов детали будем использовать токарную обработку. Также будем использовать фрезерование для получения пазов 8^+0,75×5±0,2 мм и 10^+0,2 мм, сверление для получения отверстия Ø2^+0,014 мм.

Заключение о технологичности.

Масса, габариты и конфигурация детали позволяют широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке, транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный. Для облегчения сборки узла и предотвращения заедания при работе деталь имеет фаски.

Контроль поверхностей осуществляется стандартным мерительным инструментом, без ограничения по доступности, что делает ее контролепригодной.

Таким образом, конструкция детали «Стенка» является технологичной, что позволяет применять в основном стандартный инструмент и не требует внесения изменений в конструкцию.

3.2 Анализ технологического процесса изготовления стенки

Существующий ранее технологический процесс изготовления детали «Стенка» обеспечивал качество детали и все требования, заданные чертежом. Но с экономической точки зрения он имел недостаток - заготовка изготавливалась с увеличенными припусками на механическую обработку.

В новом технологическом процессе я предлагаю применить заготовку с минимальными припусками под обработку.

В существующем технологическом процессе обработка отверстия производилась на настольно-сверлильном станке с применением кондуктора, что затрачивало большое количество времени на установку и закрепление детали. В проектируемом технологическом процессе я предлагаю установку и закрепление осуществлять с помощью специального приспособления с пневмозахватом.

В существующем технологическом процессе нарезание резьбы производилось с помощью резца. В проектируемом технологическом процессе я предлагаю нарезание резьбы производить метчиком с корригированным профилем, что повысит качество резьбы и уменьшит технологическое время.

3.3 Разработка технологического процесса изготовления детали

 

Технико-экономическое обоснование выбора способа получения заготовки

Анализ чертежа детали, тип производства позволяют установить вид, способ получения заготовки и точностные характеристики заготовки.

Заготовка для детали «Стенки» из материала АМг6, обработка которой осуществляется в условиях серийного производства, относится к типу деталей, образованных наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось. Такого типа штамповка может быть получена следующими способами:

I вариант - штамповка на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП);

II вариант - штамповкой на высокоскоростном молоте.

Сравним эти два варианта заготовок между собой.

В первом случае заготовка получена с минимальными припусками на обработку, с внутренним отверстием, что обеспечивает меньшие затраты на материал и трудоемкость.

, (1)

где  - масса детали, кг;  - масса заготовки, кг.

На данном способе экономится 0,14 кг материала.

Во втором случае заготовка выполнена без внутренних отверстий, что значительно увеличивает трудоемкость при обработке детали.

В стружку уходит 0,46 кг материала.

Определим годовой эффект от экономии материала

кг сплава АМг6 стоит 185 руб.

кг стружки - 25 руб.

l ¹ _M= 0,9 • 185.00 - 0,46 • 25.00 = 155 руб.

l ² _М =0,76 • 185.00 - 0,32 • 25.00 = 132,6 руб.

Э_NM= (155-132,6) • 5000 = 112000 руб.

Следовательно, использование второго метода получения заготовки экономически выгодно.

Проведем расчет размера поковки по нормативным значениям припусков.

Виды заготовок представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Виды заготовок

а) получение на КГШП; б) получение на высокоскоростном молоте

Определяем приближенный объем и массу каждого вида заготовок.

V_КГШП = 292307 мм³;

m_КГШП = 292307*0,0026 = 760г=0,76 кг.

V_ВС = 346154 мм³;

m_ВС = 346154*0,0026 = 900г = 0,9 кг.

Определяем стоимость заготовок по первому и второму вариантам.

Расчет стоимости заготовок будем вести для обоих случаев по формуле[9]:

, (2)

Таблица 10 - Основные данные для расчета стоимости заготовок

Наименование показателей	Единица изм.	1 вариант (штамповка КГШП)	2 вариант (штамповка ВС)
Масса заготовки, GЗ	0,76	0,9
Масса детали, GД	кг	0,44	0,44
Базовая стоимость одной тонны штамповки, Сi	руб.	185000
Коэффициент класса точности заготовки, КТ		1,0
Коэффициент группы сложности, КС		0,82
Коэффициент веса заготовки, КВ		1,05
Коэффициент марки материала, КМ7
Коэффициент объема производства, КП		0,77
Масса отхода, (GЗ -GД)	кг	0,32	0,46
Стоимость 1 т отходов, Sотх	руб.	25000

 руб;

руб.

Таблица 11 - Расчет полной стоимости и экономии на заготовку

Наименование показателей	Единица измерения	1 вариант (штамповка КГШП)		2 вариант (штамповка ВС)
1	2	3		4
Материал заготовки		АМг6
Масса заготовки, GЗ	кг	0,76		0,9
Масса детали, GД	кг	0,44
Экономия материала на: Одну заготовку Годовую программу 20000 шт.	кг	0,14 2800
КИЗ		0,58	0,49
Стоимость заготовки	руб.	644,5	761,2
Экономия на одну заготовку	руб.	116,7
Экономия на годовую программу выпуска	руб.	2334000

На основе выполненных расчетов можно утверждать, что из двух выбранных вариантов лучшим является 1 вариант заготовки (штамповка на КГШП), имеющий меньшую стоимость и больший КИЗ.

Расчет программы выпуска и размер партии детали.

Годовой приведённый выпуск деталей N_пр., т. е. условное количество типовых деталей, трудоёмкость обработки которых равна трудоёмкости всех деталей, закреплённых за участком, определяется, исходя из производственной мощности участка и наиболее рационального использования оборудования, по формуле [10]:

, (3)

где М_г - годовая производственная мощность, (шт.)

К_з - коэффициент загрузки оборудования, принимаем равным от 0,8 до 0,85, что характеризует достаточно полное использование и наличие необходимых ресурсов._д - действительный годовой фонд времени работы оборудования;

Т_шк - норма штучно-калькуляционного времени на ведущей операции для детали-представителя, (мин);

α- коэффициент допустимых потерь на переналадку; 0,04- для крупносерийного производства.

 шт.

Расчётное значение округляется до целой величины, удобной для последующих расчётов.

Принимаю N_пр = 24600 шт.

Годовой объём выпуска детали-представителя определяется в пределах [10]:

, (4)

где К_зо - коэффициент закрепления операции (согласно ГОСТ 31108-74 для крупносерийного производства от 1 до 10);

 от 2460 до 24600 шт.

Принимаю N_год = 2500 шт.

Определение количества деталей в партии.

Минимальное число деталей в партии определяется по формуле [10]:

, (5)

где Т_пз - норма подготовительно-заключительного времени на ведущей операции, (мин);

 шт.

Расчётная величина партии корректируется таким образом, чтобы она была не менее полусменного выпуска деталей и кратна годовому впуску.

Выпуск деталей за половину смены определяется по следующей зависимости [10]:

, (6)

где Т_оп.с - оперативное время за смену, принимается равным 300(мин);

Т_оп.м - норма оперативного времени на ведущей операции, мин.

Т_оп.м = Т_о + Т_в

Т_оп.м = 7,72 + 2,645 = 10,365 мин

шт.

Принимаю, n_д = 20 шт., что близко к расчётному значению и кратно годовому выпуску.

Выбор технологических и измерительных баз

Прежде чем решать вопрос о выборе баз и другие вопросы проектирования технологического маршрута, целесообразно всем поверхностям детали присвоить определенный номер (рис. 9).

Исполнительными поверхностями, в частности конструкторскими базами являются поверхности 2, 5, 6, 7, 9, 13, 17 и 19. Эти поверхности необходимо использовать в качестве технологических установочных на всех этапах обработки заготовки. Исходными технологическими базами назначить 2, 6, 9, 13, 16 и 21, однако более правильное определение их возможно после составления технологического маршрута, т.е. после установления комплекса обрабатываемых поверхностей и простановки операционных размеров.

Рисунок 9 - Элементарные поверхности детали

Определение числа ступеней обработки поверхностей

Для определения числа ступеней механической обработки воспользуемся величинами коэффициентов уточнения e и данными таблицы 3 и таблицы П2 [11].

Для определения коэффициентов уточнения e необходимо знать точность размеров (допусков) поверхностей заготовки и детали [11].

, (7)

где T_i-1 и T_i - допуски соответственно на предыдущей и выполняемой ступенях обработки. Результаты сведем в таблицу 12.

