Библиографический список. ВЫБОР ПРОГРЕССИВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ВЫБОР ПРОГРЕССИВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ (в условиях строящегося предприятия) Методическое пособие к практическим занятиям, выполнению дипломных и курсовых проектов
Самара 2008г.
УДК 621.9
Выбор прогрессивного технологического процесса изготовления детали (в условиях строящегося предприятия): Метод. пособие к практ. занятиям, выполнению курс. и дипл. проектиров./ Самар. гос. техн. ун-т.. Сост. В.А. Прилуцкий, Самара, 2008. 62 с.
Рассматривается методика выбора оптимального варианта технологического процесса на основе расчета себестоимости с учетом затрат, обусловленных одним часом работы станка. Приведены примеры расчета и приложения. Методичесое пособие рассчитаны на студентов специальностей 151001, и др. (дневного и заочного обучения), бакалавров по направлению 55.29.00, магистрантов и студентов других родственных специальностей и напрвлений.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университета
ПРЕДИСЛОВИЕ При проектировании нового технологического процесса (ТП) заводской технолог обязательно встречается с большим числом альтернативных вариантов. В ряде ситуаций даже опытный технолог не сразу может найти оптимальный вариант ТП. Нужна система оценок и критериев, а также методика! В условиях действующего предприятия редко реализуют ТП, требующий замену большого количества установленного в цехе оборудования. Это, как правило, экономически не выгодно. Да и организационно и технически трудно осуществить! В условиях строящегося предприятия устанавливают любое потребное новое реально возможное в приобретении оборудование. В этих условиях число возможных вариантов ТП, даже на одном и том же оборудовании, исчисляется десятками и сотнями. Тоже относится к запуску нового изделия. Ясно, что в рамках курсового и дипломного проектирования студент не в силах решить задачу определения такого большого числа вариантов. Либо возможно это выполнить при наличии специальных программ и ЭВМ. Поэтому целесообразно свести число вариантов к минимуму, а именно, трем, что соответствует числу основных принципов, на основе которых разрабатывают ТП. Первый принцип: принцип дифференциации, реализуют в основном на универсальных станках. Хотя в крупносерийном и массовом производствах этот принцип, облегчающий автоматизацию, также широко используют. Второй принцип: принцип интеграции реализуют на станках с ЧПУ с последовательной схемой обработки. Третий принцип: принцип концентрации возможен в своей реализации на всех типах станков. Однако, наиболее просто и эффективно его применяют на высокопроизводительных станках (продольно-фрезерные, карусельно-фрезерные, аналогичные шлифовальные станки, токарные полуавтоматы и автоматы, агрегатные), где легко реализуются многоместные, многоинструментные и многопозиционные технологические схемы с параллельной и параллельно-последовательной обработкой. Кроме того, этот принцип стал находить свое развитие и на многооперационных станках с ЧПУ, например, сверлильно-фрезерно-расточных, когда в инструментальном магазине устанавливают многошпиндельные сверлильные головки и другие многоинструментные блоки.
Методика нахождения оптимального ТП В связи с необходимостью быстрой оценки вариантов ТП за критерий оптимизации принимают себестоимость изготовления детали на основе учета затрат, обусловленных 1 часом работы станка на каждой ТО. Себестоимость в этом случае равна [1].
