Проект механического цеха по производству деталей газосепаратора погружной насосной установки

Альметьевский государственный нефтяной институт Дипломный проект

" Проект механического цеха по производству деталей газосепаратора погружной насосной установки"

Студента факультета инженерной механики Вафина Александра Борисовича

Аннотация

В дипломном проекте представлен анализ технических условий и технологический процесс (ТП) сборки газосепаратора, разработаны схема и технологическая документация сборки.

Разработан рабочий маршрутно-операционный ТП изготовления головки. Проведен анализ служебного назначения и технических условий, конструкция головки обработана на технологичность, обоснован выбор заготовки. Выполнены анализ точности механической обработки, расчеты режимов резания и припусков с помощью ЭВМ. Сконструированы специальный режущий инструмент для обработки внутреннего отверстия и фаски и приспособление для обработки наружной поверхности головки.

В проекте решен комплекс вопросов организации и экономики производства: определены оптимальная форма механической обработки; выполнены соответствующие расчеты цеховых и производственных расходов, плановая калькуляция себестоимости для проектируемого и базового вариантов технологического процесса, а также представлены технико-экономические показатели проекта.

В соответствии с заданием выполнены разработки по безопасности жизнедеятельности.

• Введение
• I. Общая часть
• 1.1 Описание газосепаратора
• 1.2 Производственная программа
• 1.3 Тип производства
• 1.4 Краткий обзор и анализ существующих технологий с целью поставки задач разработки и обоснования принятых решений
• II. Технологическая часть
• 2.1 Технологический процесс сборки изделия
• 2.1.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению изделия
• 2.1.2 Выбор метода достижения требуемой точности изделия
• 2.1.3 Анализ технологичности изделия
• 2.1.4 Разработка технологического процесса сборки изделия
• 2.1.5 Контроль качества собранного изделия
• 2.2 Технология изготовления головки
• 2.2.1 Служебное назначение деталей
• 2.2.2 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали
• 2.2.3 Контроль рабочего чертежа и анализ технологичности детали
• 2.2.4 Выбор способа получения заготовки и его технико-экономическое обоснование
• 2.2.5 Анализ типовых технологических процессов обработки деталей данного класса
• 2.2.6 Анализ существующего технологического процесса и разработка нового технологического маршрута обработки поверхностей и детали в целом
• 2.2.7 Анализ вариантов базирования
• 2.2.8 Выбор режущего и измерительного инструмента
• 2.2.9 Расчет припусков с использованием ЭВМ, режимов резания и технических норм времени
• 2.3 Основные средства технологического оснащения
• 2.3.1 Расчет и проектирование приспособления для механической обработки детали
• 2.3.2 Конструкция и расчет специального режущего инструмента
• 2.3.3 Выбор методов и средств контроля качества
• 2.3.4 Выбор и обоснование специальных средств механизации и автоматизации
• III. Проектная часть
• 3.1 Расчет, компоновка и планировка цеха
• 3.1.1 Расчет годовой трудоемкости и станкоемкости изготовления головки
• 3.1.2 Расчет количества основного и вспомогательного оборудования
• 3.1.3 Расчет численности работающих
• 3.1.4 Определение состава и расчет площадей (производственные и вспомогательные площади, административно-бытовые помещения)
• 3.1.5 Выбор типа здания и компоновки механосборочного цеха по изготовлению головки
• IV. Экономика производства
• 4.1 Экономика производства
• 4.2 Экономический расчет
• V. Безопасность жизнедеятельности
• 5.1 Обеспечение безопасных условий труда в механосборочном цехе
• 5.2 Расчет по шумоизоляции
• 5.3 Система по утилизации стружки
• Заключение
• Список литературы
• Приложение
• Опись материалов
• Введение
• Современный машиностроительный комплекс — это сложившаяся в двадцатом веке чрезвычайно сложная система со своими законами развития. Большой удельный вес машиностроения среди других отраслей промышленности делает его значимым в масштабе народного хозяйства страны.
• Развитие машиностроения во многом происходило стихийно, что в итоге сделало его расточительным в расходовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов, отрицательно влияющих на экологию окружающей среды, инерционным к изменяющимся требованиям общества.
• В связи с этим проблема совершенствования машиностроения, повышение его эффективности приобретает первостепенное значение. На современном этапе актуальным является решение таких задач, как повышение производительности труда, качества изделий, снижение материалоемкости, внедрение ресурсосберегающих технологических процессов и т. п.
• Повышение эффективности современного машиностроительного производства на основе комплексной автоматизации и механизации технологических процессов означает широкое применение роботизированных технологических комплексов и другого технологического оборудования, управляемого от ЭВМ, обеспечивающего автоматизацию механической обработки резанием и сборки изделий.
• Сохранение позиций на рынке и освоение новых изделий требует от ведущих предприятий применения новейших технологий, оборудования и методологий, которые используют мировые промышленные лидеры. Внедрение сложного оборудования и новых подходов к технологическим процессам изготовления изделий требует от специалистов предприятий высоких знаний и умение принимать решения, которые можно сравнить со сложной математической задачей.
• Актуальной задачей на современном этапе модернизации машиностроения является внедрение в технологический процесс изготовления изделий высокопроизводительных технологических систем, обеспечивающих гибкое производство и высокое качество продукции.
• Целью комплексного дипломного проектирования является разработка, проектирование и совершенствование технологий и технологических процессов. Ускорение научно-технического прогресса и повышение на его основе эффективности машиностроительного производства стало в последнее время важнейшей задачей.

Как известно, целью производства является прибыльное удовлетворение всех запросов на его продукцию. Экономическая эффективность достигается за счет: сокращения затрат на закупку оборудования в связи с уменьшением его числа, уменьшение затрат на строительство производственных площадей под уменьшенное число оборудования, экономии фонда заработной платы в связи с сокращением состава производственного и обслуживающего персонала, сокращением брака и сокращением затрат на оснастку.

I. Общая часть

1.1 Описание газосепаратора Служебное назначение изделия. Изделие ГСА5−4 (рис. 1) предназначено для уменьшения объемного содержания свободного газа на выходе в насос и применяется в составе погружных центробежных установок типа УЭЦН для добычи нефти из скважин, а также осуществляет прием и грубую очистку перекачиваемой жидкости.

Работает изделие следующим образом: газожидкостная смесь попадает через входной модуль или сетку основания газосепаратора на шнек и далее к рабочим органам. За счет приобретенного напора газожидкостная смесь поступает во вращающуюся камеру сепаратора, снабженную радиальными ребрами, где под действием центробежных сил газ отделяется от жидкости. Далее жидкость с периферии камеры сепаратора поступает по пазам переводника на прием насоса, а отсепарированная газожидкостная смесь попадает на полость перфорированного патрубка, где происходит дополнительное разделение газа и жидкости. Эта жидкость вытекает через отверстия патрубка, стекает снаружи по корпусу газосепаратора и снова поступает на вход в газосепаратор. При этом снижается содержание газа в смеси, поступающей через входной модуль в газосепаратор. Газ через перфорированный патрубок отводится в затрубное пространство.

Окружающая среда (смесь нефти, попутной воды, газа и механических примесей), в котором работает газосепаратор имеет следующие параметры:

— максимальное содержание попутной воды, % - 99

— микротвердость частиц по Моосу баллов, не более — 5

— максимальная концентрация сероводорода, г/л, — 0,01

— максимальное содержание свободного газа, % не более — 55

— температура откачиваемой жидкости, ?С — 120

Таблица 1. Технические данные.

Направление вращения вала, если смотреть со стороны верхнего конца — по часовой стрелке.

Рис. 1. Установка газосепаратора ГСА5−4: 1 — муфта шлицевая; 2 — опора нижняя; 3 — опора верхняя; 4 — головка; 5 — аппарат нижний; 6 — основание; 7 — втулка пружинная; 8 — кольцо опорное вала; 9- втулка; 10 — втулка; 11 — гильза; 12 — втулка ступени; 13 — шайба опорная; 14 — колесо рабочее; 15 — крышка упаковочная; 16 — втулка защитная; 17 — болт защитный; 18 — гайка; 19 — винт ресурсный; 20 — втулка ступени; 21 — табличка; 22 — сепаратор; 23 — суперкавитирующее колесо; 24 — корпус; 25 — вал; 26 — шпонка; 27 — шнек; 28 — аппарат верхний; 29 — крышка упаковочная; 30 — гильза; 31 — переводник; 32 — винт М3.

1.2 Производственная программа Основой для проектирования механосборочного цеха является годовая программа выпуска. В соответствии с ГОСТ 14.004−83 ЕСТПП программа выпуска изделий — это перечень наименований, изготавливаемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и срока выполнения по каждому наименованию.

Производственная программа является точной, если известна вся номенклатура обрабатываемых деталей и на них имеются рабочие чертежи и технические условия для разработки технологического процесса их изготовления.

В соответствии с ГОСТ 14.004−83 ЕСТПП объем выпуска изделий — количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, изготавливаемых или ремонтируемых в течение планируемого интервала времени.

Согласно исходным данным программа выпуска изделия составляет 5000 штук в год.

1.3 Тип производства Основой для проектирования механосборочного цеха является годовая программа выпуска. В соответствии с ГОСТ 14.004−83 ЕСТПП программа выпуска — это перечень наименований, изготавливаемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и срока выполнения по каждому наименованию.

Определим тип производства. На начальных этапах проектирования тип производства можно определить в зависимости от программы выпуска и массы изготавливаемого изделия по таблице

Проектируемый механосборочный цех имеет следующие исходные данные:

— программа выпуска 5000 штук;

— масса изделия 33 кг.

Годовая программа выпуска изделия — 5000 шт в год.

Следовательно, месячный выпуск 5000/12= 416 шт суточный выпуск 416/24=16 шт сменный выпуск 16/2=8 шт Исходя из этих данных, определяем тип производства — среднесерийное (т.к. 5000 штук изделий при массе до 200 кг соответствуют среднесерийному типу производства).

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделия периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии и коэффициента закрепления операций, различают мелко-серийное, средне-серийное и крупно-серийное производство.

1.4 Краткий обзор и анализ существующих технологий с целью поставки задач разработки и обоснования принятых решений Комбинированным называют инструмент, в одном корпусе которого объединены несколько обычных (единичных) инструментов. Он предназначен для одновременной или последовательной обработки нескольких поверхностей. В результате его производительность обработки очень высокая, особенно при совмещенной обработке нескольких поверхностей. Известны расточные головки для одновременной обработки двенадцати и более поверхностей. Точность обработанных поверхностей и точность их расположения относительно друг друга также выше, чем обработанных нормальными единичными инструментами, потому что обработка производится с одной установки детали и зависит только от точности самого инструмента и явлений, сопровождающих процесс резания. Погрешности установочных и рабочих перемещений механизмов и узлов станка на нее не влияют.

Комбинированные инструменты могут быть двух принципиально разных видов:

а) комбинации инструментов, работающих с одинаковыми элементами режима резания. Это, как правило, комбинации однотипных инструментов;

б) комбинации инструментов, работающих с разными элементами режима резания (в основном комбинации разнотипных инструментов).

Большинство комбинаций однотипных инструментов, например сверло-зенкер, сверло — многоступенчатый зенкер, многоступенчатая развертка, расточная головка и ряд других, позволяют вести одновременную обработку нескольких поверхностей. Комбинации разнотипных инструментов, например сверло-развертка, сверло-метчик и другие, могут работать только последовательно: сначала сверлить, а затем развертывать отверстие или нарезать резьбу. Поэтому первый вид инструментов является более производительным и более удобным в эксплуатации, в том числе и в переточках, так как затупление составляющих инструментов наступает, как правило, одновременно.

Ряд комбинаций однотипных инструментов может выполнять работу только последовательно: комбинированный резец, комбинированная протяжка для обработки цилиндрического отверстия и паза, червячная фреза-шевер для обработки зубьев червячных колес и др.

Комбинированные инструменты, как и нормальные, могут быть быстрорежущими и твердосплавными, хвостовыми и насадными, цельными, составными и сборными, с механическим креплением режущих пластин, в том числе многогранных неперетачиваемых, а также с напаянными и приклеенными пластинами и т. д. Их классификация, как и классификация нормальных инструментов, может быть выполнена по тем же признакам.

Более современными считаются инструменты с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин или резцовых вставок с такими пластинами.

II. Технологическая часть

2.1 Технологический процесс сборки изделия

2.1.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению изделия

Технические требования и нормы точности вытекают из служебного назначения машины и являются результатом преобразования качественных и количественных показателей служебного назначения машины в показатели размерных связей ее исполнительных поверхностей.

Поэтому, приступая к разработке технологического процесса необходимо понимать смысл технических требований, которые предъявляются к качеству изготовляемой машины.

Для перехода от требований служебного назначения к размерным параметрам машины следует:

— выявить исполнительные поверхности машины;

— определить виды связей исполнительных поверхностей, посредством которых машина должна осуществлять служебное назначение;

— осуществить переход от номинальных значений и допусков параметров продукции к параметрам исполнительных поверхностей машины;

— преобразовать в номиналах и допусках параметры различного рода исполнительных поверхностей в параметры размерных цепей и установить нормы точности формы, размеров, относительного положения и направления движения исполнительных поверхностей машины.

Исполнительными поверхностями газосепаратора являются основные базы и шлицевые поверхности вала. Как уже говорилось ранее основное служебное назначение изделия — уменьшение объемного содержания свободного газа на выходе в насос и применение его в составе погружных центробежных установок типа УЭЦН для добычи нефти из скважин, а также осуществление приема и грубой очистки перекачиваемой жидкости.

