Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

1.1. Анализ служебного назначения детали

1.2 Физико-механические характеристики материала

1.3 Классификация поверхностей детали

1.4 Анализ технологичности детали

1.5 Выбор типа производства и формы организации

2. Выбор метода получения заготовки и её проектирование

3. Разработка технологического маршрута, плана изготовления и схем базирования детали

3.1 Разработка технологического маршрута

3.2 Разработка схем базирования детали

4. Разработка операционной технологии на две операции

4.1 Определение припусков на две операции

4.2 Расчет режимов резания аналитическим методом на две операции

4.3 Выбор оборудования, приспособлений, режущих и контрольных

инструментов

4.4 Поэлементное нормирование работ на две операции

4.5 Оформление технологической документации

5. Экономическая часть

5.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов

5.2 Исходные данные для экономического обоснования

5.3 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов загрузки

5.4 Расчет капитальных вложений (инвестиций) по сравниваемым вариантам

5.5 Расчет технологической себестоимости изменяющихся по вариантам операций

5.6 Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам технологического процесса

5.7 Расчет приведенных затрат и выбор оптимального варианта.

5.8 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта техники (технологии)

Вывод

Заключение

Литература

Введение

Цель квалификационного проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

Целью данной работы является снижение трудоемкости изготовления вала путем разработки прогрессивного технологического процесса, базирующегося на современных достижениях в области станкостроения и инструментального производства.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе применения высокопроизводительного технологического оборудования, применения режущего инструмента, быстродействующими средствами.

В квалификационной работе должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали

Деталь – калибр-пробка непроходной, предназначен для контроля е=1,999, с помощью зубьев находящихся на наружном диаметре.

· Нагрузки – равномерные.

· Условия смазки – нормальные.

1.2 Физико-механические характеристики материала

Деталь изготовлена из стали ХВГ1 по ГОСТ 5950 и обладает следующими характеристиками:

Инструментальная сталь ХВГ1 имеет плотность 7850 кг/м.куб. Область применения инструментальной стали ХВГ1: инструмент измерительный и режущий, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо, калибры резьбовые, протяжки, метчики длинные, развертки длинные.

Химический состав инструментальной стали ХВГ1:

· Кремний: 0,10-0,40

· Марганец: 0,80-1,10

· Медь: до 0,3

· Никель: до 0,35

· Сера: 0,03

· Углерод: 0,90-1,05

· Фосфор: 0,03

· Хром: 0,90-1,20

· Молибден: 0,30

· Вольфрам: 1,20-1,60

Температура ковки инструментальной стали ХВГ1 в °С: начала 1180, конца 800. Охлаждение замедленное.

1.3 Классификация поверхностей детали

1.4 Анализ технологичности детали

1.4.1 Качественная оценка технологичности

Показатели технологичности заготовки:

· Коэффициент обрабатываемости материала резанием К_об =1

· Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку.

· Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как: прокат, штамповка, литье.

· С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.

· Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

· Данная сталь легко подвергается термообработке.

1.4.2 Показатели технологичности конструкции детали в целом

1. Материал не является дефицитным, стоимость приемлема.

2. Конфигурация детали простая.

· Конструкционные элементы детали универсальны

· Размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.

· Конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.

· Возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется.

· С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно. Невозможна обработка на проход.

· Конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.

· Технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

1.4.3 Показатели технологичности базирования и закрепления

а) Заготовка устанавливается удобно для обработки

б) Во время механической обработки единство баз соблюдается.

1.5 Выбор типа производства

1.5.1 Рассчитаем массу данной детали:

m = ,

m=0,5 кг.

1.5.2 Анализ исходных данных:

- масса данной детали составляет 0,5 кг.;

- объем выпуска изделий 10000 дет/год;

- режим работы предприятия изготовителя – двухсменный;

- тип производства – крупносерийное.

