Температура критических точек

Введение

Машиностроение – наиболее крупная комплексная отрасль, определяющая уровень научно-технического прогресса во всем народном хозяйстве, поскольку обеспечивает все отрасли машинами, оборудованием, приборами, а население – предметами потребления. Включает также металлообработку, ремонт машин и оборудования. Для нее особенно характерно углубление специализации производства и расширение ее масштабов.

Одной из актуальных научных проблем является разработка и развитие двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Развитие и область применения ДВС приобрели в настоящее время всеобъемлющий характер. Многочисленные научные исследования и разработки превратили ДВС в сложнейшую и в то же время надежную универсальную систему. В то же время опыт длительной эксплуатации в составе транспортных средств выявили недостатки, которые практически невозможно исключить путем модернизации конструкции двигателя не затронув базовых принципов его организации.

В данном дипломном проекте разрабатывается производство детали диск малый и дискбольшой роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты (РЛДВПТ) мощностью 5-10 кВт.

Диплом состоит из двадцати восьми рисунков и тринадцати таблиц. В процессе выполнения работы в дипломе проводиться исследования для выбора материала, на основе которых выбирается сталь 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71.

Подбирается самый экономичный и наиболее приближенный к форме детали вариант изготовления заготовки, рассчитываются припуски и допуски.

Выбираеться оборудование для быстрой и точной обработки детали с наименьшим числом переустановов.

Подбирается инструмент для обработки детали, разрабатывается маршрут обработки, на основе которого выполняется тех. процесс. Проводиться расчет времени на обработку и подбираются режимы резания.

Планируется участок механообработки. Рассчитывается высота и ширина участка механообработки. Количество станков потребное для изготовления партии деталей. Потребное цеховое оборудование, транспорт для перевозки деталей, тара.

Проводиться расчет капитальных вложений и затрат на производство дисков. Рассматривается техника безопасности и безопасность изготовления детали.

Содержание

1.Общая часть
1.1 Характеристика детали
1.1.1.Назначение и конструкция детали
1.1.2.Конструкторские расчеты детали
1.1.3.Выбор материала детали
1.1.4.Обоснование выбора материала
1.2. 1.1.5.Анализ точности изготовления и обоснования технических требований
1.2. 1.2.5. 1.1.6.Анализ технологичности детали
1.1.7.Выбор типа производства
1.1.8.Расчет такта выпуска и количества станков
2.Технологическая часть
2.1.Проектирование исходной заготовки
2.1.1.Выбор метода получения заготовки
2.1.2.Расчет себестоимости изготовления заготовки
2.2. Разработка схем базирования и закрепления по операциям
2.3. Оборудование
2.4. Инструмент
2.5. Разработка технологического процесса изготовления детали
2.5.1.Назначение маршрута обработки на отдельные поверхности
2.5.2.Маршрут обработки
2.6.Технологический процесс
2.7.Технологически расчеты
2.7.1.Расчет припусков на механообработку
2.7.1.1.Диаметральный размер
2.7.1.2.Линейный размер
2.7.2.Выбор и назначение режимов резания
2.7.2.1.Расчет режимов резания
2.7.2.2.Выбор режимов резания
2.7.3.Расчет норм времени
2.7.3.1.Расчет всех составляющих норм времени
3.Проектирование участка механообработки
3.1.Предварительный расчет годовой программы выпуска и такта
3.2.Расчет уточненной программы выпуска и такта
3.3.Расчет потребного количества оборудования
3.4.Расчет загрузки оборудования
3.5.Выбор типа здания
3.6.Расчет потребных производственных площадей
3.7.Разработка планировки участка механообработки
3.7.1.Межцеховой транспорт
3.7.2.Межоперационный транспорт
3.7.3.Грузоподъемные средства
3.7.4.Вид и размеры тары для заготовок
3.7.5.Система уборки стружки
3.7.6.Ширина проездов и проходов
3.7.7.Фактическая площадь участка механообработки
4.Экономическая часть
4.1.Анализ технико-экономических показателей существующего технологического процесса
4.1.1.Сумма капитальных вложений в оборудование
4.1.2.Сумма капитальных вложений в здание и производственные площади
4.1.3.Сумма капитальных вложений в оснастку и инструмент
4.1.4.Затраты на оплату труда рабочих
4.1.5.Сумма капитальных вложений в инвентарь
4.1.6.Расчет затрат на производство детали
4.1.7.Затраты на материал
4.1.8.Затраты на заработную плату в расчете на единицу изделия
4.1.9.Затраты на эксплуатацию оборудования
4.1.10.Затраты на амортизацию оборудования
4.1.11.Затраты на ремонт оборудования
4.1.12.Затраты на электроэнергию, приходящиеся на изделие
4.1.13.Затраты на оснастку
4.1.14.Затраты на содержание помещения
4.1.15.Цеховые затраты
5.Охрана труда, инженерная защита окружающей среды и действия в чрезвычайных ситуациях
5.1.Мероприятия по охране труда технике безопасности и противопожарной защите, производственной эстетике на участке
5.2.Характеристика проектируемого техпроцесса
5.3.Производственная санитария
5.3.1.Воздушная среда
5.3.2.Производственное освещение
5.3.3.Производственные вибрации и шум
5.4.Техническая безопасность
5.4.1.Элетробезопасность
5.4.2.Требования безопасности при выполнение техпроцесса
5.4.3.Требования безопасности к производственному оборудованию
5.5.Безопасность при работе с видеотерминалами
5.6.Пожаровзрывобезопасность
5.7.Организация рабочего места
Список литературы
Приложение