Изделия для нефтяной промышленности должны удовлетворять следующим техническим требованиям:

быть надежными в работе и долговечными;

быть экономичными в эксплуатации;

быть удобными в монтаже и демонтаже;

обладать минимальным количеством деталей и полной их взаимозаменяемостью;

иметь минимальный вес и габариты;

допускать изменение характеристики в широком диапазоне вследствие возможного изменения технологического режима, а также необходимости переброски оборудования;

обеспечение герметичности в соединениях;

иметь минимальное сопротивление.

Для соблюдения технических требований необходимо выполнить следующие технические условия:

Размер вылета вала со стороны основания — 25^+3,5мм.

Размер вылета вала со стороны головки — 45^+5,3мм.

Вал должен проворачиваться в обе стороны легко, без заеданий при приложении крутящего момента не более 0,3 кгс*м.

Головку и основание затянуть моментом 80…100кгс*м.

Радиальное биение верхнего и нижнего конца вала относительно оси вращения не более 0,16 мм.

Шлицевая муфта должна надеваться на шлицевые концы вала с подвижной посадкой при любом положении зубьев.

2.1.2 Выбор метода достижения требуемой точности изделия

Выбору методов достижения требуемой точности изделия обычно предшествует изучение рабочих чертежей. Изучение чертежей начинается с момента ознакомления с конструкцией, выявления ее исполнительных поверхностей и углубляется на протяжении дальнейших этапов проектирования технологических процессов сборки изделия. В результате изучения чертежей выявляются состав, связь и взаимодействие всех сборочных единиц и деталей, составляющих изделие.

Сборка является заключительным этапом изготовления машины. Высокое качество машины определяется не только удачной конструкцией, применением высококачественных материалов, изготовлением деталей высокого качества и точности, но и зависит от проведения всех этапов сборки машины, так как по разным причинам могут возникнуть погрешности взаимного расположения деталей. Этими причинами могут быть:

— погрешность ориентирования и фиксации установленного положения собираемых деталей;

— погрешность установки измерительных средств, применяемых при сборке;

— относительные сдвиги деталей между установкой и фиксацией детали;

— образование задиров на сопрягаемых поверхностях;

— упругие и пластические деформации сопрягаемых деталей при их установке и фиксации, нарушающие их точность и плотность соединений, что сказывается на долговечности сборочных единиц.

Приступая к выбору методов достижения требуемой точности изделия, прежде всего, необходимо сформулировать задачи, которые требуется решить в процессе достижения ее точности. Эти задачи вытекают из требований к точности машины и касаются обеспечения точности одного из параметров размерной связи. Для успешного выполнения этой работы необходимо рассчитать размерные цепи.

Расчет радиальной размерной цепи А:

А — соосность вала и внутренней поверхности втулки. Отклонение от соосности не должно превышать 0,16 мм.

Уравнение данной размерной цепи имеет вид:

А = А1 + А2 + А3 + А4 ,

где А1 — соосность внутренней и наружной поверхности втулки;

А2 — соосность наружной поверхности втулки и внутренней поверхности подшипника запрессованного в основание газосепаратора;

А3 — соосность внутренней поверхности подшипника запрессованного в основание газосепаратора и наружной поверхности корпуса основания;

А4 — соосность наружной поверхности корпуса основания и оси основания.

Таблица № 2. Исходные данные для расчета радиальной размерной цепи

Решаем обратную задачу по методике ГОСТ 16 320–83.

1. Номинальный размер замыкающего звена АД=0, так как все номиналы составляющих звеньев, выражающих соосность поверхностей, равных нулю.

2. Рассчитаем величину поля допуска замыкающего звена по методу максимума — минимума:

3. Рассчитываем координату середины поля допуска замыкающего звена:

cАi = УcAi = 0.

4. Верхнее и нижнее отклонение замыкающего звена:

5. Проверка правильности произведенного расчета:

ТАД = ДвАД — ДнАД = 0,083 — (- 0,083) = 0,166 мм.

Расчет показал, что полученная величина допуска замыкающего звена равно значению замыкающего звена, регламентированного техническими условиями, т. е. 0,16?0,16 мм. Следовательно, требуемая точность рассматриваемого параметра может быть достигнута методом полной взаимозаменяемости при значении замыкающего звена АД = 0 ± 0,083 мм.

Размерная цепь Б.

На чертеже представлена линейная размерная цепь Б, замыкающее звено Б, которая составляет величину соосности осей вала и гоовки.

Описание этих звеньев и выбранные по [Мягков, т.1, с. 443, т.2, с.40] допуски приведены ниже, а в таблице 1 указаны исходные данные для расчёта размерной цепи Б.

Б₁— зазор между корпусом головки и защитной втулкой.

Б₂— соосность втулки корпуса головки и защитной втулкой вала.

Б₃— зазор между втулкой корпуса головки и валом.

Б₄— соосность защитной втулки и вала.

Б₅— зазор между защитной втулкой и валом

Таблица 3. Исходные данные для расчета радиальной размерной цепи

Решаем обратную задачу.

Рассматриваемая размерная цепь выражает соосность поверхностей, поэтому все номиналы равны нулю и, следовательно, номинальный размер замыкающего звена:

Б_—D = о_Бi = 0.

Определим допуск замыкающего звена:

Т Б_—D={о_i}Т Б _i=1*(0,05+0,05+0,075+0,10+0,05)=0,32 мм.

Рассчитываем координату середины поля допуска замыкающего звена:

D _{0 Б D} = xD_{0 Б i} = 0.

Рассчитываем величину поля допуска замыкающего звена по методу максимума-минимума:

Рассчитываем верхнее отклонение замыкающего звена:

_{в Б} = _{0 Б} + Т _Б /2 = 0 + 0,32/2 = 0,16 мм.

Рассчитываем нижнее отклонение замыкающего звена:

_{н Б} = _{0 Б} — Т _Б /2 = 0 — 0,32/2 = -0,16 мм Проверяем правильность проведенного расчета:

Т _Б = 0,16-(-0,16) = 0,32 мм, следовательно, расчет произведен правильно.

Расчет по методу максимума-минимума показал, что полученная величина допуска замыкающего звена меньше значения допуска замыкающего звена, оговоренного техническими условиями:

0,32 мм < 0,4 мм, следовательно, требуемая точность рассматриваемого параметра (соосности теоретической и действительной) может быть достигнута методом полной взаимозаменяемости при значении замыкающего звена:

Б _? = 0±0,16 мм.

2.1.3 Анализ технологичности изделия

Вопрос технологичности конструкции газосепаратора и его деталей необходимо рассматривать как комплексный и оценивать технологичность деталей во взаимосвязи с другими деталями. Например, вал (поз. 25) имея бесступенчатую цилиндрическую поверхность является технологичной деталью. Однако такая его конструкция усложняет конструкцию сопрягаемых с ним деталей и требует введения дополнительных элементов в состав сборочной единицы, что снижает ее технологичность.

Конструкцию изделия или детали принято называть технологичной, если она позволяет в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий ее качество при надлежащем количественном выпуске.

Технологичность изделия обусловлена следующими параметрами:

1. достаточной простотой конструкции;

2. удобством его обслуживания и ремонта, что позволяет использовать метод регулирования для достижения точности замыкающих звеньев и не исключает надежности при эксплуатации;

3. простотой геометрических форм заготовок деталей изделия, что позволяет обрабатывать большинство их поверхностей с одной или двух установок;

4. наличием сквозных главных отверстий большего числа деталей в конструкции изделия, что упрощает их обработку на станках и понижает трудоемкость и себестоимость изготовления.

Оценивая в общем конструкцию газосепаратора, можно сделать вывод, что он является вполне технологичным для данных условий производства при данном объеме выпуска. Так как имеется возможность использовать высокопроизводительные средства труда, сокращающие время производства, совмещая во времени выполнение переходов технологического процесса. Возможность такого совмещения предоставляет технологичная конструкция большинства деталей газосепаратора.

2.1.4 Разработка технологического процесса сборки изделия

В соответствии с разделением изделия на сборочные единицы различают общую и узловую сборку изделия. Последовательность общей сборки изделия в основном определяется его конструктивными особенностями и заложенными в конструкцию методами получения требуемой точности.

По чертежу изделия и прилагаемому к нему спецификации выявляем все составляющие гидрозащиты сборочные единицы и отдельно входящие в него детали.

Газосепаратор состоит из следующих сборочных единиц: головки, сепаратора, кожуха, вала, решетки, рабочего органов, шнека, подшипника, основания и других деталей.

Общую сборку изделия начинаем с установки на сборочный стенд основной базовой детали — вала, а узловую сборку начинают с установки на сборочный стенд с головки.

В первую очередь на вал устанавливаются сборочные единицы. Затем ставится кожух, который фиксируются двумя шпильками и гайками.

Последовательность сборки узлов и общей сборки газосепаратора изображаем в виде технологической схемы сборки. Технологическая схема облегчает разработку технологического процесса сборки газосепаратора и позволяет выявить не технологичность конструкции изделия с точки зрения унификации его частей и деталей.

2.1.5 Контроль качества собранного изделия

Контроль, которому подвергают каждый узел и каждую изготовленную машину имеет целью проверить соответствие точности формы, относительного положения и перемещения их исполнительных поверхностей установленным нормам. Эффективность всякого контроля тем выше, чем ближе результаты измерений контролируемых параметров к их действительным значениям.

При сборке проверяют:

1. Наличие необходимых деталей в собранных соединениях (выполняют осмотром);

2. Правильность положения сопрягаемых деталей и узлов (выполняют осмотром);

3. Зазоры в собранных сопряжениях;

4. Точность взаимного положения сопряженных деталей (на радиальное и осевое биение и др., производят в контрольных приспособлениях);

5. Герметичность соединения в специальных приспособлениях и плотность прилегания поверхностей деталей на краску в процессе сборки;

6. Затяжку резьбовых соединений, плотность и качество постановки заклепок, плотность вальцовочных и других соединений;

7. Размеры, заданные в сборочных чертежах;

8. Выполнение специальных требований;

9. Выполнение параметров собранных изделий и их составных частей;

10. Внешний вид собранных изделий (отсутствие повреждений деталей, загрязнений и других дефектов, которые могут возникнуть в процессе сборки).

В функцию контроля входит также проверка предписанной последовательности выполнения сборочных переходов и проверка обязательного выполнения вспомогательных операций (промывки и очистки сопрягаемых деталей и др.). Задача проектирования технологии сборки связана с выбором организационно-технической формы и средств контроля.

Средства контроля выбирают с учетом их метрологических характеристик (пределов и точности измерения), конструктивных особенностей (габаритных размеров, массы), экономических соображений, а также с учетом улучшения условий труда контролеров.

Целью испытания изделий является проверка правильности работы и взаимодействия всех механизмов изделия, проверка точности. Таким образом, испытания изделий являются проверкой их качества, полученного в результате всего производственного процесса их изготовления.

Перед сдачей ГСА5−4 в эксплуатацию проводят испытания.

1. Приемо-сдаточные испытания и определение напорной характеристики проводят со стендовым двигателем на испытательном стенде, отвечающем требованиям ГОСТ 6134–87.

2. Каждый газосепаратор, поставленный на приемо-сдаточные испытания, и перед определением напорной характеристики, необходимо подвергнуть обкатке на одном из режимов рабочей части характеристики.

Продолжительность обкатки газосепаратора перед определением напорной характеристики — не менее 0,5 часа, при приемо-сдаточных испытаниях по ГОСТ 6134–87.

3. Оборудование, приборы, необходимые для контроля и испытаний, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 6134–87.

2.2 Технология изготовления головки

2.2.1 Служебное назначение детали

Головка служит для отделения пластовой жидкости от газа и выведение его в затрубное пространство. Также головка является соединительной частью для секций насоса (Рис.3).

Исполнительными поверхностями: являются цилиндрические и фасонные поверхности головки.

2.2.2 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали

Головка должна иметь требуемую точность, обладать необходимой жесткостью и виброустойчивостью, что обеспечивает требуемое относительное положение соединяемых деталей, правильность работы и отсутствие вибрации.

Основными базами являются цилиндрическая внутренняя и одна из торцовых поверхностей, а вспомогательной — противоположная ей торцовая поверхность.

К деталям типа тел вращения предъявляют комплекс технических условий, определяемых из служебного назначения детали. Соблюдение технологических условий означает формирование требуемых физико-механических свойств материала детали, получение необходимой прочности и виброустойчивости, обеспечение требуемой геометрической точности детали и создание условий для удобства выполнения механосборочных и эксплуатационных работ. Технические условия, относящиеся к параметрам геометрической точности детали, выполняют в результате обработки резанием на различных этапах технологического процесса изготовления детали.

При изготовлении детали необходимо обеспечить следующие технические условия:

Точность цилиндрической поверхности выполняется по 9-му квалитету;

Допускаемое радиальное торцевое биение не более 0,04 мм.

Допуск соосности относительно поверхности «В» не более 0,4 мм;

Неуказанные предельные отклонения размеров: Н14, h14, остальных ±t2/2; ±AT16/2.

Невыполнение технических условий на головку может привести к нарушению относительного положения детали в собранном изделии и, вследствие этго, не будет обеспечена герметичность и взаимозаменяемость.

2.2.3 Контроль рабочего чертежа и анализ технологичности детали

Контрольные операции по проверке качества детали на различных стадиях её изготовления являются частью технологического. У головок в процессе их изготовления контролируют главным образом геометрические параметры (диаметр, форма, прямолинейность осей, отверстий, расположение отверстий относительно других осей или плоскостей).