, (1)
где См.ч. – норматив производственных затрат, обусловленных 1 часом работы оборудования (стоимость 1 машино-часа), коп. (см. Приложение 3); Тшт.к. – штучно-калькуляционное время на ТО, час; КО – коэффициент, учитывающий условия выполнения ТО (в частном случае он равен единице); КИ - коэффициент инфляции (КИ = 56 для 2005г. [4], для каждого последующего года КИ увеличивают в 1,1 раза). Штучно-калькуляционное время определяют по приближенной формуле [2] (2) где ТМ – машинное время, определяемое по приближенным формулам [3] типа ТМ = а×Д×Л, а – коэффициент, зависящий от вида операции и способа обработки, Д,Л – диаметр и длина обрабатываемой поверхности, У - коэффициент, зависящий от типа производства и вида станка (табл.1). Таким образом, если сформированы варианты ТП, а это самая сложная задача, то поиск оптимального варианта сводится к: - составлению пооперационных схем обработки с изображением заготовки на конец каждого перехода, инструмента в конечном положении, рабочих движений, схемы установки заготовки и , наконец, операционных размеров (применительно к выбранным моделям станков) [1]; - расчету машинного времени по приближенным формулам [3], не требующим выбора режимов резания (Приложение 1); - расчету себестоимости по [1] (нормативы производственных затрат, см. Приложение 2); - выбору оптимального варианта ТП по наименьшей себестоимости.
Таблица 1 Значения коэффициента У
Пример 1. Разработаны следующие ТП обработки детали (рис.1) с технологическим чертежом (рис.2). В условиях средне-серийного производства строящегося предприятия. Первый вариант ТП, реализуемый на универсальных станках, построен по принципу дифференциации. Оп. 005. Горизонтально-фрезерная. Переходы 5а, 6а. Станок 6Н804Г. Оп. 010. Вертикально-сверлильная, первая. Переходы 12а, 13а, 14а. Станок 2Н125Л. Оп. 015. Горизонтально-фрезерная черновая первая. Переход 1а. Станок 6Н804Г. Оп. 020. Горизонтально-фрезерная черновая, вторая. Переход 2а. Станок 6Н804Г. Оп. 025. Горизонтально-фрезерная черновая, третья. Переход 3а. Станок 6Н804Г. Оп. 030. Горизонтально-фрезерная черновая, четвертая. Переход 4а. Станок 6Н804Г. Оп. 035. Горизонтально-фрезерная черновая, пятая. Переход 16а. Станок 6Н804Г. Оп. 040. Горизонтально-фрезерная черновая, шестая. Переход 15а. Станок 6Н804Г. Оп. 045. Горизонтально-фрезерная черновая, седьмая. Переходы 7а, 8а, 9а. Станок 6Н804Г. Оп. 050. Горизонтально-фрезерная черновая, восьмая. Переходы 10а, 11а. Станок 6Н804Г. Оп. 055. Вертикально сверлильная, вторая. Переход 12б. Станок мод. 2Н125Л. Оп. 060. Вертикально- сверлильная, третья. Переходы 13б, 14б. Станок 2Н125Л. Оп. 065. Горизонтально-фрезерная чистовая, первая. Переход 6б. Станок 6Н804Л. Оп. 070. Горизонтально-фрезерная чистовая, вторая. Переход 5б. Станок 6Н804Л. Оп. 075. Горизонтально-фрезерная чистовая, третья. Переходы 7б, 8б. Станок 6Н804Л. Оп. 080. Горизонтально-фрезерная чистовая, четвертая. Переход 3б. Станок 6Н804Л. Оп. 085. Вертикально-сверлильная, четвертая. Переходы 17а - 