Анализ развития технологии сверления металлических заготовок

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «Белорусский государственный экономический университет»

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Производственные технологии

на тему: Анализ развития технологии сверления металлических заготовок

Студент ВШУБ, 3-й курс, ВВП-2

О.Б. Игнатчик

Проверил канд. техн. наук,

доцент М.В. Самойлов

Минск 2011

Реферат

Индивидуальная работа: 23 страницы, 2 таблицы, 6 рисунков.

технологический процесс, СВЕРЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК, динамика трудозатрат, уровень технологии, технологическая система

Описана и изучена технология сверления металлических заготовок. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

Проведен анализ затрат живого и прошлого труда с целью определения варианта развития технологического процесса. Установлено, что вариант развития технологического процесса - рационалистический, вид развития - трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат - убывающий.

Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии. Для выявления путей и закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход).

Показано место технологии сверления металлических заготовок в структуре машиностроительного комплекса.

Содержание

Введение

1. Технологический процесс сверления и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции

1.2 Характеристика сырья

1.3 Характеристика технологии сверления

2. Динамика трудозатрат

3. Уровень технологии технологического процесса

4. Структура технологического процесса сверления металлических заготовок и ее анализ

5. Анализ перспективных направлений развития технологического процесса сверления металлических заготовок

Заключение

Список литературы

Введение

Особая роль машиностроения заключается в том, что оно производит оборудование для всех остальных отраслей промышленности. Поэтому уровень развития машиностроения во многом определяет уровень развития остальных отраслей народного хозяйства.

Уровень прогресса определяется интенсивностью изучения производственных процессов и их научным обобщением с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Резание конструкционных материалов - это технологические процессы, совершаемые при помощи режущего инструмента на металлорежущих станках с целью получения новых поверхностей деталей заданной формы, размеров и качества. Без глубоких знаний передовых методов, достижений науки и техники невозможно производить обработку материалов с высокой производительностью, необходимой точностью и экономической обоснованностью того или иного метода.

Обработка отверстий занимает в общем объеме механической обработки огромное место, так как большинство деталей и механизмов имеют круглые отверстия, как крепежные, так и посадочные.

Сверление и растачивание - наиболее распространенные способы получения отверстия.

Для изучения и анализа развития технологии сверления металлических заготовок мною была выбрана продукция ОАО «Борисовский завод «Автогидроусилитель».

ОАО "Борисовский завод "Автогидроусилитель" (далее АГУ) является специализированным предприятием, производящим рулевые механизмы, гидроусилители, цилиндры и другие компоненты автомобильных шасси для широкой гаммы автомобильной техники (от легковых автомобилей до большегрузных машин).

За всю историю существования предприятие постоянно расширяло ассортимент производимой продукции, улучшая ее технические и качественные характеристики. На современном этапе предприятие является ведущим поставщиком на конвейера крупнейших автопроизводителей стран СНГ. Приоритетными направлениями для завода остаются модернизация и применение новейших технологий в производстве, повышение качества и потребительских свойств продукции, внедрение и совершенствование современных систем менеджмента.

В данной работе технология сверления будет рассмотрена на примере изготовлении детали ЦБ100-4625021 Опора.

1. Технологический процесс сверления и его характеристика

Сверление отверстий - широко распространенная операция в слесарном деле. Отверстия применяются для соединения деталей болтами, винтами, заклепками или другими крепежными деталями; получения и под последующее нарезание резьбы.

Сверлением называется процесс образования отверстий в сплошном материале с помощью инструмента, называемого сверлом.

Сверление применяется: для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и чистоты, например под крепежные болты, заклепки, шпильки и.т.д.

Для получения отверстий под нарезание резьбы, применяется развертывание и зенкерование.

Рассверливанием называется процесс увеличения диаметра отверстия при помощи сверла.

Точность сверления может быть повышена благодаря тщательному регулированию станка, правильно заточенному сверлу или сверлением при помощи специального приспособления, называемого кондуктором.

Рисунок 1. Рабочие движения при сверлении

При сверлении различают сквозные, глухие и неполные отверстия. Высококачественное отверстие обеспечивается правильным выбором приемов сверления, правильным расположением сверла относительно обрабатываемой поверхности и совмещением оси сверла с центром (осью) будущего отверстия

Процесс резания при сверлении может быть осуществлен при наличии двух рабочих движений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой детали: вращательного движения и подачи (рис 1.).