1.1.ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТАЛИ

1.1.1.Назначение и конструкция детали.

Диски в роторно-лопастной группе выполняют две функции: передают крутящий момент от поршней к роторам, а также служат для неподвижного крепления поршней.

Конструктивно диски представляют собой фланцы с двумя отогнутыми кронштейнами (рис.1). Это сделано для того, чтобы центры поршней, насаженных на разные диски, находились в одной плоскости. Угол наклона кронштейнов определяется конструктивно, в зависимости от толщины дисков и размеров поршней. Поверхность прилегания поршней к диску выполняется тороидальной с целью совпадения с внутренней поверхностью рабочей камеры.

Передача крутящего момента от диска к роторам может осуществляться либо с помощью шлицевого, либо с помощью болтового соединений. Выбор типа передачи крутящего момента определяется габаритными размерами роторов и дисков.

Торовые поверхности дисков в процессе своей работы постоянно находятся под воздействием высокой температуры (до 300°С) [ ] и изменяющегося давления в рабочей камере в пределах от 2,5 атм. до 11 атм. Кроме того, кронштейны дисков находятся под воздействием сил инерции от поршней. Это нужно учитывать при выборе материала и расчете конструктивных элементов дисков.

		А)

1.1.2.Конструкторские расчеты детали

Прежде чем разрабатывать технологический процесс изготовления детали «диск» нужно рассчитать некоторые конструктивные элементы данной детали, исходя из ее назначения, а именно:

ü выбрать нужный материал дисков, исходя из условия их работы.

1.1.3.Выбор материала детали

Так как деталь работает при повышенной температуре (до 300^° С), испытывает давление со стороны рабочего тела ( , а также вращается с частотой до , необходим материал, который имеет достаточную твердость, пределы прочности и текучести при данной температуре.

В качестве потенциального материала детали я предлагаю выбрать одну из следующих сталей: 40ХНМ2А, 50ХФА, 60C2A.

Заготовка детали будет вырезаться из листа, значит те стали, которые не имеют в своей поставке листового проката отсеем сразу. Все стали имеют в поставке нужный прокат.

1. Рассмотрим рекомендации, какие изделия изготавливают из данных сталей:

ü Сталь 40ХН2МА: Коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной прокатки металлов.

ü Сталь 50ХФА: тяжелонагруженные ответственные детали, к которым предъявляются требования высокой усталостной прочности, пружины, работающие при температуре до 300°С и другие детали.

ü Сталь 60С2А: тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы Гровера и др.

2. Деталь будет работать при повышенной температуре (300°С). Сделаем сводную таблицу механических свойств, при данной температуре:

Материал	σ0,2, МПа	σ B, МПа	σ 5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Сталь 40ХН2МА (Закалка 850 °С, масло.)
Сталь 50ХФА (Закалка 860 °С, масло. Отпуск 480 °С. При 20 °С HRCэ 42-44)					-
Сталь 60С2А (Закалка 860 °С, масло. Отпуск 425 °С)

Из данных таблицы и нижеизложенных исследований можно сделать вывод, что в качестве материала детали наиболее подходит сталь марки Сталь 60С2А.