При выполнении операции контроля, получаемые результаты зависят от погрешностей измерения, являются суммой погрешностей, присущих выбранной схеме измерения, неточностей вызываемых условиями измерения, настройки и собственной погрешности измерительного устройства.

При выборе средств измерения руководствуются допускаемой погрешностью измерения, т. е. погрешностью, которая может быть допущена при оценке действительного значения контролируемого параметра.

Средства необходимые для контроля:

Калибр-пробка 48Н14 № 862 СТП06−55−2007

Набор образцов шероховатости 0,4−12,5 ГОСТ 9378–93

Кольцо-скоба 80f8 МИ231.000−63

Кольцо резьбовое М83×2−6g ПР и НЕ МИ 213−23 и МИ 214−23

Штангенциркуль ШЦ-II-250−0,05 ГОСТ 166–89 погрешность измерения 0,05 мм.

Набор образцов фасок МИ 1016

Штангенглубиномер ШГ-160 ГОСТ 162–90 погрешность измерения 0,05 мм.

Оправка коничекая МТ 747.000−09

Индикатор ИЧ 10. Класс 1 ГОСТ 577–68

Штатив ШМ-2 Н-8 ГОСТ 10 197–70

Рассмотрев конструкцию и технические условия на деталь, определим её технологичность.

Конструкцию данной детали можно считать технологичной, так как она отвечает следующим требованиям:

для изготовления детали использована стандартная заготовка — отливка по ГОСТ 1412–85;

сквозное главное отверстие также позволяет проводить обработку напроход;

обеспечение соосности внутренних и цилиндрических поверхностей;

перпендикулярность торцов к общей оси вращения.

Точность размеров и шероховатость поверхностей деталей оптимальны, обоснованны конструктивно и экономически. Заготовку получают рациональным способом (с учетом объема выпуска и типа производства). Обеспечивается доступ к обрабатываемым поверхностям.

Деталь прочная и жесткая (т.к. L? 12d), поэтому возможно применение высоких режимов резания и исключение вибрации в процессе обработки.

Отсюда можно сделать вывод, что конструкция головки технологична.

2.2.4 Выбор способа получения заготовки и его технико-экономическое обоснование

Выбор вида и метода получения заготовки детали определяется следующими факторами: назначением детали и основными техническими требованиями, предъявляемые к ней; требуемой точностью выполнения заготовки и качеством ее поверхностей, технологическими свойствами материала детали; сложностью конструкции детали; заданным объемом выпуска и технологичностью конструкции детали.

На выбор метода получения заготовки оказывает большое влияние время подготовки технологической оснастки, наличие соответствующего технологического оборудования и желаемая степень автоматизации процесса.

Заготовка по форме и размерам должна приближаться к форме и размерам готовой детали. Это способствует снижению объема механической обработки, трудоемкости, позволяет сократить расход металла, электроэнергии, высвободить оборудование, производственные площади и снизить себестоимость изготовления детали.

Выбор заготовки осуществляется на основании чертежа детали, результатов ее служебного назначения и технических требований.

В качестве заготовки при изготовлении головки может быть использован прокат или штамповка.

Рассмотрим 2 варианта:

1. Заготовка из поковка:

V= р· r²·h

m=V· С

Плотность стали — Рст=7,85 г/см ³

V= 3,14· 0,0415 ² · 0,092= 497 см ³

m=497· 7,85 = 3,8 кг.

Коэффициент использования материала:

Kи.м.=Gд/Gз,

где Gд и Gз — масса детали и заготовки соответственно, кг

m_дет=4,22 кг.

Ки.м.=3,8/4,22=0,9

Снижение материалоемкости, кг:

m = (m_б — m_н)N_г = (4,22 — 2,6) 5000 = 8100 кг

m_н, m_б — масса заготовки при новом и базовом вариантах.

где N_г — годовой объем выпуска деталей, шт.

2. Заготовка из прокат:

V=р•r²•h=3,14•0,043²•0,092=550 см³

m=V•P=550•7,85=4,31 кг

Коэффициент использования материала:

К_и.м.=4,22/4,31=0,98

Снижение материалоёмкости, кг:

Д=(m_б-m_н)•N_г = (4,37−2,6)•5000 = 8400 кг

Произведем технико-экономический расчет изготовления заготовки:

Определим себестоимость изготовления заготовки, выбранных вариантов для сопоставления и определения экономического эффекта получения заготовки.

С_з=С_м G_з — (G_з — G_д)С_отх / 1000

где С_м — цена 1 кг материала заготовки, руб.;

С_отх — цена 1 т отходов материала, руб.;

2. Определим годовую экономию материала от сопоставляемых вариантов получения заготовки.

Э_м = (G_з' - G_з^") · N

где G_з' - масса заготовки при первом методе получения, кг;

G_з^" — масса заготовки при втором методе получения, кг;

N — годовой объем выпуска деталей, шт.;

3. Определим годовую экономию от выбранного варианта заготовки в денежном выражении.

Э = (С_з' - С_з^") · N,

где С_з' - стоимость заготовки, полученная при первом методе, руб.;

С_з^" — стоимость заготовки, полученная при втором методе, руб.

Годовой объем выпуска детали — 5000 шт. в год.

Вариант 1. Поковка. Масса заготовки 4,22 кг.

Коэффициент использования металла К_и.м = 0,9

Стоимость заготовки

С_з' = 50 · 4,22 — (4,22 — 3,8) · 20 000 / 1000 = 4,21 руб.

Вариант 2. Прокат. Масса заготовки 4,67 кг.

Коэффициент использования металла К_и.м =0,98

Стоимость заготовки

С_з'' = 50 · 4,67 — (4,67 — 4,31)· 20 000 / 1000 = 4,7 руб.

Годовая экономия материала

Э_м = (4,67 — 4,22) · 5000 = 2250 кг.

Годовая экономия в денежном выражении

Э = (4,7- 4,21)· 5000 = 2450 руб.

Вывод: Технико-экономический расчет показывает, что у заготовки, сделанный из поковки К_и.м =0,9 ниже, чем прокат К_и.м =0,98, то есть разница в использовании материала составляет 50%, годовая экономия равна 2450 рублей. Поковка дешевле проката лишь в 1,5 раза. Но при этом методе резко сокращается расход материала за счёт меньших в 2 раза припусков, как рассчитано выше, получается высокая точность и меньшая шероховатость поверхности отливки (14−16 квалитет), уменьшаются затраты труда на обработку в среднем на 50%, сокращается объём механической обработки в 1,5 раза [38, стр. 284]. Поэтому целесообразно взять заготовку из поковки.

2.2.5 Анализ типовых технологических процессов обработки деталей данного класса

По конструктивному исполнению корпусные детали основных изделий газонефтяного машиностроения можно разделить на детали:

коробчатого типа (корпус коробки передач, станина ротора, корпус привода индивидуального, корпус превентора);

с системой внутренних разноосных цилиндрических поверхностей (блок цилиндров ДВС, блок-картер компрессора, гидравлическая коробка бурового насоса);

сложной пространственной формы (корпус центробежного насоса, корпус гидроматического тормоза, корпуса трубопроводной арматуры);

трубчатого типа (корпус турбобура, корпус погружного электродвигателя, корпус скважинного центробежного насоса (СЦН).

Корпусные детали служат для соединения расположенных в них деталей, обеспечения точности их заданного относительного положения в статике и динамике, а также заданного положения всего изделия или сборочной единицы. Часто корпусная деталь является резервуаром для рабочей среды.

Корпусные детали изделий газонефтяного и нефтехимического машиностроения работают в условиях вибраций, значительных статических и динамических нагрузок, а также действия агрессивных сред и больших перепадов температур и давлений.

Назначение корпусных деталей и условия эксплуатации определяют их конструктивные формы, размеры и точностные характеристики. Корпусная деталь, как и всякая другая, представляет собой совокупность поверхностей, выполняющих определенные функции.

Таким образом, основные и вспомогательные базы корпусной детали выполняют функции ее исполнительных поверхностей. При этом основными базами корпусных деталей чаще всего служат плоские поверхности или их комбинации в сочетании с системой монтажных отверстий. В ряде случаев основные базы корпусов выполняют в виде сочетания цилиндрических и плоских поверхностей вращения например основные базы корпуса центробежного насоса, скважинного насоса или турбобура.

Вспомогательные базы корпусных деталей чаще всего представляют сочетание поверхностей системы точно обработанных отверстий или сочетание поверхностей вращения с примыкающими к ним плоскими (торцовыми) поверхностями. В связи с этим все отверстия корпусных деталей, в зависимости от их назначения, можно разделить на отверстия, к которым предъявляют более высокие требования точности (точные), поверхности которых служат опорами для валов, шпинделей и т. п. ответственных деталей, и отверстия (второстепенные), предназначенные для крепежных и смазочных устройств.

Корпусные детали газонефтяного и нефтехимического оборудования в соответствии с их назначением должны обладать следующими свойствами: прочностью, жесткостью, виброустойчивостью, герметичностью, износостойкостью, долговечностью, точностью, качеством поверхностного слоя.

Точность геометрических параметров и параметры качества поверхности и поверхностного слоя определяют аналитически или по рекомендациям ГОСТов и нормативов, разработанным на основе эмпирических и экспериментальных данных.

Нормы точности геометрических параметров и параметров качества обработанных поверхностей основных и, главным образом, вспомогательных баз корпусных деталей, регламентируемые в технических условиях, обусловлены требуемой точностью соединения монтируемых в них деталей и сборочных единиц.

Допуски на межосевые расстояния отверстий, межосевой угол и отклонения от совпадения осей отверстий корпусных деталей цилиндрических, конических и червячных редукторов регламентируются ГОСТ 1643–81 и ГОСТ 9178–81.

Нормы точности на параметры корпусной детали, входящие в размерные цепи изделия, следует определять аналитически, исходя из выбранного метода обеспечения заданной точности соответствующих размерных цепей.

Контрольные операции по проверке качества детали на различных стадиях ее изготовления являются частью технологического процесса. У корпусных деталей в процессе их изготовления контролируют главным образом геометрические параметры (диаметр, форма, прямолинейность осей отверстий, расположение отверстий относительно других осей или плоскостей).

При выполнении операции контроля получаемые результаты зависят от погрешностей измерения, являющихся суммой погрешностей, присущих выбранной схеме измерения, неточностей, вызываемых условиями измерения, настройки и собственной погрешности измерительного устройства.

При выборе средств измерения руководствуются допускаемой погрешностью измерения, т. е. погрешностью, которая может быть допущена при оценке действительного значения контролируемого параметра. Допускаемые погрешности измерения линейных размеров нормируются ГОСТ 8.051—81. На практике допускаемую погрешность принимают равной 10—35% в зависимости от квалитета; меньший процент соответствует грубым квалитетам.

При контроле точности отверстия измеряют, как правило, расстояние между двумя противоположно расположенными точками поперечного сечения. После соответствующей математической обработки результатов измерений определяют отклонения от круглости, цилиндричности, прямолинейности оси в соответствии с правилами, приведенными в ГОСТ 24 642–81.

В условиях единичного и мелкосерийного производства диаметральный размер измеряют с помощью универсальных измерительных средств. К ним относятся накладные приборы: микрометрические нутромеры с двухточечной схемой измерения и нутромеры с отсчетной головкой с трехточечной схемой измерения. Диапазон их измерения от 50 до 10 000 мм.

Для измерения размеров свыше 1000 мм применяют микрометричес-ко-индикаторные нутромеры. Диапазон измерений обеспечивается набором удлинителей: 50—75 мм; 75−175 мм; 75—600 мм и т. д. Погрешность измерения микрометрическим нутромером размеров 50—500 мм не превышает 0,015−0,03 мм при настройке его с помощью установочной меры.

Диапазон измерений нутромеров с отсчетной головкой составляет 6—1000 мм. Наиболее часто используется ряд размеров: 6—10; 10—18; 18−50; 50−100; 100−160; 160−250; 250−400; 450−700; 700−1000 мм.

Глубина измерения нутромерами в зависимости от типоразмера составляет 100−500 мм; измерительное усилие 2—9 Н, погрешность измерения не превышает 0,025 мм для размеров до 260 мм.

Для измерения отверстий диаметром от 2 до 11 мм разработаны шариковые нутромеры с погрешностью измерения 0,0015−0,0035 мм. Такой прибор имеет набор сменных головок. Каждая головка обеспечивает диапазон измерения 0,15—0,17 мм, глубина измерения 20—50 мм.

В условиях серийного и массового производства широко_> применяют калибры-пробки. Для измерения отверстий диаметром до 500 мм используют жесткие предельные калибры, а отверстий диаметром свыше 500 мм — штихмассы.

Используют также пневматические методы контроля, которые позволяют контролировать отверстия в труднодоступных местах и легко поддаются автоматизации.

Плоскостность поверхностей корпусных деталей контролируют с помощью контрольной линейки, которую устанавливают на две концевые меры одинаковой толщины. С помощью концевых мер, клинообразной масштабной линейки или индикатора измеряют расстояние к между линейкой и поверхностью детали, в нескольких местах. Максимальную разность значений к принимают за отклонение от плоскости. Контрольные линейки имеют значительные прогибы вследствие большой ее длины. Так, линейка длиной 2000 мм прогибается на 10—15 мкм. Чтобы уменьшить прогиб, уменьшают массу линейки, выполняя в ней отверстия, и придают ей параболическую форму. Концевые меры располагают в точках наименьшего прогиба.