Таблица 12 - Определение числа ступеней обработки поверхностей

№	Тзаг - допуск на заготовку	Тдет - допуск на деталь	e	nмех - число мех. обр-ки	nобщ - число общ. обр-ки	Примечание
1	2	3	4	5	6	7
1	5	0,8	6,25	3	5	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
2	5	0,16	31,25	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
3	-	0,2	-	1	3	Точение черновое, слесарная, контрольная
4	-	0,5	-	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
5	1,3	0,25	1,55	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
6	2	0,8	2,5	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
7	1,1	0,25	4,4	3	5	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
8	-	0,6	-	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
9	-	0,25	-	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
10	-	0,4	-	2	4	Фрезерование черновое и чистовое, слесарная, контрольная
11	2,3	0,2	11,5	2	4	Фрезерование черновое и чистовое, слесарная, контрольная
12	-	0,39	-	1	3	Точение черновое, слесарная, контрольная
13	-	0,25	-	3	5	Точение чистовое, слесарная, контрольная
14	-	0,39	-	1	3	Точение черновое, слесарная, контрольная
15	-	0,39	-	2	4	Точение черновое, слесарная, контрольная
16	-	0,2	-	2	4	Точение черновое и чистовое, слесарная, контрольная
17	-	0,014	-	2	4	Сверление черновое, развертывание чистовое, контрольная
18	-	0,3	-	1	3	Точение чистовое, слесарная, контрольная
19	-	0,75	-	2	4	Фрезерование черновое и чистовое, слесарная, контрольная
20	-	0,4	-	2	4	Фрезерование черновое и чистовое, слесарная, контрольная

Определение операционных припусков, допусков, межоперационных размеров и размеров заготовки

От величины припуска будет зависеть объем механической обработки, следовательно, и трудоемкость изготовления детали.

Припуском называют слой материала, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки.

Завышенный припуск вызывает неоправданный перерасход материала, увеличение массы и стоимости заготовки. Заниженный припуск может вызвать дефекты и брак, не удаленный дефектный слой, завышенные требования к квалификации рабочих. Установление оптимального припуска является важной технико-экономической задачей.

На величину припуска влияет:

1. Материал детали.

2.      Сложность формы.

.        Габариты детали.

.        Точность размеров и поверхности детали.

.        Пространственные погрешности, возникающие при получении заготовки и механической обработки.

.        Глубина дефектного слоя.

.        Погрешность базирования при установке для обработки.

Таблица 13 - Расчет диаметральных операционных размеров наружного диаметра Ø

Этапы обработки	IТ мкм	Элементы припуска				Zmin расч.	Расч.оп. размер	Прин. оп.  разм	Фактич. припуск
			T						Zmin	Zmaх
Загото-вка	2300	80	100	380	-	-	189,3	190--
Точ.. черн.	500	63	50	95	150	1,178	181,824	182-0,5	7,1	9,9
Точ. получис.	300	40	25	48	150	0,580	180,744	181-0,3	0,5	1,3
Точ. чист.	160	20	-	-	150	0,444	74	1800,8451,305

Для каждого этапа обработки определяю элементы припуска:

 - шероховатость поверхности на рассчитываемом этапе;

Т - глубина дефектного слоя;

 - погрешность установки на выполняемую операцию.

Для каждого этапа обработки определяю пространственные погрешности заготовки [12]:

, (8)

где  - коробление отливки, мкм/мм

 - наибольший размер заготовки, мм

 - удельная величина коробления; по справочнику 3 мкм/мм принимаю

 мкм

 мкм

мкм

Определяю Zmin расчетное для каждого этапа [12]:

 (9)

мкм

мкм

 мкм

Определяю расчетный операционный размер для каждого этапа обработки [12]:

 (10)

180,744 мм

 мм

 мм

Определяю фактические припуски [12]:

 (11)

 мм

 мм

 мм

 (12)

 мм

 мм

аблица 14 - Расчет диаметральных операционных размеров наружного диаметра Ø

Этапы обработки	IТ мкм	Элементы припуска				Zmin расч.	Расч.оп. размер	Прин. оп.  разм	Фактич. припуск
			T						Zmin	Zmaх
Загото-вка	1300	80	100	190	-	-	48,224	49--
Точ.. черн.	500	63	50	95	150	0,844	46,08	48-0,5	0,5	2,3
Точ. чист.	250	40	-	-	150	0,580	45	45-0,25	2,5	3,25

Для каждого этапа обработки определяю элементы припуска:

 - шероховатость поверхности на рассчитываемом этапе;

Т - глубина дефектного слоя;

 - погрешность установки на выполняемую операцию.

Для каждого этапа обработки определяю пространственные погрешности заготовки:

 - удельная величина коробления; по справочнику 1 мкм/мм принимаю

 

 

 мкм

 мкм

Определяю Zmin расчетное для каждого этапа:

 мкм

 мкм

Определяю расчетный операционный размер для каждого этапа обработки:

 мм

 мм

Определяю фактические припуски:

 мм

мм

 мм

 мм

Расчет режимов резания

Назначение рациональных режимов резания заключается в выборе наиболее выгодных сочетаний скорости резания и подачи, обеспечиваемых использованием режущих свойств инструмента и кинематическими возможностями оборудования.

Операция 010 - токарная. Станок 16К20.

Резец проходной, материал режущей части Р18.

. Глубина резания t = 4 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания [10]:

, (13)

где C_V = 328; m = 0,28; x = 0,12; y = 0,5 - показатели степени [10];

T = 45 мин - период стойкости инструмента, Т = 30÷60 мин [10];

К_V =К_MV ∙К_ПV ∙К_ИV = 0,47∙0,9∙2,7 = 1,14 - поправочный коэффициент;

К_MV - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

К_ПV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_ИV - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

м/мин принимаю V = 220 м/мин.

4. Число оборотов шпинделя определяю по формуле [10]:

n = , (14)

где D - диаметр заготовки.

n =  об/мин

принимаю n = 360 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,2 мм/об

n = 315 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание [10]:

, (15)

где - тангенциальная сила резания, Н.

, (16)

где С_Р = 40

х = 1; y = 0,75; n = 0 - показатели степени

К_р = 1 - поправочный коэффициент.

P_Z = 10 ∙ 40∙4¹ ∙0,23^0,75 ∙220⁰ ∙1 = 528 Н

принимаем Р_Z = 528 Н.

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 10 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

Операция 015 - токарная. Станок 16К20.

Сверло спиральное Ø34 мм.

. Определяю глубину резания.

При сверлении глубина резания t = 0,5∙D = 0,5∙34 =17 мм.

. Определяю величину подачи: S = 0,1 мм/об

. Определяю скорость резания [10]:

, (17)

принимаем V = 150 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = 400 об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,1 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю крутящий момент [10]:

, (18)

где  - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки

 Нм

принимаем  = 9 Нм.

. Определяю мощность, потребляемую на резание [10]:

, (19)

 кВт

Согласно паспортным данным, мощность на шпинделе станка составляет 10 кВт.

N_рез < N_ст

 

Данный режим резания осуществим.

Операция 020 - токарная. Станок 16К20Ф3С32.

I. Подрезать торец.

Резец подрезной, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 2 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,25 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 230 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 0.25 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙2¹ ∙0,25^0,75 ∙230⁰ ∙1 = 800 ∙ 0,354 = 282,8 Н

принимаю P_Z = 282 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

II. Проточить Ø48_-0,5 начерно.

Резец проходной, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 2 мм.

. Определяю величину подачи S = 1 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 110 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 1 мм/об

n = 190 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙2¹ ∙1^0,75 ∙110⁰ ∙1 = 800 Н

принимаю P_Z = 800 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

III. Проточить < 60°±2°

Резец проходной, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 1,2 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,25 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 250 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 0,25 мм/об

n = 430 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙1,2¹ ∙0,25^0,75 ∙250⁰ ∙1 = 400 ∙ 1,2 ∙ 0,354 = 169,92 Н

принимаю P_Z = 170 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

IV. Проточить поверхность образованная сферой R410±3 мм.

Резец контурный, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 1 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,25 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 250 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 0.25 мм/об

n = 430 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙1¹ ∙0,25^0,75 ∙250⁰ ∙1 = 400 ∙ 0,354 = 141,6 Н

принимаю P_Z = 142 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим

V. Расточить Ø38^+0,25 мм.

Резец расточной, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 2 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,2 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 240 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 0,2 мм/об

n = 420 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙2¹ ∙0,2^0,75 ∙110⁰ ∙1 = 800 ∙ 0,3 = 240 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

V. Расточить Ø41,5^+0,25 мм.

Резец расточной, материал режущей части ВК8.

. Глубина резания t = 3,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,25 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

Принимаю V = 220 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке, совпадают с расчетными и составляют:

S = 0,25 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40∙3,5¹ ∙0,25^0,75 ∙110⁰ ∙1 = 1400 ∙ 0,354 = 495,6 Н

принимаю P_Z = 496 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

Операция 025 - токарная. Станок 1К62.

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

. Определяю глубину резания t = 0,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,25 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 280 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 490 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,23 мм/об

n = 500 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 0,5¹ ∙ 0,25^0,75 ∙280⁰ ∙1 = 200 ∙ 0,354 = 70,8 Н

принимаю P_Z = 71 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

Операция 030 - токарная. Станок 1К62.

I. Проточить Ø180 до секторных кулачков.

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

. Определяю глубину резания t = 0,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 290 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 510 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,23 мм/об

n = 500 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 0,5¹ ∙ 0,23^0,75 ∙280⁰ ∙1 = 200 ∙ 0,332 = 66,4 Н

принимаю P_Z = 66 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

II. Проточить Ø45_-0,25 c R1±0,15

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

. Определяю глубину резания t = 1,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 250 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 430 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,23 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 1,5¹ ∙ 0,23^0,75 ∙250⁰ ∙1 = 200 ∙ 0,332 = 199,2 Н

принимаю P_Z = 199 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

Операция 035 - токарная. Станок 1К62.

