Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С.П. Королева
Кафедра КиПРЭС
Технология деталей РЭС
Пояснительная записка к курсовому проекту
Выполнила: студентка 538 группы
Калинкина Е.В.
Проверил: Меркулов А.И.
Самара 2008
РЕФЕРАТ
Данный курсовой проект содержит: 22 с, 3 источника.
Графическая документация: 1 лист А4.
ДЕТАЛЬ, ЗАГОТОВКА, ПРОЦЕСС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ, ШТАМПОВКА, РЕЗКА ЛАЗЕРНАЯ, СЕБЕСТОИМОСТЬ.
В данном курсовом проекте разработан технологический процесс лазерной резки детали – угольника из листового материала сталь 20. Резка детали осуществляется с помощью лазерного станка LMC-2000-1,5. Выполнен расчет себестоимости полученного изделия.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….5
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ…………………………………………………..6
2 НОРМИРОВАНИЕ ТП……………………………………………...........8
1.1 ТП штамповки…………………………………………………………….8
1.2 ТП лазерной резки……………………………………………………….10
3 РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ДЕТАЛИ………………………………11
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ…………………………………………………...12
4.1 Структура себестоимостей……………………………………………...12
4.2 Сравнение вариантов ТП………………………………………………..12
4.3 Расчет критического значения программы выпуска…………………..12
Заключение……………………………………………………………….13
Список использованных источников…………………………………...14
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Чертеж детали «Угольник»……………………….15
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Технические данные станков лазерной обработки………………………………………….16
ВВЕДЕНИЕ
Высокие темпы производства радиоаппаратуры являются, главным образом, результатом совершенствования технологии. Все больше возникает необходимость применения в производстве радиоаппаратуры различных технологических процессов, применяемых в других отраслях промышленности.
Процессы холодной обработки давлением являются наиболее производительными и эффективными способами формообразования деталей, поэтому они находят широкое применение в производстве деталей и узлов радиоаппаратуры.
В составе некоторых изделий радиоаппаратуры насчитывается 70-80% деталей, изготовленных обработкой давлением. Операции такой обработки отличаются простотой и не требует исполнителей высокой квалификации, вместе с ним они производительны и обладают высокой точностью и стабильностью геометрических параметров обрабатываемых деталей.
В настоящее время наряду с холодной штамповкой высокоэффективным методом обработки тонколистового проката является лазерная обработка.
В данном проекте сравниваются два метода изготовления заданной детали штамповкой и лазерной резкой.
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- Программа выпуска – N=25000 шт/г.
- Режим работы участка – d=1 смена.
- Материал деталей – Сталь 20 по цене Cм
’
= 50 р/кг.
- Размеры листа 1800*1200*2 мм.
Определим фонд времени
F=Fk
*d*(1-p) (1)
где Fk
- календарный фонд времени при работе в одну смену; Fk
= 2070ч/г;
р –коэффициент, учитывающий потери времени на переналадку
оборудования при серийном характере производства; принимаем
p=0,15
Тогда
F=2070*1*(1-0,15)=1760 ч=105570 мин.
Оптимальный вариант ТП будем выбирать по наименьшему значению технологической себестоимости, которая рассчитывается по формуле
Сш
=M+S+V+B/N, (2)
где Сш
– технологическая себестоимость одной детали (штучная
себестоимость);
М – стоимость материала на изготовление одной детали;
S – зарплата основных рабочих для изготовления одной детали;
V – стоимость потребляемой электроэнергии в расчете не одну деталь;
В – единовременные затраты (стоимость эксплуатации оборудования
оснастки).
M, S, V, B рассчитываются по формулам:
M=(mзаг
– mотх
)* Cм
’
=h*f*ρ* Cм
’
– h*(f – f0
)*ρ*0,1* Cм
’
, (3)
где mзаг
– масса материала заготовки;
mотх
– масса реализуемых отходов от одной детали;
h – толщина материала; h=2мм;
f – площадь заготовки;
f0
– площадь детали;
ρ –плотность материала; для Стали 20 ρ=7,8 г/см3
;
Cм
’
– цена материала; Cм
’
=50 р/кг; коэффициент 0,1 связывает
стоимость(цену) исходного материала и отходов.
S=S’*∑tШ
i
, (4)
где S’ – часовая оплата труда рабочих; S’=50г/ч;
tШ
i
- время выполнения i-ой операции (штучное время) в расчете на
одну деталь;
n – количество операций по ТП.