В массовом производстве эффективно применять специальные контрольные приборы для комплексной проверки деталей по многим параметрам.

К отверстиям в отличие от плоскостей предъявляют высокие требования как к шероховатости поверхностей, так и к точности диаметрального размера и формы. Поэтому методы достижения качества поверхностей отверстий обычно должны одновременно обеспечивать и геометрическую точность. Для обработки отверстий широко применяют методы тонкого (алмазного) растачивания, шлифования и хонингования.

Порядок механической обработки отдельных поверхностей зависит от требуемой точности размерных связей между ними и выбранной схемы базирования заготовки.

В настоящее время в крупносерийном и массовом производстве предпочтение отдают принципу концентрации обработки, обеспечивающему большую эффективность: максимальную производительность и минимальный производственный цикл. При этом для обработки заготовок корпусных деталей, особенно массивных и крупногабаритных, широко используют автоматические линии из агрегатных станков. На этих станках, наряду с растачиванием, проводят сверление, зенкерование, развертывание цилиндрических и конических отверстий, подрезку торцовых поверхностей, нарезание резьбы и растачивание канавок. Агрегатные станки позволяют обрабатывать системы отверстий в заготовках корпусных деталей одновременно с нескольких сторон, обеспечивая высокую производительность. На этих станках можно проводить черновую, получистовую и чистовую обработку отверстий с одного установа.

В мелкосерийном производстве эффективность механической обработки корпусных деталей увеличивают, расширяя технологические возможности металлорежущих станков (автоматизация их с помощью ЧПУ). Это позволяет провести комплексную автоматическую обработку заготовки на одном станке. Дня комплексной обработки заготовок корпусных деталей все шире применяют станки с инструментальным магазином и программным управлением — обрабатывающие центры. Наличие поворотных делительных столов в сочетании с магазином различных режущих инструментов (до 100 шт.) позволяет производить автоматически механическую обработку заготовки с 4−5 сторон при одном установе в соответствии с заранее подготовленной программой. На таких станках выполняют практически все виды механической обработки, необходимые для изготовления корпусной детали. Обработанные технологические базы на заготовке корпусной детали при необходимости подготовляют предварительно на универсальном станке. Вследствие высокой жесткости и точности обрабатывающих центров отпадает необходимость в изготовлении и использовании кондукторов. Заготовку устанавливают в простейшее приспособление или непосредственно на стол станка. Автоматизация серийного производства на основе широкого внедрения станков с ЧПУ является основным путем повышения его эффективности.

2.2.6 Анализ существующего технологического процесса и разработка нового технологического маршрута обработки поверхностей и детали в целом

Маршрут изготовления детали устанавливает последовательность выполнения технологических операций. При его составлении руководствуются следующими соображениями:

— в первую очередь обрабатываем те поверхности заготовки, которые будут являться базами для дальнейшей обработки;

— затем обрабатываем те поверхности, с которых снимаются наибольшие припуски, т.к. при этом легче обнаруживаются внутренние дефекты заготовки;

— дальнейшую последовательность операций устанавливаем в зависимости от требуемой точности поверхностей, чем точнее поверхность, тем позднее она должна обрабатываться.

Оценку базового и проектного технологических процессов и выбор оптимального варианта можно осуществить с помощью подробного анализа.

Базовый технологический процесс механической обработки головки имеет ряд недостатков:

1. Он предполагает большое количество токарных операции, за счет их совмещения сокращается время на обработку.

2. Базовый технологический процесс предполагает использование станка 16К20 на токарных операциях. Использование станков с ЧПУ (1П426ДФ3) увеличивает подготовительно-заключительное время на обработку, что компенсируется значительным снижением операционного времени.

3. Базовый вариант предполагает обработку внутреннего отверстия и фаски за два перехода, в целях уменьшения количества вспомогательного и основного времени, предлагается ввести фрезу с пяти сменными головками, которые за один проход осуществляет обработку торцевых и фасонных поверхностей.

4. В базовом варианте на одной из последних операциях используется фрезерное приспособление. Зажим ее осуществляется в ручную, замена ручного зажима механизированным даст ряд преимуществ:

В качестве заготовки в базовом технологическом процессе используется заготовка из круглого проката диаметром 186 мм и массой 4,22 кг.

Базовый вариант ТП:

Таблица 4. Базовый вариант технологического процесса

Предлагаемый вариант ТП:

Токарный станок модели «SЕ 320 NUMERIC» нашел широкое применение в средне и мелкосерийном производстве для точной и высокопроизводительной обработки деталей сложной конфигурации. Этот станок уникален и многоцелевой, за один установ производит обработку всей детали, выполняя поочередно все операции согласно заданной программе посредством ЧПУ.

Таблица 5. Предлагаемый вариант ТП

В приспособлении сила зажима будет постоянной и ее можно будет регулировать;

Управление зажимными устройствами приспособления по сравнению с ручным упроститься;

В целях повышения производительности и уменьшения времени обработки, а также освобождения применяемого технологического оборудования, предлагается усовершенствовать базовый технологический процесс.

2.2.7 Размерный анализ технологических процессов в машиностроении при изготовлении головки газосепаратора

Под размерным анализом понимается совокупность расчётно-аналитических процедур выполняемых при разработке технологического процесса, в результате которого выявляются размерные связи между переходами и операциями данного процесса. Выполнение размерного анализа позволяет обоснованно определить номинальные и предельные технологические размеры на всех технологических переходах, которые затем представляются на операционных эскизах; выявить возможные ошибки простановки конструкторских размеров на чертежах детали; прогнозировать возможные максимальные значения припусков на обработку по операциям и переходам; установить рациональную номинальные и предельные значения размеров заготовки. Кроме этого размерный анализ дает возможность установить взаимосвязь таких параметров точности геометрии детали как, погрешность размеров и расположение поверхностей поскольку последние не выявляются измерением размера, но влияют на работоспособность сборочного узла (например, соосность или радиальное биение).

Таким образом, размерный анализ способствует обеспечению качества и технологичности деталей, их элементов и заготовок, получению обоснованных размеров и предельных отклонений для заполнения операционных карт и технологических эскизов, которые будут реальными, а не исправляться в последствии технологами по результатам обработки заготовок на станках. Полученные на основе размерного анализа данные обеспечат качественное, без доработок и исправлений, составление управляющих программ при обработке на станках с ЧПУ, позволяют получить данные для расчёта режимов резания и в конечном итоге обеспечат высокое качество обработанных деталей.

Различают три разновидности размерного анализа технологических процессов:

1. Для вновь проектируемого процесса, когда в качестве исходного документа дается только чертеж детали. Цель-определение размеров и технических требований на всех операциях, включая заготовительные операции.

2. Для аналогичного технологического процесса, когда исходным документом служит не только чертеж детали, но и эскиз исходной заготовки. Кроме того, могут быть заданы и некоторые промежуточные операционные размеры, если производство исходных заготовок начинается раньше разработки технологического процесса механической обработки или же применяются стандартизованные мерные инструменты с заранее известными размерами. Целью такого анализа является определение неизвестных операционных размеров по технологическим переходам и операциям.

3. Для действующего технологического процесса, когда процесс не обеспечивает необходимых показателей по качеству, расходу материала или иным элементам, а также при проверке ранее спроектированного технологического процесса. Цель анализа: установление фактических значений припусков на обработку; проверка возможности получения размеров детали, непосредственно не выполняемых на операциях; определение погрешностей расположения поверхностей деталей в ходе выполнения процесса обработки и определение путей его совершенствования.

Граф — это непустое множество объектов произвольной природы (вершин) и множество связок (ребер или дуг), которые соединяют все или некоторые пары заданных объектов.

Если граф в себя включает только ребра, то он называется неориентированным графом.

Если граф содержит только связи с направлением, т. е. дуги, то такой граф называется ориентированным графом.

Если граф содержит и ребра, и дуги, то такой граф называется смешанным.

Вершины графа обозначаются малыми (строчными) латинскими буквами без индексов (а, в, с,…) или с индексами (а_1,а_2,а_3,…). Вершины графа могут быть обозначены и цифрами (1,2,3,4,…).

Ребрами графа часто обозначаются латинскими буквами с индексом, например U₁. Дуги обозначаются либо упорядоченными парами (Х_i, X_j), в которых X_i — начальная вершина дуги, Х_j — конечная; либо U_ij.

Исходные данные для размерного анализа:

Допуски на размеры исходной заготовки:

TL₁=1,6(_-0,5^+1,1) мм; TL₂= 1,6(_-0,5^+1,1) мм; TL₃= 1,6(_-0,5^+1,1) мм.

Разработка структуры ТП

Технологический процесс изготовления головки включает следующие операции:

§ 005 Заготовительная;

§ 010 Ленточно-отрезная, станок ZEUS;

§ 020 Комплексная, станок «NUMERIC SC-320»;

На каждой технологической операции образуются технологические размеры.

В нашем примере рассматривается размерный анализ только при обработке торцовых поверхностей (20, 40, 50).

При обработке торцовых поверхностей образуются технологические размеры на:

020 операцииL₄ и L₅, L₆ и L₇, L₈ и L₉, L₁₀ и L₁₁ ;

То есть предусматривается по два этапа обработки на каждую торцовую поверхность. Это соответствует необходимости выполнить по два перехода для каждой из этих поверхностей: подрезать торец предварительно и подрезать торец окончательно.

На основании установленных методов обработки торцовых поверхностей определяются допуски на технологические размеры (табл. 6,7).

Таблица 6. Допуски на технологические размеры.

Табл. 7. Допуски на технологические размеры

1-й этаппредварительная обработка;

2-й этап — окончательная обработка;

Исходный граф строится на основе графа конструкторских размеров и технологического процесса (Рис.4).

К каждой вершине графа (20,40,50), обозначающими торцовые поверхности детали, последовательно с помощью связокпромежуточных припусков (волнистые линии) присоединяются промежуточные поверхности, формируемые в ТП, и в конце — поверхности заготовки.

Так как ребра исходного графа являются неориентированными, то и сам исходный граф является неориентированным. Поэтому в качестве корня граф-дерева можно выбрать любую вершину.

При этом должно выполняться одно условие. Расположение вершины на исходном дереве должно быть таким же, как и на производном граф-дереве.

Производный граф строится следующим образом. За корень, как правило, рекомендуют выбирать поверхность исходной заготовки, которая служит черновой базой на первой технологической операции (Рис.4). Искусственно задают направленность размеров исходной заготовки.

Для построения произвольного графа сначала наносят все вершины, расположив их одинаково с исходным графом (рис.4). Номера вершин будут располагаться так же.

Далее наносятся все ребра, соответствующие технологическим размерам. Дуги для размеров исходной заготовки L₁ и L₂ будут иметь две стрелки, остальные размерные линии будут иметь только одну стрелку, упирающуюся в вершину, соответствующую обрабатываемой поверхности. Второй конец размерной линии (без стрелки) будет связан с базовой поверхностью.

Для выявления размерных цепей такой способ указания операционных размеров не имеет значения. Но для анализа результатов расчётов он удобен, так как обеспечивает наглядность с точки зрения применяемых схем базирования. Производный граф также является граф-деревом.

Далее строится совмещенный граф, который представляет собой модель геометрической структуры технологического процесса.

В исходный граф включаются исходные (конструкторские размеры и замыкающие (припуски) звенья технологических размерных цепей. В производный граф включены технологические размеры операций механической обработки и размеры исходной заготовки.

Из совмещенного графа для стартового варианта ТП, выявленные размерные цепи представленные в таб. 8.

Таблица 8. Выявленные размерные цепи.

Проверка и корректировка стартовой структуры Прежде чем приступать к расчёту размерных цепей, необходимо проверить обеспечивает ли стартовая структура требования к точности конструкторских размеров и к колебанию припусков особенно на чистовых и отделочных операциях. До корректировки допуски назначаются максимально возможные на технологические размеры (табл.6).

Сначала проверяется обеспечение точности конструкторских звеньев.

TK₁ TL₉+TL₈; 0,61 0,032 + 0,01=0,132 мм.

TK₂ TL₁₀+TL₁₁; 0,5 > 0,07+0,108=0,178 мм.

TK₃ TL₁₀; 0,06 0,07 мм.

В размерных цепях, где замыкающим звеном является припуск, необходимо определить величину рассеивания значений припуска по формуле:

wz=T_Li

Z_min— определяется по таблицам.

Z_max=wz+Z_min

Z_1min=3 мм.; wz₁=TL₁+TL₂+TL₃+TL₄=1,6+1,6+1,6+1=5,8

Z_1max=0,28+3=3,28

Z_max/Z_min=1,09

Результаты расчётов сводятся в таблицу 9:

Таблица 9. Значение припусков в стартовом варианте ТП:

Далее в зависимости от принятых в конкретных производственных условиях предельных ограничений проверяется не превосходит ли отношение Z_max/Z_min прежде всего на чистовых и отдельных операциях заданного предельного значения.

Анализ результатов, представленных в таблице 9, показывает, что установленное условие выполняется. Следовательно, при данной стартовой структуре требования к допустимому колебанию припусков выполнены.

Расчёт размерных цепей начинается с расчёта размерных цепей, которых замыкающим звеном является конструкторский размер. Расчёт начинается с той цепи, в которой неизвестным является один технологический размер. Найденный технологический размер зачёркивается во всех размерных цепях, и находится следующая цепь, в которой неизвестным окажется один технологический размер и так далее.

Для удобства расчётов создаем сводную таблицу 10, в которую занесем результаты по мере их получения.