Основные характеристики типа производства

- объем выпуска изделий - крупный;

- номенклатура – средняя;

- оборудование – универсальное, отчасти специальное;

- оснастка – универсальная, специализированная;

- степень механизации и автоматизации – крупная;

- квалификация рабочих – средняя;

- форма организации технологического процесса – групповая переменно-поточная;

- расстановка оборудования – по типам станков, предметно-замкнутые участки;

- виды технологических процессов – единичные, типовые, групповые, операционные;

- коэффициент закрепления операции: 10<K_З <20 (на одном рабочем месте)

- метод определения операционных размеров – расчетно-аналитический;

- метод обеспечения точности – оборудование, настроенное по пробным деталям.

2. Выбор метода получения заготовки и её проектирование

2.1 Получение заготовки литьем землю

1) Исходя из требований ГОСТ 26.645-85, назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.

В зависимости от выбранного метода принимаем:

- класс точности размеров и масс – 10

- ряд припусков – 4.

Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].

Таблица №1

2) Литейные уклоны назначаем согласно ГОСТ 26.645-8, исходя из

конструктивных особенностей заготовки и равны не менее 1,5-2º. Согласно рекомендации, для упрощения изготовления литейной модели принимаем их одинаковыми и величиной 3°.

3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными не менее 5 мм. R=5 мм.

Литейные радиусы закруглений внутренних углов определяем по формуле R=0,4∙h.

R₁ = R₂ = R₃ =0,4∙10 мм=4 мм

4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:

где m – масса детали, кг;

M – масса заготовки, кг.

Рассчитаем массу заготовки: , кг

где: γ – плотность материала, кг/м³ . Для стали: γ=7814 кг/м³ ;

Vз – объем заготовки, мм³ .

Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:

мм³

5) Рассчитаем массу литой заготовки:

=15,12·10^6. 7814^. 10^-9 = 110,1 кг

Определим коэффициент использования материала: .

В данном случае материал используется нерационально, так как 43% уходит в стружку.

2.2 Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах

1) По таблице 3.1 [1] ГОСТ 7505-89 «Ковка объёмная штамповка» выбираем:

а) Оборудование – пресс с выталкивателем;

б) Штамповочные уклоны: 5°;

в) Радиусы закруглений наружных углов, при глубине полости ручья:

10…25 мм - r = 2,5мм,

25…50 мм - r = 3мм;

Радиусы закруглений внутренних углов, больше наружных углов в 3…4 раза.

2) По таблице 3.4 [1] назначаем допуски и припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 2.

Таблица № 2

3) Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:

F_пок.п =39392 мм²

4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:

, мм

Коэффициент Со принимаем равным 0,016.

5)По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:

а) Усилие пресса – 10МН;

б) h_o = 2,0 мм;

в) l = 4 мм;

г) h = 6 мм;

д) R₁ = 15 мм.

6) Рассчитать объем заготовки [1]: V_заг. =V_п +V_у +V_о , мм³

где V_п – объем поковки, рассчитываемый по номинальным горизонтальным

размерам чертежа;

V_у – объем угара, определяемый в зависимости от способа нагрева;

V_о – объем облоя при штамповке.

а) Объем поковки:

мм³

б) Объем угара V_у принимаем равным 1% от V_п .

V_у =0,098^. 10⁶ мм³

в) Объем облоя V_о : V_о =ξ^. F_М ^. (Р_п + ξ ^. π ^. l),

где ξ – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения

получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; ξ=2.

F_м - площадь поперечного сечения мостика;

Р_п – периметр поковки;

F_M =l^. h_o = 4^. 2,0= 8 мм²

Р_п = 1177 мм.

Подставим полученные данные в формулу:

V_о = 2^. 8×(1177+2^. 3,14^. 4) = 19233,92 мм³ ;

г) Объем поковки:

V_заг. =9,893·10⁶ +0,098·10⁶ +19233,92=10,02·10⁶ мм³ .

Определим параметры исходной заготовки для штамповки.

6) Рассчитаем массу поковки: =10,02·10^6. 7814^. 10^-9 = 78,29 кг

7) Определим коэффициент использования материала:

В данном случае материал используется рационально, так как только 20% уходит в стружку.

Данный метод получения заготовки удовлетворяет задаче получения заготовки с контуром приближающемся к контуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.

2.3 Технико-экономический анализ

Для окончательного выбора метода получения заготовки, следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.

Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:

С_т =С_заг. ^. М + C_мех. ^. (М-m)-С_отх. ^. (M-m), руб.