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

I. Подрезать торец в размер 15±0,25 мм.

. Определяю глубину резания t = 5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 220 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 390 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0.23 мм/об

n = 315 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 5¹ ∙ 0,23^0,75 ∙220⁰ ∙1 = 2000 ∙ 0,332 = 664 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

II. Точить Øмм.

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

. Определяю глубину резания t = 0,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 290 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 510 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0.23 мм/об

n = 500 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 0,5¹ ∙ 0,23^0,75 ∙280⁰ ∙1 = 200 ∙ 0,332 = 66,4 Н

принимаю P_Z = 66 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

III. Точить канавку  выдерживая размер 1±0,15 мм.

Резец фасонный, материал режущей части Р6М5

. Определяю глубину резания t = 1,25 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,23 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 260 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 460 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0.23 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 1,25¹ ∙ 0,23^0,75 ∙260⁰ ∙1 = 200 ∙ 0,332 = 166 Н

принимаю P_Z = 166 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

Операция 040 - токарная. Станок 1К62.

I. Расточить отверстия.

Резец проходной, материал режущей части Р6М5.

. Определяю глубину резания t = 4,5 мм.

. Определяю величину подачи S = 0,14 мм/об.

. Определяю скорость резания:

м/мин

принимаю V = 280 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 490 об/мин.

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,14 мм/об

n = 400 об/мин

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

P_Z = 10 ∙ 40 ∙ 4,5¹ ∙ 0,14^0,75 ∙280⁰ ∙1 = 1800 ∙ 0,23 = 414 Н

 кВт

По данным паспорта станка мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт, выполняется неравенство:

N_рез < N_ст

 

Следовательно, установленный режим резания осуществим.

II. Нарезание резьбы.

. Определяю глубину резания.

При нарезании резьбы глубина резания t = 1 мм.

. Определяю величину подачи: S = р = 1 мм/об

. Определяю скорость резания:

 м/мин

принимаем V = 20 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n =  об/мин

принимаю n = 130 об/мин.

Принимаю ближайшее значение подачи и числа оборотов, имеющихся на станке:

S = 1 мм/об,

n = 125 об/мин,

. Определяю крутящий момент:

 Нм

принимаем  = 20 Нм.

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

 кВт

Согласно паспортным данным, мощность на шпинделе станка составляет 11 кВт.

N_рез < N_ст

 

Данный режим резания осуществим.

Операция 055 - фрезерная. Станок ГФ2171С5.

I. Фрезерование паза 8^+0,75 мм.

Фреза концевая Ø8 мм, материал режущей части Р6М5.

. Определяю рабочую подачу (на 1 оборот) [10]:

, (20)

где S_Z - подача на зуб фрезы, мм/зуб;

z - число зубьев фрезы.

S_Z = 0,02 мм/зуб

z = 3.

S_О = 0,02 ∙ 3 = 0,06 мм/об.

. Определяю скорость резания [10]:

, (21)

где V_таб = 16 м/мин - табличная скорость резания;

К_v = 0,6 - поправочный коэффициент.

V = 16 ∙ 0,6 = 9,6 м/мин.

принимаю V = 9 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

 об/мин

принимаем n = 350 об/мин.

. Определяю минутную подачу [10]:

S_M = S_O ∙ n = 0,06 ∙ 350 = 21 мм/мин.

. Определяю мощность, потребляемую на резание [10]:

, (22)

где - тангенциальная сила резания, Н.

, (23)

где С_Р = 22,6

х = 0,86; y = 0,732; u = 1; q = 0,86; ω = 0 - показатели степени

К_МР = 1 - поправочный коэффициент.

принимаем Р_Z = 217 Н.

 кВт.

Согласно паспортным данным, мощность двигателя главного движения составляет 11 кВт.

N_рез < N_ст

 

Данный режим резания осуществим.

II. Фрезерование паза 10±0,2 мм.

Фреза концевая Ø12 мм, материал режущей части Р6М5.

. Определяю рабочую подачу (на 1 оборот):

S_Z = 0,03 мм/зуб

z = 3.

S_О = 0,02 ∙ 3 = 0,09 мм/об.

. Определяю скорость резания:

V_таб = 24 м/мин - табличная скорость резания;

К_v = 0,6 - поправочный коэффициент.

V = 24 ∙ 0,6 = 14,4 м/мин.

принимаю V = 14 м/мин.

. Определяю число оборотов шпинделя:

 об/мин

принимаем n = 370 об/мин.

. Определяю минутную подачу:

S_M = 0,09 ∙ 370 = 33,3 мм/мин.

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

принимаем Р_Z = 217 Н.

 кВт

N_рез < N_ст

 

Данный режим резания осуществим.

Операция 065 - сверлильная. Станок 2Н118.

Сверло Ø 1,9 мм, материал режущей части Р6М5 с износостойким покрытием Tic (карбид титана).

. Определяю глубину резания.

При сверлении глубина резания t = 0,5∙D = 0,5∙1,9 =0,95 мм.

. Определяю величину подачи: S = 0,1 мм/об

. Определяю скорость резания:

принимаем V = 65 м/мин

. Определяю число оборотов шпинделя:

n = 500 об/мин

Значения подачи и числа оборотов, имеющиеся на станке:

S = 0,1 мм/об

n = 465 об/мин

. Определяю крутящий момент:

 Нм

принимаем  = 0,029 Нм.

. Определяю мощность, потребляемую на резание:

 кВт

Согласно паспортным данным, мощность на шпинделе станка составляет 1,5 кВт.

N_рез < N_ст

 

Данный режим резания осуществим.

Нормирование операций

Норма времени на обработку детали включает в себя штучное время Т_шт и подготовительно-заключительное время Т_пз [13]:

, (24)

где N - количество деталей в партии.

Норма штучного времени Т_шт определяется по формуле [13]:

, (25)

где Т_оп - операционно-оперативное время, в течении которого достигается конечная цель операции;

α_отд - коэффициент времени на отдых и личные надобности;

α_обс - коэффициент времени на обслуживание рабочего места.

Операционно-оперативное время находится по формуле [13]:

, (26)

где Т_о - основное время:

Т_всп - вспомогательное время.

Основное время - время, в течение которого происходит изменение вида, формы, состояния изделия.

Вспомогательное время - время, в течение которого рабочий выполняет действия, сопровождающие и обеспечивающие основную работу [13]:

, (27)

где Т_в.уст. - время на установку, закрепление и снятие заготовки;

Т_в.пер. - время, связанное с переходом, т.е. связанное с изменением подачи, числа оборотов и др.;

Т_в.изм. - вспомогательное время на измерение;

m - число переходов в операции.

Подготовительно-заключительное время определяется по формуле [13]:

, (28)

где Т_оснащ = 10 мин - время на получение инструмента, оснастки, документации;

Т_налад - время на наладку оборудования [13]:

, (29)

где i - количество инструментов;

Т_{инструм} =1,5 мин - время на единицу инструмента;

Т_крепл - время, зависящее от способа крепления заготовки;

Т_подгот - время на подготовку оснастки.

Т_{инструкт} - время на инструктаж.

Основное время [13]:

, (30)

где l - длина обрабатываемой поверхности;

l₁ - длина врезания;

i - количество переходов.

Операция 010 - токарная.

мин

мин

Т_в.уст. = 0,45 мин

Т_в.пер. = 0,36 мин

Т_в.изм. = 0,2 мин

m = 2

мин

мин

α_отд = 7

α_обс = 4

мин

i = 1 шт.

Т_{инструм} =1,5 мин

Т_крепл = 6 мин

Т_подгот = 5 мин

Т_{инструкт} = 3 мин

мин

мин

Операция 015 - токарная.

мин

мин

мин

мин

Операция 020 - токарная с ЧПУ.

1) L_рх1 = 19 мм

L_хх1 = 530 мм

мин

мин

) L_рх2 = 20 мм

L_хх2 = 520 мм

мин

мин

) L_рх3 = 90 мм

L_хх3 = 425 мм

мин

мин

) L_рх4 = 47 мм

L_хх4 = 530 мм

мин

мин

) L_рх5 = 15 мм

L_хх5 = 520 мм

мин

мин

Определяю машинно-вспомогательное время:

, где

Т_хх - время холостого хода;

Т_пер = 0,14 мин - время на переналадку оборудования;

Т_см = 0,02 мин - время на автоматическую смену инструмента.

мин

мин

мин

мин

мин

Определяю суммарное время на операцию:

мин

мин

мин

мин

Т_в.упр =0,025 мин - время на управление станком.

мин

мин

мин

мин

мин

Операция 025 - токарная.

мин

мин

мин

мин

Операция 030 - токарная.

