Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Машиностроение

А) Оценка исходных условий  Просмотрен 19

Формулировка цели патентного исследования:

1) Усовершенствовать сверло путем устранения недостатков, отмеченных в описании объекта, п. 7.2

2) Установить возможность использования усовершенствованного сверла путем патентной чистоты.

Исследования проводятся по фондам кабинета патентоведения кафедры "Технология машиностроения".

Исследования будем вести только в отношении изобретений, т. к. только в них могут содержаться прогрессивные ТР.

Производство массовое. Стоимость сверла относительно низкая.

Б) Выбор ТР, подлежащих исследованию (ИТР)

Сверло спиральное характеризующееся конструктивными признаками – наличием элементов, их формой, материалом, размерами, взаимным расположением, взаимосвязью.

Признаки способа и вещества отсутствуют. Следовательно, как объект изобретения сверло представляет собой устройство.

Сверло спиральное содержит следующие ТР:

1) Сверло спиральное – общая компоновка;

2) Сверло спиральное – форма режущей части;

3) Материал режущей части;

4) Способ изготовления.

Для исследования уровня техники будем использовать ТР "Сверло спиральное – общая компоновка".

При экспертизе патентной чистоты оставляем в перечне для проверки все ТР, т. к. они являются важными для объекта.

"Сверло спиральное – общая компоновка" представляет интерес для исследования, т. к. различные конструкции спирального сверла постоянно патентуются в странах проверки.

Остальные ТР известны давно ("Сверло спиральное – форма режущей части", "Материал режущей части", "Способ изготовления"), поэтому проверке на патентную чистоту не подлежат.

Таким образом, для исследования выбираем ТР "Сверло спиральное – общая компоновка".

В) Выбор комплектующих изделий, подлежащих проверке на патентную чистоту.

Сверло спиральное не содержит комплектующих изделий.

Г) Определение и подбор технической документации на объект.

Документация, находящаяся в кабинете патентоведения МФ ТГУ.

Д) Составление регламента поиска.

Необходимо определить перечень классификационных индексов ИТР, минимальные ретроспективность, широту поиска, перечень источников информации, обеспечивающих достаточную полноту и достоверность исследования уровня вида техники и патентной чистоты.

По указателю МКИ для ключевого слова "сверло спиральное" уточняем рубрику МКИ:

В23 В51/02 – спиральные сверла.

Индекс УДК определяем по указателю УДК:

Объект – "Сверло спиральное – общая компоновка"

Вид исследований – 1) исследование уровня вида техники; 2) исследование патентной чистоты

 

Таблица 7.1 Регламент поиска

Предмет поиска (ИТР) Страна поиска Индексы МКИ и УДК Глубина поиска, лет Источники информации
1. Сверло спиральное общая компоновка РФ (СССР), Великобритания, ФРГ, США, Франция, Япония МКИ B23 В51/02   УДК 621.951.45   Патентные бюллетени РФ (СССР) Реферативный сборник "Изобретения стран мира" Реферативный журнал 14А. "Станки и инструмент". Журналы: " Вестник машиностроения", "Машиностроитель", "Станки и инструмент", "Изобретатель и рационализатор". Книги и работы в области обработки резанием. Рекламные проспекты фирм. Описания к авторским свидетельствам и патентам
2. Сверло спиральное общая компоновка РФ (СССР)   Великобритания   ФРГ    

621.9 – обработка резанием;

621.9.02 – режущие инструменты;

621.95 – сверлильные работы;

621.951.45 – спиральные сверла.

 

При исследовании уровня устанавливаем глубину поиска 10 лет, исходя из того, что в этот период были созданы прогрессивные ТР.

При исследовании патентной чистоты в соответствии со сроками действия патентов в странах проверки, устанавливаем глубину поиска 20 лет.

При исследовании уровня принимаем во внимание все указанные данные из табл. 1. При исследовании патентной чистоты будем принимать во внимание только сведения о патентах стран проверки.

 

7.4 Патентный поиск

 

А) Поиск материалов, имеющих отношение к объекту.

Будем проводить тематический поиск. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР "сверло спиральное – общая компоновка" заносим в табл. 5 и 6, графы 1–4. Все отобранные патенты считаем действительными.

Б) Детальный анализ отобранных материалов

Задача данного этапа – путем сопоставления признаков ИТР "Сверло спиральное – общая компоновка" и отобранных ранее ТР установить:

1) Наиболее прогрессивное ТР;

2) Обладает ли усовершенствованное сверло патентной чистотой.

Выявляем существенные признаки ИТР "Сверло спиральное – общая компоновка" и группируем их. Выявленные и сгруппированные признаки заносятся в табл. 7.3.

Наличие признака в каждом аналоге отмечаем знаком "+", отсутствие "–"

 

Таблица 7.2.Патентная документация, отобранная для анализа

Предмет поиска (ИТР) Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классификационный индекс Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название Сущность технического решения и цель его создания Подлежит (не подлежит) детальному анализу  
достигнутого уровня патентной чистоты     
Сверло спиральное СССР, а/с 15990111 МКИ В23 В51/02 УДК 621.951.45 В. П. Астахов, одесский политехнический институт, СССР, 26.06.86   Сверло спиральное с отверстиями для подвода СОЖ Сверло спиральное, содержащее рабочую часть с двумя режущими кромками, образованными пересечением передних и задних поверхностей и с перемычкой, включающей в себя режущую и цилиндрическую части, отличающееся тем, что с целью улучшения подвода СОЖ в рабочей части и хвостовике сверла выполнены отверстия для подвода СОЖ (рис. 7.2) Подлежит Подлежит
Сверло спиральное СССР, а/с 16856228 МКИ В23 В51/02 УДК 621.951.45 Л. А. Фомин, СССР, 23.10 87   Сверло спиральное с круглой спиралью Сверло, содержащее хвостовик и рабочую часть, на которой формообразованы две спиральные канавки с круглой спиралью, отличающееся тем, что на рабочей части сверла образованы стружколоматели и транспортирующие части, которые позволяют увеличить производительность за счет избегания вывода сверл, а также повысить подачу и стойкость по сравнению со стандартными сверлами в 1,5…2 раза (рис.7.3) Подлежит Подлежит
Сверло спиральное СССР, а/с 17735831, МКИ В23 В51/02 М. С. Ильин, Д. Н. Кноур Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "УНИИТМАТ", СССР, 07.11.88.   Сверло спиральное двухстороннего резания Сверло, содержащее рабочую часть, состоящую из режущей и цилиндрической частейпричем режущая часть имеет главные, вспомогательные ии поперечную режущие кромки, отличающиеся тем, что с целью улучшения стружкоотвода и подвода СОЖ на главных режущих выполнены каналы для отвода СОЖ и стружки (рис. 7.4) Подлежит Подлежит
Сверло спиральное СССР, а/с 16733008 МКИ В23 В51/02 УДК 621.951.45 Д. Ф. Бабанов, П. Д. Яковлев; Ленинградский механический институт, СССР, 30.08.86   Сверло четырехленточное Сверло, содержащее цилиндрическую и рабочую часть, на которой формообразованы две спиральные канавки, отличающееся тем, что с целью повышения жесткости на цилиндрической части выполнены четыре ленточки, в результате чего стойкость инструмента повышается в 1,5…2 раза (рис. 7.5) Подлежит Подлежит
Сверло спиральное Япония, заявка №63-306813 МКИ В23 В51/02 УДК 621.951.45 Япония, 88.12.14   Сверхтвердое сверло Сверло содержит сверхтвердую пластину, парипаянную в выемке на конце сверла. В теле выполняют отверстия для подачи СОЖ. Отверстие проходит от конца хвостовика до дна выемки. Отстойник выполнен на задней части пластины, а от отстойника до режущей части проходят канавки для подачи СОЖ, при этом повышается надежность и производительность, стойкость за счет сверхтвердой режущей пластины и эффективного охлаждения (рис. 7.6) Подлежит Подлежит
Сверло спиральное Англия МКИ В23 В51/02 УДК 621.951.45 Фирма KruppWidia, Англия, РЖ–93   Сверла Faster hole milling //Mater.+Manuf. Фирма KruppWidia выпустила новую серию сборных сверл, оснащенных сменными твердосплавными пластинами. Диапазон диаметров 15…25 мм. Глубина сверления до 3,5 диаметров. Специальные режущие пластины имеют отрицательно-положительную геометрию режущих кромок, что гарантирует эффективный стружкоотвод, даже при вертикальном сверлении с предельной глубиной. Режущие пластины имеют плазменное износостойкое покрытие. Подлежит Подлежит