где М – масса заготовки, кг;

m – масса детали, кг;

С_заг – стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;

C_мех. – стоимость механической обработки, руб/кг;

С_отх – стоимость одного килограмма отходов, руб/кг.

Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в землю и штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:

С_заг =С_от ^. h_T ^. h_C ^. h_B ^. h_M ^. h_П , руб/кг,

где С_от – базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;

h_T – коэффициент, учитывающий точность заготовки;

h_C – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;

h_B – коэффициент, учитывающий массу заготовки;

h_M – коэффициент, учитывающий материал заготовки;

h_П - коэффициент, учитывающий группу серийности.

Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле следующие [1]:

h_T =1,06 – 1^-ый класс точности;

h_C =0,7 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =0,93 – так как масса заготовки находится в пределах 3…10,0 кг;

h_M =1,21 – так как сталь углеродистая;

h_П =1 – 3^-ая группа серийности;

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет С_от = 4,00 руб.

С_заг. = 4,00 ^. 1,06 ^. 0,7 ^. 0,93 ^. 1,21 ^. 1 = 3,34 руб./кг

Определяем стоимость механической обработки по формуле:

С_мех. = С_с + Е_м ^. С_к , руб./кг;

где С_с = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];

С_к = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки, руб/кг [1];

Е_м = 0,1 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].

С_мех. = 0,495 + 0,1 ^. 1,085 = 0,6035 руб./кг

Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной С_отх. = 0,0144 руб./кг.

Определим общую стоимость заготовки, получаемую по методу литья:

С_т = 3,34^. 110,1+ 0,6035 ^. (110,1-62,5) – 0,0144^. (110,1-62,5) = 400 руб.

Для заготовки, получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах, значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]: С_заг =С_шт ^. h_T ^. h_C ^. h_B ^. h_M ^. h_П , руб/кг,

где h_T =1,05 – 1^-ой класс точности;

h_C =0,75 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =0,87– так как масса заготовки находится в пределах 4…10 кг;

h_M =1 –так как сталь углеродистая;

h_П =1;

Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет С_шт = 5,30 руб./кг

С_заг. = 5,30 ^. 1,05 ^. 0,75 ^. 0,87^. 1 ^. 1 = 3,631 руб./кг

Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:

С_т = 3,63^. 78,29 + 0,6035 ^. (78,29-62,5) –0,0144^. (78,29-62,5) = 293 руб.

Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой.

Ожидаемая годовая экономия:

Э_год. = (С_Т2 – С_Т1 ) ^. N , руб.;

где N – годовая программа выпуска деталей, шт.;

Э_год. = (400 – 293) ^. 10000 = 1070000 руб.

Вывод: на основании сопоставления технологических себестоимостей по рассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годовая экономия составит 1070000 рублей.

3. Разработка технологического маршрута и плана изготовления детали

3.1 Разработка технологического маршрута обработки поверхностей

Таблица №3

В таблице 3 обозначено: Т – точение черновое; Тч – точение чистовое; ТО – термообработка; Ш – шлифование предварительное; Шч – шлифование чистовое; С – сверление; Ф – фрезерование.

Таблица №4

3.2 Разработка технологических схем базирования

На операции 05 фрезерно-центровальной в качестве технологических баз используем наружную цилиндрическую поверхность 12⁰⁰ и торец 4⁰⁰ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью тисков с призматическими губками и откидного упора. Здесь и далее индекс около номера поверхности обозначает номер операции, на которой она получена. Индекс 00 относится к заготовительной операции.

На операции 10 токарная (черновая) на двух установах в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁰⁵ ), торец (8⁰⁵ – установ 1), (1⁰⁵ – установ 2) и наружную цилиндрическую поверхность (16⁰⁰ – установ 1), (10¹⁰ – установ 2). Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью вращающихся центров и поводкового патрона.

На операции 15 токарная (чистовая) на двух установах в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁰⁵ ), торец (8⁰⁵ – установ 1), (1⁰⁵ – установ 2) и наружную цилиндрическую поверхность (16¹⁰ – установ 1), (10¹⁵ – установ 2). Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью вращающихся центров и поводкового патрона.