мин

мин

мин

мин

мин

мин

Операция 035 - токарная.

мин

мин

 мин

мин

мин

 мин

мин

Операция 040 - токарная.

мин

мин

 мин

мин

мин

мин

мин

Операция 045 - слесарная.

мин

мин

мин

 + 0,25 = 3,358 мин

Операция 050 - разметочная.

мин

мин

мин

 + 0,25 = 4,69 мин

Операция 055 - фрезерная с ЧПУ.

1) L_рх1 = 13 мм

L_хх1 = 780 мм

мин

мин

) L_рх2 = 46 мм

L_хх2 = 510 мм

мин

мин

Определяю машинно-вспомогательное время:

, где

Т_хх - время холостого хода;

Т_пер = 0,5 мин - время на переналадку оборудования;

Т_см = 0,05 мин - время на автоматическую смену инструмента.

мин

мин

Определяю суммарное время на операцию:

мин

мин

мин

мин

мин

мин

мин

мин

Операция 060 - слесарная.

мин

мин

мин

+0,25 = 3,358 мин

Операция 065 - сверлильная.

мин

мин

мин

мин

Определяем суммарное время, затраченное на обработку детали «Стенка»:

ƩТ_шк = 3,61 + 3,7 + 7,33 + 2,532 + 2,685 + 2,755 + 4,205 + 3,358 + 4,69 + 17,48 + 3,358 + 2,93 = 58,633 мин

4. Разработка технологической оснастки

 

.1 Выбор средств технологической оснастки для выполнения указанной операции

На основе анализа технических требований рабочего чертежа детали «Стенка» при выполнении указанной операции по таблицам экономической точности [14] определяем метод обработки поверхности. Так обработанное отверстие Ø2^+0,014 мм (Н8) имеет шероховатость поверхности Ra=1,25 мкм. Материал детали алюминиевый сплав АМг6 по ГОСТ 4784-97, без термообработки с твердостью 65 НВ.

Годовой объем выпуска детали N_г - 20000 шт. в год. Для разработки технологической оснастки принимаем операцию «Вертикально-сверлильная» выполняемую на вертикально-сверлильном станке модели 2Н118, где сверление отверстия производится спиральным сверлом диаметром Ø1,9 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с износостойким покрытием Tic (карбид титана).

Установка и закрепления заготовки производится с помощью специального приспособления с пневмозажимом.

4.2 Схема базирования и установки

Рисунок 9 - Схема базирования заготовки

Практическая реализация принятой схемы базирования выглядит следующим образом. Деталь ставится установочной базой А (по торцу) на плоскость, центрируется по внутреннему диаметру Б на оправке с последующим прижимом по внутреннему торцу В (см. рис.10).

Пл X1O1 Z1 1,2,3 - конструкторская установочная, явная база;

Пл X1O1 Z1 4 - конструкторская направляющая, явная база;

Пл X1O1 Z1 5 - конструкторская направляющая, скрытая база;

Пл Y1O1 Z1 6 - технологическая, скрытая, опорная база.

Рисунок 10 - Схема установки детали

4.3 Точностной расчет приспособления

Расчет на точность, производим для приспособления с пневмозажимом на операции «Вертикально-сверлильная». Учитывая рекомендации источника [15] и принятую схему базирования заготовки в приспособлении, представленную в разделе 2.2. Рассмотрим схему для расчета на точность (см. рис. 11)

Ориентация приспособления на столе станка относительно Т-образных пазов осуществляется шпонками 6. Заданный размер обеспечивается размерной настройкой сверла.

Рисунок 11 - Схема для расчета приспособления на точность

На первом этапе необходимо выбрать и обосновать параметры для расчета приспособления на точность. Для обеспечения соосности обрабатываемого отверстия Ø2^+0,014 мм относительно оси заготовки, в качестве расчетных параметров следует принять: отклонение от соосности размера Б относительно оси приспособления.

После обоснования и выбора параметров необходимо рассчитать точность приспособления [15]. Порядок расчета приведен в таблице 14

Таблица 15 - Расчет точности изготовления приспособления

Погрешность	Расчет точности
Базирования	, так как установка детали производится с посадкой ØН8/f9.
Закрепления	, так как приспособление механизировано.
Установки фактическая	==
Установки допустимая
Проверка условия	условие выполняется
Установки приспособления на станке	, при наибольшем зазоре между направляющей шпонкой и пазом S=0,07мм.
Износа установочных элементов приспособления	=0,05·0,9·1·1·0,94·2,4·50/100=0,051 мм
Экономическая точность обработки	Для принятых условий обработки (заготовка из сплава АМг-6, сверление) экономическая точность обработки соответствует 8-му квалитету или

Допустимая погрешность изготовления приспособления    Имеем: ; ;

Таким образом, погрешность изготовления (точность в сборе) приспособления для обеспечения отклонения от соосности посадочного диаметра Ø 41,5 поверхности Б относительно оси приспособления не более 0,06 мм. В технические требования на изготовление приспособления необходимо внести требование о допустимом отклонении от соосности.

Также при установке приспособления на столе станка для обеспечения необходимой точности изготовления обрабатываемой поверхности вносим требование о допустимом отклонении от перпендикулярности установочной поверхности А относительно установочных элементов поз.6 не более 0,02 мм на длине 100 мм.

4.4 Расчет усилия зажима

Силовой расчет разработанного приспособления сводится к определению необходимого усилия зажима детали, развиваемого пневмоцилиндром. [16]

При выполнении сверлильной операции на обрабатываемую деталь действуют различно направленные силы и моменты. В зависимости от характера и направления взаимодействия сил зажима, резания и их моментов наиболее характерен приведенный случай.

Сила зажима и сила подачи действуют в одном направлении, прижимая заготовку к установочной поверхности втулки Поз.5 приспособления.

Заготовка центрирована на втулке и удерживается от проворота моментом трения на кольцевой площадке втулки и зажимной поверхностью кондукторной втулки Поз.1 (рис. 11).

Возникающая сила резания Р создает момент, который стремится повернуть заготовку вокруг своей оси. Этому моменту противодействует момент трения, создаваемый силой зажима Q и осевой силой Р₀. Поэтому величина силы зажима будет незначительна, она должна надежно зажать деталь только в момент засверливания.

Усилие зажима определяется по формуле [16]:

, (31)

Рисунок 11 - Схема действующих сил

откуда  (32)

где f = 0,1 - коэффициент трения;₀ - осевое усилие подачи, Н;= 2,5 - коэффициент запаса;

М - крутящий момент, создаваемый сверлом, Нм; =21,5 мм - расстояние от оси сверла до оси детали, м.=47 мм - диаметр втулки;₁=20 мм - диаметр штока;

Для расчетов принимаем режимы обработки из п. 1.4.6 и 1.4.7:= 1 мм₀ = 0,1 мм/об= 65 м/мин

 об/мин

 мин

М_кр = 0,029 Нм

Р_О = 3,45 Н

Определим необходимое усилие зажима в виде:

Рассмотрим в равновесии поршень со штоком [16].

 (33)

Рисунок 12 - Поршень со штоком в равновесии

 где (34)

где Р_пр = 100 Н - усилие пружины.

Так как, данное приспособление предполагает использовать для сверления отверстий широкой номенклатуры, принимаем:= 160 мм, d = 20 мм.

Рассчитаем действительное усилие привода [16]:

                           (35)

Сила, передаваемая приводом Q = 1916 Н больше силы необходимой для закрепления заготовки Q = 118 Н, следовательно, обеспечивается надежное закрепление.

4.5 Технико-экономическое обоснование спроектированного приспособления по сравниваемым вариантам

На каждой операции технологического процесса может быть спроектировано несколько приспособлений, отвечающих заданным техническим требованиям по точности, но отличающихся стоимостью, сложностью и производительностью. Окончательный выбор производим по 2 вариантам на сопоставление затрат с достигнутой экономией по себестоимости.

^й вариант - принимаем операцию «Вертикально-сверлильная» выполняемую на вертикально-сверлильном станке модели 2Н118, где сверление отверстия производится спиральным сверлом диаметром Ø1,9 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с износостойким покрытием Tic (карбид титана).

Установка и закрепления заготовки производится с помощью специального одноместного кондуктора, который устанавливается на столе станка.

^ой вариант - принимаем операцию «Вертикально-сверлильная» выполняемую на вертикально-сверлильном станке модели 2Н118, где сверление отверстия производится спиральным сверлом диаметром Ø1,9 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с износостойким покрытием Tic (карбид титана).

Установка и закрепления заготовки производится с помощью специального приспособления с пневмозажимом.

Расчет штучного времени

Техническое нормирование технологических операций производим с использованием зависимостей приведенных в источнике [17].

^й вариант

 мин

 мин - время на установку одной детали массой до 1 кг на стол станка с ручным зажимом по табл.10.27 [18]

 мин

2^ой вариант (см.расчет в разделе1.4.)

