Проектування механічної дільниці для обробки деталі

Проектування механічної дільниці для обробки деталі

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра ТМ і КТС

Група МС-112

Курсовий проект

з дисципліни «Механоскладальні дільниці та цехи
»

ТЕМА: «Проектування механічної дільниці для обробки деталі Корпус
»

Житомир

Зміст

1. Завдання на проектування

2. Вихідні дані для проектування

3. Визначення серійності виробництва

4. Розрахунок необхідної кількості верстатів

5. Розрахунок чисельності працівників

6. Визначення необхідних площ

7. Енергетична частина

8. Будівельна частина

9. Оцінка економічної ефективності

1. Завдання на проектування

Задана деталь (корпус) є типовим представником програми, на яку розробляється технологічний процес. Деталь призначена для закріплення кулькової гвинтової пари поздовжнього переміщення супорту верстата 1В340Ф3. Креслення деталі-представника наведено в додатку.

Річна програма випуску деталі-представника N1
= 12500 шт/рік

Дві інші деталі програми, на які технологічний процес не розробляється, - корпус (назвемо його „корпус 2”) та кришка.

Річна програма випуску 2-х деталей програми:

- корпусу: N2
= 12500 шт/рік;

- кришки: і N3
= 12500 шт/рік.

2. Вихідні дані для проектування

Типовий маршрутний технологічний процес обробки деталі-представника подано далі:

Типовий маршрутний технологічний процес обробки деталі „Корпус”

Встановлені при розробці технологічного процесу норми часу для кожної з операцій механічної обробці 1-єї деталі-представника наведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Норми часу на операції механічної обробки деталі-представника

№	Операція	Верстат	ТО , хв	ТД , хв	ТШТ , хв	ТШТ.К., хв
10	фрезерна	6Р13Ф3	1,01	1,55	2,76	2,87
15	фрезерно-розточувальна	6Р13Ф3	1,48	1,49	3,2	3,37
20	фрезерна	ГФ2171С5	2,62	1,76	4,73	4,84
25	фрезерно-розточувальна	ГФ2171С5	4,7	1,76	6,39	7,14
30	свердлильна	ГФ2171С5	3,64	2,71	6,86	6,93
35	свердлильна	ГФ2171С5	2,06	1,46	3,8	3,88
40	свердлильна	ИР500ПМФ4	1,81	3,89	5,97	6,05

Трудомісткість обробки 1-єї деталі-представника по кожній і
-тій операції:

, (верстато-год
)

Сумарна трудомісткість обробки 1-єї деталі-представника на кожному з типорозмірів верстату визначається як сума трудомісткостей обробки по всім операціям, що виконуються на даному типорозмірі верстату:

, (верстато-год
)

або

де
- штучно-калькуляційний час виконання і-ї
операції (табл. 1).

Визначимо трудомісткість для кожного типорозміру обладнання:

для 6Р13Ф3: (верстато-годин);

для ГФ2171С5: (верстато-годин);

для ИР500ПМФ4: (верстато-годин)
;

Результати обчислень зведемо до таблиці 3.

Деталь, на яку розроблявся технологічний процес, є типовим представником групи деталей, що виготовляються в проектованому цеху. Розрахунок ведеться за приведеною програмою на основі базової маршрутної технології деталі-представника, а трудомісткість по переробкам для деталей програми визначається згідно коефіцієнтів приведення, які враховують різницю в трудомісткості від маси (
), серійності (
), точності (
).

Загальний коефіцієнт приведення розраховуємо за формулою:

Значення коефіцієнтів приведення для деталей даного цеху вказано в таблиці 2:

Таблиця 2. Коефіцієнти приведення деталей програми

№ п/п	Позначення деталі	Назва деталі	Коефіцієнт приведення			Загальний коефіцієнт
1	30.05.25	Корпус (базова деталь)	1	1	1	1
2	30.12.04	Корпус 2	1,4	0,8	1,1	1,232
3	30.20.08	Кришка	0,9	0,9	1,0	0,891

Трудомісткість деталей, на які технологічний процес не розробляється, визначається множенням трудомісткості базової деталі на відповідний коефіцієнт приведення:

;

.

Результати зведені в таблицю 3.

Таблиця 3. Трудомісткості обробки всіх деталей програми

№ п/п	Позначення деталі	Назва деталі	Трудомісткість деталі, верстато-годин				Річна програма, шт.
			загальна	Т6Р13Ф3	Т ГФ2171С5	ТИР500ПМФ4
1	30.05.25	Корпус (базова деталь)	0,585	0,104	0,38	0,101	12500
2	30.12.04	Корпус 2	0,721	0,128	0,468	0,125	12500
3	30.20.08	Кришка	0,521	0,093	0,338	0,09	12500
Σ =	1,827	0,325	1,186	0,316	37500

спрощено для загальних трудомісткостей по типам обладнання:

Трудомісткість, верстато-годин				Річна програма, шт/рік
Загальна
1,827	0,325	1,186	0,316	NΣ = 37000

3. Визначення серійності виробництва

Приймаємо 2-змінний режим роботи.