На операции 20 фрезерной в качестве технологических баз используем наружную цилиндрическую поверхность 12¹⁵ , а так же торец 3¹⁵ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью тисков с призматическими губками и упора.

На операции 25 фрезерной в качестве технологических баз используем наружную цилиндрическую поверхность 12¹⁵ , а так же торец 3¹⁵ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью центров, поводкового патрона с делительной головкой и упора.

На операции 30 сверлильной в качестве технологических баз используем наружную цилиндрическую поверхность 12¹⁵ , а так же торец 3¹⁵ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью тисков с призматическими губками и упора.

На операции 40 центрошлифовальной в качестве технологических баз используем наружные цилиндрические поверхности 12³⁵ , а так же торец 3³⁵ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью тисков с призматическими губками и упора.

На операции 45 торцекруглошлифовальная (предварительная) на двух установах в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁴⁰ ), торец (8³⁵ – установ 1), (1³⁵ – установ 2) и наружную цилиндрическую поверхность (16³⁵ – установ 1), (10⁴⁵ – установ 2). Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью вращающихся центров и поводкового патрона.

На операции 50 торцекруглошлифовальная (чистовая) на двух установах в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁴⁰ ), торец (8³⁵ – установ 1), (1³⁵ – установ 2) и наружную цилиндрическую поверхность (10⁴⁵ – установ 1), (14⁵⁰ – установ 2). Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью вращающихся центров и поводкового патрона.

На операции 55 шлифовальная (предварительная) на в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁴⁰ ), торец 1³⁵ и наружную цилиндрическую поверхность 10⁵⁰ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью центров, поводкового патрона с делительной головкой и упора.

На операции 60 шлифовальная (предварительная) на в качестве технологических баз используем искусственные технологические базы под вращающиеся центра (поверхности 9⁴⁰ ), торец 1³⁵ и наружную цилиндрическую поверхность 10⁵⁰ . Такая схема базирования (двойная направляющая и две опорных точки) материализуется с помощью центров, поводкового патрона с делительной головкой и упора.

Принятые схемы базирования обеспечивают нулевую или минимальную погрешность базирования при обработке.

Теоретические схемы базирования приведены на «Плане обработки детали».

4. Разработка операционной технологии

4.1 Определение операционной припусков на все поверхности изделия

Расчёт припусков состоит в определении толщины слоя материала, удаляемого в процессе обработки заготовки. Припуск должен быть минимальным, чтобы уменьшить количество снимаемого материала и расходы на обработку, и в то же время достаточным, чтобы исключить появление на обработанной поверхности дефектов (шероховатость, чернота, отбеленный слой и т. п.) черновых операций.

Припуск на самую точную поверхность 12 Æ88,9js6 рассчитаем аналитическим методом по переходам [1]. Результаты расчета будем заносить в таблицу 5.

1) В графы 1 и 2 заносим номера и содержание переходов по порядку, начиная с получения заготовки и кончая окончательной обработкой; заготовительной операции присваиваем № 00.

2) В графу 3 записываем квалитет точности, получаемый на каждом переходе. По таблице 18.2. [1] определяем величину Td допуска для каждого квалитета и записываем в графу 4.

3) Для каждого перехода определяем составляющие припуска. По таблице 18.2. [1] определяем суммарную величину, a = h _д + R_z , где R_z - высота неровностей профиля мм, h _д - глубина дефектного слоя мм. Значение a заносим в графу 5 таблицы 5.

По формуле D = 0,25 Td [5] определяем суммарное отклонение формы и расположения поверхностей после обработки на каждом переходе. Значение D заносим в графу 6 таблицы 5.

Погрешность установки e заготовки в приспособлении на каждом переходе, где совпадают технологическая и измерительная база принимаем равной нулю.

Для случаев несовпадения баз значения e имеются в литературе [1]. Значениеe заносим в графу 7 таблицы 5. Для переходов 00 в графе 7 делаем прочерк.

4) Определяем предельные значения припусков на обработку для каждого перехода, кроме 00.

Минимальное значение припуска определяем по формуле [1]:

Здесь и далее индекс i относится к данному переходу, i -1 - к предыдущему переходу, i +1 - к последующему переходу.