Таблица 10. Расчётная таблица

Рассчитаем размерную цепь с замыкающим звеном К

Уравнение для верхнего отклонения (ВО) замыкающего звена:

ВО_К1=ВО_L8-HO_L9

Подстановки известных значений удобнее проводить без изменения уравнения:

0,2=0-НО_L9

HO_L9=-0,2

Уравнение для нижнего отклонения (НО) замыкающего звена:

НО_K1=HO_L8-BO_L9

— 0,2=-0,25-ВО_L9

ВО_L9=-0,05

Последовательность расчёт размерных цепей с замыкающим звеном-припуском.

Рассмотрим размерную цепь с замыкающим звеном Z₇.

Уравнение размерной цепи:

Z₇=L₈-L₁₀

Из которой определяется размер L_7.

Z_7min=L_8min-L_10max

Значение Z_min берется из табл.9., а предельные значения ранее определенных звеньев — из табл.6,7.

2,11= L_8min-180

L_8min=182,89.

Из табл.6 допуск ТL₈=0,87, соответственно

L_8max=182,89−0,87м=182,02

Операционный размер- 182,02_-0,87 мм. Остальные цепи рассчитываются аналогично. Результаты расчетов заносятся в табл.10.

Полученные операционные размеры механической обработки остаются без изменения с учётом того, что измерения будут производиться универсальными инструментами.

Предельные отклонения конструкторских размеров при размерных расчётах назначаются с учётом полученных запасов точности в рассматриваемом варианте табл.11.

Таблица 11. Учёт полученных запасов точности.

Номинальные размеры исходной заготовки обычно округляют до 0,5 мм, в данном случае до размеров L₁=31 мм; L₂=71 мм; L₃=49,5 мм.

Обеспечение качества изготавливаемых деталей делает необходимым качественной технологической подготовки производства, важнейшим этапом которой является разработка операционной технологии. Это возможно лишь на основе проведения размерного анализа. Предложен метод расчета размерных цепей для торцевых поверхностей деталей вращения, который в простой наглядной форме позволит провести размерный анализ технологического процесса и решить важные практические задачи.

2.2.8 Выбор режущего и измерительного инструмента

Для изготовлении переводника используется токарно-револьверный станок 1П426ДФ3.

Для зажима заготовки применяют трехкулачковый патрон ш 160 мм, тонкостенную оправку с гидропластмассой, оправку МТ 1216.000.

Используемые режущие инструменты:

Операция 020 — резец 2130−0014 Т15К6 ГОСТ 18 884–73;

резец 2130−0015 Т15К6 ГОСТ 18 884–73;

резец 2191−4505 ВК8 В ГОСТ 19 073–80;

резец МР 469.000;

Размеры контролируем с помощью различных измерительных инструментов. Для контроля линейных размеров, внутренних и наружных диаметров применяется штангенциркуль ШЦ-II (I)-250(160) ГОСТ 166–89; размеры расточенного отверстия проверяем с помощью штангенглубиномера ШГ-160 ГОСТ 162–90; для контроля фасок используем образцы фасок МИ 1016; калибр-пробка предназначена для проверки отверстии, полученных после растачивания; калибр-скоба для контроля наружных поверхностей; калибр-кольцо для контроля наружной поверхности с углом 30 градусов; нутромер НИ 18−50 ГОСТ 868–82 для замера глубины протачиваемого отверстия; индикатор ИЧ101. класс 1 ГОСТ 577–68 для проверки биения посадочных мест оправки.

2.2.9 Расчет припусков с использованием ЭВМ, режимов резания и технических норм времени

Припуск — слой материала, удаляемый с поверхности заготовки для достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе или операции и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе. Минимальный припуск при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск) определяется по формуле:

где Rz _i -1 — высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h _i -1 — глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

_i-1 — суммарные отклонения расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе;

_i — погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Рассчитаем припуски на обработку внутренней поверхности 52Н9мм. Заносим маршрут обработки в графу 1 табл.12.

Таблица 12. Результаты расчета припусков на обработку

Величина отклонений для заготовки из штамповки при обработке в 3-х кулачковом патроне определяют по формуле:

= l = 205* (3/(3²+0,25)=49 мкм,

где — общее отклонение оси от прямолинейности;

где l=186 мм — длина штамповки;

_к — удельная кривизна заготовки, мкм на 1 мм длины.

_к =3 мкм/мм;

Определяем величину остаточных пространственных отклонений :

где К_у-коэффициент уточнения.

Черновое обтачивание:

Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

_r = К _y · = 0,06 · 49 = 2,94 мкм,

где К _y= 0,06 — коэффициент уточнения;

Чистовое обтачивание:

_r = К _y · = 0,04 · 2,94 = 0,12 мкм,

К _y= 0,04 — коэффициент уточнения;

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4.

Определяем 2Zmin на каждый переход:

Черновое обтачивание:

2Zmin=2 [200+250+] = 998 мкм.

Чистовое обтачивание

2Zmin=2 · [40+50+] = 185,88 мкм

Расчет наименьших расчетных размеров по технологическим переходам для штамповки производим по формуле:

где — наибольший предельный размер, полученный на предшествующем технологическом переходе,

— расчетный минимальный общий припуск на обработку по диаметру.

Черновое растачивание 52,074−0,1858=51,888 мм;

Заготовка 51,888−0,998=50,89 мм;

Наибольшие расчетные значения заносим в графу 7. Наибольшие предельные размеры (округленные) заносим в графу 9 таблицы 11.

Затем определяем наименьшие предельные размеры по переходам по формуле:

где — наибольший предельный размер, полученный на предшествующем технологическом переходе;

— наименьший предельный размер, полученный на выполняемом переходе.

Чистовое растачивание 52,074−0,074=52мм;

Черновое растачивание 51,8−0,3=51,5 мм;

Заготовка 51−1=50мм;

Результаты расчетов вносим в графу 10 таблицы 11.

Расчет общих припусков производим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему технологическим переходам:

Минимальные припуски Максимальные припуски:

52,074−51,8=0,274 мм; 52−51,5=0,5 мм;

51,8−51=0,8 мм; 51,5−50=1,5 мм;

Результаты расчетов заносим в графу 11 и 12 таблицы 11.

Фактические max и min припуски по переходам:

2Z_max=2Z_max=0,5+1,5=2мм

2Z_min=2Z_min=0,274+0,8=1,074 мм.

Проверка правильности расчетов:

2Z_max-2Z_min=2−1,074 =0,926 мм;

Т_заг.-Т_дет.=1−0,074=0,926 мм.

Проверку правильности вычислений осуществляем на ЭВМ. После ввода в окно программы значений элементов припуска и минимального диаметра, ЭВМ выдает таблицу с готовыми результатами, которая приведена ниже.

Расчет режимов резания и техническое нормирование

Проведем расчет режимов резания на токарную операцию 020. Материал заготовки — сталь 45 ГОСТ 1412–85 (_В= 750 МПа). Заготовка — поковка, полученная штамповкой на ГКМ.

Токарная операция ведётся на многоцелевом станке «NIMERIC». Растачивание поверхности 52. Способ крепления заготовки — трех кулачковый патрон.

1. Определяем глубину резания:

где D — диаметр заготовки, мм;

d — диаметр детали, мм.

мм.

2. Принимаем S = 0,05 мм/об.

3. Скорость резания рассчитываем по формуле:

где С_v — коэффициент, учитывающий свойство обрабатываемого материала;

Т — стойкость режущего инструмента;

m, x, y — показатели степеней;

К_v — коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств, состояние поверхности заготовки, влияние инструментального материала.

С_v = 350; x = 0,15; y = 0,35; m = 0,2. Т = 60 мин.

К_мv = 1; К_nv = 0,8; К_uv = 0,65. Тогда

м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем значение по станку: n_ст = 900 об/мин.

5. Определяем действительную скорость резания:

6. Рассчитаем силу резания по формуле:

где С_Рz — коэффициент

x_z, y_z, n_z — показатели степеней;

К_Pz — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, главного угла в плане резца, переднего угла резца.

С_Рz = 300; x_z = 1,0; y_z = 0,75; n_z = - 0, 15.

К_МРz = 1; К_Рz = 1; К_Рz = 1; =1; =0,93

Н.

7. Мощность резания:

Корректируем мощность резания по станку. Она должна удовлетворять требованию N_резшп.

где N_шп — мощность на шпинделе станка, кВт;

N_дв — мощность двигателя главного движения, кВт;

— КПД станка.

N_дв = 11 кВт, = 0,85. Тогда кВт.

Обработка возможна, т.к.1,4 < 9,35.

8. Основное время

где L — длина обработки, мм;

где l — длина обрабатываемой поверхности, мм;

y — величина врезания инструмента, мм;

— перебег инструмента (1−3), принимаем = 2 мм

мм,

Тогда мм.

мин.

Определим техническую норму времени на токарную операцию 020.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

где Т_п.з — подготовительно заключительное время, мин;

Т_шт — штучное время, мин;

n — количество деталей в партии, шт.

где Т_о — основное технологическое время, мин;

Т_в — вспомогательное время, мин;

Т_об — время на обслуживание, мин;

Т_отд — время на отдых, мин.

Основное время на операцию равно Т_о=0,062 мин. Вспомогательное время определяем по нормативам справочника нормировщика Т_в=0,100 мин. Время на обслуживание и время на отдых определяется в процентах от оперативного времени Т_опер= Т_о+Т_в=0,062+0,100=0,162 мин.

мин.

мин.

мин.

Подготовительно-заключительное время Т_п.з = 2 мин, а количество деталей в партии n = 5000/245 20 шт. Тогда:

Тшт =2/20+0,1972=0,29 мин.

Расчет режимов резания при продольном точении заготовки Токарная операция ведётся на многоцелевом станке «NIMERIC» SC-320. Растачивание поверхности 65. Способ крепления заготовки — трех кулачковый патрон.

1.Определяем глубину резания:

где D — диаметр заготовки, мм;

d — диаметр детали, мм.

мм.

2. Принимаем S = 0,05 мм/об.

3. Скорость резания рассчитываем по формуле:

где С_v — коэффициент, учитывающий свойство обрабатываемого материала;

Т — стойкость режущего инструмента;

m, x, y — показатели степеней;

К_v — коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств, состояние поверхности заготовки, влияние инструментального материала.

С_v = 350; x = 0,15; y = 0,35; m = 0,2. Т = 60 мин.

К_мv = 1; К_nv = 0,8; К_uv = 0,65. Тогда

м/мин.

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем значение по станку: n_ст = 1800 об/мин.

5. Определяем действительную скорость резания:

V_д = р•D•n_ст/1000 = 3,14•65•1800/1000=367,38 м/мин

6. Рассчитаем силу резания по формуле:

где С_Рz — коэффициент

x_z, y_z, n_z — показатели степеней;

К_Pz — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, главного угла в плане резца, переднего угла резца.

С_Рz = 300; x_z = 1,0; y_z = 0,75; n_z = - 0, 15.

К_МРz = 1; К_Рz = 1; К_Рz = 1; =1; =0,93

Р_z=10•300•1¹•0,5^0,58•353,9^-0,15•0,93=669,93 Н

7. Мощность резания:

N_рез=Рz•V/1020•60=669,93*353,9/1020*60=3,87 кВт Корректируем мощность резания по станку. Она должна удовлетворять требованию N_резшп.

где N_шп — мощность на шпинделе станка, кВт;

N_дв — мощность двигателя главного движения, кВт;

— КПД станка.

N_дв = 10 кВт, = 0,85. Тогда N_шт=N_дв*з=10*0,85= 8,5 кВт.

Обработка возможна, т.к. 3,87 < 8,5.

8. Основное время

где L — длина обработки, мм;

где l — длина обрабатываемой поверхности, мм;

y — величина врезания инструмента, мм;

— перебег инструмента (1−3), принимаем = 2 мм

мм,

Тогда L=17+1+2=20 мм.

Т₀=L/n_ct*S=20/1800*0,5=0,032 мин

Определим техническую норму времени на токарную операцию 025.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

где Т_п.з — подготовительно заключительное время, мин;

Т_шт — штучное время, мин;

n — количество деталей в партии, шт.

где Т_о — основное технологическое время, мин;

Т_в — вспомогательное время, мин;

Т_об — время на обслуживание, мин;

Т_отд — время на отдых, мин.

Основное время на операцию равно Т_о=0,032 мин. Вспомогательное время определяем по нормативам справочника нормировщика Т_в=0,100 мин. Время на обслуживание и время на отдых определяется в процентах от оперативного времени Т_опер= Т_о+Т_в=0,032+0,100=0,132 мин.

Т_об=Т_опер*10⁰/₀=0,0132 мин.

Т_отд= Т_опер * 12⁰/₀ =0,015мин.

Тшт = 0,022+0,1+0,0132+0,015=0,15 мин.

Подготовительно-заключительное время Т_п.з = 2 мин, а количество деталей в партии n = 5000/245 20 шт. Тогда:

Тшт-к = (2/20)+0,15 = 0,25 мин.

Расчет режима резания фрезы при обработки наружный торцевой поверхности заготовки Фрезерная операция проводится на многоцелевом станке «NIMERIC» SC-320.

Фрезерование лыски на наружной плоской поверхности детали шириной В=36 мм и длиной L=47 мм; припуск на обработку h=1,5 мм. Материал обрабатываемой поверхности 20Х13 с твердостью 140 НВ.

1. Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за 1 ход: следовательно, t=h=1,5 мм.

