Технология машиностроения

 

Таким образом имеем, что

 

По ГОСТ 3.1119-83 находим, что тип производства крупносерийное, т.к. выполняется условие  .

Заданный суточный выпуск изделий:

где 253 — количество рабочих дней в году

                                                

Суточная производительность поточной линии определяется по формуле:

где F_c - суточный фонд времени работы оборудования, F_c= 960 мин (при 2-х сменном режиме работы);

     - средняя станкоёмкость основных операций, мин.;

       - коэффициент загрузки оборудования, =65-75 %.

Средняя станкоёмкость операции:

                                              

 

  где Т _шт - штучное время основной i-й операции, нормо-мин.;

         - количество основных операций;

         - средний коэффициент выполнения норм времени. =1.3

станко/мин

 

 

Т.к.  суточный выпуск изделий меньше суточной производительности поточной    линии    условии    её    загрузки    на    65... 75%,    применение однономенклатурной поточной линии нецелесообразно. При   групповой   форме   организации   запуск   изделий   в   производство осуществляется партиями с определенной периодичностью, что является признаком   серийного   производства. Количество деталей в партии  для одновременного запуска определяется по методике В. А. Петрова. 

Рассчитывают предельно допустимые параметры партии n₁ и n₂.

                        (n_max)

                                                       

 

                                     ()

где  F_эм- эффективный месячный фонд времени участка, равный 10560 мин;

   n_o - число операций механической обработки по технологическому процессу;    

      к_мо - коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени, принимаем равным 1.5.

Параметр n₁ отражает производительность и уровень специализации рабочих мест на участке. С помощью параметра п₂ учитывается и ограничивается объем незавершенного производства и связывания оборотных средств. Меньший из двух параметров обозначают n_min, а больший n_man

Расчетная периодичность повторения партий деталей (дн.):

                    дней

Ближайшее большее нормативное  значение равно I_н = 11 дней.

Рассчитаем размер партии согласно условию:

 

при условии n_min < п < n_max , 243<375<390

Так как условие выполняется, значит, размер партии определен верно. Таким образом, один раз в месяц (через 22 рабочих дней) требуется запускать в производство очередную партию деталей размером 375 шт.

 

3 Анализ технологичности конструкции детали

 

Оценка технологичности  конструкции может быть двух видов: качественной и количественной.

3.1 Качественная оценка технологичности конструкции

Качественную  оценку проводим по [3].Качественная оценка технологичности конструкции характеризуется по принципу хорошо - плохо, допустимо- недопустимо (ГОСТ 14.205—83).

Материалом для данной детали служит сталь 15ХГН2ТА ГОСТ 4543-71. Данная сталь хорошо подвергается механической обработке. Так как шестерня, для изготовления которой служит данная сталь, работает в тяжелых условиях, то использование другой стали было бы менее рациональным. Для уменьшения износа зубьев применяется цементация с последующей закалкой.

С точки зрения технологичности конструкции данной шестерни следует сказать, что данная шестерня не технологична, так как содержит сложные поверхности(зубья, шлицы). Технологичным является симметричность ступицы относительно венца, т.к. не возникает односторонних напряжений при закалке и отсутствует коробление.

С точки  зрения механической обработки зубчатые колёса вообще нетехнологичны, так  как операции нарезания зубьев со снятием стружки производится в  основном малопроизводительными методами.

В целом  применительно для деталей данного  класса обрабатываемую шестерню можно  считать достаточно технологичной, так как обеспечивается свободный  доступ режущего и мерительного инструмента, хорошие условия отвода стружки  и СОЖ, отсутствуют скрытые полости.

3.2 Количественная оценка технологичности конструкции

Количественная оценка технологичности  конструкции может быть осуществлена лишь при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. При оценке детали на технологичность обязательными являются следующие дополнительные показатели.

2.Количественная  оценка технологичности

1. Трудоёмкость  изготовления изделия:

2,493 + 4,961 + 0,901 + 3,415 + 3,978 + 1,388 + 16,766 + 5,244

= 39,146 мин.

2. Технологическая  себестоимость изделия: 

С_т = S_заг + SС_о = 7,2 + 1746,6= 1753,8 руб.

3. Коэффициент  унификации конструктивных элементов: 

где и – соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт;

.

По показателям  количественной оценки технологичности  деталь нетехнологична. Большая трудоёмкость изготовления детали вызвано наличием шлицев и зубьев.

Таким образом, проанализировав количественные показатели технологичности для данной детали, следует сказать, что к отрицательным  показателям, характеризующим деталь, относятся: низкие коэффициент унификации конструктивных элементов, коэффициент использования материала, коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей. Из этого можно сделать вывод, что деталь нетехнологична.

 

 

4 Действующий ТП получения заготовок и экономическое обоснование их усовершенствования

На выбор  метода получения заготовки оказывают  влияние: материал детали, ее назначения и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, форма поверхностей и размеры детали.

Заготовку для данной детали на заводе получают штамповкой на КГШП в открытых штампах. При таком виде штамповки  для изготовления поковок расходуется  большое количество материала, причем коэффициент использования материала  низок.