V=∑Wi
*αi
*Sэ
’* tШ
i
/60, (5)
где Wi
– установленная мощность двигателя на i-ой операции, кВт;
αi
– коэффициент нагрузки двигателя; принимаем для всех операций
α=0,5;
Sэ
’ – стоимость одного кВт*час электроэнергии; принимаем
Sэ
’=1,69 р/кВт*час.
B=∑(ai
*Ki
*ηi
+ aосн
i
*Kосн
i
), (6)
где Ki
и Kосн
i
– стоимость(цена) соответственно оборудования и оснастки
на i-ой операции;
ai
и aосн
i
– коэффициенты амортизации соответственно оборудования
и оснастки на i-ой операции; принимаем для всех операций
a=0,1; aосн
=0,25.
ηi
– коэффициент загрузки оборудования на i-ой операции.
2 НОРМИРОВАНИЕ ТП
При заданной программе выпуска реально могут рассматриваться два конкурирующих ТП изготовления детали: штамповкой и лазерной резкой.
2.1 ТП штамповки
ТП штамповки состоит из трех операций:
- заготовительной;
- вырубной с одновременной пробивкой отверстий;
- галтовочной.
1 операция
– заготовительная
Лист режется на полосы на гильотинных ножницах. Ширина полос lп
=40+2*Δl=40+2*3=46 мм.
Возможны два варианта раскроя листа на полосы: вдоль и поперек длинной стороны листа.
В первом варианте из листа получим
n1
=(1800/15)*(1200/46)=120*26=3120 деталей
Во втором варианте
n2
=(1800/46)*(1200/15)=39*80=3120 деталей
В расчетах берутся только целые значения полос. Припуск на сторону Δl=1,5*h=1,5*2=3 мм. Перемычки между деталями в полосе по 15 мм шириной берем равными нулю, т.к. существует штампы, обеспечивающие заданный 14 квалитет точности, к тому же позволяющие вырубать по две детали за один ход.
Как видно из расчетов, оба варианта раскроя дают одно и то же значение n=3120 деталей из листа.
Выбираем гильотинные ножницы марки Н-463:
- толщина разрезаемого материала – 0,1…9 мм;
- максимальная ширина разрезаемого материала – 2000 мм;
- технологическая производительность Q=35 ход/мин;
- потребляемая мощность W=28 кВт;
- цена К=111200 р.
и коэффициент загрузки оборудования (ножниц) η1
производством наших деталей за год.
tШ1
=1/(Q1
*nп
)=1/(20*120)=0,00042 мин.
Здесь Q1
=20 ход/мин – цикловая производительность гильотинных ножниц; nп
=120 – количество деталей в полосе.
η1
= tШ1
*N/F=0,00042*25000/105570≈0,0001
2 операция
– вырубка двух деталей за один ход пресса с одновременной пробивкой двух отверстий.
Определим усилие вырубки-пробивки
Р=k*l*h*σср
где k – коэффициент, учитывающий состояние рабочих деталей штампа;
k=1,3
l – периметр реза двух деталей; из чертежа детали получим
l=2*0,142=0,284 м.;
h – толщина материала; h=0,002м;
σср
– предел прочности материала на срез; для Стали 20
σср
=(300…400)МН/м2
, принимаем σср
=370 МН/м2
.
Р=1,3*0,284*0,002*370*106
=273208 Н≈27,8 тс.
Выбираем пресс кривошипный марки К-30:
- номинальное усилие Р=30 тс;
- технологическая производительность Q=140 ход/мин;
- установленная мощность W=2,8 кВт;
- цена К=52000 р.
Определим tШ2
и η2
.
tШ2
=1/(2*Q2
)=1/(2*40)=0,0125 мин.
Здесь 2*Q2
- цикловая производительность пресса при вырубке по две детали за один ход.
η2
=0,0125*25000/105570≈0,003
В этой операции используется оснастка-штамп комбинированный. Его цена Косн
=10000 р.
3 операция
– гальтовочная
Цель операции – удаление заусенцев, которые могут возникнуть в результате штамповки.
Оборудование – гальтовочный барабан:
- обработка групповая по 200 деталей;
- время обработки – 20 мин;
- время групповой загрузки-выгрузки tпз
=2 мин;
- установленная мощность W=1 кВт;
- цена К=10000 р.
Определим tШ3
и η3
.
tпз
= tШ3
=2 мин/200=0,01 мин.
Время потребления электроэнергии в расчете на одну деталь:
tШ3
=20 мин/200=0,1 мин.
η3
=0,1*25000/105570≈0,024
После расчета ТП по всем трем операциям определим mзаг
и mотх
; для этого подсчитаем площадь f и f0
.
f=1800*1200/3120=692,3 мм2
.