22а. Станок 2Н125Л. Оп. 090. Плоско-шлифовальная, первая. Переход 5в. Станок 3701. Оп. 095. Плоско-шлифовальная, вторая. Переход 6в. Станок 3701. Оп. 100. Вертикально-сверлильная, пятая. Переход 12в. Станок мод. 2Н125Л. В данном ТП на первых двух ТО создают технологические базы; на ТО 015…060 выполняют черновой этап с макимальным съемом, последовательно обрабатывая все поверхности. На операциях 065…085 выполняют чистовой этап. На ТО 090…100 производят окончательное формирование наиболее ответственных и точных поверхностей. Второй вариант ТП, реализуемый на станках с ЧПУ, построен по принципу интеграции. Оп. 005. Горизонтально-фрезерная. Переходы 5а, 6а. Станок мод. 6Н804Г. Оп. 010. Вертикально-сверлильная, ЧПУ, черновая. Переходы 12а, 12б, 13а, 13б, 14а, 14б. Станок мод. 2Р135Ф2-1. Оп. 015. Вертикально-фрезерная, ЧПУ, черновая. Переходы 1а, 15а,2а, 3а, 4а, 16а, 7а, 8а, 9а, 10а, 11а. Станок мод. ЛФ260М3. Оп. 020. Сверлильно-фрезерно-расточная, ЧПУ, первая. Переходы 6б, 3б, 18а, 20а, 21а, 7б, 8б. Станок мод. 6902ПМ-Ф2. Оп. 025. Сверлильно-фрезерно-расточная, ЧПУ, вторая. Переходы 5б, 17а, 19а, 22а. Станок мод. 6902ПМ-Ф2. Оп. 030. Плоско-шлифовальная, первая. Переход 5в. Станок мод. 3701. Оп. 035. Плоско-шлифовальная, вторая. Переход 6в. Станок мод. 3701. Оп. 040. Вертикально-сверлильная. Переход 12в. Станок мод. 2Н125Л. Легко заметить, что во 2-м варианте ТП операция 005 оставлена без изменения, во вторую ТО добавлены переходы. Черновые переходы выполняют на одной ТО – оп. 015, а чистовые сведены к двум ТО. Последние три операции оставлены без изменения. Третий вариант ТП, реализуют на высокопроизводительном оборудовании. Он построен на принципе концентрации переходов. Оп. 005. Карусельно-фрезерная. Переходы 5а, 6а. Модель станка 621М. Оп. 010. Агрегатно-сверлильная, первая. Переходы 12а, 13а, 14а, 12б, 13б, 14б, 18а, 20а, 21а. Агрегатно-сверлильный станок, 3 раб. позиции. Оп. 015. Продольно-фрезерная, черновая. Переходы 1а, 15а, 2а, 3а, 4а, 16а, 7а, 8а, 9а, 10а, 11а. Модель станка 6604. Оп. 020. Продольно-фрезерная, чистовая. Переходы 3б, 5б, 6б, 7б, 8б. Модель: 6604. Оп. 025. Карусельно-шлифовальная. Переходы 5в, 6в. Модель станка 3Б756. Оп. 030. Агрегатно-сверлильная, вторая. Переходы 17а, 19а, 21а, 12в. Агрегатный станок. В этом варианте черновая обработка плоскостей пов. 5,6 и других технологических баз выполняется принципиально другими способами. Первую операцию 005 осуществляют на карусельно-фрезерном станке. Заготовки поочередно устанавливают на непрерывно вращающемся столе в 2-х позициях. Аналогично выполняют окончательную обработку этих поверхностей плоским шлифованием на карусельно-шлифовальном станке. Обработку отверстий сводят к двум агрегатно-сверлильным операциям, в несколько позиций каждая. Черновая и чистовая обработка остальных плоскостей выполняется на продольно-фрезерном станке в несколько позиций. Пример 2. Расчет машинного и штучно-калькуляционного времен [3] для вариантов ТП, приведенных в примере 1. Первый вариант ТП Оп. 005. Тм= 0,0059×Л=0,0059×(62+10)×2=0,8496 мин. Тш.