Сталь 60С2А Общие сведения Заменитель стали: 60С2Н2А, 60С2Г, 50ХФА. Вид поставки Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Лента ГОСТ 2283-79, Г СТ 21997-76. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Проволока ГОСТ 14963-78. Поковки и кованые з готовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 14595-79. Назначение тыжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные ди ки, шайбы Гровера и др.

Химический состав

Химический элемент	%
Кремний (Si)	1.6-2.0
Медь (Cu), не более	0.20
Марганец (Mn)	0.60-0.90
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.025
Хром (Cr), не более	0.30
Сера (S), не более	0.025

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечен е, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	d5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB	HRCэ
Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 870 °С, масло, отпуск 420 °С.
Изотермическая закалка 860-880 °С, расплавленная соль 310-330 °С. Отпуск 310-330 °С, воздух.								47-50
Пружины. Навивка 850-950 °С. Закалка 850 -870 °С, масло. Отпуск 430-460 °С, воздух.
Рессопы. Закалка 850-870 °С, масло. Отпуск 400-450 °С, воздух.							387-418

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2
Пруток диаметром 17 мм. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 550 °С, 3 ч. НВ 340-364 [179]
			11-13
Закалка 860 °С, масло. Отпуск 425 °С [126]

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 850 °С, масло. Отпуск

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1200, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 250 мм на воздухе, 251-300 мм - в яме.

Свариваемость

не применяется для сварных констр кций.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 270-320, sB = 1080 МПа Ku тв.спл. = 0,70, Ku б.ст. = 0,27.

Склонность к отпускной способности

не склонна

Флокеночувствительность

не чувствительна

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+2	-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 460 С, 1 ч, воздух.

Предел выносливости

s-1, МПа	n	sB, МПа	s0,2, МПа	Термообработка, состояние стали
	1Е+6			Изотермическая закалка, выдержка при 330 С, 1 ч. Отпуск 3 0 С, 1 ч.
	1Е+6			Закал а. Отпуск 420 С.
				Закалка, масло. Отп ск 400 С.

Прокаливаемость

Закалка 850 °С.

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5		4.5
60-67	59-67	57-66	54-65	44,5-63	38,5-60	35,5-5	34-52,5	30-43,5	27-39,5

Кол-во мартенсита, %	Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм	Крит. твердость, HRCэ
	47-82	24-53	51-53
			58-60

Физические свойства

Температура и пытания, °С
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа
Плотность, pn, кг/см3
Коэффициент теплопров дности Вт/(м ·°С)
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного р сширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.7	13.3	13.7	4.1	14.5	14.4	12.2
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

1.1.4. Обоснование выбора материала

Одним из основных и главных моментов является выбор материала. Неверный выбор материала может привести к преждевременному изнашиванию или же к разрушению.

Для проверки материалов проводились исследования в программе SolidWorks 2009, где была создана модель детали с приложением сил и закреплением.

Рис. 2 Схема приложения сил

Рис. 3 Эпюра напряжений.

Для изготовления детали «Диск» используется сталь 60С2А. Предел текучести стали 60С2А σ=1570 МПа, с учетом испытаний при температурах до 300°С, после проведения анализа, выяснилось, что под действием нагрузок, максимальная текучесть равна 557 МПа. Запас текучести более 500.

Рис. 4 Эпюра деформаций

Анализ напряжений показал, что эпюра выдерживает приложенные нагрузки.

Рис. 5 Эпюра запаса прочности

Проведенные расчеты показывают, что минимальный запас прочности равен 1,3.

Рис. 6 Эпюра перемещений

Перемещение диска под действием приложенных нагрузок, не выходит за пределы допустимого.

Проведенный анализ позволил выявить годность выбранного материла.

Недостатки данного материала:

´ Данному материалу необходима термообработка

´ Необходимо шлифование внутренней поверхности шлицев

Вследствие этого был найдено два варианта материала, годных к использованию в данной детали:

ü Сталь 30ХЗМФ

ü Сталь 38Х2МЮА

Сталь 38Х2МЮА

Общие сведения

Заменитель

сталь 38Х2ЮА, 38ХВФЮ, 20Х3МВФ, 38Х2Ю.

Вид поставки

Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Назначение

Штоки клапанов паровых турбин, работющие при температуре до 450 °С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.