2. Назначаем подачу на зуб фрезы. Для стали 20Х13 при мощности станка Nдв=10 кВт, Sz=0,2 мм/зуб. Поправочный коэффициент на подачу Кц_Sz=1, так как угол ц=60⁰.

3. Определяем скорость главного движения резания:

V_и=(C_v D^q_v /T^m t^x_v S^y_z B^u v^P_v)*K_v,

где учитывая поправочный коэф. получаем:

Cv=445; q_v=0,2; x_v=0,15; y_v=0.35; u_v=0,2; Pv=0; m=0,32

Kv=0,65, отсюда получаем:

Vи=(445*88,5^0,2/240^0,32*1,5^0,15*0,2^0,35*36^0,2)*0,65=155,94 мм/мин

4. Частота вращения шпинделя по станку, соответствующей найденной скорости главного движения:

n= 1000*v_п/3,14*D=1000*155,94/3,14*88,5=561,157 мин^-1

Корректируем и устанавливаем действительную частоту: n=500 мин^-1

5. Действительная скорость главного движения:

V_д=р*D*n_д/1000=3,14*88,5*500/1000=138,94 мм/мин

6. Определяем скорость движения подачи:

v_s=Sz*z*n_д=0,2*10*500=1000 мм/мин Действительное значение подачи на зуб фрезы:

Sz=v_д/z*n_д=1000/10*500=0,2 мм/мин

7. Определяем главную составляющую силы резания (окружная сила):

Pz=((9,81*Cp*t^x_p*Sz^y_p*B^u_Pz/D^q_p*n^w_p=9,81*57,5*1,44*0,3*36*10)/88,5)*1,11=940H (?94 кгс).

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

N_рез=P_z*v_д/60*102=94*138,94/60*102=2,13 кВт

9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка для обработки. Необходимо, чтобы N_рез?N_шп; У станка «NIMERIC» N_шп=Nд*з=10*0,85=8,5 кВт, следовательно, обработка возможна.

Определяем основное время (мин):

То=L/v_д=42,83/1000=0,42 мин, где L=l+y+Д мм. При черновом торцовом фрезеровании врезание у=0,5*(D-vD²-B²)=0,5*(88,5-v88,5²-36²)=3,83 мм

L=36+3,83+3=42,83 мм Расчет режима резания сверла при сверлении глухих отверстий под резьбу М12 заготовки Сверлильная операция проводится на многоцелевом станке «NIMERIC» SC-320. Сверление 6 глухих отверстий под резьбу М12^+0,22 на глубину l=25мм. Материал заготовки 20Х13 с пределом прочности у=780 МПа (?78 кгс/мм²).

Для сверления стали у_в?80 кгс/мм² и диаметром М12 мм, подача So=0,5 мм/об, К_Ls=1. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания:

Р_o=9,81С_р*D^qpSo^ypK_p=9,81*68*12¹*0,5^0,7*1,02=5073 Н, где С_р=68, q_p=1, y_p=0,7, Kp=K_Mp=(у_b/75)ⁿ_p=(78/75)^0.75=1,02.

Необходимо выполнить условие:

Ро?Рmax,

где Р_max — максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка. По паспортным данным Р_max=7000Н. Т.к. 5073?7000, то назначение So=0,5 мм/об вполне допустима.

1. Скорость подачи главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла:

v_и=(C_v D^q_v /T^m t^x_v S^y_z)*K_v,

где C_v=9,8; q_v=0,4; x_v=0; y_v=0,5; m=0,2,

v_и=9,8*12^0,4/50^0,2*1,5⁰*0,5^0,5=9,8*2,7/2,18*1*0,707=17 м/мин

2. Частота вращения шпинделя, соответствующего найденной скорости главного движения резания:

n=1000* v_и/3,14*12=451 мин^-1

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным и устанавливаем действительною частоту вращения n=400 мин^-1

3. Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении:

М= C_м* D^q_м* Sо^y_м* K_м=9,81*0,0345*12²*0,5^0,8*0,95=222 Н*м, где C_м=0,0345; q_м=2; y_м=0,5 K_м=0,95

4. Действительная скорость главного движения:

V_д=р*D*n_д/1000=3,14*12*400/1000=15 м/мин

5.Мощность, затрачиваемая на резание:

N_рез=M*n/975=222*400/975=9,1 кВт

6. Проверяем, достаточно ли мощность станка, обработка возможна, если

N_рез?N_шп,

где N_шп=N_д*з=10*0,95=9,5 кВт, отсюда 9,1?9,5, следовательно обработка возможна.

7. Основное время:

То=L/n*So=31,8/400*0,5=0,16 мин, где L=l+y+Д, (мм):

L=l+y+Д=25+4,8+2=31,8 мм;

y=0,4D=0,4*12=4,8 мм;

Д=2 мм.

2.3 Основные средства технологического оснащения

2.3.1 Выбор методов и средств контроля качества Контрольные операции по проверке качества детали на различных стадиях её изготовления являются частью технологического. У ниппеля нижнего в процессе их изготовления контролируют главным образом геометрические параметры (линейные размеры, форма, прямолинейность осей, отверстий, расположение отверстий относительно других осей или плоскостей).

При выполнении операции контроля, получаемые результаты зависят от погрешностей измерения, являются суммой погрешностей, присущих выбранной схеме измерения, неточностей вызываемых условиями измерения, настройки и собственной погрешности измерительного устройства.

При выборе средств измерения руководствуются допускаемой погрешностью измерения, т. е. погрешностью, которая может быть допущена при оценке действительного значения контролируемого параметра.

Средства необходимые для контроля:

1. Штангенциркуль ШЦ-II-250(125) ГОСТ 166–89, ШЦ-II-160 ГОСТ 166–89, погрешность измерения 0,1 мм.

2. Набор образцов шероховатости 0,4−12,5 ГОСТ 9378–93.

3. Калибр-пробка М15−7Н.

4. Микрометр МК100−1 ГОСТ 6507–90 Класс точности 1.

5. Штангенглубиномер ШГ-160(125,250) ГОСТ 162–90 погрешность измерения 0,05 мм.

2.3.2 Выбор и обоснование специальных средств механизации и автоматизации Таблица 13 Таблица характеристик станка «NIMERIC» SC-320

газосепаратор головка резание припуск

III. Проектная часть

3.1 Расчет, компоновка и планировка цеха

3.1.1 Расчет годовой трудоемкости и станкоемкости изготовления головки При проектировании механического участка № 3, наряду с характеристикой и номенклатурой выпускаемых изделий необходимо иметь достоверные данные о трудоемкости изделия. Трудоемкостью изделия называют время, затраченное на его изготовление и выраженное в человеко-часах. Определяют трудоемкость по нормативам, отражающим применение в производстве современных методов и средств.

При расчете количества оборудования необходимо иметь данные о станкоемкости изделия, т. е. о времени, затраченном на изготовление изделия и выраженном в станко-часах работы оборудования.

Проектирование цехов и участков среднесерийного производства ведут по приведенной программе. При этом трудоемкость обработки детали для серийного производства определяется по формуле:

где t_{ш-к i, j} — штучно-калькуляционное время выполнения j-й операции обработки i-й детали, мин;

n — число деталей в изделии при определении трудоемкости обработки;

m — число операций изготовления детали.

Годовая трудоемкость изготовления равна:

где N_i — годовая программа выпуска.

человеко-час.

Определим годовую трудоемкость сборки газосепаратора:

где Т_с-р — трудоемкость сборки и разборки одного изделия, ч.

По данным предприятия Т_с-р= 2,49 ч, тогда человеко-час.

3.1.2 Расчет количества основного и вспомогательного оборудования

При проектировании механического цеха среднесерийного производства количество станков определяют для каждого участка на основе данных о станкоемкости деталей, закрепленных для обработки за данным участком. Расчетное значение числа станков для участка по обработке аппарата верхнего определяем по формуле:

где Т_с — суммарная станкоемкость обработки годового количества деталей, обрабатываемых на участке на станках данного типоразмера, станко-ч;

Ф₀ — эффективный фонд времени работы станка, ч.

Определим число станков для операций:

станко-час

следовательно, расчетное число станков С_Р = 1. Определяем коэффициент загрузки станка на данной операции:

.

3.1.3 Расчет численности работающих

Состав и число работающих определяется характером производственного процесса, степенью его автоматизации, уровнем кооперации и специализации вспомогательных служб, структурой и степенью автоматизации системы управления производством.

К производственным рабочим механического участка относят станочников и наладчиков оборудования, слесарей для ручных и механизированных операций обработки, пригонки и сборки, мойщиков деталей и других рабочих, непосредственно занятых выполнением операций технологического процесса обработки деталей.

Число производственных рабочих, непосредственно занятых выполнением операций технологического процесса, определяют по трудоемкости или станкоемкости выполняемого объема работ.

Число станочников определяем по станкоемкости годового объема работ:

где Т — суммарная станкоемкость изготовления деталей на станках данного типа, на участке или в цехе в станко-часах;

К_м — коэффициент многостаночного обслуживания — среднее число станков, обслуживаемых одним рабочим.

Определяем число рабочих при К_м=1:

; принимаем Р_ст=1.

Определим число сборщиков:

где Р_сб— расчетное число рабочих для выполнения годовой программы по сборке изделия;

Т_сб — годовая трудоемкость сборки изделия в человеко-часах;

Ф_р — действительный годовой фонд времени рабочего в ч.;

где К_и — коэффициент использования оборудования. Для сборки принимаем К_и=0,8.

.

Принимаем Р_р = 2.

Общее число основных рабочих, учитывая работу в две смены, составляет 2 человек.

К вспомогательным относятся рабочие, выполняющие техническое обслуживание производственных участков, рабочие ремонтных и инструментальных служб, транспортные и подсобные рабочие, рабочие складов и кладовых. Численность вспомогательных рабочих берется в процентном отношении от основных или производственных рабочих: 2*25% = 1 человек.

К категории ИТР относятся лица осуществляющие руководство участком и его структурными подразделениями. Численность ИТР определяется по нормам в зависимости от числа основных рабочих участка: 2*12% = 1 человек.

К категории служащих относится персонал, выполняющий работы по счету, отчетности, снабжению, оформлению. Принимается в зависимости от числа производственных рабочих. Принимаем 2 человека. Число МОП определяется как 1 человек на 500 м² площади. Принимаем 2 человека.

3.1.4 Определение состава и расчет площадей (производственные и вспомогательные площади, административно-бытовые помещения)

В состав механического цеха входят производственные отделения, участки, вспомогательные службы и служебно-бытовые помещения. Производственные отделения и участки — это площади, на которых размещается оборудование и рабочие места, непосредственно участвующие в производстве продукции.

К вспомогательным службам относятся:

— инструментальное хозяйство с инструментально-раздаточной кладовой (ИРК), кладовой приспособлений и абразивов, отделения заточки инструмента и мастерской по ремонту оснастки;

— ремонтное хозяйство с цеховой ремонтной базой (ЦРБ) и кладовыми запасных деталей;

— складское хозяйство — склады, кладовые металла, заготовок, межоперационного хранения деталей и покупных изделий, а также кладовые вспомогательных материалов;

— эмульсионное хозяйство — для приготовления различных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и система подачи их на рабочие места;

— масляное хозяйство — склад масел, системы раздачи масла на рабочие места и возврата его для регенерации;

— службы по сбору, переработке, удалению стружки и др. отходов производства;

К служебно-бытовым помещениям относятся: служебные помещения администрации цеха, помещения общественных организаций, бытовые помещения (гардероб, санузлы, столовые).

1) производственная площадь определяется ориентировочно по удельной площади:

S = S_удC = 351 = 35 мІ,

где С — количество станков на участке;

S_уд = 35 мІ норма удельной площади.

2) расчет вспомогательных отделений:

мастерская по ремонту инструмента и приспособлений. Принимаем площадь 20 мІ.

ИРК размещается с заточным отделением и отделением для ремонта инструмента и приспособлений. В дипломном проекте площадь ИРК принимается 20 мІ.

складские помещения.

Площадь склада заготовок принимается равной 10% от станочной площади цеха.

S_заг = 350,1 = 3,5 м².

Площадь межоперационного склада принимается равной 8−10% от станочной.

S_м/оп = 350,1 = 3,5 м².

Площадь склада готовых деталей и узлов — 8−10% от станочной площади цеха.

S_г. д. = 350,1 = 3,5 мІ.

Площадь моечного отделения S_м = 16 мІ.

Площадь участка сборки S_сб. = 16 мІ.

Склад размещается на стыке механического и сборочного отделений после контрольного отделения.

S_скл = 22 мІ.

· помещение энергетика цеха принимается равным 23 мІ.

· контрольное отделение.

Площадь контрольного отделения берется из расчета 3 ч 5% от станочной площади цеха:

S_контр = 350,05 = 2 мІ.

эмульсионное хозяйство.

Предусматриваем централизованное приготовление СОЖ, для чего выделяем специальное помещение, расположенное у наружной стены с обязательным отдельным выходом из помещения. Принимается равным 20мІ.

Итого:

S_у = 35+20+20+20+3,5+3,5+3,5+16+16+22+20+4+20 = 200 м².

Площадь магистральных проездов:

Sм = Sу 1,25 = 2001,25 = 250 мІ.

Общая площадь участка с учетом магистральных проездов — 450 м².