Такт випуску для деталі-представника:

,

де

FД

= 3890 год (для верстатів з ЧПК) - дійсний фонд роботи обладнання у дві зміни;

N1
= 12500 річна програма випуску деталі-представника;

(хв/шт).

Сумарний штучно-калькуляційний час :
(хв)

Середній штучний час:

(хв),

де n –
кількість операцій

Коефіцієнт серійності:

→ виробництво багатосерійне.

4. Розрахунок необхідної кількості верстатів

Розрахункова кількість верстатів визначається діленням сумарної трудомісткості обробки на верстатах даного типорозміру на дійсний фонд роботи обладнання:

,

де

Fд
=
3890 год
- дійсний фонд роботи обладнання (верстатів з ЧПК) у дві зміни

=37500 - річна програма випуску усіх деталей;

(шт.);

(шт.);

(шт.);

Коефіцієнт завантаження обладнання рівний відношенню розрахункової кількості верстатів до прийнятої:

Середній коефіцієнт завантаження верстатів на дільниці:

Результати розрахунків зводимо в таблицю 4:

Таблиця 4.
Розрахунок кількості верстатів та їх коефіцієнта завантаження

Типорозмір верстату	Сумарна трудоємкість, верстато-год.	Річна програма, шт.	Розрахункова кількість верстатів, шт .	Прийнята кількість верстатів, шт.	Коефіцієнт завантаження обладнання	Середній коефіцієнт завантаження
6Р13Ф3	0,325	12500	3,13	4	0,78	0,878
ГФ2171С5	1,186	12500	11,4	12	0,95
ИР500ПМФ4	0,316	12500	3,05	4	0,76
Σ				20	-

За результатами розрахунків будуємо графік завантаження обладнання:

5. Розрахунок чисельності працівників

Число верстатників визначають за верстатомісткістю річного обсягу робіт або за прийнятим числом верстатів цеху (дільниці):

,

де

ФР
= 1840 год
- ефективний річний фонд часу робітника;

КМ

≈ 2 для верстатів з ЧПК.

=37500 шт.;

– сумарна трудомісткість обробки

для верстатників 6Р13Ф3:
, приймаємо 4 чол.

для верстатників ГФ2171С5:
, приймаємо 12 чол.

для верстатників ИР500ПМФ4:
, приймаємо 4 чол.

Кількість допоміжних робітників, інженерно-технічних робітників (ІТР), службовців та ін молодшого персоналу приймемо у відсотках від числа верстатників:

Результати розрахунків занесемо до табл. 5:

Таблиця 5.
Розрахунок чисельності працюючих

Категорія робітників	Відсоток від число верстатників, %	Розрахункова кількість, чол.	Прийнята кількість, чол.
Верстатники	100 %	-	20
Допоміжні робітники	30 %	6	6
ІТР	20 %	4	4
Молодший обсл. персонал	3 %	0,6	1
Службовці	2 %	0,4	1
Робітники ВТК	5 %	1	1
Всього:	-		33

Число виробничих і допоміжних робітників, що працюють у першу зміну, приймається у відсотках від їх кількості = 60%, ІТР -70%.

6. Визначення необхідних площ

Загальна площа
цеху дільниці визначається так:

, де

- виробнича площа
цеху дільниці, яка визначається за формулою:

( м2
), де

- питома площа на один верстат, визначається за нормативами і дорівнює для середніх верстатів 24 м

2
;

= 20 - сумарна прийнята кількість верстатів (табл. 4.);

- допоміжна площа
цеху (дільниці) в загальному випадку:

В цій формулі:

- площа заточувального відділення
:

( м2
), де

- питома площа на один заточувальний верстат, визначається за нормативами в залежності від розміру виробів і дорівнює в нашому випадку 12 м

2
;

-

кількість основних верстатів заточувального відділення, що визначається у відсотках від прийнятої кількості верстатів.

– площа відділу ремонту інструменту і оснастки.
Оскільки прийнята кількість основних верстатів менше 100, то даний відділ не передбачається.

- площа інструментально-роздавальної комори (ІРК);

- площа комори зберігання пристроїв;

- площа комори інструментальної оснастки.