 мин

 мин - время на установку детали массой до 1 кг в приспособление с пневмозажимом по табл.10.27 [18]

 мин

Расчет стоимости спроектированного приспособления в сравнении

Стоимость приспособления устанавливаем по формуле [19]:

 (36)

где С_о - стоимость одной условной детали (для простых - 1,5; средней сложности - 3,0; для сложных - 4,0), _инд - коэффициент индексации;_сл - коэффициент сложности;- количество деталей в приспособлении.

При выполнении экономических расчетов возникает необходимость установить группу сложности приспособления и его стоимость. Стоимость можно определить:

по фактической стоимости,

по группе сложности.

Затраты на изготовление специализированных и специальных приспособлений определяются по зависимостям, приведенным в Р 50-54-11-87 [27].

й вариант (z=27): С_пр = (1,5·18 + 3·5+ 4·4) ·250·2,7·27 ≈1057 руб.;

ой вариант(z=32): С_пр =(1,5·23 + 3·4·+ 4·5) ·250·2,7·32≈1436,4руб.

Для IV группы сложности принимаем: k_инд =250; k_сл=2,7.

Определение затрат с учетом расходов на эксплуатацию и ремонт

Затраты с учетом расходов на эксплуатацию и ремонт приспособления в течение года, по формуле [19]:

С _пр.г =С_пр , (37)

где А - срок амортизации;-% увеличения расходов на ремонт и обслуживание от 20% до 30%

й вариант: С _пр.г1=1057 ·=528,5руб.;

ой вариант С _пр.г2 =1436,4·= 718,26руб.

Расчет технологической себестоимости выполнения операции

Технологическая себестоимость выполнения операции, отнесенная к одному году эксплуатации и зависящая от конструкции приспособления по формуле [19]:

Сп =  (38)

где С_тч - тарифная часовая ставка; 3 разряд - 20,6руб.

Н - накладные расходы в% (от 200 до 600);_г - годовая программа выпуска, N_г = 20000 шт.

 мин

 мин

й вариант

ой вариант

Экономическая эффективность определяется по формуле [19]:

 (39)

Экономическая эффективность применения от применения приспособления достигается при условии, что: Э >С_пр.2

руб. >1436,4 руб.

Определение срока окупаемости

Срок окупаемости с помощью приспособления в годах [19]:

 (40)

Определение критического годового выпуска деталей

Размер критического годового выпуска деталей в штуках[19]:

, (41)

 шт.

Рисунок 13 - Размер критического годового выпуска деталей

Из графика видно, что если заданная годовая программа N_г > N_кр, то выгоднее применить более сложное и дорогое приспособление.

Определение производительности спроектированного приспособления

Сокращение времени операции в% от применения приспособления определяем по формуле [19]:

 (42)

Рост производительности труда на рассматриваемой операции, в%

 (43)

Описание конструкции спроектированного приспособления

Спроектированное приспособление с пневмозажимом, предназначено для операции «Сверлильная» выполняемой на вертикально-сверлильном станке модели 2Н118, где сверление отверстия производится спиральным сверлом диаметром Ø1,9 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с износостойким покрытием Tic (карбид титана).

Приспособление с пневмозажимом состоит из корпуса Поз.2, с размещенной на нем опорной плиты Поз.3, в которой установлена втулка Поз.5 для установки заготовки. Ориентация опорной плиты Поз.3 на корпусе Поз.2 производится с помощью штифтов Поз.18, а закрепление винтами Поз.16. Закрепление заготовки в приспособлении с пневмозажимом осуществляется за счет перемещения штока Поз.4 пневмоцилиндра с диаметром мембраны Æ160 мм. Ориентация и закрепления заготовки осуществляется с помощью направляющей втулки Поз.1 имеющую направляющую, устанавливаемую в паз заготовки. Сверление отверстия в заготовке производится с помощью направляющего отверстия расположенного в направляющей втулке Поз.1. Крепление заготовки осуществляется быстросъемной шайбой Поз.12, устанавливаемой на срезах штока Поз.4. При подаче сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра шток Поз.4 тянет вниз быстросъемную шайбу Поз.12 и прижимает заготовку к базовому торцу втулки Поз.5.

Разжим заготовки осуществляется за счет пружины Поз. 10, расположенной между опорной шайбой Поз.7 и крышкой Поз.11. Центрирование приспособления на станке производится с помощью двух установочных шпонок Поз 6.

Закрепление приспособления на столе станка производится болтами, шайбами и гайками по пазам приспособления.

4.6 Контрольное приспособление для проверки радиального биения

В технологическом процессе изготовления стенки используется приспособление для контроля радиального биения внутренней поверхности детали Æ41,5^+0,25 мм относительно базы Д.

Деталь устанавливается на шпиндель 4. Шпиндель нижней конической частью смонтирован в ступице кронштейна 3 и с помощью шпильки 2, шайбы 26 и гаек 25 закреплен с возможностью вращения. Шпинель притерт без люфта в ступице кронштейна без зазора, что важно для точности измерения. Кронштейн закрепляется на основании 24 болтами 1. Центрирование детали производится цангой 6, которая установлена на верхней конической ступице шпинделя, закрепленная сверху винтом 7 и поджата снизу выталкивающей пружиной 5. Радиальное биение проверяет измерительная головка 16, которая закреплена в кронштейне 13 во втулке 15 с помощью винта 14.

Проверку производят с помощью рычажной передачи, в которую входят: рычаг 12, шарнирно установленный на оси 8, ограничительный винт 10, ввернутый в планку 11 и нажимная пружина 9, воздействующая на измерительный рычаг 12 для обеспечения более надежного контакта. Кронштейн 13 с измерительной головкой 16 закреплен на планке 18, которая установлена в хомутике 19 и зафиксирована винтом 27. В свою очередь хомутик 19 смонтирован на стойке 20, которая закреплена в ступице кронштейна 21 и винтом 22. Пробка 17 является ограничителем при перемещении хомутика 19 по стойке 20. Болт 23 фиксируют кронштейн 21 на основании 24.

Для установки проверяемой стенки на приспособление необходимо установить цангу 6 в крайнее верхнее положение путем ввинчивания винта 7. После установки на шпиндель ввернуть отверткой винт 7, при этом цанга 6, разжимаясь, центрирует деталь относительно оси отверстия и закрепит его на шпинделе. Ослабляя зажим винтом 27, перемещают вниз хомутик 19 по стойке 20, вводя измерительный наконечник рычага 12 в контакт с измеряемой поверхностью.

Шпинделю с деталью «Стенка» дается один-два оборота и по показаниям измерительной головки 16 определяется радиальное биение выточки.

Измерительная головка - это прибор, предназначенный для измерения линейных размеров деталей, отклонений формы и расположения поверхностей. Их принцип действия основан на преобразовании малого линейного перемещения измерительного стержня, находящегося в контакте с объектом измерения, в большие перемещения - в виде отклонений стрелки отсчетного устройства относительно штрихов круговой шкалы.

 

.7 Расчет контрольного приспособления на точность

Условием выполнения необходимой точности является [15]:

ω ≤ Т,

где ω - погрешность измерения;

Т - допуск.

В качестве измерительной головки используется 1ИГ ГОСТ 18833-73. Погрешность метода измерения равна 0,001 с разрешающей способностью 0,001.

Допустимая погрешность измерения =0,012 мм.

Фактическая погрешность измерения рассчитывается по формуле [15]:

 (44)

ε_ип = 0,0056 мм - погрешность, вызванная неточностью изготовления передаточных элементов (рычаг);

ε_зп = 0,006 мм - погрешность, возникающая по причине зазоров между осями рычагов передаточных устройств;

ε_си = 0,0012 мм - погрешность используемого средства измерений;

ε_др = 0,0035 мм - другие погрешности, вызванные действием случайных факторов при выполнении контроля.

мм.

Расчеты показывают, суммарная погрешность составляет ε_∑ = 0,013 мм, что меньше допуска на геометрический параметр обрабатываемой заготовки Т_min = 0,025 мм, это удовлетворяет условию ε < T, следовательно и приспособление удовлетворяет требованиям точности измерительной оснастки.

5 Экономическая часть

 

.1 Расчет номенклатуры обрабатываемых деталей в цехе и обоснование типа производства

С целью организации участка принимаю  шт.

 шт.

Количество наименований деталей, обрабатываемых на участке, рассчитывается по формуле [20]:

Принимаю .

При равномерном, в течение года, выпуске продукции и закреплении за каждым рабочим местом одной операции  Кзо. В данном случае,  20 (шт.), находится в пределах величины Кзо = от 1 до 10 (шт.) для крупносерийного производства.

5.2 Расчет потребного количества оборудования для детали представителя

Определение потребного количества оборудования и коэффициента его загрузки (использования) ведется на основе норм штучно-калькуляционного времени.

Норма штучно-калькуляционного времени Т_шк на операцию определяется по формуле [20]:

Сдельная расценка на операцию рассчитывается по формуле [20]:

, (48)

где  и - часовая и минутная тарифные ставки, соответствующие разряду работ, (руб.).

Расчёт нормы штучно-калькуляционного времени и расценок представлен в таблице 16.