3.1.5 Выбор типа здания и компоновки механического цеха по изготовлению головки

Важным при проектировании является выбор строительных параметров здания — сетки колонн и высоты пролета. Сетку колонн (ширину пролета и шаг колонн) и высоту пролета (расстояние от пола до нижней части несущей конструкции здания) выбирают из унифицированного ряда указанных величин, приведенных в табл.4.8. Исходя из максимальной высоты h₁ оборудования, минимального расстояния h₂ между оборудованием и перемещаемым грузом, а также высоты транспортируемых грузов h₃ и крана h₄ определяют высоту Н₁ до головки подкранового рельса:

Н₁ = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ = 1,75 + 0,4 +1,25 +2,65 = 6,01 м.

Тогда по расчетной величине Н₁ определяем минимальную высоту Н_{1 прин.} пролета, которая составляет 6,01 м и высоту цеха до нижнего пояса ферм Н=8,15 м. На основании габаритных размеров участка принимаем сетку колонн 1218 м. При проектировании участка используем пролеты с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т, что обеспечивает загрузку, разгрузку, установку и снятие тяжелых заготовок и деталей, а также перестановку и замену оборудования.

Расположение станков на участках механической обработки определяется организационной формой производственного процесса, числом станков, способом удаления стружки и другими факторами.

IV. Экономика производства

4.1 Экономика производства

Организация производственного процесса предусматривает рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов обеспечивающих наименьшее время его осуществления.

Главная цель организации производственного процесса — возможная экономия времени, обеспечение высокого качества и эффективности продукции. Технологические процессы обработки корпуса промежуточного относятся к среднесерийному типу производства.

В данном разделе проведено сравнение технико-экономических показателей технологических процессов изготовления головки в условиях ОАО «Алнас» и проектного варианта.

Спроектированный вариант технологического процесса изготовления головки предлагает:

1) сокращение времени на обработку, вспомогательного времени, что дает сокращение трудозатрат за счет применения режущего инструмента и совмещения операции;

2) повышение точности обработки (уменьшение погрешности базирования заготовки) и сокращение вспомогательного времени за счет применения оснастки.

3) сокращение времени на механическую обработку за счёт внедрения нового внедрения станка с ЧПУ «NIMERIC SC-320»

4.2 Экономический расчет

а) вариант 1 — проектный технологический процесс изготовления головки (см. табл.12).

Трудоемкость изготовления программы выпуска:

Тдет = (ВхТшт.к)/60 = (5000×4,505)/60 = 375,4 стч/год

б) вариант 2 — базовый технологический процесс (ОАО «Алнас») изготовления. (см. табл.13).

Трудоемкость изготовления программы выпуска:

Тдет = (ВхТшт.к)/60 = (5000×24,92)/60 = 2076,6 стч/год

Таблица 14. Трудоемкость изготовления головки (проектный вариант)

Таблица 15. Трудоемкость изготовления головки (базовый вариант)

Расчёт потребности в оборудовании

где Ni — потребное количество станков (расчетное), шт.;

Q — количество обрабатываемых деталей, шт.;

Тш.к. — трудоемкость изготовления одной детали, мин;

Fэ — эффективный годовой фонд времени работы одного станка, ч;

к_н — коэффициент выполнения норм (1,2).

Количество станков берем из расчета механического участка:

а) Ni = 1 станка;

б) Ni = 2 станка.

Численность основных рабочих

а) Рпр1 = 1 чел;

б) Рпр2 = 2 чел.

Расчет капитальных затрат

Таблица № 16. Стоимость оборудования (проектный вариант)

Таблица № 17. Стоимость оборудования (базовый вариант)

;

Коэффициент загрузки станков (только с учетом детали, рассматриваемой в данном дипломе):

проектный вариант

базовый вариант

Суммарная стоимость станков, учитываемая в расчетах:

а) У Сст1 = 2 320 000? 0.09=208 800 руб.;

б) У Сст2 = 1 000 000? 0.12=120 000 руб.

Суммарная стоимость приспособлений, принимаем 3% от стоимости оборудования:

а) У С_пр1 = 62 640 руб.;

б) У С_пр2= 36 000 руб.

Расчет стоимости производственных площадей

С_плi=С_хЧ S_об.пл.,

где: С_х — стоимость 1 м² участка;

S_об.пл. — общая площадь участка цеха, м²:

а) С_пл1 = 5000×450 = 2 250 000 руб.;

б) С_пл2 = 5000×450 = 2 250 000 руб.

Капитальные вложения

Кмi = Cобi + Cпрi + Cплi,

где: Соб — стоимость оборудования, руб.;

Спр — стоимость приспособлений, руб.;

Спл — стоимость площадей, руб.

а) К_м1 = 208 800 + 62 640 + 2 250 000 = 2 521 440 руб.;

б) К_м2 = 120 000 + 36 000 +2 250 000 = 2 406 000 руб.

Расчет текущих издержек

Заработная плата станочников:

З_стi = б · Т_детi · n_c · к_м · ст.с.,

где: б — коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты, фактический заработок по сравнению с тарифной ставкой (б = 1,21,4);

n_c — коэффициент социального страхования;

к_м — коэффициент многостаночности;

ст.с.- часовая тарифная ставка рабочих 6-го разряда на операции, руб.

а) З_ст1 = 1,3 · 375,6 · 1.3 · 1 · 55 = 34 912,02 руб.

б) З_ст2 = 1,3 · 2076,6 · 1.3 · 1 · 55= 193 019,97 руб.

Стоимость электроэнергии

Расход силовой энергии в рублях:

С_э.с.i= N_цi · F_э · К₁ · К₂ · Ц_э,

где N_ц — установленная мощность электродвигателей, кВт;

F_э — эффективный годовой фонд времени работы одного станка, ч;

К₁— коэффициент загрузки станков по времени:

К₂ — коэффициент, учитывающий использование электродвигателей по мощности;

Ц_э — стоимость 1 кВт· ч электроэнергии, руб.

а)руб.;

б) руб.

С_э.с.= 36 909,05 руб.

Затраты на текущий ремонт оборудования (10% от стоимости оборудования):

З_рi = 0,1 · С_обi,

а) З_р1 = 0,1 · 2 320 000 = 232 000 руб.;

б) З_р2 = 0,1 · 1 000 000 = 100 000 руб.

Затраты на закупку заготовок:

С_зi = В_г · Ц_з,

где В_г — годовой выпуск, шт.;

Ц_з — цена заготовки, руб. (из технико-экономического обоснования заготовки).

а) С_з1 = 5000 · 10,5= 52 500 руб.;

б) С_з2 = 5000 · 34 = 170 000 руб.

Текущие издержки за год:

И = З_стi + С_э.с.i + З_рi + С_з,

а) И₁ = 34 912,02 + 14 195,79 + 232 000 + 52 500 = 333 607,81 руб.;

б) И₂ = 193 019,97 + 22 713,26 + 100 000+170000= 592 733,23 руб.

Расчет себестоимости

Амортизация оборудования (N_a = 10%):

Аобi = Nрmin · Cобi,

а) Аоб1 = 0,1 · 2 320 000 = 232 000 руб.;

б) Аоб2 = 0,1 · 1 000 000 = 100 000 руб.

Амортизация приспособлений (N_a = 10%):

Аобi = Nрmin · Cпрi,

а) Апр1 = 0,1· 62 640= 6264 руб.;

б) Апр2 = 0,1 · 36 000 = 3600 руб.

Производственная себестоимость деталей:

С_i = И_i + А_обi+ А_прi,

а) С₁=333 607,81+232 000+ 6264 = 571 871,81 руб.

б) С₂=592 733,23 +100 000+3600= 696 333,23 руб.

Расчет экономического эффекта

Стоимостная оценка результатов (выручка):

где — цена изделия (основание), руб.

Ц рассчитываем по формуле:

а)

Принимаем Ц= 200 руб.

Р_с= 5000Ч200=1 000 000 руб.

б)

Исходная Ц= 180 руб.

Р_с= 5000Ч180=900 000 руб.

Технико-экономические показатели

Результаты расчета и сводные технико-экономические показатели за 6 лет с момента внедрения новых технологических процессов изготовления подшипника нижнего секции средней погружного центробежного насоса.

Таблица № 17

Спроектированный вариант технологических процессов изготовления подшипника нижнего секции средней погружного центробежного насоса дает чистый дисконтированный доход около 700 000 млн руб.; это больше, чем в базовом технологическом процессе.

V. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Обеспечение безопасных условий труда в механическом цехе

Эксплуатация металлорежущих станков и другого оборудования, применяемых на участке, связана с использованием электроэнергии. При работе с ними запрещается:

— использовать кабели и провода с изоляцией, имеющей повреждения или утратившей в процессе эксплуатации защитные электроизоляционные свойства;

— применять электропредохранители с некабеллированными плавкими вставками;

— пользоваться электронагревательными приборами без огнестойких подставок, а так же не оставлять их на длительное время без присмотра;

— оставлять под напряжением электрические кабели и провода с неизолированными концами;

— крепить электропровода гвоздями, пускать их между створками дверей, вешать на провода какие-либо предметы.

К основными мерами защиты от поражения током относятся:

— изоляция;

— недоступность токоведущих частей;

— защитное отключение;

— применение специальных электрозащитных средств, защитного заземления и зануления;

— средства индивидуальной защиты.

Для создания оптимальных санитарно-гигиенических условий воздушной среды в цехе имеется вентиляция.

На участке предусмотрена вентиляция: естественная (осуществляется вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации; в результате воздействия так называемого ветрового давления); общеобменная вытяжная (простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор); местная (вредности удаляются от мест их выделения через специальные укрытия (местные отсосы).

Вентиляция должна обеспечивать в помещении метеорологические условия в полном соответствии с требованиями санитарных норм СН 2.1.2.1002−00 и ГОСТ Р 13 779−2007.

Для обеспечения безопасных условий труда на механосборочном участке требуется соблюдение следующих правил:

1) перед началом работы рабочие должны надеть спецодежду, головные уборы, во избежание ранения рук применять перчатки и рукавицы, для предотвращения повреждения глаз летящей стружкой необходимо использовать защитные очки;

2) перед началом работы на проектируемом участке необходимо проверить исправность оборудования, приспособлений и инструмента, ограждений, защитного заземления, вентиляции;

3) проверить правильность складирования заготовок и полуфабрикатов;

4) необходимо соблюдать все правила использования технологического оборудования (правила безопасной эксплуатации транспортных средств, тары и грузоподъемных механизмов, указания о безопасном содержании рабочего места);

5) в аварийных ситуациях необходимо неукоснительно выполнять все правила, регламентирующие поведение персонала при возникновении аварий и ситуаций, которые могут привести к авариям и несчастным случаям;

6) по окончании работы должно быть выключено всё электрооборудование, произведена уборка отходов производства и другие мероприятия, обеспечивающие безопасность на участке;

7) участок должен быть оснащен необходимыми предупредительными знаками, оборудование должно иметь соответствующую окраску, должна быть выполнена разметка проезжей части проездов;

8) участок должен быть спланирован с соблюдением ширины проходов, проездов, минимального расстояния между оборудованием.

Работа станков и другого производственного оборудования на участке предполагает наличие опасных зон, к которым относятся зоны, расположенные рядом с неогражденными перепадами по высоте, неизолированными токоведущими частями электрооборудования, также места, над которыми перемещаются грузы, в которых шум превосходит предельно допустимые нормы. Опасные зоны возникают также при разрушении тех или иных конструкций.

Опасные зоны по характеру действия указанных факторов могут быть как стационарными (постоянными), так и нестационарными. Нестационарные опасные зоны обычно возникают под действием множества изменяющихся опасных факторов, предвидеть которые не всегда удается. Поэтому для профилактики несчастных случаев в опасных зонах станки и производственное оборудование должно быть оснащено:

1) устройствами предохранительных и защитных приспособлений, блокировок, дублирующих средств безопасности, сигнализацией;

2) специальными ограждениями движущихся частей оборудования, зон выделения отлетающих частиц отработанного материала, токоведущих частей электрооборудования, работающих площадок, расположенных на высоте;

3) конструктивными ограждениями (укрытиями) механических приводов режущих инструментов, способными выдержать удары при разрушении режущего инструмента, блокировками с пуско-остановочными устройствами;

4) приборами контроля статического электричества, измерения сопротивления изоляции, контроля взрывоопасной и газонасыщенной среды.

Все рабочие механического участка должны проходить курс по промышленной безопасности. Начальник цеха и мастер производственного участка несут ответственность за своевременное и качественное проведение инструктажа. Существует вводный, первичный, внеплановый, повторный и целевой инструктажи.

5.2 Расчет производственной освещенности

Ощущение зрения происходит под воздействием видимого электромагнитного излучения (света) с длиной, волны 0,38−0,76 мкм (микрон). Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,55 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам спектра.

Рациональное освещение производственных помещений и рабочих мест оказывает положительное влияние на психофизиологическое состояние работающих, способствует обеспечению безопасности труда, снижению утомления и травматизма, сохраняет высокую работоспособность. Острота зрения, скорость и точность распознавания объектов зависят от качественных осветительных условий, определяемых количественными и качественными показателями освещения. Гигиенические требования к освещенности основаны на особенностях восприятия света и ёго воздействия. на человека и сводятся к следующему: спектральный состав света должен приближаться к естественному; уровень освещенности должен соответствовать нормативным показателям, учитывающим условия работы; равномерность и устойчивость уровня освещенности; отсутствие блеклости; показатель ослепленности и коэффициент пульсации не должны превышать нормативных величин. Для освещения производственных, служебных, бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

Естественное освещение.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Источник естественного (дневного) освещения — солнечная радиация, т е поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого или рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным из-за присутствия в нем ультрафиолетовых лучей, стимулирующих обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека. Рассеянный естественный свет не дает резких теней, нё искажает цветовую гамму и поэтому наиболее благоприятен при выполнении ответственных зрительных работ .