;

;

;

.

Определим расчётный минимальный размер D _р для каждого перехода по формуле [1]: ;

;

;

;

.

Округлим значение D_p для каждого перехода до того же знака десятичной дроби, с каким задан допуск на размер для этого перехода, в сторону увеличения.

;

;

;

;

.

Округлённые значения D _р заносим в графу 8 таблицы 5.

Определим максимальный размер для каждого перехода по формуле [1]:

;

;

;

;

;

.

Максимальное значение размера заносим в графу 9 таблицы 5.

Максимальное значение припуска определяем по формуле [1]:

;

;

;

;

.

Минимальное значение припуска на диаметр:

;

;

;

.

Значение 2 z_min и 2 z_max заносим в графы 10 и 11 таблицы 5. В строке, соответствующей переходу 00, делаем прочерк.

Определяем общий припуск на обработку z ₀ , суммируя промежуточные припуски:

;

;

;

Значение z _{0 max} и z _{0 min} заносим в строку 7 таблицы 5.

Проверим правильность расчётов по формулам [1]:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

,

где Td _заг – допуск на размер заготовки; Td _дет – допуск на размер готовой детали.

Проверка сходится, следовательно, припуски рассчитаны, верно.

Схема расположения припусков, допусков и операционных размеров для поверхности 12 Æ88,9js6 представлена на рисунке 1. Припуски и допуски на остальные поверхности определяем табличным методом по ГОСТ 7505-89 «Ковка и объёмная штамповка». В качестве заготовки используем поковку. Все интересующие допуски и припуски на остальные размеры смотреть в разделе 2.2. данной работы.

Таблица 5 - Расчёт припусков на обработку

Рис. 1. Схема расположения припусков, допусков и операционных размеров для поверхности 12 Æ88,9js6

4.2 Расчет режимов резания аналитическим методом на две операции

Рассчитаем режимы резания на операцию 15 токарную (чистовую). Для выбранной операции - токарная - применим аналитический метод определения режимов резания [1]. Данную операцию выполним за два установа. Первый установ - точение поверхностей 2, 3, 10, 11, 12. Второй установ - точение поверхностей 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16.

Разработку режима резания на токарной (чистовой) операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент – резец прямой проходной левый ВК8 φ = 60˚ ГОСТ 18878-73, резец прямой подрезной левый ВК8 φ = 60˚ ГОСТ 18880-73.

Основные параметры резания при точении:

Установ 1

¨ глубина резания: t = 2 мм;

¨ подача: S = 0,6 мм/об выбираем по таблице 14 [1];

¨ скорость резания: ,

где С_υ – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 17 [1];

Т – период стойкости инструмента;

t – глубина резания;

S – подача;

x _, y , m – показатели степени, выбираем по таблице 17 [1];

K_υ – поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [1];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [1];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [1];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

¨ частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,5 мм/об и n = 600 об/мин.

¨ сила резания: ,

где – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 22 [2];

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала:

,

где коэффициенты, учитывающие фактические условия резания, выбираем по таблицам 9, 10 и 23 [1];

;

¨ мощность резания: .

Станок по мощности проходит.

Установ 2

¨ глубина резания: t = 2 мм;

¨ подача: S = 0,6 мм/об выбираем по таблице 14 [1];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [1];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [1];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

¨ частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,5 мм/об и n = 600 об/мин.

¨ сила резания: ,

где – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 22 [2];

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала:

,

где коэффициенты, учитывающие фактические условия резания, выбираем по таблицам 9, 10 и 23 [1];

;

¨ мощность резания: .

Станок по мощности проходит.

Установ 2

¨ глубина резания: t = 2 мм;

¨ подача: S = 0,6 мм/об выбираем по таблице 14 [1];

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала:

,

где коэффициенты, учитывающие фактические условия резания, выбираем по таблицам 9, 10 и 23 [1];

;

¨ мощность резания: .

Станок по мощности проходит.

Рассчитаем режимы резания на операцию 25 фрезерную. Для выбранной операции - фрезерная - применим аналитический метод определения режимов резания [1]. Данную операцию выполним за два перехода. Первый переход - фрезерование поверхностей 25, 26. Второй переход - фрезерование поверхностей 23, 24.