Таблица 16 - Нормы штучно-калькуляционного времени и расценки по операциям.

оп	Тшт, мин	Тпз, мин	nд, шт.	Тшк, мин	Разряд работы	Смин, руб	Рсд, руб.
1	2,331	25,5	20	3,61	4	1,341	4,84
2	2,425	25,5		3,7	4	1,341	4,96
3	5,63	34		7,33	5	1,509	11,06
4	1,257	25,5		2,532	4	1,341	3,39
5	1,41	25,5		2,685	4	1,341	3,61
6	1,48	25,5		2,755	4	1,341	3,69
7	2,93	25,5		4,205	4	1,341	5,64
8	3,108	5		3,358	3	1,004	3,37
9	4,44	5		4,69	3	1,004	4,71
10	15,78	34		17,48	5	1,509	26,38
11	3,108	5		3,358	3	1,004	3,37
12	1,654	25,5		2,93	4	1,341	3,93
Итого:				58,633

Итого трудоёмкость обработки детали [20]:

где  - количество операций по технологическому процессу.

Общая трудоёмкость годового приведённого выпуска деталей определяется по формуле [20]:

Исходя из трудоёмкости обработки годового приведённого выпуска, на каждой операции рассчитывается потребное количество станков.

Расчетное количество станков Sрасч. по каждой операции определяется по формуле [20]:

Принимаю  = 2 (шт.)

Расчётное количество станков (дробное) округляется в большую сторону, таким образом, получают принятое количество станков.

Коэффициент загрузки К_з на данной операции определяется по формуле [20]:

Средний коэффициент загрузки оборудования по участку определяется по формуле [20]:

Таблица 17 - Расчёт количества оборудования и коэффициента его загрузки по участку

Тип и модель станка	Nпр, шт.	Тшк, мин	Fд, час	Sрасч, шт.	Sприн, шт.	Кз
1.Токарно-винторезный 16К20	20000	7,31	3868	0,63	1	0,63
2.Токарно-винторезный 16К20Ф3С32		7,33	3788	0,65	1	0,65
3.Токарно-винторезный 1К62		12,177	3868	1,05	2	0,53
4.Горизонтально-фрезерный ГФ2171.С5		17,48	3788	1,54	2	0,77
5.Вертикально-сверлильный 2Н118		2,93	3868	0,25	1	0,25
6.Верстак слесарный		11,406	3988	1,01	2	0,51
Итого:		58,633		5,13	9	0,57

5.3 Расчет численности основных производственных рабочих

Определение численности производственных рабочих, их средней квалификации и уровня производительности ручного труда.

Анализ возможности многостаночного обслуживания.

Многостаночное обслуживание является одним из направлений повышения эффективности производства, так как обеспечивается сокращение численности производственных рабочих и рост производительности труда. Многостаночное обслуживание применяется на станках с достаточно высоким уровнем автоматизации. Наилучшие возможности имеются при наличии нескольких одинаковых станков, выполняющих одну и ту же операцию, то есть станков-дублёров.

Количество станков-дублёров, которые может обслуживать один рабочий S_м определяется исходя из машинно-автоматического и ручного времени по формуле [20]:

где _. - машинно-автоматическое время, (мин);

 - время выполнения ручных приёмов, а также время на наблюдение за работой станков и на переходы от станка к станку, (мин);

 принимается путём округления расчётного значения в меньшую сторону с учётом фактического (принятого) количества станков на данной операции и равномерного распределения работы между рабочими.

Для станков с ЧПУ [20]:

 (55)

где  - вспомогательное время на установку и снятие детали, (мин).

При выполнении двух и более переходов, выполненных на универсальных станках с РУ для определения возможности многостаночного обслуживания необходимо составить циклограмму многостаночного обслуживания по формуле [20]:

 (56)

 (57)

Для операции, выполняемой на станке 16К20Ф3С32:

То=2,848 (мин), Тв =1,035 (мин).

Принимаю  = 2 станка.

Для операции, выполняемой на станке ГФ2171.С5:

То=11,196 (мин), Тв =2,645 (мин).

Принимаю  = 4 станка.

Определение численности производственных рабочих.

Расчёт численности рабочих производится по каждой профессии и разряду, исходя из трудоёмкости работ за год по формуле [20]:

где  - действительный годовой фонд времени производственных рабочих, (1720 часов);

Принимаем = 2 чел.

Расчёты по остальным операциям сведены в таблицу 18.

Средний разряд производственного рабочего iср определяется по формуле [20]:

где i - разряд рабочего.

Таблица 18 - Расчёт численности производственных рабочих

№ оп	Sпр шт	Профессия рабочего	Тарифный разряд	Тшк, мин	Nпр, шт	Fд, час	Sм шт.	Rп.расч., чел	Численность рабочих
									всего Rп	1-ая см.	2-ая см.
1	1	Токарь	4	7,31	20000	1720	1	1,42	2	1	1
2	1	Токарь оп.	5	7,33			2	0,71	1	1	-
3	2	Токарь	4	12,177			1	2,36	3	2	1
4	2	Фрезеровщик оп.	5	17,48			4	1,2	2	1	1
5	1	Сверловщик	4	2,93			1	0,57	1	1	-
6	2	Слесарь	3	11,406			1	2,21	3	2	1
Итого:				58,633				8,47	12	8	4

Производительность труда рабочих Птр производственного участка определяется как выработка продукции в нормо-часах на одного производственного рабочего по формуле [20]:

Выработка на одного рабочего 1628,67 (н/час) в год при  = 1720 часов, является высокой и достигнута за счет многостаночного обслуживания.

5.4 Расчет тарифного и годового фондов заработной платы основных производственных рабочих

Для оплаты труда рабочих в настоящее время широко применяется сдельно-премиальная и повременно-премиальная системы заработной платы.

Фонд заработной платы производственных рабочих состоит из основной и дополнительной заработной платы и определяется по формуле [20]:

 (62)

Годовой фонд заработной платы производственных рабочих-сдельщиков определяется по формуле [20]:

, (63)

где З_о - основная заработная плата рабочих за деталь, (руб).

 (64)

где З_Т - заработная плата по тарифу за одну деталь, без учёта доплат по прогрессивно-премиальным системам, (руб);

 - коэффициент, учитывающий приработок (премию, некоторые виды доплат), =2;

К_мн - коэффициент, учитывающий многостаночное обслуживание, значения коэффициента приведены в таблице 17.

Таблица 19 - Значения коэффициента, учитывающего многостаночное обслуживание

Количество обслуживаемых станков, Sм	1	2	3	4	5	6	7
Кмн	1,00	0,65	0,48	0,39	0,35	0,32	0,30

Годовой фонд дополнительной заработной платы производственных рабочих включает оплату очередных и дополнительных отпусков, оплату времени выполнения государственных и общественных обязанностей и другие выплаты, предусмотренные законодательством о труде за непроработанное на производстве время. Годовой фонд дополнительной заработной платы определяется в размере 11% от основной заработной платы. [20]

Среднемесячная заработная плата производственных рабочих определяется путём деления годового фонда заработной платы на количество производственных рабочих и 12 месяцев в году.

Расчёт произведён в таблице 19.

Итого заработная плата по тарифу З_т на деталь [20]:

 (65)

Основная заработная плата на деталь [20]:

 (руб)

Годовой фонд основной заработной платы производственных рабочих:

 (66)

Годовой фонд дополнительной заработной платы производственных рабочих [20]:

Годовой фонд заработной платы производственных рабочих (полный):

 (68)

Среднемесячная заработная плата производственных рабочих[20]:

Таблица 20 - Расчёт фонда заработной платы производственных рабочих и среднемесячной заработной платы

Вид операции	Сдельная расценка Рсд, руб	Коэффициент многостаночности Кмн	Рсд×Кмн руб.
1.Токарная	9,80	1,00	9,80
2.Токарная ЧПУ	11,06	0,65	7,19
3.Токарная	16,33	1,00	16,33
4.Фрезерная ЧПУ	26,38	0,39	10,29
5.Сверлильная	3,93	1,00	3,93
6.Слесарная	11,45	1,00	11,45
Итого:			59,00

5.5 Объем работы цеха

Для получения экономически обоснованного объёма работ в масштабе цеха нужно объём работ по участку привести к объёму работ по цеху в целом. Умножим объём работ по участку на 4.

Данные о составе основного технологического оборудования цеха приведены в Таблице 10

Тогда годовой фонд заработной платы производственных рабочих по цеху составит[20]:

 (70)

 

.6 Расчет штата цеха

Помимо основных рабочих цеха в штат цеха входят следующие категории работающих: вспомогательных рабочих, ИТР, служащих и МОП. Их численность определяется по нормам обслуживания. Данные по составу вспомогательных рабочих, ИТР, служащих и МОП приведены в таблице 21 и таблице 22.