Оскільки прийнята кількість верстатів менше 200, встановлюється одна комплексна комора для усіх видів інструментів та пристроїв, а відповідні норми площ сумуються:

, м2
.

( м2
), де

с
=20 - сумарна прийнята кількість верстатів (табл. 4);

- питома площа на один верстат, визначається за нормативами і дорівнює 0,5 м

2
;

( м2
), де

- питома площа на один верстат, визначається за нормативами і дорівнює 0,4 м

2
;

Отже:

( м2
),

– площа відділу технічного контролю (ВТК):

( м2
),

де

= 1 - розрахована раніше кількість робітників відділу технічного контролю (табл. 5);

5 м2
– площа на 1-го робітника ВТК;

– коефіцієнт на розташування обладнання, інвентарю та проходів.

– площа цехової ремонтної бази, в даному проекті не передбачається, оскільки розрахована кількість верстатів основного обладнання менша 100.

– сумарна площа складів, в нашому випадку є сумою площ складу готових деталей і складу заготовок:

Величина площ кожного з складів:

,

де

= 5 днів – нормальний час зберігання заготовок/деталей на складі (за нормативами);

днів
– число робочих днів на протязі року;

– середня вантажонапруженість площі складу (за нормативами);

= 0,25 – коефіцієнт використання площі цеху (за нормативами):

- площа складу заготовок
:

( м2
), де

(т)
–

маса всіх заготовок, що обробляються на дільниці на протязі всього року;

т
;

m
=22 – маса однієї заготовки (виходячи з маси деталі, заданої на кресленні);

- площа складу готових деталей :
:

( м2
), де

т
- маса всіх деталей, що обробляються на дільниці на протязі всього року;

т
;

m
=20 – маса однієї заготовки (виходячи з маси деталі, заданої на кресленні);

– площа відділів для приготування і роздавання змащувально-охолоджуючих рідин, не передбачається, оскільки розрахована кількість верстатів основного обладнання менша 30.

– площа відділу збору і переробки стружки не передбачається, оскільки виробнича площа невелика.

- площа відділу ізоляції браку ~ 9 м2
.

Отже, сумарна потрібна допоміжна площа
дільниці:

( м2
);

Загальна необхідна площа
дільниці:

( м2
)

Результати розрахунку площ цеху (дільниці) зведені в таблиці 6:

Таблиця 6.
Площа відділень цеху

Найменування службових приміщень	Площа, м2
А - Виробнича площа 1 - Механічна дільниця	480
Б - Допоміжна площа 1 - Заточувальне відділення 2 - ІРК 3 - Контрольне відділення 4 - Склад заготовок 5 - Склад деталей 6 - Відділ ізоляції браку	12 18 8 17 27 9
Разом допоміжної площі:	91
Загальна технологічна площа:	571

Розрахунок площ побутових приміщень:

В даній роботі передбачаємо:

а) гардеробну кімнату:
( м2
),

0,43 м2
– площа у розрахунку на одного робітника;

33 – загальна прийнята кількість робітників (табл. 5);

б) санвузол:
м2
, (за нормативами 2,6 м2
– на 18 чоловіків або на 12 жінок);

в) кімнату для відпочинку:
( м2
),

0,2 м2
– площа у розрахунку на одного робітника;

33 – загальна прийнята кількість робітників (табл. 5);

7. Енергетична частина

Річна потреба в електроенергії:

W = Na
Fд
ηз
, кВт/год

Na
—
активна потужність;

Fд
–дійсний робочий фонд часу роботи обладнання, год;

η
з
– коефіцієнт завантаження обладнання.

Na
= Кп
Nуст
, кВт

Отже,

W = Кп
Nуст
Fд
ηз

Кп
= 0,25 —
коефіцієнт попиту;

Nуст
—
встановлена потужність обладнання (всієї кількості верстатів даного типорозміру).

W
6Р13Ф3
=
0,25·30·3890·0,78=22756,5 , (кВт/год)

W
ГФ2171С5
=
0,25·90·3890·0,95=83148,75 , (кВт/год)

W
ИР500ПМФ4
=
0,25·56·3890·0,76=41389,6 , (кВт/год)

Результати зводимо до табл. 7

Таблиця 7. Розрахунок потреби в електроенергії

Споживач	Кількість, шт	Потужність, кВт		Дійсний робочий фонд часу, год	Коеф. заван-таження	Річна витрата, кВт/год
		одиниці	всього
6Р13Ф3	4	7,5	30	3890	0,78	22756,5
ГФ2171С5	12	7,5	90	3890	0,95	83148,75
ИР500ПМФ4	4	14	56	3890	0,76	41389,6
ЗАГАЛОМ	20					147294,85

8. Будівельна частина

Сітку колон та схему корпуса вибираємо за нормативами, виходячи з необхідної розрахованої загальної площі цеху (572 м2

– табл. 6).