к. = Тм ×У=0,8496×1,68=1,427 мин. Оп. 010. Тм,12= 0,00056×Д×Л=0,00056×17,5×70=0,686 мин. Тм,13,14= 0,00056×11,7×70×2=0,9173 мин. ∑ Тм= 0,686+0,917=1,603 мин. Тш.к. = 1,603×1,51=2,42 мин. Оп. 015. Тм= 0,00666×Л=0,00666×117=0,779 мин. Тш.к. = Тм ×У=0,779×1,68=1,31 мин. Оп. 020. Тм= 0,00666×Л=0,00666×60=0,4 мин. Тш.к. = 0,4×1,68=0,672 мин. Оп. 025. Тм= 0,00666×Л=0,00666×57,8=0,38 мин. Тш.к. = Тм ×У=0,38×1,68=0,696 мин. Оп. 030. Тм=0,00666×Л= 0,00666×70=0,466 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,466×1,68=0,78 мин. Оп. 035. Тм= 0,00666×Л = 0,00666×70=0,466 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,466×1,68=0,78 мин. Оп. 040. Тм=0,00666×Л = 0,00666×70=0,466 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,466×1,68=0,78 мин. Оп. 045. Тм= 0,00666×Л = 0,00666×103=0,686 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,686×1,68=1,152 мин. Оп. 050. Тм= 0,00666×Л = 0,00666×26=0,173 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,173×1,68=0,291 мин. Оп. 055. Тм= 0,00021×Д×Л =0,00021×19,75×70= 0,29 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,29×1,51=0,438 мин. Оп. 060. Тм= 0,00021×Д×Л =0,00021×13×70×2= 0,382 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,382×1,51=0,577 мин. Оп. 065. Тм= 0,00352×Л = 0,00352×117= 0,412 мин. Тш.к. = Тм ×У= 0,412×1,68=0,692 мин. Оп. 070. Тм= 0,00352×Л = 0,00352×117=0,412 мин. Тш.к. = 0,412×1,68=0,692 мин. Оп. 075. Тм= 0,00352×Л = 0,00352×103×2=0,725 мин. Тш.к. = 0,725×1,68=1,218 мин. Оп. 080. Тм= 0,00352×Л = 0,00352×57,8=0,203 мин. Тш.к. = 0,203×1,68=0,341 мин. Оп. 085. Тм= 0,00021×Д×Л =0,00021×22×1,0×6= 0,11 мин. Тш.к. = 0,11×1,51=0,166 мин. Оп. 090. Тм= 0,0015×Л=0,0015×117=0,17 мин. Тш.к. = 0,17×1,83=0,304 мин. Оп. 095. Аналогично Тш.к. = 0,304 мин. Оп. 0100. Тм= 0,000436×Д×Л =0,000436×20×70= 0,61 мин. Тш.к. = 0,61×1,51=0,922 мин. Второй вариант ТП Оп. 005. Тш.к. =1,427мин., аналогично 1-му варианту. Оп. 010. ∑ Тм,= 0,686+0,9173+0,29+0,382= 2,2753 мин., Тш.к. = 2,2753 ×3=6,8259 мин. Оп. 015. ∑ Тм = 0,779+0,466+0,4+0,38+0,217+0,365+0,0893+0,686+0,173= 3,555 мин. Тш.к. = 3,555×3,0=10,666 мин. Оп. 020. ∑ Тм = 0,412+0,203+0,0183+0,0183+0,0183+0,3625+0,3625=1,3949 мин. Тш.к. =1,3949 × 3,0= 4,1847 мин. Оп. 025. ∑ Тм = 0,412+0,0183+0,0183+0,0183=0,4669 мин. Тш.к. = 0,4669×3,0 = 1,4007 мин. Оп. 030. Тш.к. = 0,311 мин, как в оп. 090 1-го варианта. Оп. 035. Тш.к. = 0,311мин, как в оп. 095 1-го варианта. Оп. 040. Тш.к. = 1,356мин, как в оп. 100 1-го варианта. Третий вариант ТП Оп. 005. Тш.к. =1,427/2 = 0,7135 мин. Оп. 010. 2-я позиция: 1,02 мин. =Тм12, 3-я позиция: Тм = 0,29 мин., 4-я позиция: Тм = 0,62 мин. из них Тм, макс = 0,686 мин., Тш.к. = 0,686×1,5=1,029 мин. Оп. 015. Л1=117 мм, Л7=97 мм, Lобщ=117+97=214 мм Тм=0,00666× Lобщ = 0,00666×214=1,425 мин. Тш.к. = 1,425×1,68 = 2,394 мин. Оп. 020. Тм = 0,00666× L = 0,00666 × 117 = 0,779 мин. Тш.к. = 0,779×1,5 = 1,1685 мин. Оп. 025. Тш.к. =0,304/2 = 0,152 мин. Оп. 030. 