 


Таблица 7.3Существенные признаки ИТР "Сверло спиральное – общая компоновка" и его аналогов

Группа Признаки ТР ИТР Аналоги     
Япония 63 – 30.683 СССР А/с 159900111 СССР А/с 16856228 СССР А/с 17735831 СССР А/с 16733003    
а Элементы:       
1. Хвостовик + + + + + +  
2. Винтовые канавки + + + + + +  
3. Перемычка + + + + + +  
4. Главные режущие кромки + + + + + +  
5. Вспомогательные режущие кромки + + + + + +  
6. Лапка + + +  
7. Шейка +  
8. Резьбовой хвостовик +  
б Форма элементов       
1. Главные режущие кромки с продольными канавками +  
2. Стужколомающие и транспортирующие канавки +  
3. Спиральные каналы для подачи СОЖ +  
4. Четырехленточная рабочая часть +  
5. Хвостовик с резьбой + +  
6. Прерывистая режущая кромка +  
7. Подточенная перемычка +  
в Взаимное расположение       
1. Отстойник для СОЖ на задней части режущей пластины +  
2. Внутренние каналы для подвода СОЖ + + + +  
д Материалы       
  1. Режущие пластины из сверхтвердого материала + +
  2. Канавки, обработанные ХТО +

 

Таблица 7.4Оценка преимуществ и недостатков аналогов

Показатели положительного эффекта ИТР Аналоги    
СССР А/с 16856228 СССР А/с 16856228 СССР А/с 17735831 СССР А/с 16733003 Япония 63 – 30.683 Англия
а) Показатели, обеспечивающие достижение цели усовершенствования      
Лучший подвод СОЖ      
б) Показатели, косвенно содействующие достижению цели      
Лучший стружкоотвод      
в) Показатели, улучшающие полезные свойства объекта      
1. Повышение производительности обработки      
2. Повышение качества обработки      
г) Показатели, ослабляющие вредные свойства объекта      
1. Увеличение стойкости инструмента      
       
Суммарный положительный эффект      

 

Рис. 7.2. Эскиз к а. с. 15990111

 

Рис. 7.3. Эскиз к а. с. 16856228

 

Рис.7.4. Эскиз к а. с. 17735831


 

Рис. 7.5. Эскиз к а. с. 16733008

 

Рис. 7.6. Эскиз к заявке №63-306813

 

Определение показателей положительного эффекта (при исследовании достигнутого уровня:

– показатели, обеспечивающие достижение цели усовершенствованного объекта: лучший подвод СОЖ;

– показатели, косвенно содействующие достижению цели: лучший стружкоотвод;

– показатели, не влияющие на достижение цели, но усиливающие полезные свойства объекта: повышение производительности обработки и качества обработки;

– показатели, не влияющие на достижение цели, но ослабляющиесвойства объекта: увеличение стойкости инструмента.

Проводим сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИТР и аналогов (при исследовании достигнутого уровня).

Оцениваем обеспечение каждого показателя положительного эффекта каждым аналогом в баллах (от 2 до 5). ИТР по каждому показателю выставляем оценку 0. Заносим оценки в графы 3 – 9 табл. 7.4. Сумму баллов каждого аналога заносим в нижнюю строку. Видим, что наибольшую сумму баллов имеет аналог "Сверхтвердое сверло" по заявке №63-306813 Япония. Следовательно, данное ТР является наиболее прогрессивным.

Сопоставляя существенные признаки ИТР, графа 3 табл. 7.3, с признаками аналога графа 4 табл. 7.3. Из сопоставления видно, что новыми признаками являются:

– прерывистая режущая кромка;

– подточенная перемычка;

– хвостовик с резьбой;

– канавки, подвергнутые ХТО.

 

7.5 Выводы и результаты

 

1) Наиболее прогрессивным ТР считается "Сверхтвердое сверло" по заявке №63-306813, Япония.

2) Прогрессивное сверло обладает патентной чистотой по СССР (РФ) и Великобритании. По отношению к Японии прогрессивное сверло не обладает патентной чистотой.

В результате работы было установлено, что усовершенствованное сверло целесообразно использовать в производстве, учитывая его высокие технологические показатели. Также установили, что усовершенствованное сверло обладает патентной в отношении стран проверки (за исключением Японии) и, следовательно, возможен экспорт данного сверла в эти страны (Великобритания).

 


 

8. Проектирование технологических операций

 

Задача раздела – назначить режимы резания на все переходы по операциям и провести расчёт норм времени.

 

8.1 Расчёт режимов резания

 

Проведём аналитический расчёт режимов резания на наладочные операции, затем скорректируем полученные значения режимов резания с базовым технологическим процессом и тактом выпуска (такт выпуска tв = 0,446 мин).

Расчёт режимов резания ведём по методике, изложенной в [13].

Расчёт режимов резания на VII позицию 010 операции для рассверливания.

Глубина резания равна половине припуска под черновую обработку(из п.5).

 

(8.1)

 

Подачу выбираем по []

So = 0,4 мм/об

Скорость резания определяется по формуле

 

(8.2)

 

где Cv, q , m , x , y – коэффициент и показатель степени определяемые условиями обработки [13 с. 278]

Cv = 17,1; q = 0,25; m = 0,125; y = 0,4; x = 0,1

T – стойкость, мин; для автоматической линии принимаем равной T = 240 мин.

Kv – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания

 

(8.3)

 

где Kmv– коэффициент на обрабатываемый материал,

Kuv – коэффициент на инструментальный материал,

Klv – коэффициент, учитывающий глубину сверления (т.к. l = 5,5 D» 6D; Klv = 0,7)

 

(8.4)

 

HB – твёрдость обрабатываемого материала; nv – показатель степени, определяемый по методу обработки и инструментальному материалу.