Из чертежа детали легко получить
f0
=40*15 - 5*5 - 2*π*62
/4=518,3 мм2
.
mзаг
=2*692,3*7,8*10-3
=10,8 г.
mотх
=2*(692,3 – 518,3)*7,8*10-3
=2,7 г.
Масса детали
m0
=2*518,3*7,8*10-3
≈8,1 г.
2.2 ТП лазерной резки
ТП лазерной резки по существу состоит из одной операции
– лазерной резки непосредственно из листа с припуском по 1 мм на шов.
Оборудование – лазерный станок. Из многочисленного семейства лазерных станков выбираем станок для резки модели LMC-2000-1,5 (Приложение Б). Основные характеристики станка:
- скорость резки υ=6 м/мин;
- скорость перемещения (холостого хода) υхх
=25 м/мин;
- потребляемая мощность W=400 кВт;
- цена К=2*106
р.
Определим n, tШ
, η, mзаг
, mотх
.
Здесь также возможны два варианта раскроя:
n1
=(1800/101)*(1200/10)= 2138 деталей из листа;
n2
=(1800/10)*(1200/101)= 2138 деталей из листа;
Принимаем для дальнейших расчетов более экономичный вариант n=3248.
tШ
=l/υ + lxx
/υxx
=0,142/6 + 0,02/25=0,024 мин.
Здесь l – длина резки; lxx
– величина холостого перемещения от одной детали к другой.
η=0,024*25000/105570=0,0057.
mзаг
=2*665*7,8*10-3
=103,7 г.
mотх
= mзаг
– m0
=10,37 – 8,1=2.27 г.
3 РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ДЕТАЛИ
Расчет выполняем по формулам (2)…(6).
3.1 ТП штамповки
М=(10,8*50 – 2,7*0,1*50)*10-3
=0,53 р.
S=50*(0,00042 + 0,0125 + 0,01)=0,019 р.
V=(28*0,00042 + 2,8*0,0125 + 1*0,1)*0,5*1,69/60=0,002 р.
В=0,1*(111200*0,0001 + 52000*0,003 + 10000*0,024) + 0,25*10000=2541р.
С1
=0,53 + 0,019 + 0,002 + 2541/25000=0,653 р.
3.2 ТП лазерной резки
М=(10,37*50 – 2,27*0,1*50)*10-3
=0,507 р.
S=50*0,024/60=0,02 р.
V=40*0,024*0,5*1,69/60=0,0135 р.
В=0,1*2000000*0,0057 + 0,25*2000=1640 р.
Здесь во втором слагаемом 2000 р – затраты на разработку программы, рассчитанной на 4 года (коэффициент амортизации 0,25).
С1
=0,507 + 0,02 + 0,0135 + 1640/25000=0,606 р.
Таким образом, для изготовления заданной детали объемом 25000 штук/год выбираем вариант лазерной резки, как обеспечивающий меньшую себестоимость по сравнению с технологией холодной штамповки.
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1 Структура себестоимостей
C1
C2
- затраты на материал – M – 81% 83,7%
- заработная плата – S – 3% 3,3%
- затраты не электроэнергию – V – 0,3% 7,2%
- стоимость эксплуатации оборудования – B/N– 15,7% 10,8%
4.2 Сравнение вариантов ТП
Постатейное сравнение расходов на одну деталь показывает, что переход от штамповки к лазерной резке приводит:
- к сокращению затрат на материал на(0,53 – 0,507)*100%/0,53=4,3%;
- к возрастанию оплаты труда рабочих на ~5%;
- к возрастанию энергоемкости в ~5,75 раза, что вообще характерно, по литературным данным, для лазерной обработки из-за низкого КПД лазеров;
- к сокращению единовременных затрат на 36,5%.
Заключение
В курсовом проекте разработан технологический процесс изготовления детали «угольник».
Для сравнения были приняты два конкурирующих метода изготовления – холодной штамповкой из листового материала и лазерной резкой.
Второй является в последние годы наиболее прогрессивным методом практически безотходного изготовления деталей и относится к группе ЭФХО (методы электрофизической и химической обработки). Их основное преимущество – высокая производительность и высокий уровень автоматизации труда, возможность изготовления деталей сложной формы. Сдерживающим фактором является дороговизна оборудования. Но при хорошо налаженном серийном производстве даже такое дорогое оборудование быстро окупается.
Список использованных источников
1. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для вузов/под ред. С.Е. Ушаковой – М.: Радио и связь. 1986 -256 с.
2. Гаврилов А. Н. Основы технологии приборостроения. Учебник для втузов. М.: «Высш. школа». 1976,-328 с.
3. СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам. Самара.: СГАУ, 2007.-30 с