Разработку режимов резания на фрезерной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Специальная профильная дисковая фреза ВК8 Æ100 мм и Æ50 мм

Основные параметры резания при фрезеровании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 3,0 мм;

¨ подача: S _z = 0,25 мм/зуб выбираем по таблице 33 [1];

¨ скорость резания: ,

где С_υ – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 39 [1];

D – диаметр фрезы;

z – число зубьев фрезы;

Т – период стойкости инструмента;

t – глубина резания;

S_z – подача;

В – параметр срезаемого слоя;

x _, y , q , m , u , p – показатели степени, выбираем по таблице 39 [1];

K_υ – поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [1];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [1];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

¨ частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,25 мм/об и n = 2000 об/мин.

¨ сила резания: ,

где – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 41 [2];

z – число зубьев фрезы;

n – частота вращения фрезы;

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, выбираем по таблице 9 [2].

;

.

¨ мощность резания: .

Станок по мощности проходит.

Переход 2

¨ глубина резания: t = 8,0 мм;

¨ подача: S _z = 0,2 мм/зуб выбираем по таблице 33 [1];

¨ скорость резания: ,

где С_υ – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 39 [1];

D – диаметр фрезы;

z – число зубьев фрезы;

Т – период стойкости инструмента;

t – глубина резания;

S_z – подача;

В – параметр срезаемого слоя;

x _, y , q , m , u , p – показатели степени, выбираем по таблице 39 [1];

K_υ – поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [1];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [1];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

¨ частота вращения инструмента: ;

По паспорту станка принимаем S = 0,25 мм/об и n = 2000 об/мин.

¨ сила резания:

,

где – постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 41 [2];

z – число зубьев фрезы;

n – частота вращения фрезы;

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, выбираем по таблице 9 [2].

;

.

¨ мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

На остальные операции режимы резания назначаем по справочным данным [1], подача, глубина резания и обороты.

Операцию 05 фрезерно-центровальную выполним за два перехода - фрезерование торцев 1 и 8, сверление центровых отверстий 19.

Основные параметры резания при фрезеровании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 5 мм;

¨ подача: S _z = 0,25 мм/зуб выбираем по таблице 33 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 1500 об/мин.

Основные параметры резания при сверлении:

Переход 2

¨ глубина резания: ;

где D – диаметр сверла;

¨ подача: S = 0,06 мм/об, выбираем по таблице 25 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 4000 об/мин.

Операцию 10 токарную (черновую) выполним за два установа. Первый установ - точение поверхностей 2, 3, 10, 11, 12. Второй установ - точение поверхностей 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16.

Основные параметры резания при точении:

Установ 1

¨ глубина резания: t = 7 мм;

¨ подача: S = 0,8 мм/об выбираем по таблице 11 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 2000 об/мин

Установ 2

¨ глубина резания: t = 7 мм;

¨ подача: S = 0,8 мм/об выбираем по таблице 11 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 2000 об/мин

Операцию 20 фрезерную за один переход - фрезерование поверхностей 17, 18, 19, 20.

Основные параметры резания при фрезеровании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 8,5 мм;

¨ подача: S _z = 0,25 мм/зуб выбираем по таблице 33 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 1000 об/мин.

Операцию 30 сверлильную выполним за один переход - сверление поверхностей 21, 22.

Основные параметры резания при сверлении:

Переход 2

¨ глубина резания: ;

где D – диаметр сверла;

¨ подача: S = 0,09 мм/об, выбираем по таблице 25 [1];

¨ частота вращения инструмента: n = 2000 об/мин.

Операцию 40 центрошлифовальную выполним за один переход - центрошлифование поверхностей 19.

Основные параметры резания при центрошлифовании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 0,01 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

;

¨ частота вращения инструмента: ;

Операцию 45 (предварительную) выполним за два установа. Первый установ - шлифование поверхностей 3, 2, 10, 11, 12. Второй установ - шлифование поверхностей 4, 5, 6, 7, 14.

Основные параметры резания при шлифовании:

Установ 1

¨ глубина резания: t = 0,3 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 10000 об/мин.