Для сверления обрабатываемую заготовку (деталь) неподвижно закрепляют в приспособлении, а сверлу сообщают два одновременных движения:

1. вращательное - которое называется главным (рабочим) движением, или движением резания.

2. поступательное направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи.

При сверлении под влиянием силы резания происходит отделение частиц металла и образование элементов стружки.

Скорость резания, подача и глубина составляют режим резания.

Скоростью резания V называется окружная скорость сверла, измеряемая по его наружному диаметру. Скорость резанья рассчитывается по формуле:

м/мин

где V - скорость резанья, D - диаметр сверла, n - число оборотов в минуту сверла; п. 3.14.

Величина скорости резанья зависит от обрабатываемого материала, диаметра и материала сверла и формы его заточки, подачи, глубины резания и охлаждения. Подача s - величина перемещения сверла вдоль оси за один оборот или за один оборот заготовки (если вращается заготовка, а сверло движется поступательно). Она измеряется в мм/об. так сверло имеет две режущие кромки, то подача на одну режущую кромку будет:

;

Плавильный выбор подачи имеет большое значение для стойкости режущего инструмента. Всегда выгоднее работать с большой подачей и меньшей скоростью резания, в этом случае сверло изнашивается медленнее.

Однако при сверлении отверстий малых диаметров величина подачи ограничивается прочностью сверла. С увеличением диаметра сверла прочность его возрастает, позволяя увеличивать подачу; следует учесть, что увеличение подачи ограничивается прочностью станка. Глубина резания t - расстояние от обработанной поверхности до оси сверла (т. е. радиус сверла). Определяется глубина резанья по формуле:

t=D/2 мм

При выборе режимов резания в первую очередь подбирают наибольшую подачу в зависимости от качества обрабатываемой поверхности, прочности сверла и станка и других факторов (данные приведены в справочниках); затем устанавливают такую максимальную скорость резания, при которой стойкость инструмента между переточками будет наибольшая.

Выбор способа (последовательности) обработки отверстий в зависимости от их размеров, требуемой точности обработки и вида заготовки (сплошной металл, прошитые и литые отверстия) производится по данным таблиц, в которых приведены данные о технологической точности, достигаемой при обработке отверстий 44 вин.

Различают следующие способы и виды сверления:

1. Сверление по разметке (для одиночных отверстий)

По разметке сверлятся одиночные отверстия. Предварительно на деталь наносят осевые риски, затем кренят углубление в центре отверстия. Сверление осуществляют в два приема: сначала выполняют пробное сверление, а затем окончательное.

2. Сверление глухих отверстий на заданную глубину осуществляют по втулочному упору на сверле. Многие сверлильные станки имеют механизмы автоматической подачи с лимбами, которые определяют ход сверла на заданную глубину.

3. Сверление отверстий в плоскостях расположенных под углом производят следующим образом: сначала подготавливают площадку перпендикулярно оси просверливаемого отверстия (фрезеруют или зенкеруют), между плоскостями вставляют вкладыши, и подкладки, а затем сверлят обычным путем.

4. Сверление точных отверстий: в этом случае сверление производят в два приема. Первый проход - сверлом диаметр, которого меньше на 1-3 мм диаметра отверстия. После этого отверстия сверлят в размер хорошо заправленным сверлом.

5. Сверление отверстий небольших диаметров производят на станках повышенной точности соответствующими подачами или ультразвуковым и электроискровым способами.

6. Сверление глубоких отверстий (глубина превышает диаметр сверла 5 и более раз). В зависимость от технологии различают сплошное и кольцевое сверление с применением специальных технологий.

Для обработки точных отверстий со строгими требованиями по размерам прямолинейности осей, межосевым расстоянием, а также для образования отверстий больших диаметров применяют операцию расточки.

1.1 Характеристика получаемой продукции

Деталь ЦБ100-4625021 Опора используется для сборки Гидроцилиндра ЦБ100х200-3, который АГУ поставляет на ПО «Минский тракторный завод» (далее МТЗ).