2-я поз-я Тм = 0,61 мин. 3-я поз-я Тм = 0,02 мин. Тм max = 0,61мин. Тш.к. = 0,61×1,5=0,915 мин. Пример 3. Расчет себестоимости операций и технологических процессов. Расчет ведут, учитывая стоимость одного машино-часа [1] – см. Приложение 2. (На 01.01.2008 принимают КИ = 56×1,331). Первый вариант ТП Оп. 005. С = 4,36/60 × 1,427 × 56 × 1,331 = 7,729 руб. Оп. 010. С = 4,36/60 × 2,42 × 56 × 1,331 = 12,085 руб. Оп. 015. С = 4,36/60 × 1,31 × 56 × 1,331 = 7,095 руб. Оп. 020. С = 4,36/60 × 0,672 × 56 × 1,331 = 3,641 руб. Оп. 025. С = 4,36/60 × 0,646 × 56 × 1,331 = 3,500 руб. Оп. 030. С = 4,36/60 × 0,78 × 56 × 1,331 = 4,227 руб. Оп. 035. С = 4,36/60 × 0,78 × 56 × 1,331 = 4,227 руб. Оп. 040. С = 4,36/60 × 0,78 × 56 × 1,331 = 4,227 руб. Оп. 045. С = 4,36/60 × 1,152 × 56 × 1,331 = 6,2424 руб. Оп. 050. С = 4,36/60 × 0,291 × 56 × 1,331 = 1,577 руб. Оп. 055. С = 4,02/60 × 0,438 × 56 × 1,331 = 2,187 руб. Оп. 060. С = 4,02/60 × 0,577 × 56 × 1,331 = 2,881 руб. Оп. 065. С = 4,36/60 × 0,692 × 56 × 1,331 = 3,75 руб. Оп. 070. С = 4,36/60 × 0,692 × 56 × 1,331 = 3,75 руб. Оп. 075. С = 4,36/60 × 1,218 × 56 × 1,331 = 6,60 руб. Оп. 080. С = 4,36/60 × 0,0694 × 56 × 1,331 = 0,376 руб. Оп. 085. С = 4,02/60 × 0,166 × 56 × 1,331 = 0,829 руб. Оп. 090. С = 3,26/60 × 0,304 × 56 × 1,331 = 1,230 руб. Оп. 095. С = 3,26/60 × 0,304 × 56 × 1,331 = 1,230 руб. Оп. 100. С = 4,02/60 × 0,922 × 56 × 1,331 = 4,604 руб. Всего: ∑С = 81,987 руб., ∑Тш.к.= 24,4186 мин. Второй вариант ТП Оп. 005. Аналогично 1-му варианту С = 7,729 руб. Оп. 010. С = 4,00/60 × 6,8259 × 56 × 1,331 = 33,918 руб. Оп. 015. С = 6,88/60 × 10,666 × 56 × 1,331 = 91,160 руб. Оп. 020. С = 7,55/60 × 4,1847 × 56 × 1,331 = 39,249 руб. Оп. 025. С = 7,55/60 × 1,4007 × 56 × 1,331 = 13,137 руб. Оп. 030. С = 1,23 руб. Оп. 035. С = 1,23 руб. Оп. 040. С = 4,604 руб. По 1-му варианту Всего: ∑С = 184,528 руб., ∑Тш.к.= 26,4823 мин. Третий вариант ТП Оп. 005. С = 12,32/60 × 0,7135 × 56 × 1,331 = 10,92 руб. Оп. 010. С = 4,67/60 × 1,029 × 56 × 1,331 = 5,97 руб. Оп. 015. С = 5,92/60 × 2,394 × 56 × 1,331 = 7,354 руб. Оп. 020. С = 5,92/60 × 1,1685 × 56 × 1,331 = 19,06 руб. Оп. 025. С = 4,53/60 × 0,152 × 56 × 1,331 = 0,855 руб. Оп. 030. С = 4,02/60 × 0,915 × 56 × 1,331 = 4,57 руб. Всего: ∑С =48,73 руб., ∑Тш.к.= 6,372 мин. Оптимальным ТП по критерию себестоимости является третий вариант ТП. Он же оптимален и по второму критерию – производительности! Особенности расчета: 1. Машинное время для агрегатных станков определяют для каждой позиции и принимают наибольшее из них. 2. При расчете себестоимости в этом случае: - в качестве каждой силовой головки принимают вертикально-сверлильный станок с Дмакс, равным диаметру обрабатываемого отверстия; - при использовании многошпиндельной головки (насадной) Дмакс вертикально-сверлильного станка выбирают из условия где Д1, Д2, … - диаметры обрабатываемых отверстий. 3. При применении фрезерных силовых головок учитывают себестоимость фрезерного станка наименьших габаритов соответствующей мощности.