Установ 2

¨ глубина резания: t = 0,3 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 10000 об/мин.

Операцию 50 торцекруглошлифовальную (чистовую) выполним за два установа. Первый установ - шлифование поверхностей 14. Второй установ - шлифование поверхностей 10, 11, 12.

Основные параметры резания при шлифовании:

Установ 1

¨ глубина резания: t = 0,05 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 12000 об/мин.

Установ 2

¨ глубина резания: t = 0,05 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 12000 об/мин.

Операцию 55 шлифовальную (предварительную) выполним за два перехода. Первый переход - шлифование поверхностей 25, 26. Второй переход - шлифование поверхностей 23, 24.

Основные параметры резания при шлифовании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 0,3 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 10000 об/мин.

Переход 2

¨ глубина резания: t = 0,3 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 10000 об/мин.

Операцию 60 шлифовальную (чистовую) выполним за два перехода. Первый переход - шлифование поверхностей 25, 26. Второй переход - шлифование поверхностей 23, 24.

Основные параметры резания при шлифовании:

Переход 1

¨ глубина резания: t = 0,05 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 12000 об/мин.

Переход 2

¨ глубина резания: t = 0,05 мм;

¨ подача: ;

¨ скорость резания: ;

¨ частота вращения инструмента: n = 12000 об/мин.

4.3 Выбор оборудования, приспособлений, режущих и контрольных инструментов.

Таблица 6 - Выбор средств технологического оснащения (СТО)

4.4 Поэлементное нормирование работ

(на две операции, на остальные назначение норм времени на операции укрупненно по справочникам)

В нашем случае следует рассчитать нормы времени на две операции 15 токарную (чистовую) и на 30 Фрезерную.

15 – Токарная (чистовая):

1 Установ

Основное время Т_о - время непосредственно на обработку, определяется по [2].

где 0,06 – переустановка детали;

d – диаметр обрабатываемой детали;

l – длина обрабатываемого участка.

Т_в – вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [2]

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

2Установ

Основное время Т_о - время непосредственно на обработку, определяется по [2].

где 0,06 – переустановка детали;

d – диаметр обрабатываемой детали;

l – длина обрабатываемого участка.

Т_в – вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [2]

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

Общее штучное время на операцию 15

20 – Фрезерная:

1 Переход

Основное время Т_о - время непосредственно на обработку, определяется по [2].

где d – диаметр обрабатываемой детали;

l – длина обрабатываемого участка.

Т_в – вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [2].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

2 Переход

Основное время Т_о - время непосредственно на обработку, определяется по [2].

где d – диаметр обрабатываемой детали;

l – длина обрабатываемого участка.

Т_в – вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [2]. ;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

Общее штучное время на операцию 20

На остальные операции механической обработки время назначаем по справочным материалам [1] при этом, не деля операции на переходы и установы.

05 – Фрезерно-центровальная:

; ;

10 – Токарная (черновая):

; ;

25 - Фрезерная:

; ;

30 - Сверлильная:

; ;

40 – Центрошлифовальная:

; ;

45 – Торцекруглошлифовальная (предварительная):

; ;

50 – Торцекруглошлифовальная (чистовая):

; ;

55 –Шлифовальная (предварительная):

; ;

60 –Шлифовальная (чистовая):

; ;

4.5 Оформление технологической документации

Технологическая документация представлена в приложении.

5. Экономическая часть

5.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов

Таблица 7 - Краткая характеристика сравниваемых вариантов

5.2 Исходные данные для экономического обоснования

Таблица 8 - Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов

5.3 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов загрузки

Таблица 9 - Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов загрузки

5.4 Расчет капитальных вложений (инвестиций) по сравниваемым вариантам

Таблица 10 - Расчет капитальных вложений (инвестиций) по сравниваемым вариантам

5.5 Расчет технологической себестоимости изменяющихся по вариантам операций

Таблица 11 - Расчет технологической себестоимости изменяющихся по вариантам операций

5.6 Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам технологического процесса

Таблица 12 - Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам технологического процесса

Примечание:

Знак "+" – ставится, если проектный вариант больше базового;

Знак "-" – ставится, если проектный вариант меньше базового.