Общий коэффициент:

Kv= 0,87×1,1×0,7 = 0,67

Скорость резания

Определим число оборотов шпинделя

 

(8.5)

 


 

Фактическая скорость резания

Определим осевую силу и крутящий момент:

 

(8.6)

 

где См и Сp – коэффициенты по [13 с. 280] См = 0,196; Ср = 46; значения показателей степени для Роx = 1,0; y = 0,4; для Мкр – q=0,85; x = 0,8; y = 0,7

коэффициент Кр = Кмр =

Тогда

Ро = 10 × 46 × 2,251,0 × 0,40,4 × 1,12 = 803 Н

Мкр = 10 × 0,196 × 170,85× 2,250,8× 0,40,7× 1,12 = 21 Н×м

 

мощность резания

 

(8.7)

 

Расчёт режимов резания на фрезерование плоскости по III позиции 010 операции:

t = z = 1,5 мм

подача на зуб фрезы 0,15 мм/зуб,

тогда на оборот фрезы с 22 зубьями

So = 0,15 × 22 × 3,3 мм/об

Скорость резания (окружная скорость фрезы)


 

(8.8)

 

где Cv, q, m, x, y, u, p – коэффициент и показатели степени, определяемые условиями обработки

В – ширина фрезерования (в данном случае В = 35 мм)

Z – количество зубьев фрезы, Z = 22

Kv – поправочный коэффициент

 

(8.9)

 

где Knv – поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки. Knv = 0,85 (для отливки с нормальной коркой)

Kмv и Kuv –такие же, как для сверления

Kv = 0,87 × 1,1 × 0,85 = 0,74

Сv = 445; q = 0,2; x = 0,15; y = 0,35; u = 0,2; p = 0; m = 0,32

число оборотов шпинделя:

 

мощность резания:

 

(8.10)

 

где PZ – главная составляющая силы резания –

 


 

(8.11)

 

где CP = 54,5; x = 0,9; y = 0,74; u = 1,0; q = 1,0; w = 0 – показатели и коэффициент, зависящие от условий обработки;

n – частота вращения фрезы об/мин,

тогда окружная сила

крутящий момент на шпинделе:

 

(8.12)

 

где D – диаметр фрезы, мм;

тогда мощность

Расчёт режимов резания на XII позицию 010 операции – нарезание резьбы М 22´1,5.

Глубина резания равна высоте зубьев резьбы t = 0,95 мм;

Подача равна шагу резьбы S = 1,5 мм/об

Скорость резания при нарезании резьбы метчиками:

 

(8.13)

где СV= 64,8; m = 0,9; y = 0,5

(8.14)

 

где KTV – коэффициент, учитывающий точность резьбы; KTV = 0,8

KMV = 0,5; KUV = 1,0; KV = 0,40

число оборотов

тангенциальная составляющая силы резания (крутящий момент)

 

(8.15)

 

где P – шаг резьбы, мм; CM = 0,013; y = 1,5; q = 1,4; KP = 1,5

тогда крутящий момент

MKP = 0,013 × 10 × 221,4× 1,251,8× 1,5 = 20,6 Н×м

Мощность резания при нарезании резьбы метчиками

 

(8.16)

 

На остальные операции (однотипные, рассчитанные выше) режимы резания назначаются по [14] и приводятся ниже:

Позиция IV 010 операции:

Сверление Æ 14;t = 7 мм

So = 0,14 об/мин (Sмин = 45 м/мин)

v = 14 м/мин

n = 320 об/мин

Сверление Æ 8,5/12t = 425 мм

So = 0,1 мм/об

v = 12,1 м/мин

n = 450 об/мин

обтачивание: t = 1,5 мм

So = 0,2 мм/об

v = 30 × 86 м/мин

n = 325 об/мин

V позиция:

Сверление Æ 6: t = 3 мм

So = 0,1 мм/об

v = 12 м/мин

n = 640 об/мин

комбинированное сверление Æ 8,5/12 (см. поз. IV)

Обтачивание:t = 0,5 мм

So = 0,1 мм/об

v = 52 м/мин

n = 450 об/мин

VI позиция:

Сверление Æ 3:t = 1,5 мм

So = 0,048 мм/об

v = 12 м/мин

n = 1270 об/мин

зенкерование: Æ 14,2t = 1,5 мм

So = 0,19 мм/об

v = 14,5 м/мин

n = 320 об/мин

сверление Æ 8,6 (см. поз. IV)

VII зенкерование: So = 0,06 мм/об

v = 14,5 м/мин

n = 970 об/мин

сверление: So = 0,048 мм/об

v = 12 м/мин

n = 1270 об/мин

В базовом варианте:

Зенкерование: So = 0,25 мм/об

v = 60 м/мин

n = 1000 об/мин

Основное время

VIII зенкерование: Sмин = 44 мм/мин

V = 14 об/мин

IX зенкерование:S = 75 мм/мин

V = 16 м/мин

X зенкерование:S1 = 48 мм/мин

V2 =20,5 м/мин

S1 = 48 мм/мин

V2 =23 м/мин

Обтачивание:S = 16,3 мм/мин

V = 22 м/мин

XI позиция

Обтачивание: Sмин = 45 мм/мин

V = 31,5 - 46 м/мин

Зенкерование: Sмин = 48 мм/мин

V2 = 14 - 20,5 м/мин

XII нарезание резьбы М12 ´ 1,25:Sмин = 200 мм/мин

V = 5 м/мин

Режимы резания на 020 и 040 операции сведены в табл. 8.1

Сводная таблица режимов резания

 

Табл.8.1

№ операции № позиции Содержание перехода V, м/мин Sмин, мм/мин
III зенкерование   
  –– фрезерование   
  IV сверление (1 и 2 фазы)   
  –– комбинирован. сверление 15/11  
  V зенкерование   
  –– цекование   
  VII – VIII развёртывание   
  X нарезание резьбы   
–– раскатка   

 

8.2 Нормирование операций

 

Так как обработка ведётся в массовом производстве на автоматической линии, операционное время на каждой позиции должно быть синхронизировано с тактом выпуска, равным tв = 0,446 мин.

Определим операционное время по позициям на 010 операции, на каждой позиции выявим имитирующий переход и скорректируем его операционное время с tв.

III позиция:

формула для расчёта операционного времени:

 

(8.17)

 

где L – длина рабочего хода (складывается из длины обрабатываемой поверхности, перебега и врезания режущего инструмента)

IV:

V:

VI:

VII:

VIII:

IX:

X:

XI:

XII:

Как видно из расчётов, время лимитирующей обработки с 0,37 мин на VII позиции снизилось до 0,35 мин.

Время штучное на операцию будет определяться:

 

(8.18)

 

где ТВ – время, затрачиваемое на перемещение конвейера на шаг, мин. Если шаг конвейера S = 1,5 м; а скорость движения равна V = 25 м/мин,

тогда ТВ = 1,5 / 25 = 0,06 мин

ТТЕХ – время на организационно техническое обслуживание

 

ТТЕХ = ТО×tСМ / T(8.19)

 

где tСМ – время на смену инструмента, мин;

Т – стойкость инструмента, мин;

тогда для поз. VI для наладки из 5 инструментов: tСМ = 0,3 × 5 = 1,5 мин

ТТЕХ = 0,36 × 1,5 / 240 = 0,04 мин

ТОБР – время на организационное обслуживание

 

ТОРГ = ТОП× П / 100(8.20)

 

где П – доля от оперативного времени, по [прил. 5] П = 1,7%,

тогда ТОРГ = 0,31 × 1,7 / 100 = 0,005 мин » 0,01мин

ТОТД – время перерывов

 

ТОТД = ТОП× ПОТ / 100(8.21)

 

где ПОТ – доля от оперативного времени по [прил. 5] П = 6%

ТОТД = 0,35 × 6 / 100 = 0, 02 мин

тогда штучное время на 010 операцию

ТШТ = 0,35 + 0,06 + 0,005 + 0,005 + 0,02 = 0,44 мин.

Учитывая факт выпуска расчётный tВ = 0,446 мин делаем заключение, что режимы резания подобраны правильно.

Для 020 операции и 040 нормирование сведено в таблицу 6.2.