Библиографический список 1. Расчет экономической эффективности новой техники: Справочник/ Под общей ред. К.М. Великанова. -2-е изд. перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Лен. отд. 1990. -448 с. 2. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении/ В.В. Бабук, В.А. Шкред, Г.П. Кривко и др.; под общей ред. В.В. Бабука. Мн. 1987. -158с. 3. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. М. Изд. стандартов. 1992. 4. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие/ В.И. Аверченков и др.: Под общей ред. В.И. Аверченкова и Е.А. Польского. -2-е изд., перераб. и доп. _М.: ИНФРА-М, 2005.-288с. Приложение 1 Расчет машинного времени обработки поверхности по переходам [3] Разрезание металла
Примечание: Обозначение величин: а – коэффициент, учитывающий время обратного (холостого) хода; В – ширина заготовки, мм; Д, d – диаметры заготовок (отверстий), мм; dФ – диаметр фрезы, мм; F∑ - суммарная площадь обрабатываемой поверхности, мм2; f – коэффициент, учитывающий число проходов без поперечной подачи; h – припуск на обработку, мм; i – количество проходов; i1, i2, i3 – число проходов, соответственно, черновых, получистовых, чистовых; К - коэффициент, характеризующий наиболее вероятные условия обработки; L – длина заготовки, ступени, хода, протяжки, мм; Lобр – длина рабочего хода при обработке, мм; m – модуль зубчатого колеса, мм; n – число оборотов, число двойных ходов в минуту; nш – число оборотов шевера в минуту; р – число проходов без поперечной подачи; S – продольная подача, мм/об, при строгании мм/дв.ход; S1, S2, S3 – подачи при черновом, получистовом и чистовом шлифовании, мм/дв.ход; Sz – подача на зуб фрезы, мм; Sм – минутная подача, мм/мин; Sтан – тангенциальная подача, мм/об заг.; Sр – радиальная подача, мм/дв.ход; Sм.о.х. – минутная подача обратного хода, мм/мин; Sкр – круговая подача, мм/дв.ход; Тм – наиболее вероятное машинное время обработки, мин; t – поперечная подача (глубина резания) мм/проход; τ – время обработки одного зуба, мин; τ1 – время на переключение и деление, мин; τ2 – время на поворот заготовки на один зуб, мин; V – скорость резания, м/мин; Vз – окружная скорость вращения заготовки, м/мин; Vст – скорость перемещения стола, м/мин; Vр.х. – скорость рабочего хода, м/мин; ω – число одновременно обрабатываемых заготовок; Z – число зубьев зубчатого колеса, шлицевого вала, звездочки; Zф – число зубьев фрезы; Zш – число зубьев шевера; dв.к. – диаметр ведущего круга; nв.к. – число оборотов ведущего круга в мин.; Sв - вертикальная подача, В – ширина венца, h – припуск на сторону, мм; F∑= πdl.
Приложение 2 Нормативы затрат, приходящихся на 1 ч работы металлорежущего оборудования, [1] [копейка] Таблица 1
(0.008 сек.) |