Значение коэффициентов цеховых, заводских и внепроизводственных расходов представлены в.

5.7 Расчет приведенных затрат и выбор оптимального варианта

Таблица 13 - Расчет приведенных затрат и выбор оптимального варианта

Из рассчитанных вариантов, проектируемым считается тот, в котором приведенные затраты на единицу изделия составляют наименьшую величину. В нашем случае в проектном варианте приведенные затраты на единицу изделия, наименьшие.

5.8 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта техники (технологии)

5.8.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) от снижения себестоимости обработки детали

,

,

где – полная себестоимость изготовления единицы детали, соответственно по базовому и проектному вариантам.

5.8.2 Налог на прибыль

,

,

где – коэффициент налогообложения прибыли.

5.8.3 Чистая ожидаемая прибыль

,

.

5.8.4 Срок окупаемости капитальных вложений

После определения чистой прибыли определяется расчетный срок окупаемости капитальных вложений (инвестиций), необходимых для осуществления проектируемого варианта:

,

где – капитальные вложения (инвестиции), необходимые для приобретения вновь вводимого оборудования, дорогостоящей оснастки, инструмента, а также затраты на эксплуатацию дополнительной площади.

– общие капитальные вложения, необходимые для приобретения оборудования, оснастки и инструмента.

Расчетный срок окупаемости инвестиций (капитальных вложений) принимается за горизонт расчета (максимально ожидаемое время окупаемости инвестиций), Т . Если расчетный срок окупаемости получился более 4-х лет, то в дальнейшем, горизонт расчета принимается равным 5 лет.

Далее думаем с точки зрения инвестора-предприятия, которое должно осуществить его проект. Используя методы дисконтирования, решаем вопрос о том, стоит ли вкладывать средства в разработанный проект, который в течение принятого горизонта расчета принесет дополнительную прибыль, или лучше при существующей процентной ставке на капитал положить деньги в банк.

Для этого в пределах принятого горизонта расчета (Т ) рассчитываем текущую стоимость будущих денежных доходов (денежных потоков), приведенных к текущему времени (времени начала осуществления проекта) через коэффициенты дисконтирования.

Общая текущая стоимость доходов (чистой дисконтированной прибыли) в

течение принятого горизонта расчета определяется по формуле:

,

,

где – горизонт расчета, лет (месяцев);

– процентная ставка на капитал (например, при 5% 10% ;при 20% и т.д.);

– 1-ый, 2-ой, 3-й год получения прибыли в пределах принятого горизонта расчета.

5.8.5 Интегральный экономический эффект

Интегральный экономический эффект (чистый дисконтированный доход) составит в этом случае:

,

Общая стоимость доходов (ЧДД) больше текущей стоимости затрат ( ), т.е. – проект эффективен, поэтому определяем индекс доходности по формуле:

,

Вывод

Так как ЧДД > 0, значит проект эффективен, и поэтому определяем индекс доходности, т.е. прибыль на каждый вложенный рубль. Он составляет 7,56. Окупаемость проекта составляет 1 год, а интегральный экономический эффект 387823 рублей. Следовательно, инвестору смело можно вкладывать деньги в данный проект.

Заключение

В ходе работы были выполнены все задачи выпускной квалификационной работы.

Проанализировав исходные данные детали, стало возможным определение:

- выбора типа производства, формы организации технологического

процесса изготовления детали;

- выбора метода получения заготовки;

- технологического маршрута изготовления детали;

- технологического маршрута обработки поверхности;

- технологической схемы базирования;

- припусков с помощью размерного анализа;

- припусков расчетно-аналитическим методом;

Выполнив выпускную квалификационную работу, закрепил знания о технологии машиностроения, в сфере конструирования и технологирования изделия. В результате разрабатываемый технологический проект оказался экономически эффективным.

Литература

1. Справочник технолога машиностроителя./ Под редакцией А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М .: Машиностроение, 1985.- Т.1,2.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения:- 4-е изд., перераб. и доп.- Выш. школа, 1983.

3. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - М.: Машиностроение, Ленинград, 1983год.

4. Михайлов А.В. Методическое указание «Определение операционных размеров механической обработки в условиях серийного производства»Тольятти, 1992год.