Нормирование операций 020 и 040

 

Табл. 6.2

№ опер. ТОПЕР ТВ ТОБСЛ.ТЕХ ТОРГ ТОТД ТШТ МИН
(лимитир. переход) 0,33 0,06 0,005 0,005 0,02 0,42
0,35 0,08 0,001 0,005 0,01 0,441

 


 

9. Расчёт и конструирование режущего инструмента

 

Задача раздела – разработка специального режущего инструмента для глубокого сверления.

В ходе научных и патентных исследований была принята следующая конструкция инструмента: сверло спиральное с твёрдосплавной вставкой, с внутренним подводом СОЖ, с канавкой по задней поверхности.

Расчёт конструктивных параметров сверла ведём по методике, изложенной в [15].

Диаметр сверла принимаем равным D = 17 мм.

Режимы резания из п. 8.

Подача на оборот SO = 0,4 мм/об;

Скорость главного движения резания V = 70 м/мин;

Осевая составляющая PX = 803 Н

Момент сил сопротивления резанию (крутящий момент) МСР = 21 Н×м

Хвостовик выбираем цилиндрический с резьбой М20 ´ 1,25.

Определим длину сверла. Общая длина сверла L; длина рабочей части lO хвостовика и шейки l2 могут быть приняты по ГОСТ 10908 – 75:

L = 180 мм;

l2 = 70 мм;

lO = 110 мм.

Длина рабочей части взята увеличенной из-за особенностей установки (высокая кондукторная втулка).

Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла.

Угол в плане при вершине 2j по табл. 60 [15] 2j = 120°, погрешность ±1°.

Угол наклона винтовой канавки по табл. 60 [15]w = 25 ¸ 30°. По [16] для спиральных свёрл для глубокого сверления w = 25 ¸ 20°. Поэтому выбираем w =25°.

Задний угол принимаем равным a = 12°.

Угол наклона опорной поперечной режущей кромки y = 55°.

Размеры подточенной части перемычки: А = 2,5 мм; l = 5 мм.

Шаг винтовой канавки

 

(9.1)

 

Толщину сердцевины dc сверла выбираем в зависимости от диаметра сверла.

 

Для D = 17ммdc = (0,14 ¸ 0,25)D = 4,25 мм(9.2)

 

Для уменьшения длины поперечной режущей кромки она подтачивается на l = 1,5 мм.

Сердцевина имеет утолщение по направлению к хвостовику 1,4 – 1,8 на 100 мм длины рабочей части сверла. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм. dck = 5,75 мм.

На калибрующих ленточках сверло имеет обратную конусность 0,05 мм.

Ширину ленточки вспомогательной задней поверхности fo принимаем больше, чем у обычных свёрл fo = 3 мм.

Ширина пера

 

B = 0,58 ×D = 0,58 × 17 = 9,9 мм(9.3)

 

Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяем аналитически [].

 


 

Большой радиус профиля

 

Ro = CRCrCфD(9.4)

(9.5)

(9.6)

(9.7)

 

где Dф = 13Ö17 = 54 мм – диаметр фрезы.

Следовательно, RO = 0,616 × 0,77 × 17 = 8,06 мм

Меньший радиус профиля Rk = Ck×D, где Сk= 0,015 ×w0,75 = 0,015 × 250,75 = 0,168 мм.

Следовательно, Rk = 0,168 × 17 = 2,856 мм

Ширина профиля B = Ro+ Rk = 8,06 + 2,86 = 10,92

Определим по найденным размерам профиль канавочной фрезы.

Устанавливаем основные технические требования и допуски на размеры сверла (по ГОСТ 885 – 77).

Предельные отклонения диаметров сверла D = 17 – 0,03 мм.

Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен удвоенному допуску по 14 квалитету с симметричным расположением предельных отклонений (±JT14/2) по ГОСТ 25347 – 82.

Предельные размеры (отклонения) перемычки режущей части сверла +0,5 мм. Твёрдость рабочей части сверла 63 – 66 HRCЭ.

На листе графической части дипломного проекта представлен чертёж сверла в двух проекциях со всеми необходимыми сечениями (винтовые линии заменяются прямыми).

 


10. Расчёт и проектирование станочного приспособления

 

Задача раздела – рассчитать и спроектировать станочное приспособление для обработки корпуса гидравлического тормоза на автоматической линии.

 

10.1 Исходные данные

 

Обработка ведётся на автоматической линии. Из всех методов обработки для расчёта необходимого усилия зажима выбираем наиболее нагруженный вид обработки: в данном случае рассмотрим фрезерование плоскости в размер 27±0,1 и сверление (рассверливание) отверстия Æ 17,5 (операционный размер Æ 17,14 ± 0,44).

Вид и материал заготовки – отливки, серый чугун НВ 190 – 230.

Вид обработки – черновая.

Материал и геометрия режущей части фрезы: шестигранная режущая пластина ВК6; свёрла – поликристаллический нитрид бора. Геометрия сверла: угол в плане при вершине 2j=120°;

Операционный эскиз

 

Рис. 10.1

 

передний угол g = 0°;

задний угол a = 12°.

Режимы резания:

фрезерование: глубина t = 1,5 мм;

подача S = 3,3 мм/об;

скорость резания V = 63 м/мин;

сверление:глубина t = 2,25 мм;

подача S = 0,4 мм/об;

скорость резания V = 67 м/мин.

Тип приспособления – одноместное специальное наладочное.

Оборудование – автоматическая линия с позицией загрузки с механизированным зажимом.

 

10.2 Расчёт сил резания

 

Силы резания для фрезерования и сверления подсчитаны в п. 6.

Для фрезерования:

окружная сила Pz = 54 H

Mкр = 40 Н × м

Для сверления: момент кручения Mкр = 21 Н × м

 

10.3 Расчёт сил резания

 

В процессе обработки заготовки на неё действуют силы резания. С одной стороны силы резания от фрезерования стремятся провернуть заготовку в призматических самоцентрирующих зажимах. Тоже самое стремятся сделать силы резания от рассверливания. Продольные силы резания, стремящиеся сдвинуть заготовку вдоль оси, не учитываются, т.к. в продольном направлении заготовка фиксирована упорами (продольная установка). С другой стороны силы зажима препятствуют этому из условия равновесия моментов данных сил и, с учётом коэффициента запаса, определяются необходимое зажимное и исходное усилие.

Схема закрепления заготовки представлена на рис. 10.2

Схема закрепления заготовки в самоцентрирующем двухкулачковом патроне

 

Рис. 10.2

 

Проведём сначала расчёт необходимогоусилия зажима для фрезерования.

Окружная сила Pz создаёт крутящий момент от сил резания.

 

Mp = Pz×l(10.1)

 

где l – плечо действия окружной силы Pz, мм;

из проекционного эскиза l = 27мм.

Провороту заготовки препятствуют силы зажима, создающие момент закрепления

 

(10.2)

 

где w – суммарное усилие зажима на четыре пружины, Н;

f – коэффициент трения на рабочей поверхности зажимного элемента.

Из равенства моментов Мр и Мз определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки.


 

(10.3)

 

где k – коэффициент запаса, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции, по формуле

 

k = k0×k2×k3×k4×k5×k6(10.4)

 

где k0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса;

k1 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки (для черновой обработки k = 1,2);

k2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. По [17] k2 для фрезерования k2 = 1,0.

k3 – коэффициент учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании (для прерывистого k3 = 1,2);

k4 – коэффициент, характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом (k4 = 1,0);

k5 – коэффициент, характеризующий энергономику (k5 = 1,0);

k6 – коэффициент, учитывающий при установке заготовки на штыри (k6=1,0).

kS = 1,5 × 1,2 × 1,2 = 2,16

Принимаем kS = 2,5

Коэффициент трения принимаем равным f = 0,3.