Химический состав

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.20-0.45
Медь (Cu), не более	0.30
Молибден (Mo)	0.15-0.25
Марганец (Mn)	0.30-0.60
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.025
Хром (Cr)	1.35-1.65
Аллюминий (Al)	0.70-1.10
Сера (S), не более	0.025

Механические свойства

Механические свойства

Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HB
Пруток. Закалка 940 °С, вода или масло. Отпуск 640 °С, вода или масло.
Поковки. Закалка. Отпуск.
100-300						235-277
Закалка 930-950 °С, масло или вода. Отпуск 640-680 °С, воздух.
						250-300
Закалка 950 °С, масло. Отпуск 550 °С, масло.
	780-880	930-1030	12-15	35-45	69-98	285-302

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

Пруток. Закалка 930-940 °С,масло. Отпуск 660 °С, 5 часов отпуска. НВ>=255 [77]

Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный и отожженный. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

HB

Закалка 900 °С, масло.

Механические свойства в зависимости от сечения

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

HB

Закалка 930-950 °С, масло или вода. Отпуск 640-680 °С, воздух. [81]

250-300

Закалка 940 °С, масло. Отпуск 600 °С. [130]

Место вырезки образца - центр

Закалка 940 °С, через воду в масло. Отпуск 600 °С. [130]

Место вырезки образца - центр

Место вырезки образца - центр

Место вырезки образца - центр

Место вырезки образца - центр

Место вырезки образца - край

Место вырезки образца - центр

Место вырезки образца - край

Механические свойства при 20 С

Термообработка, состояние поставки

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

Закалка 930-940 °С, масло. Отпуск 660 °С.

Тепловая выдержка 500 °С 5000 ч.

Тепловая выдержка 550 °С 5000 ч.

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51-100 мм - в ящиках.

Свариваемость

не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием

В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240-277 sB = 780 МПа Ku тв.спл. = 0.75, Ku б.ст. = 0.55.

Склонность к отпускной способности

не склонна [82]

Флокеночувствительность

чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1
Ac3
Ar3
Ar1
Mn

Твердость

Состояние поставки, режим термообработки	НВ	HV
Закалка 930-950 С, масло или вода. Отпуск 640-680 С, воздух. Азотирование 520-540 С с печью до 100 С.	269-300	850-1050

Предел выносливости

s-1, МПа	n	sB, МПа	s0,2, МПа	Термообработка, состояние стали
392-480	1Е+7			Закалка 940 С, масло. Отпуск 660 С, 5 ч, воздух. НВ 255
608-617				Закалка 940 С, масло. Азотирование 500 С, 48 ч [81]

Прокаливаемость

Закалка 870 °С.

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.3
52.0	52.0	51.5	49.5	48.5	45.5	44.0	43.5	43.5	42.5

Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм

Физические свойства

Температура испытания, °С
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.5	11.8	12.7	13.4	13.9	14.7	14.9	12.3
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

Для данных сталей необходима специальная термообработка – низкотемпературное азотирование при 500°C.

Исследования детали с нагрузками при данных сталях выявлены в следующих эпюрах:

Cталь 38Х2МЮА

Рис. 7 Эпюра напряжений.

Предел текучести стали 38Х2МЮА σ=665 МПа, с учетом испытаний при температурах до 300°С, после проведения анализа, выяснилось, что под действием нагрузок, максимальная текучесть равна 532 МПа. Запас текучести более 100.

Рис. 8 Эпюра деформаций

Анализ напряжений показал, что эпюра выдерживает приложенные нагрузки.

Рис. 9 Эпюра запаса прочности

Проведенные расчеты показывают, что минимальный запас прочности равен 1,1.

Рис. 10 Эпюра перемещений

Перемещение диска под действием приложенных нагрузок, не выходит за пределы допустимого.

Проведенный анализ позволил выявить годность выбранного материла.

1.1.5.Анализ точности изготовления детали и обоснование технического требования.

Так как шероховатость всех неуказанных поверхностей , то все поверхности у заготовки обрабатываются.

Торовая поверхность диска имеет шероховатость Ra = 0,63, ее можно получить с помощью специального фасонного инструмента, путем тонкого фрезерования, что увеличивает стоимость механической обработки.

В двух дисках имеются разные шлицевые отверстия, значит требуются и разные протяжки. Это также ведет к удорожанию изготовления детали.