Штат и фонды заработной платы вспомогательных рабочих

Таблица 21 - Штат и фонды заработной платы вспомогательных рабочих

Профессия	Кол-во, чел.	Разряд	Норма обслуж.	Фгод.	Зарплата по смете цех. расходов
					прямая	доп. (10%)		общая
Наладчик ЧПУ	2	5	5	1627,5	300000	30000		330000
Наладчик универ.	2	4	9	1627,5	240000	24000		264000
Слесарь по обслужив.	1	3-4	350	1627,5	216000	21600		237600
Слесарь по ремонту	2	4	170	1627,5	216000	21600		237600
Ст. по ремонту оборуд.	1	3-4	350	1627,5	216000	21600		237600
Электромoнтёp	1	4	300	1627,5	240000	24000		264000
Станочник ПРИН	1	3-4	70	1627,5	216000	21600		237600
Слесарь ПРИН	1	4	60	1627,5	216000	21600		237600
Кладовщик ИРК	1	Оклад	35	1627,5	180000	18000		198000
Кладовщик производств. склада	1	Оклад	80	1627,5	180000	18000		198000
Подготовитель	1	Оклад	25	1627,5	144000	14400		158400
Транспортные рабочие	2	3	30	1627,5	144000	14400		158400
Контролёр	3	4	12	1627,5	180000	18000		198000
Итого:	19							2956800

Фонд прямой зарплаты ИТР, служащих, МОП и вспомогательных рабочих оплачиваемых по месячным окладам.

Фонд зарплаты рассчитывается путем суммирования должностных месячных окладов с учетом числа работников по должностям. Данные по фонду зарплаты представлены в таблице 22.

Таблица 22 - Фонд прямой зарплаты ИТР, служащих, МОП и вспомогательных рабочих оплачиваемых по месячным окл

Должность	Кол-во человек	Оклад, Руб.	Годовой фонд з/платы, р	Доплаты,руб.10%	Всего фонд з/платы,
Начальник цеха	1	65000	768000	76800	844800
Зам. нач. по производству	1	50000	600000	60000	660000
Зам. нач. по подготовке	1	50000	600000	60000	660000
Старший мастер	1	27000	324000	32400	356400
Сменный мастер	1	20000	240000	24000	264000
Плановик	1	18000	216000	21600	237600
Распределитель	1	15000	180000	18000	198000
Начальник техбюро	1	300000	30000	330000
Технолог	1	15000	180000	18000	198000
Конструктор	1	15000	180000	18000	198000
Инженер по инструкциям	1	13000	156000	15600	171600
Техник по инструкциям	1	10000	120000	12000	132000
Мастер ПРИН	1	20000	240000	24000	264000
Заведующий ИРК	1	16000	192000	19200	211200
Начальник ПДБ	1	30000	360000	36000	396000
Плановик	1	25000	300000	30000	330000
Диспетчер	1	13000	156000	15600	171600
Техник по материалам	1	14000	168000	16800	184800
Начальник БтиЗ	1	35000	420000	42000	462000
Нормировщик	1	27000	324000	32400	356400
Инженер-экономист	1	20000	240000	24000	264000
Механик цеха	1	25000	300000	30000	330000
Мастер по оборудованию	1	20000	240000	24000	264000
Начальник БЦК	1	25000	300000	30000	330000
Старший контрольный мастер	1	20000	240000	24000	264000
Старший бухгалтер	1	27000	324000	32400	356400
Бухгалтер	1	20000	240000	24000	264000
Нарядчик	1	15000	180000	18000	198000
Архивариус	1	10000	120000	12000	132000
Чертежник-копировщик	1	10000	120000	12000	132000
Секретарь-машинистка	1	10000	120000	12000	132000
Табельщик	1	8000	96000	9600	105600
Завхоз	1	8000	96000	9600	105600
Уборщица бытовых помещений	1	8000	96000	9600	105600
Гардеробщик	1	8000	96000	9600	105600
Итого:	36	747000	8952000	895200	9847200

Полный фонд зарплаты по цеху

Полный фонд зарплаты определяется по цеху [20]:

ФЗ/П ЦЕХ= ФЗ/П осн.р+ ФЗ/П врем.+ ФЗ/П ИТР, (71)

где ФЗ/П осн.р - фонд прямой заработной платы рабочих - сдельщиков;

ФЗ/П врем. - фонд прямой заработной платы рабочих при повременной форме оплаты труда;

ФЗ/П ИТР - фонд прямой зарплаты ИТР, служащих, МОП и вспомогательных рабочих, оплачиваемых по месячным окладам.

Тогда ФЗ/П ЦЕХ =  + 2956800+ 9847200= 15 423 600 руб.

5.7 Расчет площади

 

Производственная площадь

Производственная площадь определяется на основе нормативов удельных площадей на единицу оборудования или одно рабочее место по формуле [21]:

, (72)

где  - площадь станка, м²

 - количество наименований моделей основного технологического оборудования

 - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь (см. таблицу)

Таблица 23 - Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь

Площадь станка, м2	2,5	3 - 5	6 - 9	10 - 14	15 - 20	21 - 40	41 - 75	> 75
aД	5	4,5	4	3,5	3	2,5	2	1,5

На проектируемом участке необходимо предусмотреть площадь для главного проезда. Для этого применяется коэффициент Кгл.пр.= от 1,3 до 1,4. Тогда общая производственная площадь проектируемого цеха составит [21]:

 (73)

 

Принимаю

Вспомогательная, конторская и бытовая площади

Вспомогательные и складские площади приняты равными 35% от производственной площади, конторско-бытовые - 30%, прочие - 10%. [21]

Данные по производственной, складской и др. площадям представлены в таблице 23.

Таблица 23 - Сводная ведомость площадей цеха

Наименование площадей	Площадей, м2	Стоимость, тыс. руб
Производственная	3000	180 000
Вспомогательная	1050	63 000
Конторско-бытовая	900	23 400
Прочая	300	7 800
Итого:	5250	274 200

5.8 Определение стоимости основных фондов и годовых амортизационных отчислений

Стоимость зданий и сооружений подразделений составила:

С_произ = S_пр. Ц_пр.+ S_всп. Ц_всп.+ S_к.б Ц_к.б (74)

С_произ = 3000х60000+1050х60000+900х26000+300х26000= 274 200 000 руб.

Учитывая, что стоимость производственной и вспомогательной площадей механических цехов ориентировочна равна Цпр.всп.= 60000 р/м²; а стоимость 1 м² конторско-бытовых и прочих помещений равна Цк.б.= 26000 р/м².

Стоимость оборудования цеха включает в себя, кроме стоимости основного технологического оборудования:

) конторское, подъемно-транспортное и вспомогательное оборудование - 10% от Сосн.;

) конторско-измерительная аппаратура - 4% от Сосн.;

) инструмент и приспособления - 10% от Сосн.;

) производственный и хозяйственный инвентарь - 2% от Сосн.;

Данные стоимости основных фондов приведены в таблице 24.

Таблица 24 - Основные фонды и суммы амортизационных отчислений

Наименование	Стоимость, руб	Нормы амортизации	Сумма аморт. за год
Здания и сооружения	274 200 000	1,2%	3 290 400
Оборудование цеха
Металлорежущие станки, раб. металл. инстр. (М<10т)	145 753 000	5,3%	7 724 909
Конторские, подъемно транспортные и вспомогательное оборудование	14 575 300	9%	1 311 777
Контрольно-измерительная аппаратура	5 830 120	10%	583 012
Инструмент и приспособления	14 575 300	50%	7 287 650
Произ. и хоз. инвентарь	2 915 060	12%	349 807,2
Итого:			20 547 555,2

 

.9 Расчет годового расхода и стоимости основных материалов

Годовой расход основных материалов определяется на основе нормы расхода на деталь, величина которой определяется в технологической части.

Стоимость материалов определяется исходя из стоимости заготовки, с учётом возвратных сумм за реализованные отходы по формуле [20]:

где М - стоимость основных материалов на деталь, (руб);

Мгод.- стоимость основных материалов на годовой приведённый объём выпуска, (руб.);

 - стоимость заготовки, (руб.);

 - стоимость отходов, (руб.);

 

 

где  - цена отходов, руб.;

 - масса отходов на одну деталь, кг.;

 - цена материала за 1 кг, (руб.);

- масса заготовки, кг.

Расчёт приведен в таблице 25.

Таблица 25 - Расход и стоимость основных материалов

Деталь	Наименование		Стенка
	Годовой приведённый выпуск, шт.		20000
	Масса	1 детали, кг	0,44
		Годового приведённого выпуска, т	8,8
Заготовка	Материал		АМг6
	Вид заготовки		Штамповка
	Норма расхода	На 1 заготовку, кг	0,76
		На годовой приведённый выпуск, т	15,2
Стоимость материалов	На 1 заготовку, руб.		644,5
	На годовой приведённый выпуск, руб.		12 890 000
Масса отходов	На 1 деталь, кг		0,32
	На годовой приведённый выпуск, т		6,4
Стоимость отходов	За 1 кг, руб.		25
	На 1 деталь, руб.		8
	На годовой приведённый выпуск, руб.		160 000
Стоимость материалов за вычетом отходов	На 1 деталь, руб.		81,4
	На годовой приведённый выпуск, руб.		1 628 000

 

5.10 Определение цеховой себестоимости детали представителя

Цеховая себестоимость состоит из расходов на основные материалы (за вычетом отходов) М, основной заработной платы производственных рабочих З_о и дополнительной З_д, отчисления на социальные нужды О_соц.н., расходов по содержанию и эксплуатации оборудования Р_сэо и цеховых расходов Р_цех, т. е. определяется по формуле [20]:

  (79)

Порядок определения затрат, составляющих стоимость детали. Стоимость основных материалов за вычетом отходов на одно изделие определена в пункте 3.8 (см. таб. 24), М =81,4 руб.