Подставив все данные

Тоже самое рассчитаем для сверления.

Момент сил резания М’’кр = 21 Н×м

Коэффициент запаса принимаем kS = 2,5

Усилие зажима

Выбираем для дальнейших расчётов усилия зажима W = 8100 H

Величина усилия зажима W1 прикладываемая к зажимным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле

 

( 10.4)

 

где lk – вылет зажимного элемента, расстояние от середины направляющей кулачка до точки касания зажимного элемента с заготовкой. Выбираем конструктивно lk = 45 мм;

Hk – длина направляющей постоянного кулачка, мм; конструктивно Нk = 80 мм;

f1 – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса (f1 = 0,1 для полусухого трения стали по стали).

Подставив исходные данные в формулу (10.4) получим:

 

10.4 Расчёт зажимного механизма патрона

 

В данном случае принимается комбинированный тип зажимного механизма: рычажно-винтовой.

Рычажный самоцентрирующий механизм должен обеспечить относительное движение кулачков с высокой точностью. На их движение накладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Это обеспечивается одним силовым приводом.

При расчёте зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом преобразуется в соответствии с плечами рычагов.

В данном случае (конструктивно) передаточное отношение по силе

 

(10.6)

 

поэтому усилие на штоке

 

(10.7)

 

10.5 Расчёт силового привода

 

Принимаем винтовой зажимный механизм в качестве второй ступени в 2х кулачковом патроне. По [] момент закручивания определяется по формуле

Мр = Q× 0,1 ×dвинт

тогда необходимый момент будет для dвинт = М20 мм (конструктивно):

Мр = 6100 × 0,1 × 20 = 1220 Н×мм = 12,2 Н×м

Винт приводится во вращение при помощи пары конических зубчатых колёс (рис. 10.3)

Схема привода

 


 

Рис. 10.3

 

Усилие окружное на зубьях большой шестерни необходимое для создания момента Мр будет

 

Мр = Рокр×R1(10.8)

 

Тогда окончательный момент закрепления будет определяться по формуле:

 

(10.9)

(10.10)

 

На позиции загрузки для создания Мзакр предусмотрено специальное приспособление (гайковёрт).

10.6 Расчёт погрешности установки заготовки в приспособлении

 

Погрешность установки определяется по формуле:

 

(10.11)


 

где eб – погрешность базирования ( в данном случае технологическая база используется как измерительная; eб = 0);eз – погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием сил зажима (eз = 0);

eпр – погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.

Расчётная схема погрешностей рычажного механизма приведена на рис. 10.4.

 

(10.12)

 

где wАD – колебания замыкающего звена;D1, D2 – погрешности, возникающие вследствие неточности изготовления размеров А2;D1, D3 – погрешности из-за колебания зазоров в соединениях(D1,3 = Sнб – Sнм)

Расчётная схема погрешностей.

 

Рис.10.4

 

D4 – погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления рычага: D4 = АsinDa (Da = 30’’).

Колебания замыкающего звена wАD примем равными 0,04 мм.

Зададим все звенья по 7 квалитету:

D1 = 0,01мм; D2 = 0,008; D3 = 0,01 мм; D4 = 45sin30’’ = 0,002

тогда погрешность установки будет равна:

принимаем звенья с принятыми отклонениями.

 

10.7 Описание работы приспособления

 

Приспособление предназначено для зажима заготовки корпуса гидравлических тормозов на автоматической линии.

Приспособление – 2х кулачковый патрон состоит из корпуса привода патрона 3, на котором закреплён корпус 1, в пазах которого перемещаются подвижные колодки 18 с установленными на них зажимными элементами (не показаны). Колодки 18 перемещаются рычагом 9, который также находится в зацеплении с тягой 7, вкрученной в ходовую гайку 1, которая зафиксирована в колесе 1. Колесо 1 находится в зацеплении с шестернёй 4, которая вращается от полумуфты 6.

Приспособление – патрон 2х кулачковый работает следующим образом. При зажиме заготовки, полумуфта 6 присоединяется к приводу (не показан), от которого вращение через шестерню 4, колесо в сборе 1, ходовую гайку 8 преобразуется в поступательное движение тяги 7, которая опускаясь, перемещает рычаг 9, в зацеплении с которым находится колодка 18, сходящаяся к центру. Разжим происходит в обратном порядке.

 


11. Расчёт и проектирование контрольного приспособления

 

Задача раздела – выбрать, сконструировать, провести описание работы контрольного приспособления на одну из операций, а также рассчитать его точность.

 

11.1 Описание работы приспособления

 

Выбираем для проектирования калибр с индикатором для контроля межосевых расстояний (см. рис. 11.1) 39,5 ± 0,2; 89 ± 0,2; 121,5 ± 0,2; 152 ± 0,2; 166,5 ± 0,1 (данный размер до торца); 39,5 ± 0,2; 171,5 ± 0,35. Все размеры (линейные и диаметральные) при конструировании выбираем исходя из конструктивных соображений. Разработанное приспособление представлено на листе.

 

Рис. 11.1

 

Контрольное приспособление состоит из плиты 1, на которую крепится стойка 2. В стойке 2 крепится втулка 10 под индикатор 13, втулка 15 под центровочный палец 9 (ромбический) и под цилиндрический палец 18. В стойке 2 при помощи винта 37 и гайки 8 крепится скалка-калибр 3 с направляющими отверстиями. На ней свободно установлена втулка упорная 23. На левы конец скалки 3 устанавливается втулка упорная 12, которая упирается в палец 11. Фиксируется втулка упорная 12 винтом 27, который вкручен в раму 14, свободно вращающуюся на винтах 29. На стойке 2 закрепляется винтом 42 и фиксируется в определённом положении шпонкой 31 кондукторная плита 3. В ней устанавливаются направляющие призматические втулки 17, 19, по которым направляются пальцы 21. Стойка 2 имеет для зажима направляющую 8. Плита 1 по установочным пальцам 26 устанавливается в рабочее положение. На плите 1 закрепляется винтами 33 стойка под пальцы 28.

Приспособление контрольное работает следующим образом. При отведённой раме 14 на скалку 2 устанавливается проверяемая деталь, базовым торцом к индикатору. Деталь ориентируется двумя пальцами – цилиндрическим 18 и ромбическим 9. В скалку 2 вставляется палец 11 и надевается втулка упорная 12. Винтом 27 затем деталь фиксируется в строго определённом положении с упором в левый торец. Затем в определённо зафиксированном положении вставляются пальцы 7 для контроля размера 152 ± 0,2 (с учётом вылета ножки индикатора) 217 ± 0,2. С учётом предварительно измеренного эталонного осевого расстояния до базового торца стойки 2 определяется отклонение от номинального положения. Аналогично проверяются другие размеры пальцами 6 и 21. Показания снимают с индикатора 13. После контроля отверстий верхней половины, деталь раскрепляют, отводят раму 14, вынимают палец 11, деталь выводят из зацепления с центровочными пальцами 9 и 18, переворачивают на 180° и снова закрепляют и проводят измерения.

 

11.2 Расчёт точности контрольного приспособления

 

Измерение контролируемых параметров (межосевых расстояний и расстояния до торца) проводится от стойки 2 (базовой плоскости Б – рис. 11.2).

Точность приспособления будет для разных размеров определяться разными причинами.