Поверхность кронштейнов, к которой крепятся поршни имеет шероховатость . Эти поверхности можно получить тонким фрезерованием.

Жесткие допуски на размеры требуют точно настроенного оборудования и точной технологической оснастки - толщина диска мм.

Большое количество обрабатываемых поверхностей приводит к большому количеству операций.

Так как данная деталь является ответственной, на неё задаются допуски по форме и расположению поверхностей: допуск перпендикулярности плоскостей диска относительно центральной оси - 0,01 мм; допуск плоскостности поверхностей диска - 0,01 мм на всей длине; допуск перпендикулярности поверхностей крепления поршней относительно центральной оси - 0,01 мм; допуск перпендикулярности оси отверстий для крепления поршней, относительно соответствующих поверхностей кронштейнов - 0,01 мм.

Данная деталь имеет термическую обработку, это не позволяет увеличить количество выпускаемых деталей за плановый период.

Для снижения стоимости изготовления деталей введем понятие «селективная сборка»

Селективная сборка - метод сборки машин и механизмов, при котором осуществляют соответствующий подбор попарно работающих деталей. Поступающие на сборку детали сортируют по размерным группам, внутри которыхрых сопрягаемые детали (охватываемая и охватывающая) имеют наиболее благоприятные для соединения фактич. размеры (с наиболее близкими полями допусков). Селективная сборка позволяет снизить стоимость изготовления деталей благодаря расширению пределов допуска размера партии сопрягаемых деталей.

Соответственно увеличим общий допуск до 0,1мм и разобьем его на 6 групп.

Внутри каждой группы детали будут иметь наиболее близкие поля допусков размеров, что означает благоприятные для соединения размеры.

В каждой группе будем контролировать точность изготовления 2 параметров:

· Точность изготовления торовой поверхности обоих дисков, для совпадения с поверхностью поршней (рис. 11)

· Точность изготовления отверстий для закрепления поршней (рис. 12)

Рис. 11 Точность изготовления торовой поверхности

Рис. 12 Точность изготовления отверстий для закрепления поршней

1.1.6.Анализ технологичности конструкции детали

В комплексе требований, предъявляемых к технико-экономическим показателям изделий, важное место занимают вопросы технологичности конструкций. Обеспечение технологичности конструкций изделий является одной из задач технологической подготовки производства.

Технологичность конструкции изделия определена по ГОСТ 14.205-83 как совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качеста, объема выпуска и условий вполнения работ.

Рассмотрим технологичность детали «диск»:

° Форма детали представляет собой диск с тороидальной торцовой поверхностью, выступающими двумя кронштейнами затрудняющими обработку торца диска в местах их соединения.

° Кронштейны имеют поверхности под разными углами, не образующие единую плоскость.

° В центре диска расположено шлицевое отверстие, но так как в каждом модуле двигателя имеется два диска, шлицевые отверстия у них разные.

° Наличие резьбовых отверстий для крепления лопаток находятся на одной линии с торцом диска.

° Толщина диска невелика, вследствие чего при обработке могут возникать вибрации.

° При обработке кронштейнов они могут отгибаться и возникать вибрации нужно предупредить это явление.

Исходя из этих данных, делаем вывод, о том что, деталь «диск» является нетехнологичной. Вследствие того, что деталь конструктивно изменять нельзя, мы снизим стоимость изготовления, применяя метод селективной сборки.

1.1.7.Определение типа производства

Масса детали, кг.	Тип производства
Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое
До 1.0	До 10	10-2000	1500-100000	75000-200000	>200000
1.0-2.5	До 10	10-1000	1000-50000	50000-100000	>100000
2.5-5.0	До 10	10-500	500-35000	35000-75000	>75000
5.0-10	До 10	10-300	300-25000	25000-50000	>50000
Свыше 10	До 10	10-200	200-10000	10000-25000	>25000

На данном этапе проектирования тип производства определяется приблизительно по годовой программе выпуска и массе.

Годовая программа выпуска двигателей 10000 шт. Так как в одном модуле двигателя 2 диска, а двигатель двухмодульный, то суммарная годовая программа, составляет

Масса одного диска составляет ≈1 кг. Из этих данных определяем, что тип производства – среднесерийное. [3]

1.1.8.Расчет размера партии и такта выпуска

Количество деталей в партии определяется по формуле:

(1.1)

,

где - объем выпуска деталей в год,

- периодичность запуска в днях,

- Число рабочих дней в году.