Ширина прольоту - 24 м

, крок середніх колон - 12 м

, крок крайніх колон приймаємо 12 м

.

Довжина прольоту рівна добутку числа кроків на крок колон:

3*12= 36 (м)

На дільниці розміщені підвісний однобалочний кран вантажопідйомністю 2 т.

Будівля виконана з залізобетонних конструкцій.

Висота будівлі розраховується за формулою:

Н = А1
+ А2
+ А3
+ А4
+ А5
+А6

Схема визначення висоти будівлі на рис.1.

А1
= 3205 мм —
висота найвищого верстату (ИР500ПМФ4);

А2
= 800 мм —
проміжок між верстатом і виробом, що транспортується;

А3
= 400 мм —
висота найбільшого виробу в положенні транспортування;

А4
= 1000 мм —
висота строп, [
п.5.2.1., с.24, 10]
;

А5
= 1000 мм —
відстань від гаку до стелі, [
п.5.2.1., с.25, 10]
;

Н = 3205 + 800 + 400 + 1000 + 1000 = 6405

(мм
)

Приймаю висоту будівлі —
7,2 м

згідно нормативів.

1 — обладнання; 2 — деталь; 3 — стропи.

Рис.1 — Визначення висоти прольоту

9. Оцінка економічної ефективності

Розрахунок економічної ефективності ведеться за наступним співвідношенням:

де

С1
= 42 грн. - собівартість одиниці продукції згідно з існуючим виробництвом;

С2
= 38,2 грн. - собівартість одиниці продукції згідно з спроектованим виробництвом;

К1
= 0,5·106
грн. - питомі капітальні вкладення на одиницю продукції згідно з існуючим і спроектованим виробництвом (задатись значеннями самостійно)

К2
= 0,4·106
грн. - питомі капітальні вкладення на одиницю продукції згідно зі спроектованим виробництвом;

ЕН
= 0,15 – нормативний коефіцієнт ефективності капітальних витрат.

= 37500 – сумарна програма випуску всіх деталей.

Термін окупності капітальних вкладень:

(роки)

Нормативний строк окупності 2...3 роки, отже запропонований проект є ефективним.

Література

1. Анурьев В.И. – Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.1. – 8-е изд., перераб. и доп. Под. ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с.

2. ГОСТ 25347-82. - Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки (СТ СЭВ 144-88).

3. ГОСТ 26645-85. - Оливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

4. ГОСТ 3.1125-88. ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

5. ГОСТ 3212-92. – Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров.

6. Кирилович В.А., Мельничук П.П., Яновський В.А. - Нормування часу та режимів різання для токарних верстатів з ЧПК: Навчальний посібник для студентів машинобудівних спеціальностей / Під заг. ред. В.А. Кириловича. - Житомир: ЖІТІ, 2001. - 600 с.

7. Курсовое проектирование по технологи машиностроения./Под ред. А.Ф. Горбацевича. – Минск, Высш.шк., 1975. – 288 с.

8. Мельников Г.Н., Вороненко В.П. - Проектирование механосборочных цехов; Учебник для студентов машиностроит. специальностей вузов/Под ред. А.М. Дальского. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

9. Мельничук П.П., Боровик А.І., Лінчевський П.А., Петраков Ю.В. – Технологія машинобудування: Підручник. – Житомир: ЖДТУ, 2005. – 882 с.

10. Методические указания к определению площадей и выполнению планировки цеха в технологических дипломных проектах. - Киев: КПИ, 1989. - 50 с.

11. Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з курсу „Механоскладальні цехи та дільниці”. Для студентів машинобудівних спеціальностей. - Житомир: ЖІТІ, 2002. - 27 с.

12. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство.- Изд. 2-е, М: Машиностроение, 1974. – 426 с.

13. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть І. Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е, М :Машиностроение, 1974. – 406 с.

14. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть ІІ. Зуборезные, горизонтально-расточные, резьбонакатные и отрезные станки. Изд. 2-е, М: Машиностроение, 1974. – 406 с.

15. Петров П.В. – Расчет оливки и оценка способа литья. - Методические указания для выполнения практической работы по дисциплине "Технология приборостроения". – Новосибирск, ИИОТ СГГА, 2005.

16. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб. Пособие / П.А. Руденко, Ю.А. Харламов, В.М. Плескач; под общ. ред. В.М. Плескача. – К.: Выща шк., 1991. – 247 с.

17. Справочник по чугунному литью./Под ред. д-ра техн. наук Н.Г. Гришовича. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1978. – 758 с.

18. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.