Для отверстий 1, 2, 3 и отверстий 5, 6 точность измерения (погрешность) будет зависеть от (рис. 11.2) – непараллельности базовой плоскости втулки 10, погрешностью ножки индикатора (отклонение от перпендикулярности относительно базовой плоскости, вследствие зазора подвижной ножки индикатора в корпусе); погрешностью линейного размера скалки 2 ТАi вследствие неточного изготовления направляющих отверстий Æ6g5 (2 отв.), Æ3g5 по оси; погрешностью базирования детали относительно базовой плоскости на допуск линейного размера ТБ; несоосностью базирующего пальца Æ5 и Æ7; а также максимального зазора в сопряжении пальца и скалки Æ5 Н6/g5. Для всех размеров также необходимо учитывать погрешность настройки ножки индикатора относительно плоскости базовой (размер 65) – принимаем равным точности эталона.

Зададимся значениями выше перечисленных показателей:

непараллельность – D1 = 0,005 мм

отклонение от перпендикулярности (из схемы рис. 11.3) D2 = 0,001 мм

погрешность линейного размера ТАiD3

для104,5ТА1 = 0,01 мм

186,5ТА2 = 0,012 мм

217ТА3 = 0,012 мм

D4242,53ТА4 = 0,015 мм (ТБ)

несоосность пальца 11 – D50,005мм;

максимальный зазор в сопряжении Æ5 Н6/g5 D6 = 0,015 мм.

погрешность настройки по эталону D7 = 0,005 мм.

Суммарную погрешность находим по вероятностному методу:

 

(11.1)

 

из линейных погрешностей взяли максимальную 0,012 мм.

ЕS = 0,012мм, что составляет 1/3 допуска измеряемого размера, что допустимо.

Для размера 154 ± 0,02 учитываются погрешности, связанные с неточностью расположения направляющих отверстий в раме 14 (рис. 11.4):

 

(11.2)

 

где D1 – погрешность на настройку по эталону D1 = 0,015 мм;

D2 – погрешность от линейного размера Г (рис. 11.4), принимаем ТГ = 0,005 мм;D3 – погрешность от максимального зазора в шпонке (D3 = 0, т.к. шпонка с натягом устанавливается);D4 – погрешность на линейный размер Д (рис. 11.3), принимается ТД = 0,007мм;D5 – несоосность наружной поверхности и направляющих втулок (отверстий) установленных без зазора, принимаем D5 = 0,01мм,тогда погрешность:

Принимаем в качестве погрешности приспособления величину ЕS = 0,017 мм.

 

 

Рис. 11.2 Схема расчёта отклонения D2 Схема для расчёта точности контрольного приспособления

 


 

Рис. 11.3

 

Схема расчёта погрешности

 

Рис. 11.4

 

12. Проектирование производственного участка

 

Задача раздела – провести все технологические расчеты механического участка механосборочного цеха, на плане цеха расположить оборудование с соблюдением норм разрывов между оборудованием и элементами зданий.

Исходные данные, необходимые для расчета:

Программа выпуска 580000 дет./год;

Штучное время по операциям техпроцесса изготовления корпуса гидравлического тормоза:

010 линейно-автоматная мин;

020 линейно-автоматная мин;

040 накатная мин;

050 моечная мин.

Трудоемкость изготовления всех деталей по программе [17] определяется по формуле:

 

,(12.1)

 

где – суммарное штучное время данного техпроцесса изготовления детали, мин;

– норма запаса деталей в производство, с учетом выпуска запасных частей или деталей, шт.;

– коэффициент, учитывающий плановое перевыполнение норм выработки ( );

Куж – коэффициент, учитывающий снижение норм времени (Куж = 0,9).

Количество оборудования, шт., подсчитывается по формуле [17]:

 

,(12.2)

 

где – трудоемкость изготовления деталей на данном виде оборудования, ч;

– действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования при соответствующем числе смен работы ( ч);

Кп – коэффициент, учитывающий потери времени при переналадке оборудования на обработку других деталей (в массовом производстве Кп = 1).

Трудоемкость годовая по операциям:

– линейно-автоматная ч;

– линейно-автоматная ч;

– накатная ч;

– моечная ч.

Количество оборудования:

Автоматическая линия "Альфинг"

010 операция: ;

020 операция: ;

Специальный накатной станок "Альфинг"

040 операция: ;

Автоматическая конвейерная моечная машина

050 операция: .

В качестве вспомогательного оборудования принимаем 4 заточных станка (в мастерской по ремонту инструмента и приспособлений) которые на плане цеха не показаны.

Количество производственных рабочих

 

,(12.3)

 

гдеФд.р.– действительный годовой фонд времени рабочего, ч;

Кмн – коэффициент многостаночного обслуживания (для массового производства Кмн = 1,5).

чел;

чел;

чел;

чел.

Средний разряд – 3. Количество вспомогательных рабочих (18% от числа основных производственных рабочих) – 1 чел; ИТР (10% от количества основных производственных рабочих) – 1 чел; служащих и МОП по 1 чел.

На плане участка (см. лист графической части дипломного проекта) помимо основного оборудования (автоматические линии "Альфинг", специальный накатной станок "Альфинг", автоматическая конвейерная моечная машина), расположенного в последовательности, соответствующей порядку выполнения операций по плану обработки со всеми вспомогательными элементами, показаны отделения контроля и отделение по ремонту инструмента и оснастки.

 


 

13. Экономическоеобоснованиеусовершенствованиясверлильной операции

 

Задача раздела – определить экономическую эффективность предлагаемых усовершенствований базового техпроцесса корпуса гидроцилиндра тормозов.

 

13.1Краткая характеристика сравниваемых вариантов

 

Таблица 13.1.

Базовый вариант Проектируемый вариант
Обработка отверстия проводится зенкерованием зенкером из стали Р6М5 на автоматической линии "Альфинг". Тип производства – массовый. Условия труда – нормальные. Форма оплаты труда – сдельно-премиальная. На автоматической линии "Альфинг" черновая обработка проводится сверлом с режущими пластинами из поликристаллического нитрида бора. Тип производства – массовый. Условия труда – нормальные. Форма оплаты труда – сдельно-премиальная.

 

13.2 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов

 

Таблица 13.2.