Главным недостатком естественного освещения является его изменение в широких пределах в зависимости от географической широты времени года, часа дня и состояния погоды (облачности), отражающих свойств земной поверхности (от 0,2 до 100 000 лк).

Естественное освещение помещений подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных степах) верхнее (через фонари, световые проемы в покрытиях зданий, в местах перепада высот здания), комбинированное — сочетание верхнего и бокового освещения. При недостатке естественного освещения оно дополняется искусственным. Такое освещение называется совмещенным. Обычно такое освещение устраивается при выполнении зрительных работ I-III разряда/

В качестве нормируемой величины принята относительная величина — коэффициент естественной освещенности (КЕО,%), равный отношению освещенности на фиксированной поверхности внутри помещения к одновременной горизонтальной освещенности снаружи здания под открытым небом, выраженный в процентах. Искусственное освещение.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, которых недостаточно естественного света или для освещения помещений в темное время суток, когда отсутствует естественное освещение.

Для освещения помещений, как правило, используются наиболее экономичные газоразрядные лампы низкого и высокого давления. В случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения газоразрядных источников света допускается использование ламп накаливания, в том числе и галогенных.

Искусственное освещение может быть двух систем — общее освещение (равномерное или локализованное) и комбинированное освещение (общее плюс местное). Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Аварийное освещение разделяется на освещёние безопасности и эвакуационное.

Рабочее освещение обязательно для всех помещений зданий, а также участка открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в систем комбинированного, должна составлять не некое 10% нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещенность. Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, безопасности труда и снижению травматизма на участке.

Освещение рабочего места — важнейший фактор создания нормальных условий труда. В зависимости от источника света производственное освещение может быть двух видов естественное и искусственное. Естественное освещение подразделяется на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Искусственное освещение может быть двух систем — общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Проектируемый участок имеет общее искусственное освещение с равномерным расположением светильников, т. е. с одинаковыми расстояниями между ними.

Основной задачей светотехнических расчетов является определение естественного освещения необходимой площади световых проемов при естественном боковом освещении.

Требуемая площадь световых проемов:

S_ок.пр.= S_n•l_n•К_зд•К_з/ (100••_общ) м²,

где :S_n = 450 м² — площадь пола помещения;

о_ок = 8−15 — коэффициент световой активности оконного проема;

l_n = KEO_n = 2 — нормируемое значение КЕО;

К_зд = 1,0 — 1,5 — коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями;

К_з = 1,5 — 2 — коэффициент запаса определяется с учетом запыленности помещения, расположения стекол и периодичности очистки;

= 1,5−3 — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света;

_общ = 0,8 общий коэффициент светоиспускания стекол, учитывающий потери света в переплетах окон, слое его загрязнения, наличие несущих и солнцезащитных конструкций;

S_n = 450· 2·1,5·2/(100·2·0,8) = 16,88 м².

Задачей искусственного освещения является определение потребляемой мощности электрической установки для создания в производственном помещении заданной освещенности. Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока. При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильников, пометить целесообразную высоту установки светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормальной нормируемой освещенности на рабочем месте.

Определим необходимое значение светового потока лампы:

Ф = Е_н· S·К_з·Z (n·) люмен,

Где: Е_н = 200 лк — нормируемая освещенность

S = 450 м² — освещаемая площадь

К_з = 1,2 — коэффициент запаса;

Z = 2 — коэффициент неравномерности освещения для ламп.

n= S/L² = 450/3,5² = 36 шт — число светильников;

где L — расстояние между светильниками;

= 0,63 — зависит от типа светильника, индекса помещения i, коэффициента отражения _n, стен _с и других условий освещенности.

i =a•b/H_c(a+b) ,

где:H_c — высота светильников над рабочим местом;

H_{c =} H — h_c — h_p,

где:H=10,8 м — общая высота помещения;

h_c = 2 м — высота от потолка до нижней части светильника;

h_p — 1,5 м — высота от пола до освещающей поверхности,

тогда H_c=10,8−2-1,5=7,3 м.

a, b — длина и ширина помещения ,

тогда: i = 18· 25/7,3·(18+25) = 1,4;

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Ф = 2 004 501,22(360,63) = 9524 люмен По рассчитанному световому потоку выбираем мощность ламп по ГОСТу 6825−78. Применяем люминесцентные лампы марки ЛБ 60. Для установки ламп используем светильники ОДО с перфорированным отражателем.

5.3 Утилизация стружки Широкое внедрение в производство высокопроизводительных металлорежущих станков и автоматических линий требует механизации и автоматизации по уборке и переработке стружки.

Задача удаления стружки заключается, прежде всего, в отводе её непосредственно из зоны обработки, это выполняется как в ручную, так и при помощи специальных транспортирующих устройств. Стружку, удалённую от отдельных станков, необходимо собирать и удалять из цеха для последующей очистки, сортировки и переработки.

Имеется две системы удаления стружки из механических цехов:

1) автоматизированная, когда стружка из отдельных станков и автоматических линий подаётся транспортёрами, расположенными под полом;

2) механизированная, с использованием ручного труда и средств механизации, с транспортировкой стружки в контейнерах, ящиках и тележках.

Процесс удаления и переработки стружки состоит из следующих этапов:

— удаление стружки со станка,

— транспортировка её к центральному пункту,

— обработка

— и дальнейшая транспортировка.

Эвакуация стружки из рабочей зоны осуществляется в основном путём её ссыпания и смыва на механические стружкоотводящие устройства или непосредственно в тару. К месту переработки тара со стружкой доставляется цеховым конвейером. После этого стружка отжимается и очищается в центрифугах, прессуется в специальные брикеты цилиндрической формы диаметром 140−180 мм, высотой 40−100 мм и массой 5−8 кг и отправляется на переработку. Переработка с брикетированием в отделении цеха или корпуса экономически целесообразна при интенсивности образования стружки 2,7 т/ч. Если интенсивность образования стружки в цехе меньше указанного значения, то создают централизованное отделение по переработке стружки для нескольких цехов завода.

Переработка стружки — дробление, центрифугирование, брикетирование производится в специальном помещении.

На проектируемом участке механического цеха удаление стружки происходит с помощью стружкоуборочного конвейера КСС 320.

При выборе способов удаления и переработки стружки определяют ее количество как разность массы заготовок и деталей. При укрупненных расчетах массу стружки можно принимать равной 10−15% массы готовых деталей.

Для облегчения транспортирования длина стружки должна быть не более 200 мм, а диаметр спирального витка не более 25−30 мм.

Техническое решение по организации сбора и транспортирования стружки зависит от годового количества, стружки образованного на цеха.

Масса стружки кг стружки в год.

Для крупных заводов при количестве стружки более 1,2 т. в год на площади цеха и при общем количестве более 5000 т в год экономически целесообразно создавать комплексно-автоматизированную систему линейных и магистральных конвейеров с выдачей стружки в отделение переработки. Линейные конвейеры размещают в каналах глубиной 600−700 мм, а магистральные — в проходных тоннелях глубиной до 3000 мм.

При размещении станков необходимо группировать линии по видам обрабатываемых материалов, располагая линейные конвейеры с тыльной стороны линии. При этом один конвейер обслуживает две технологические линии. Учитывая сложность транспортирования витой стружки, целесообразно приближать участки с оборудованием, на котором образуется витая стружка, к отделению переработки стружки.

Заключение

В данном дипломном проекте был проведен анализ существующей технологии изготовления детали — головки и предложен более выгодный проектный вариант технологического процесса механической обработки данной детали. С целью сокращения количества вспомогательного и основного времени, был введен многоцелевой станок «NIMERIC» SC-320, который за один установ с несколькими переходами производит все технологические операции по изготовлению и обработки головки. Осуществлена разработка схемы сборки газосепаратора, также произведен экономический анализ выбранного варианта технологического процесса.

В технологической части проекта описаны конструкция изделия и детали, обоснован метод получения заготовки, проведены размерный анализ изделия, исследования технологичности изделия и расчет межоперационных припусков и режимов резания.

В проектной части описаны базовые и предлагаемые технологические процессы обработки и введение в эксплуатацию многоцелевого станка «NIMERIC» SC-320 в производство, с подробными его характеристиками, и последующие пояснениями об обработке детали, произведен экономический расчет технико-экономических показателей данного введения.

В проектной части разработан механического цеха, который включает участок по механической обработке головки на основе комплексной механизации технологического процесса.

В разделе безопасности жизнедеятельности были рассмотрены вопросы по разработке мероприятий по охране труда, произведены расчеты шум изоляции и утилизации стружки.

1. Матвеев В. Н. Технология машиностроения. Изд-во АГНИ. 2007.-340 с.

2. Колесов И. М. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение. 2001. 592 с.

3. Матвеев В. Н. и др. Технология нефтегазового машиностроения. Изд-во АГНИ. 2005.-176 с.

4. Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию материалов и режущему инструменту: Учебник для техникумов по предмету «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент». — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 448 с., ил.

5. Справочник инструментальщика/И.А. Ординарцев, Г. В. Филлипов, А. Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И. А. Ординарцева. — Л. Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. — 846 с., ил.

6. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов, В. А. Брагинский. — 6-е изд., перераб. и доп.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982. — Ч.1. 543 с., ил.

7. 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., ил.

8. Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений. М.: высшая школа, 1980. 240с.

9. Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков: справочник. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. — 303 с.

10. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах, под редакцией А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, М., машиностроение, 1985, т.1.

11. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах, под редакцией А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, М., машиностроение, 1985, т.2.

12. Справочник технолога-машиностроителя Т.2. Изд.3-е. Под ред. А. Н. Малова. М., «Машиностроение», 1972,568с.

13. Косилов А. Г., Мещеряков Р. К., Калинин М. А. Точность обработки заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. — М., Машиностроение, 1976.

14. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие/ В. И. Аверченков и др.; Под общ. ред.В. И. Аверченкова и Е. А. Польского.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: ИНФА-М, 2005.-288с.

15. Вардашкин Б. Н. Станочные приспособления. Справочник. М.: 16. Машиностроение, 1984. Т1 — 592с.; Т2. — 655с.

16. Режущий инструмент: Альбом/Под ред. В. А. Гречишникова.-Ч.1. М.: Изд-во. «Станкин», 1996. — 348 с.: ил.

17. Технологические наладки изготовления деталей и сборка в машиностроении: Учеб. пособие/ А. Г. Схиртладзе, В. В. Морозов, В. Н. Жарков, Горохов В. А. и др.- М.: МГТУ «СТАНКИН», Янус-К, 2003, 280с.

18. Шагун В. И. Металлорежущие инструменты: Учеб.пособ.для машиностроит. спец. вузов/В.И.Шагун.- М.:высш.шк., 2007. 423с.:ил.

19. Технология газонефтяного и нефтехимического машиностроения: Учеб. пособие для машиностроителных вузов/ Б. М. Базров, Б. А. Авербух, Я. А. Каминский, В. Н. Протасов; Под общ. ред. Базрова. — М.: Машиностроение, 1986. — 384 с., ил.

20. Режущий инструмент: Учебник для вузов/ Под редакцией С. В. Кирсанова.-3-е изд.М.: Машиностроение, 2007.-528 с.:ил.

21.Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие для вузов.-М.: Агенство «ФАИР», 1998.-320 с.

22.Кормилицын В. И., Цицкишвили М. С., Ямалов Ю. Ш. Основы экологии. Учебное пособие. М.: МПУ, 1997.-368с.

23.Пыльнева Т. Г. Природопользование: Учебное пособие для вузов/ ВЗ ФЭИ-М.: Финстатинформ, 1997.-144с.

24.Протасов В. Ф., Молчанов А. В. Экология, здоровье, природоползование в России/ под ред. В. Ф. Протасова.- М.: Финансы и статистика, 1995.-528с.

25.Рофе А. И. Научная организация труда. Учебное пособие.-М.: издательство «МИК», 1998.-320с.

26.Сулейманов М. М., Газарян Г. С., Манвелян Э. Г., Тимошук А. Б. Охрана труда в нефтяной промыщленности. М., Недра, 1980,392с.

27.Панов Г. Е. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности: Учебник .- М.: Недра, 1982.-246 с.

28.Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология.- Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000.-576с.

29.Куцын П. В. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности: Учебник для техникумов.- М.: Недра, 1987.-247 с.

30. Э. И. Марданова Безопасность жизнедеятельности: Учебно-методическое пособие по выполнению контрольной и самостоятельной работы.-Альметьевск: АГНИ, 2005.-60с.

31.Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьков и др.; Под общ ред. С. В. Белова 2-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк., 1999. — 448 с., ил.

32. Экономика предпринимательства. Курс лекции: Учеб. пособие для студ. Высш. учеб. заведений. — М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1999. 240 с.

33. Гарфинкин В. Я., Куприянова А. А. Экономика предприятий. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1996. — 367 с.

34. Юдина Г. Е., Юдина С. В. Методическое пособие по выполнению расчетов экономического раздела дипломного проекта. — Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2004. — 12 с.

35. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/ /А. М. Дальский, Т. М. Барсукова, Л. Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А. М. Дальского.-5-е изд., исправленное.-М.: Машиностроение, 2003.-512с., ил.

36. Рогов В. А. Современные машиностроительные материалы и заготовки: учеб. Пособие для студентов высш. Учеб. заведений/ В. А. Рогов, Г. Г. Позняк.- М.: Издательский центр «Академия», 2008. 336с.