Таблица 1. Технические характеристики ЦБ100х200-3 Цилиндр

Тип гидроцилиндра	поршневой
Диаметр поршня, мм	100
Диаметр штока, мм	40
Ход гидроцилиндра, мм	200
Номинальное давление, МПа	16
Максимальное давление, МПа	20
Давление холостого хода, МПа	0,4 max
Давление страгивания, МПа	0,5 max

1.2 Характеристика сырья

Сырье (металл) поставляется с Металлургического завода на склад отдела материально-технического снабжения (ОМТС), где проходит входной контроль на соответствие качества:

В1-II-70ГОСТ2590-2006

40-2ГП-65ГОСТ1050-88

Настоящий стандарт распространяется на сортовой стальной горячекатаный прокат круглого сечения диаметром от 5 до 270 мм включительно, который применяется во всех отраслях промышленности.

Далее сырье отправляют на заготовительный участок в кузнечный цех (КЦ), где метал рубят на заготовки.

Масса заготовки - 5,022 кг;

Размер заготовки - Ш70Ч1166;

Норма расхода на заготовку - 5,17. Эта норма учитывает:

Масса паковки - 4,52 кг;

Угар - 0,05кг;

Некратность - 0,148кг;

Облой - 0,452 кг.

Данные заготовки отправляются на участок штамповки. Здесь они нагреваются до температуры 1200°С.

Штамповка проходит в 3 перехода:

· Обрезка облоя;

· Термообработка: закалка (840°С) и отпуск (670°С);

· Очистка от окалины.

В таком виде заготовки направляются в механосборочный цех для дальнейшей работы.

1.3 Характеристика технологии сверления

Станки сверлильной группы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий и в редких случаях - многогранных отверстий.

Все серийно выпускаемые станки делятся на 9 групп по виду выполняемой обработки или назначению. Каждая группа разделена на девять типов по назначению, конструктивным особенностям, степени автоматизации, точности и другим параметрам.

По классификатору станков сверлильно-расточные станки отнесены ко второй группе, внутри которой их делят на следующие типы:

1. Вертикально-сверлильные;

2. Одношпиндельные полуавтоматы;

3. Многошпиндельные полуавтоматы;

4. Координатно-расточные;

5. Радиально-сверлильные;

6. Расточные;

7. Алмазно-расточные;

8. Горизонтально-сверлильные;

9. Разные сверлильные.

Сверлильные станки делятся на три группы: универсальные (общего назначения), специализированные и специальные.

Универсальные станки являются самой многочисленной группой в парке сверлильного оборудования. На них можно производить все технологические операции, характерные для обработки отверстий (сверление, нарезание резьбы, зенкерованне, развертывание и т. д.). К универсальным относятся вертикально-сверлильные, настольные, одношпиндельные, многошпиндельные, радиально-сверлильные.

Все вертикально-сверлильные станки могут быть разделены на три группы:

1. станки легкие

2. настольные с наибольшим диаметром сверления 3, 6 и 12 мм;

3. средних размеров с наибольшим диаметром сверления 18, 25, 35 и 50 мм;

4. тяжелые станки с наибольшим диаметром сверления 75 мм.

Наибольшее распространение имеет одношпиндельные вертикально сверлильные станки.

Характерной особенностью вертикально-сверлильных станков является вертикальное расположение шпинделя.

Деталь ЦБ100 Опора изготавливается на универсальном вертикально-сверлильном станке модели 2Н125.

Техническая характеристика станка модели 2Н125:

Наибольший диаметр сверления в стали - 25 мм;

Размер конуса шпинделя по ГОСТ 2847-45 - Морзе 3;

Вылет шпинделя - 250 мм;

Наибольшее перемещение сверлильной головки - 170 мм;

Расстояние от конца шпинделя до стола - 60-700 мм;

Расстояние от конца шпинделя до плиты - 690-1060 мм;

Рабочая поверхность стола (ширинаЧдлина), мм - 400Ч450;

Наибольший ход стола - 270 мм;

Допустимое число реверсов в час - 40;

Габарит станка (высотаЧширинаЧдлина), мм - 2390Ч805Ч1130;

Вес станка - 1,02 т;

Мощность электродвигателя главного движения - 2,2 кВт.