Показатели Условное обозначение, единица измерения Значение показателей Источник информации  
Базовый Проект     
Годовая программа выпуска Пг, шт. 580 000 580 000 Задание
Норма штучного времени, в т.ч. машинное время Тшт, мин Тмаш, мин 0,47 0,38 0,44 0,35 п. 8 п. 8
Часовая тарифная ставка Рабочего-оператора Наладчика Сч, руб Счн, руб   12,8118,47 12,81 18,47 Данные кафедры ЭОиУП
Годовой эффективный фонд времени рабочего Фэр, час ДК
Коэффициент доплаты до часового, дневного и месячного фондов Кд 1,08 1,08 ДК
Коэффициент доплат за профмастерство (начиная с 3-го разряда) Кпф 1,12 1,12 ДК
Коэффициент доплат за условия труда (если они вредные или тяжелые) Ку 1,12 1,12 ДК
Коэффициент доплат за вечерние и ночные часы Кн 1,2 1,2  
Коэффициент премирования Кпр 1,2 1,2  
Коэффициент выполнения норм Квн ДК
Коэффициент отчисления на социальные нужды Ксоц 0,356 0,356 ДК
Цена единицы оборудования Цоб., руб 800 000 800 000  
Коэффициент расходов на доставку и монтаж оборудования Кмонт 0,2 0,2  
Выручка от реализации изношенного оборудо-вания (5% от цены) Вр, руб 40 × 103 40 × 103  
Годовая норма аморти-зационных отчислений На, % 6,7 6,7  
Годовой эффективный фонд времени работы оборудования, рабочих Фэ, час Фэр, час    
Коэффициент затрат на текущий ремонт оборудования Кр 0,3 0,3  
Установленная мощность электродвигателя станка Му, кВт    
Коэффициент одновременности работы электродвигателей Код 0,8 0,8  
Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности Км 0,8 0,8  
Коэффициент загрузки электродвигателя станка по времени Кв 0,85 0,85  
Коэффициент потерь электроэнергии в сети завода Кп 1,04 1,04  
Тариф платы за электроэнергию Цэ, руб/кВт 0,61 0,61 ДК
Коэффициент полезного действия станка КПД 0,95 0,95  
Цена единицы инструмента Ци, руб    
Коэффициент транспортно-заготовительных расходов на доставку инструмента Ктр 1,02 1,02  
Выручка от реализации изношенного инструмен-та по цене металлолома (20% от цены) Ври ,руб    
Количество переточек инструмента до полного износа Нпер    
Стоимость одной переточки Спер, руб    
Коэффициент случайной убыли инструмента Куб 1,1 1,1  
Стойкость инструмента между переточками Ти, час    
Цена (себестоимость изготовления) единицы приспособления Цп, руб    
Коэффициент, учитыва-ющий затраты на ремонт приспособления Кр.пр 1,5 1,5  
Выручка от реализации изношенного приспосо-бления(20% от цены) Вр.пр, руб    
Количество приспособлений, необходимое для производства годовой программы деталей Нпр., шт равно кол-ву станков равно кол-ву станков  
Физический срок службы приспособления Тпр, лет    
Коэффициент загрузки приспособления (равен коэффициенту загрузки станка) Кз    
Расход на смазочно- охлаждающие жидкости Нсм, руб.    
Удельный расход воды для охлаждения на один час работы станка Ув, м3/час 0,6 0,6  
Тариф платы за 1м3 воды Цв, руб 0,53 0,53 ДК
Удельный расход воздуха Усж, м3/час 0,1 0,1  
Тариф платы за м3 сжатого воздуха Цсж, руб 0,08 0,08 ДК
Площадь, занимаемая одним станком Sуд, м2    
Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь Кд.пл    
Стоимость эксплуатации 1м2 площади здания в год Цпл, руб/м2 ДК
Норма обслуживания станков одним наладчиком Нобсл., ед.    
Оборудование специальное     
Материал детали   серый чугун Gh190 серый чугун Gh190  
Масса детали Мд, кг 0,873 0,873  
Вес отходов в стружку Мотх, кг 0,7 0,77  
Цена 1 кг материала Цма, руб. 2,9 2,9  
Коэффициент транспортно-заготовительных расходов Ктрз 1,06 1,06  

 

13.3 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов его загрузки

 

Таблица 13.3.

Наименование показателей Расчетные формулы и расчет Значение показателей  
Базовый Проект    
Расчетное количество оборудования для изменяющейся операции , 0,987 0,891
Принятое количество оборудования   
Коэффициент загрузки оборудования 0,987 0,891  
Численность рабочих-операторов   

 

13.4. Расчет капитальных вложений

Табл. 13.4.

Наименование, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значения показателей  
Базовые Проектные    
Прямые капитальные вложения в оборудование 800×103 800×103
Сопутствующие капитальные вложения:    
2.1 Затраты на доставку и монтаж 160×103 160×103
2.2 Затраты на дорогостоящие, более 1 года приспособления   
2.3 Затраты в производственную площадь Кпл = Нст ×Sуд × Кд.пл. × Цпл Кпл = 1 × 50 × 2 × 1787 = 178700 178,7×103 178,7×103
2.4 Суммарные сопутствующие вложения Ксоп = Км + Кпр + Кпл Ксоп = 160 × 103 + 5000 + 178,7 × 103 = 347,3 × 103 347,3 × 103 347,3 × 103
Общие капитальные вложения Кобщ=Коб+Ксоп Кобщ=800 × 103 + 347,3 × 103 = 1147,3 × 103 1147,3×103 1147,3×103
Удельные капитальные вложения Куд = Кобщ / Пг Куд = 1147×103 / 580000 = 2,1 2,1 2,1

 


 

13.5 Расчет технологической себестоимости изменяющихся по вариантам операций

 

Таблица 13. 5.

Наименование показателей Расчетные формулы и расчет Значения Показателей  
  Вариант 1 Вариант 2   
Основные материалы за вычетом отходов. где - коэффициент транспортно-заготовительных расходов Базовый (руб.) Проектный 2,32 (руб.) 2,35 2,32
Основная заработная плата рабочих операторов: для рабочих повременщиков (ВАЗ) , где годовой эффективный фонд времени рабочего (1731 час); принятая численность рабочих (по расчету для поточных и автоматических линий)     0,30         0,30
Основная заработная плата наладчика, руб 0,01 0,01
Начисление на заработную плату, руб 0,11 0,11
Затраты по содержанию и эксплуатации оборудования    
5.1 Затраты натекущий ремонт оборудования, руб где базовый проектный 0,46 0,39
5.2 Расходы на технологическую энергию, руб базовый проектный 0,023 0,021
5.3 Расходы на инструмент (по операциям, где меняется инструмент) базовый проектный 0,07 0,08
5.4 Затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений (по операциям, где меняются приспособления) базовый проектный 0,01 0,01
5.5 Расходы на смазочные, обтирочные материалы и охлаждающие жидкости базовый проектный 0,01 0,01
5.6 Расходы на воду технологическую базовый проектный 0,002 0,002
5.7 Расходы на сжатый воздух базовый проектный 0,001 0,001
5.8 Расходы на содержание и эксплуатацию производственной площади 0,30 0,28
  Итого расходы по содержанию и эксплуатации оборудования базовый проектный 1,083 0,983
     

 


 

13.6 Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам технологического процесса, руб

 

Таблица 13.6

Статьи затрат Затраты, руб Изменения, +/-  
Вариант 1 Вариант 2    
Материалы за вычетом отходов 2,35 2,32 -0,03
Основная заработная плата рабочих операторов и наладчиков 0,31 0,31
Начисления на заработную плату 0,11 0,11
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 1,083 0,983 -0,1
  Итого технологическая себестоимость 3,853 3,723 -0,13
Общецеховые накладные расходы Рцех = Зпл.осн * Кцех 0,667 0,667
  Итого цеховая себестоимость Сцех = Стех + Рцех 4,52 4,39 -0,13
Заводские накладные расходы Рзав = Зпл.осн * Кзав 0,775 0,775
  Итого заводская себестоимость Сзав = Стех + Рзав 5,295 5,165 -0,13
Внепроизводственные расходы Рвн = Сзав * Квнп 0,265 0,258 -0,007
  Всего полная себестоимость Спол = Сзав + Рвнп 5,56 5,42 -0,14

 

13.7 Расчет приведенных затрат и выбор оптимального варианта

 

Таблица 13.7

Наименование показателей, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значение показателей  
Вариант 1 Вариант 2    
Приведенные затраты на единицу детали, руб где базовый проектный 6,25 6,11
Годовые приведенные затраты, руб базовый проектный   

 

13.8 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта техники (технологии)

 

Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) от снижениясебестоимости обработки детали.

 

 

Налог на прибыль

 

 

Чистая ожидаемая прибыль

 

 

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

 


 

лет

,

 

где Nи.год. – количество инструмента, необходимое для работы в течении года (по проектному и базовому варианту);

Ци.пр. и Ци.баз.– соответственно, цены инструмента по проектному и базовому варианту.

Принимаем горизонт расчета равным 1 году.