Согласно [2] в среднесерийном производстве к числу основных малоотходных методов  изготовления заготовок зубчатых колес  относится горячая штамповка. При  штамповке в открытых штампах  полость рабочего ручья не замкнута, и деформируемый металл имеет  из него выход. В этом случае объем  исходной заготовки значительно  превышает объем штамповки. Облой является потерей металла, доходящей до 20-25% и более от массы штамповки, значительно удорожающей ее себестоимость. Наличие облоя требует операции обрезки и увеличивает усилие деформации.

Для сравнения рассмотрим способ штамповки  в закрытых штампах. Он позволяет  получить точную штамповку с минимальной  последующей обработкой резанием, значительно  снизить себестоимость штамповки  и наиболее полно отвечает современным  требованиям машиностроительного  производства. Одними из основных показателей  эффективности кузнечно-штамповочного  производства являются коэффициент  весовой точности и коэффициент  использования материала.

Коэффициент весовой точности характеризует  трудоемкость последующей обработки  резанием, а коэффициент использования  материала – степень экономичности  принятой технологии.

В среднем безоблойная штамповка позволяет повысить коэффициент весовой точности и коэффициент использования материала в среднем на 15-40%. Производительность повышается в 1,1-2 раза [4].

Как видно, штамповка в закрытых штампах является наиболее прогрессивным  и экономичным способом изготовления штамповок, позволяющим снизить  их себестоимость на 10-40%, и заслуживает  широкого распространения.

Однако основной трудностью при  его применении является повышенные требования к точности отрезаемого  прутка по массе (объёму), это требует введение дополнительной операции для обточки заготовки, ее взвешивание, и как следствие рабочий персонал, что влечет за собой дополнительные затраты .

Базовый заводской коэффициент  использования материала равен 0.44. При повышении коэффициента использования  материала на 15% для штамповки в закрытых штампах он будет равен 0.44×1.15= 0.51, что является вполне приемлемым для деталей типа зубчатых колес. Считается, что коэф.0.35-0.51 допустим для шестерен, т.к. большой объем материала удаляется с впадин зубьев.

Тогда масса заготовки для штамповки  в закрытых  штампах составит 4.9 кг / 0.51 = 7.1 кг.

Табл. 3 Сравнение методов получения  заготовки

Показатель	Вариант
	Базовый	Проектный
Вид заготовки	штамповкой на КГШП в открытых штампах	штамповка в закрытых штампах
Класс точности	14-15	14
Группа сложности	С1	С1
Масса заготовки, кг	8.2	7.1
Стоимость 1 т. заготовок, руб.	1568000	1568000
Стоимость 1 т. стружки, руб.	301000	301000
Стоимость заготовки, руб.	15393.4	13473.8
Годовой экономический эффект, руб.	23млн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравним стоимости заготовок по двум методам

 

   Коэффициент использования  материала для штамповки в  открытых  штампах:

                                      

Коэффициент использования материала  для штамповки в закрытых  штампах:

   Методика расчета и цены  взяты согласно [3 ].

Себестоимость заготовок определяется по формуле :

где S_i - стоимость 1 тонны заготовок, руб.;  S_i=1568000 руб.;

      Q - масса заготовки, кг; Q₁=8.2 кг, Q₂=7.1 кг;

       q - масса детали, кг; q=4.9 кг;

S_otx -стоимость 1 тонны отходов, руб.; S_OTХ=301000 руб.;

k_T- коэффициент зависящий от класса точности заготовок; k_Т=l;

k_c - коэффициент зависящий от группы сложности заготовки; k_c=0.81;

k_В - коэффициент зависящий от массы заготовки; k_B=0.9;

k_М - коэффициент зависящий от марки материала заготовки; k_M= 1,79;

k_П - коэффициент зависящий от объема производства заготовок; k_П=1.0.

Себестоимость заготовки для базового варианта:

 

Себестоимость заготовки для сравниваемого  варианта:

 

 

Годовой экономический эффект равен:

млн. руб.

 

Таким образом, виден годовой  экономический эффект от способа  получения заготовки в закрытых штампах. Поэтому предлагаю метод получения заготовки: штамповку в закрытых штампах.

 

5 Анализ ТП механической обработки заданный деталей и экономическое обоснование их усовершенствования

5.1 Анализ базового ТП механической обработки заданный деталей

Предметом анализа является технологический  процесс изготовления шестерни ведущей заднего моста из стальной штампованной заготовки. Производство среднесерийное. Годовой объем выпуска – 18000 шт. Технологический процесс состоит из восьми операций механической обработки:

005 - Вертикально-сверлильная

010- Токарная

015 - Вертикально-протяжная

020 - Токарная

025 - Токарная

045 - Зубофрезерная

050- Зубошевинговальная

Анализ базового технологического процесса осуществляется согласно методике [3]. Динамика изменения размеров детали на различных стадиях ее обработки приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1-Основные, заданные и операционные размеры детали

№ операции	Этапы обработки и  наименование операции	Номинальные размеры и  предельные отклонения, мм
		D1	D2	H1	H2	W
005	Вертикально-сверлильная	54+1,0
010	Токарная	59+0,3	177-1,15	40-0,62	51,5-0,30
015	Вертикально-протяжная	60+0,3
020	Токарная				50,6-0,3
025	Токарная		175-0,25	35,8-0,25	50-0,25
045	Зубофрезерная
050	Зубошевин-говальная
	Заданная деталь	60+0,3	175-0,25	35,8-0,25	50-0,25