Отсюда находим:

Тогда примем объем партии равным: деталей.

Такт выпуска определяется по формуле:

(1.2)

,

где F - фонд времени в планируемый период в часах,

(1.3)

N - объем выпуска деталей в год.
Расчет количества станков производиться по формуле:

,

где Т_шт – штучное время

t_в – такт выпуска

2.1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ

2.1.1.Выбор метода получения заготовки

Заготовку для данной детали можно получить из листового проката либо штамповать на КГШП, либо получить заготовку литьем. Выберем получение из проката. Выбор способа можно объяснить следующими факторами:

´ Выбранный материал не относится к литейным сталям

´ Штамповкой получить заготовку возможно, но ввиду тонкого сечения диска - 10 мм заготовку будет коробить и останутся большие внутренние напряжения.

´ Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом деформировании.

´ Прокат применяется в условиях массового или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объем механической обработки.

Заготовку можно получить вырезкой гидроабразивным методом, а затем согнуть на прессе, чтобы получить заготовку максимально приближенную по форме к готовой детали.

Из-за появлений напряжений после операции сгибания необходима нормализация.

Таким же способом можно вырезать заготовку при помощи плазменной резки, но, в этом случае нужен больший припуск на механическую обработку для удаления оплавленного металла после резки, что приводит к увеличению времени обработки резанием.

Кроме того гидроабразивная вырезка позволяет получить достаточно чистые поверхности у заготовки без заусенцев с минимальными припусками.

Поэтому, делаем вывод, что наиболее благоприятный вариант получения заготовки будет гидроабразивная вырезка из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74.

Экономическую целесообразность выбора рассмотрим в следующем разделе.

2.1.2.Расчет себестоимости изготовления заготовки

Расчет себестоимости будем производить по 2 вариантам:

1)

(1.4)

При вырезке с помощью гидроабразивной установки из листового проката толщиной 25 мм по ГОСТ 19903 - 74. [4]

где: - стоимость материала

– стоимость операций правки и разрезки

(1.5)

где: - масса заготовки ( )

- цена одного килограмма материала заготовки (Сталь 38Х2МЮА – 56,9 руб.) [5]

- масса готовой детали ( )

(1.6)

- стоимость отходов (6500 руб./т) [6]

где: приведённые затраты на рабочем месте,

– штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.

(1.7)

коэффициент выполнения норм

где: – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

(1.8)

– основная и дополнительная зарплата с начислениями,

где: коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, начисления на социальное страхование и приработок к основной зарплате в результате перевыполнения норм ( );

– часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, руб./час;

(1.9)

,

где средняя заработная плата станочника-сдельщика, (40000руб.);

кол-во часов работы в месяц, (176 ч.);

,

– коэффициент, учитывающий зарплату наладчика;
– коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании.

(2.0)

(2.1)

где: коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем у аналогичные расходы у базового станка (1,3) [ссылка] ;
практические часовые затраты на базовом рабочем месте;

удельные часовые капитальные вложения в станок, руб./час;

(2.2)

,

где: балансовая стоимость станка (16 000 000 руб.);
годовой фонд времени работы станка ( ;
коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

;

удельные часовые капитальные вложения в здание, руб./час.

(2.3)

,

где: производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов,

,

площадь станка в плане ( );

коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь проездов, проходов и др. (в зависимости от площади станка – 2);

годовой фонд времени работы станка ( ;
коэффициент загрузки станка (при серийном производстве - 0,8) [ссылка]

;

– штучно-калькуляционное время (мин)

где - подача при обработке, в мм/мин. (85 мм/мин) [ссылка]

Рис. 13 Длина обрабатываемого контура

- длина вырезаемого контура (1160мм.);

Таким образом, стоимость заготовки будет равна:

Технологическая себестоимость получения одной заготовки при гидрообразивной резке с учетом затрат на сопла:

Время работы сопла – 240 часов; стоимость одного сопла – 1000 € = 40000 руб.

Расчитаем стоимость работы сопла при вырезе одной детали:
240 час. – 40000 руб.
0,23 час. руб.

1) Число заготовок, получаемых с учетом полного износа сопла:
2) Количество сопел, нужное для получения 20000 шт.

В итоге необходимо 20 сопел.