2. Динамика трудозатрат

Для данного технологического процесса сверления металлических заготовок

Тж(t)=250/(27t²+300),

а Тп(t)=0,009t²+0,1.

Построим таблицу и рассчитаем значения Тж, Тп и Тс при t равное от 1 до 10.

Таблица 2

t	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тж	0,764	0,612	0,460	0,341	0,256	0,196	0,154	0,123	0,100	0,083
Тп	0,109	0,136	0,181	0,244	0,325	0,424	0,541	0,676	0,829	1
Тс	0,873	0,748	0,641	0,585	0,581	0,620	0,695	0,799	0,929	1,083

Приведем графическое изображение динамики трудозатрат в координатах Т-t.

Рисунок 2. Динамика трудозатрат

По графику (Рис. 2) видно, что вариант динамики трудозатрат при развитии технологического процесса - ограниченный, а процесс развития - трудосберегающий (преобладает экономия живого труда). Установим момент времени до которого развитие целесообразно. Графически это будет точка, значение t, в которой Тс(t) будет принимать наименьшее значение. Обозначим эту точку через t^*. По графику видно, что 4<t^*<5. Чтобы найти t^* более точно необходимо провести ряд расчетов и определить, при каком значении t Т'с (t) будет равно 0. Это значение и будет t^*. Оно должно быть больше 0.

Т'_с (t)=Т'_п(t)+T'_ж(t)=0;

T'_ж(t) =(-13500t)/(27t²+300)²; Т'_п(t)=0,018t;

Т'_с(t) =(-13500t)/(27t²+300)²+0,018t=0;

Отсюда, t=0 или 0,018=13500/(27t²+300)²;

Пусть а=(27t²+300);

Зн., 0,018а²=13500;

а=866;

(27t²+300)=866;

t*=4,5;

Т_п(t*)=0,009*(4,5)²+0,1=0,28;

Таким образом, получили, что t^*=4,5 (года);

Т_п(t*)=0,28 .

Определим теперь тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

Для этого сначала выразим t через Т_п.

Т_п(t)= 0,009t²+0,1;

t²=(T_п-0,1)/0,009;

Подставим:

T_ж(T_п)=250/(27(T_п-0,1)/0,009+300)=1/12T_п;

Найдем T'_ж(T_п) :

T'_ж(T_п)=(-1)/12Т²_п;

Так как по мере увеличения Т_п модуль T'_ж(T_п) убывает, то можно сделать вывод, что тип отдачи убывающий.

Таким образом, до момента времени t^*=4,5 целесообразно рационалистическое развитие, при котором будет происходить снижение Т_с. Однако при t>4,5 дальнейшее снижение Т_с возможно будет только при реализации эвристического варианта развития.

3. Уровень технологии технологического процесса

Рассмотрим Т_ж и Т_п для момента времени t=3 года.

Т_ж(t)= 250/(243+300)=0,460 (руб. (затрат живого труда));

Т_п(t)= 0,081+0,1=0,181 (руб. (затрат прошлого труда));

Рассчитаем параметры технологического процесса: производительность живого труда (L), технологическую вооруженность (B), уровень технологии (Y).

L=1/T_ж=1/0,46=2,17 (руб. (прибыли)/руб. (затрат живого труда));

B=T_п/Т_ж=0,181/0, 46=0,393 (руб. (затрат прошлого труда)/руб. (затрат живого труда));

Y=1/ T_ж*1/ T_п=2,17*5,52=11,97/ (руб. (прибыли)²/ руб. (затрат живого труда)* руб. (затрат прошлого труда));

Для того чтобы определить, целесообразно ли рационалистическое развитие данной технологии, рассчитаем относительный уровень технологии (Y*) и сравним его с производительностью живого труда (L).

Y*=Y/L=1/T_п=5,52(руб. (прибыли)²/ руб. (затрат живого труда)* руб. (затрат прошлого труда));

Так как Y*>L, то рационалистическое развитие целесообразно.

4. Структура технологического процесса сверления металлических заготовок и ее анализ

сверление металлический заготовка лазер

Блок-схема технологического процесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Рисунок 3. Блок-схема технологического процесса сверления металлических заготовок

1 - резка металла; 2 - штамповка; 3 - сверление

Пооперационная структура технологического процесса сверления

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Рисунок 4. Пооперационная структура технологического процесса сверления

Предметные связи -

Временные связи -

Структура операции сверления.