 

Общая текущая стоимость доходов (чистой дисконтированной прибыли) в течении принятого горизонта расчета определяется по формуле:

 

,

 

Интегральный экономический эффект (чистый дисконтированный доход) составит:

.

Проект эффективен.

 


 

14. Безопасность и экологичность проекта

 

Задача раздела – разработать мероприятия по охране труда и окружающей среды и провести расчёт необходимого освещения.

Технологический процесс изготовления корпуса гидравлического тормоза на автоматической линии характеризуется рядом вредных факторов, отрицательно влияющих на здоровье рабочих и состояние окружающей среды.

Материал корпуса – чугун. В результате мехобработки образуется стружка скалывания, которая может поранить и засорить глаза, вызвать ожог лица и рук, поэтому необходимо обеспечить ограждение рабочей зоны каждого станка в виде щитка. Удаление стружки скалывания из зоны обработки не представляет особых затруднений.

Процесс обработки осуществляют с использованием 4 – 5 % раствора эмульсола Укринол 1. В результате охлаждения смазывающе-охлаждающей жидкостью, в зоне резания образуются пары масла и иных аэрозолей, а также сложных парогазовых смесей, которые являются причиной раздражающего влияния на органы дыхания, а также неблагоприятно воздействуют на другие системы организма. Особенно отрицательно сказывается мелкая стружечная пыль, образующаяся на финишных операциях техпроцесса.

Поскольку для облегчения процесса резания используемая СОЖ перед подачей в зону резания насыщается кислородом, то в результате происходит окисление поверхностного слоя обрабатываемого материала. Образуется толстый рыхлый слой оксидов, частицы которого уносятся испаряющейся СОЖ. Эти частицы металлической пыли, оседая в верхних дыхательных путях, вызывают воспаление тканевых клеток, что создаёт благоприятные условия для проникновения в организм различных инфекционных болезней. Для исключения данных вредных факторов, в качестве защиты от пыли и газов, выделяющихся в процессе обработки, необходимо применить местную вентиляцию в виде вытяжного зонта. В заготовительном производстве, связанном с производством отливок, ввиду особо интенсивных процессов образования газов применяется, помимо пылевентиляционных вытяжных средств, искусственная подача очищенного воздуха в рабочую зону при помощи вентиляторов.

Процесс обработки корпуса (особенно такие операции, как фрезерование) сопровождается в результате переменных факторов, таких как разнотвёрдость материала заготовки, переменный припуск, различных динамических явлений, значительными вибрациями. Воздействие вибраций не только ухудшает самочувствие работающего и снижает производительность труда, но и часто приводит к тяжёлому профессиональному заболеванию – виброболезни. Для защиты работающих от воздействия вибраций предлагается устанавливать оборудование, станки, входящие в автоматическую линию, на вибропоглащающий фундамент, используя вибропоглощающие материалы и различные демпфирующие устройства под станины станков.

Т.к. всё применяемое оборудование и оснастка приводится в действие электрическим током, необходимо предусмотреть меры по защите оборудования и персонала от поражения электричеством. Самое главное – необходимо провести заземление всех металлических частей электроустановок, формально не находящихся под напряжением, но которые могут в случае повреждения изоляции оказаться под напряжением (это касается корпусов станков, насосов, станин и кожухов приводов станков, электрооборудования, щитов управления, осветительной арматуры и других электрических приборов). В электроустановках с напряжением до 1000 В должные применяться реле-утечки, автоматически отключающие сеть при опасных токах утечки.

Значительная роль в поддержании требуемых санитарно – гигиенических условий воздушной среды в рабочих помещениях отводится вентиляции и отоплению.

Комплексная система вентиляции включает в себя естественную и принудительную. Естественная осуществляется через окна (фрамуги) в крыше цеха. Принудительная вентиляция осуществляется посредством вытяжных и приточных установок, кондиционирования воздуха. Проведем расчет вентиляции.

Расчёт количества воздуха для вентиляции помещения

Кратность воздухообмена К.

 

К = L / V ,

 

гдеL = G / (x2– x1) – воздухообмен, м3

гдеG = 30 л/ч – количество углекислоты, выделяющеесяв помещении;

x1= 0,6 л/м3– концентрация СО2в наружном воздухе;

x2= 1 л/м3– допустимая концентрация СО2в воздухе помещения.

L = 30 / (1 – 0,6) = 75 м3

К =75 / 3120 = 0,024

Объём воздуха, удаляемого вытяжными шкафами при отсутствии тепловыделений внутри шкафа:

 

Lш= 3600×Vш×Fн ,

 

гдеLш– обмен воздуха, удаляемого вытяжными шкафами;

Vш= 0,8 м/с – скорость воздуха в открытом проеме шкафа;

Fн= 1 м2– площадь открытого проёма.

Lш= 3600×0,8×1 = 2880 м3/ч.

Для отопления применяется система центрального водяного отопления.

В производственных помещениях поддерживается влажность воздуха в пределах от 30 до 60 %, температура воздуха в зимнее время 16—20°С, в летнее 20—24°С.

Пожары на машиностроительных предприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. Конструкция здания цеха по пожарной опасности относится к категории "Д". По огнестойкости здание относится к 11 степени. Причинами пожара на участке могут быть:

– искра, образующаяся при коротких замыканиях;

– ремонт оборудования на ходу;

– самовозгорание промасленной обтирочной ветоши или спецодежды при соприкосновении с горячими частями оборудования.

Для защиты участка от пожара предусматривается наличие стационарных огнетушащих установок, устройства сигнализации загорания. В качестве первичных средств тушения огня применяется: сеть внутреннего пожарного водопровода; огнетушители марки ОХП—10, УО—5; песок (стенды пожарные).

Одним из наиболее важных факторов в оптимальной организации условий работы на машиностроительных предприятиях является правильно спроектированное и рационально выполненное освещение. Оно способствует повышению качества продукции и производительности труда, обеспечению безопасности, снижению утомления и травматизма на производстве, сохраняет высокую работоспособность труда.

Проведём расчёт освещённости рабочего места.

Расчёт освещённости рабочего места по методике, предложенной в [18].

Для освещения производственного помещения применим газоразрядные лампы ЛСП – 01, так как они имеют большую световую отдачу и большой срок службы. В качестве системы освещения выбираем комбинированную систему. В соответствии с выбранной системой освещения и источником света по табл. 2 [18] применим минимальную нормализующую освещённость Ен = 200 кН, а коэффициент запаса k = 1,5. Для расчёта общего равномерного освещения основным является метод светового потока. Световой поток для вибрационных ламп рассчитывается по формуле:

 

Фп = 100 × Ен ×S×Z×k / N×h(14.1)

 

где S – площадь освещённого помещения (м2), принимаем 200 м2;

Z – коэффициент минимальной освещённости, для выбранных ламп Z=1,1

N – число светильников, принимаем N = 25;

h – коэффициент использования светового потока. По [табл.18.4] h = 33%

Подставив данные в формулу 14.1 получим:

Фп = 100 × 200 × 200 × 1,1 × 1,5 / 25 × 33 = 3000 лм

По [табл.18.5] выбираем стандартную лампу ЛБ40 с Фп = 3120 лм и световой отдачей Со = 78 лм/Вт.

Таким образом, потребная мощность электрической установки для создания заданной освещённости равна

 

NЭ = ФП / СО = 3120 / 78 = 40 Вт(14.2)

Предыдущая статья:Все инструменты твердосплавные Следующая статья:Антропогенное воздействие объекта на окружающую среду и мероприятия по экологической безопасности
page speed (0.0368 sec, direct)