Основная заработная плата производственных рабочих на деталь определена в пункте 3.4 (см. таб. 18), З_о= 118 руб.

Дополнительная заработная плата на одну деталь определяется в размере 11% к основной заработной плате по формуле [20]:

 Отчисления на социальные нужды определяются в размере 26% от суммы основной и дополнительной заработной платы по формуле [20]:

Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования определяются в размере 200% к основной заработной плате производственных рабочих [20]:

Цеховые расходы определяются как расходы по содержанию и эксплуатации оборудования в размере 250% от [20]:

Результаты расчёта цеховой себестоимости детали сведены в таблицу 26.

Таблица 26 - Калькуляция цеховой себестоимости

Статья затрат	Сумма, руб
1. Материалы (за вычетом отходов)	81,4
2. Основная заработная плата производственных рабочих
3. Дополнительная заработная плата производственных рабочих	12,98
4. Отчисления на социальные нужды	34,05
5. Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования	236
6. Цеховые расходы	295
Итого:	777,43

Итого цеховая себестоимость детали:

Годовой приведённый объём выпуска деталей: N_пр=20000 (шт.).

Себестоимость годового объёма выпуска деталей [20]:

 (84)

5.11 Сравнение основных показателей проекта с существующими на производстве. Определение экономического эффекта

Экономическая эффективность проектируемого технологического процесса определяется путём экономического сравнения выбранного варианта с базовым.

При сравнении вариантов наиболее экономичным является вариант, который имеет наименьшую величину затрат на заработную плату производственных рабочих.

Экономический эффект рассчитывается по формуле [20]:

 (85)

Таблица 27 - Расчёт численности производственных рабочих (по базовому варианту)

№ оп	Sпр шт	Профессия рабочего	Тарифный разряд	Тшк, мин	Nпр, шт	Fд, час	Sм шт.	Rп.расч., чел	всего Rп	Станок
1	1	Токарь	4	7,31	20000	1720	1	1,42	2	16К20
2	2	Токарь оп.	5	8,32			3	0,54	1	16К20Ф3С32
3	3	Токарь	4	16,54			1	3,21	4	1К62
4	3	Фрезеровщик оп.	5	17,48			5	2,3	3	ГФ2171.С5
5	1	Сверловщик	4	3,51			1	0,68	1	2Н118
6	2	Слесарь	3	11,406			1	2,21	3	Верстак
Итого:				222,05					14

Пользуясь таблицей 16, определяю заработную плату по тарифу на деталь для базового технологического процесса.

Таблица 28 - Расчёт фонда заработной платы производственных рабочих и среднемесячной заработной платы (по базовому варианту)

Вид операции	Сдельная расценка Рсд, руб	Коэффициент многостаночности Кмн	Рсд×Кмн руб.
1.Токарная	9,80	1,00	9,80
2.Токарная ЧПУ	12,55	0,48	6,02
3.Токарная	22,18	1,00	22,18
4.Фрезерная ЧПУ	26,38	0,35	9,23
5.Сверлильная	4,71	1,00	4,71
6.Слесарная	11,45	1,00	11,45
Итого:			64

Тогда, по формуле (64) определяю основную заработную плату:

 (руб)

 (86)

Годовой фонд заработной платы производственных рабочих-сдельщиков определяется по формуле (63):

,

Годовой фонд дополнительной заработной платы производственных рабочих определяется по формуле (68):

Годовой фонд заработной платы производственных рабочих (полный) определяется по формуле (69):

Из всего этого следует, что:

 (руб)

В результате расчётов установлена экономическая целесообразность внедрения усовершенствованного технологического процесса.

Заключение

Дипломный проект выполнен на тему «Спроектировать механический цех по изготовлению детали типа «Стенка».

В данном дипломном проекте проанализирован сплав АМг6 для изготовления детали типа «Стенка» и выбран наиболее выгодный материал для формообразования.

Произведен технологический анализ рабочего чертежа детали. Выбран экономически выгодный способ получения заготовки. Произведены расчеты: режимов резани и норм времени.

Спроектированы и рассчитаны на точность станочное и контрольно-измерительное приспособления, выявлены технико-экономические обоснования спроектированного станочного приспособления.

В экономической части дипломного проекта произведены расчеты: потребного количества оборудования; заработной платы основных производственных рабочих; штата цеха; площади цеха; стоимости основных фондов и годовых амортизационных отчислений; расходов на основной материал; экономического эффекта в сравнении с базовым техпроцессом.

В данном проекте произведены расчеты: уровня звукового давления; искусственной освещенности и выбраны источники света и светильники; оценена запыленность воздушной среды; раскрыты вопросы санитарной характеристики производственного помещения цеха; противопожарной характеристики производственного цеха. Проведены экологические экспертизы разрабатываемого технологического процесса. Обоснована планировка цеха. Выявлены возможные чрезвычайные ситуации и методы их устранения.

Применен корригированный метчик для нарезания внутренней резьбы. Проанализированы: методы нарезания резьб; стойкость по вариантам; влияние СОЖ на стойкость инструмента. Рассмотрены особенности конструкции корригированных метчиков.

список использованных источников

1. Беляев А.И. Металловедение алюминия и его сплавов [Текст] Справ. изд., 2-е изд., перераб. и доп. / Беляев А.И., Бочвар О. С, Буйнов Н.Н. и др. - М.: Металлургия, 2010. - 280 с.

2.      Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов [Текст] 2-е изд. / Мальцев М.В., М.: Металлургия, 2011, 364 с.

.        Хэтча Дж.Е. Алюминий: свойства и физическое металловедение [Текст] Справ. изд., пер. с англ. / Хэтча Дж.Е. - М.: Металлургия, 2009, - 422 с.

.        Алиева С.Г. Промышленные алюминиевые сплавы [Текст] Справ. изд., 2-е изд., перераб. и доп. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. - М.: Металлургия, 2009. - 528 с.

.        Шахтин Ю.М. Термическая обработка в машиностроении [Текст] Справочник / Ю.М. Шахтин, А.Г. Рахштадт. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

.        Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов [Текст] 3-е изд., перераб. и доп. / Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. - М.: МИСИС, 2009. - 416 с.

.        Геллер Ю.А. Инструментальные стали. [Текст] 4-е изд. / Геллер Ю.А. - М.: Металлургия, 2005. - 584 с.

.        Филиппов Г.В. Режущий инструмент [Текст] / Филиппов Г.В. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. - 392с.

.        Вишняков А.Е. Технико-экономическое обоснование выбора способа получения заготовки [Текст] / Вишняков А.Е. Куйбышев: КуАИ, 2011 г., - 68 с.

.        Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя Том 1 [Текст] изд. 4 перераб. и доп., / Косилова А.Г., Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение,2008. - 496 с.

.        Демин Ф.И. Проектирование технологического маршрута изготовления детали [Текст]: метод. указ. к курсовой раб. / Демин Ф.И., Крашенинников К.П., Филимошин В.Г., Шитарев И.Л. - СГАУ Самара, 1994г., 44с.

.        Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием [Текст] / Долматовский Г.А. - М.:Машиностроение 2012.-250 с.

.        Силантьев Н.А Техническое нормирование труда в машиностроении [Текст] / Силантьев Н.А., Малиновский В.Р., М.: Машиностроение 2010. - 354 с.

.        Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя Том 2 [Текст] изд. 4 перераб. и доп., / Косилова А.Г., Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение,1986. - 496 с.

.        Дмитриев В.А. Расчет приспособлений на точность [Текст]: учеб. пособие / В.А. Дмитриев, С.А. Немыткин. - Самара: 2008. - 43с.

16.  Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Расчеты и конструкции. [Текст] / Ансеров М.А. - Л.: Машиностроение, 2008. - 623с.

17.    Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места на работы, выполняемые на металлорежущих станках. М. 1970.

18.    Великанов К.М. Расчеты экономической эффективности новой техники [Текст]: справочник, 2-е изд., перераб. и доп. / К.М. Великанов. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990, -448 с.

19.    Бухалков М.И. Экономическое обоснование проектов по технологии и организации машиностроительного производства [Текст] методические указания / М.И. Бухалков, Самара, СамГТУ 2009. - 53 с.

20.    Коростелева Е.М. Экономика, организация и планирование машиностроительного производства [Текст] / Коростелева Е.М. - М.: Высшая школа. 1984г. - 356 с.