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Рисунок 5. Структура операции сверления

Предметные связи -

Временные связи -

Структура технологического перехода сверления

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Рисунок 6. Структура технологического перехода сверления

Предметные связи -

Временные связи -

5. Анализ перспективных направлений развития технологического процесса сверления металлических заготовок

В настоящее время особо актуальными стали вопросы качества и высокой эффективности производства, базирующиеся на современных достижениях науки и техники. Одним из прогрессивных направлений в технологии машиностроения является совершенствование технологических процессов, среди которых одно из важнейших мест занимает обработка отверстий.

Так в машиностроении стали активно использоваться лазерные технологии. Лазерная резка широко применяется в заготовительном производстве. Основное преимущество лазерной резки - возможность переходить с одного типа деталей любой геометрической сложности на другой тип практически без затрат времени. Чтобы начать выпуск новой продукции, не нужно изготовление серии специальных инструментов для наладки линии, что значительно снижает затраты на вложения и собственно себестоимость выпускаемой продукции.

Также лазер используют для прошивки отверстий. Применение лазера для сверления оказывается эффективным по сравнению с другими способами в некоторых случаях: сверление под углом, при соотношении глубины отверстия к диаметру больше единицы (глубокое отверстие), сверление в жаропрочных и твердых металлах. Даже применение электроэрозионных прошивочных станков не позволяет полностью избежать деформации и поломки инструмента (проволочного электрода) из-за увода оси отверстия при глубоком сверлении. Лазерная прошивка может производится в двух режимах. В первом образуется жидкая фаза, которая удаляется потоком технологического газа или парами самого испарившегося металла. Во втором, более производительном, но менее точном, отверстие формируется за счет эффекта сублимации, т. е. удаления металла путем испарения из твердой фазы, минуя жидкую.

Экономически выгодным оказывается применение лазерной резки при производстве опытных образцов автомобилей, когда требуется изготовление деталей малых серий и большой номенклатуры.

Исходя из расчетов, полученных в главе 3, уровень технологии, рассмотренной в данной работе, является высоким, из чего следует необходимость сохранить анализируемую технологию и в дальнейшем поддерживать существующий режим предприятия.

Заключение

Машиностроение и металлообработка Республики Беларусь является ведущим комплексом национальной экономики и служит одним из основных источников валового внутреннего продукта и валютных поступлений. В нем создается 24,5% стоимости произведенной промышленной продукции, занято 36,3% общей численности промышленно-производственного персонала страны.

Таким образом, главной задачей любого предприятия является выпуск продукции только высокого уровня качества, обеспечивающей и превосходящей ожидания потребителей и приносящую прибыль организации.

Для достижения этих целей необходимо постоянно повышать результативность и эффективность процессов СМК, совершенствовать систему менеджмента качества, соответствующую требованиям международного стандарта, непрерывно проводить маркетинговые исследования рынка для определения имеющихся и ожидаемых требований потребителей. А также систематически осуществлять разработку и постановку на производство новых видов продукции, удовлетворяющей ожиданиям потребителей; внедрять новые и модернизировать действующие технологии для постоянного улучшения качества продукции с минимальными затратами; поддерживать парк технологического оборудования в состоянии, позволяющем выпускать продукцию высокого уровня качества, поддерживать партнерские взаимовыгодные отношения с поставщиками материалов и комплектующих изделий по улучшению качества закупаемой продукции, систематически проводить обучение, подготовку и повышение квалификации персонала.

Список литературы

1. Данилевский В.В. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1972.

2. Кучер А.М. Технология металлов. М.: Машиностроение, 1964

3. Космачев И.Г. Справочник инструментальщика. Ленинград: Лениздат, 1963.

4. Макеенко Н.И. Слесарное дело. М.: Профтехиздат, 1963.

5. Винников И.З. Сверлильные станки и работа на них. М.: Высшая школа, 1988.

6. Лоскутов В.В. Сверлильные и расточные станки. М.: Машиностроение, 1981.

7. Производственные технологии / Садовский В.В. Мн., 2002.

Размещено на Allbest.ru