Изготовление деталей из штамповки (поковки) для самолета SSJ-100

 

Рисунок 1

 

Выбор режущего инструмента, его конструкции и размеров определяется видом технологической операции (точение, фрезерование, развертывание), размерами обрабатываемой поверхности, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и величиной шероховатости поверхности. 

Тип фрезы выбирают в зависимости от схемы обработки. Для станков с ЧПУ наиболее употребительными являются концевые фрезы в силу их универсальности.

Режущая часть инструментов при работе подвергается истиранию, тепловым воздействиям и силовым нагрузкам, осуществляя непрерывное деформирование срезаемого слоя. Эти очень тяжелые условия работы определяют требования к материалам режущей части. Пригодность подобных материалов определяется их твердостью, теплостойкостью, механической прочностью, износостойкостью, технологичностью и стоимостью [20].

При торцевой обработке ребер диаметр фрезы целесообразно определять из условия [19]:

D = (5¸10 )b+2r,

 

где b – окончательная толщина стенки ребра;

 r – радиус скругления у торца инструмента.

D = (5¸10 )5+8=43 мм.

 

При обработке контуров, а также полуоткрытых, закрытых и комбинированных областей максимальный диаметр фрезы ограничивается наименьшим радиусом, образующим вогнутость на контуре.

При определении диаметра для черновой обработки  внутренних радиусов сопряжения желательно, чтобы оставляемый во внутренних углах контура припуск не превышал (0,15¸0,25)D , где D – диаметр инструмента, применяемый на чистовом проходе.

При чистовой обработке внутренних радиусов сопряжения желательно выбирать такой инструмент, чтобы его радиус был меньше, чем минимальный радиус в месте вогнутости во избежание подреза контура.

 

Для обеспечения жесткости инструмента желательно, чтобы его диаметр удовлетворял условию:

Dфр ³ 0,5×H,

 

где Н – максимальная высота стенки обрабатываемой детали.

Dфр ³ 0,5×21=10,5.

 

Длина режущей части инструмента для обработки полуоткрытых и закрытых областей:

lреж ³ H+ (5¸7) мм,

lреж ³ 21+ (5¸7)=27 мм,

 

а для обработки наружных и внутренних открытых контуров:

lреж ³ H+ rфр +5,

 

где rфр – радиус скругления у торца фрезы.

Значение rфр принимается также по наименьшему радиусу сопряжения вертикальных и горизонтальных поверхностей детали.

lреж ³ 21+ 4+5=30.

 

Таблица 4 – Типовая конструкция фрезерного инструмента

Æ	r	a	l	z		Тип фрезы
				Al	Fe,Ti
40	0.6,2.5,8	8°	50	2,3	4,6	1
32	0.6,2.5,8	4°	50	2,3	4,6	1
16	0.6,2.5,4,8		35,50	2	4	2
20	0.6,2.5,4,8,10		50,60	2	4	2
12	0.6,2.5,4,6		25,35	2	4	2

 

 

 

 

2.2 Определение схемы фрезерования

При обработке цилиндрическими фрезами (режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности) рассматривается два способа обработки в зависимости от направления движения подачи заготовки:

- встречное фрезерование, когда  направление движения режущей  кромки фрезы, находящейся в процессе  резания, противоположно направлению  движения подачи;

- попутное фрезерование, когда  направление движения режущей  кромки фрезы, находящейся в процессе  резания, совпадает с направлением  движения подачи.

При определении схемы фрезерования необходимо обеспечить максимальную производительность с выполнением требуемой точности и качества обработки в пределах, заданных чертежом детали, с учетом выбранного инструмента.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, силы, действующие на заготовку, стремятся оторвать её от стола, а стол поднять. Это увеличивает зазоры в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), вызывает вибрации, ухудшает качество обработанной поверхности. Этот способ хорошо применим для обработки заготовок с коркой, производя резание из-под корки, отрывая её, тем самым значительно облегчая резание. Недостатком такого способа является большое скольжение лезвия по предварительно обработанной и наклёпанной поверхности. При наличии некоторого округления режущей кромки она не сразу вступает в процесс резания, а поначалу проскальзывает, вызывая большое трение и износ инструмента по задней поверхности. Чем меньше толщина срезаемого слоя, тем больше относительная величина проскальзывания, тем большая часть мощности резания расходуется на вредное трение.

 

При попутном фрезеровании этого недостатка нет, но зуб начинает работу с наибольшей толщины срезаемого слоя, что вызывает большие ударные нагрузки, однако исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость поверхности. Силы, действующие на заготовку, прижимают её к столу, а стол - к направляющим станины, что уменьшает вибрации и повышает точность обработки [21].

Для повышения стойкости инструмента и обеспечения заданного качества детали, чистовая обработка выполняется методом попутного фрезерования. Расстояние между соседними эквидистантами при черновой выборке массива не должно превышать 2/3Dфр. При чистовой выборке массива необходимо учесть рабочий радиус фрезы [19]:

 

dфр = Dlфр – 2r – 2 мм,

Предпочтительнее для выборки массива в колодце или кармане врезание под углом. Для черновой обработки выполняется на l = 2Dфр , для чистовой на l = Dфр.

 

2.3 Анализ существующего техпроцесса

 

Заводской технологический процесс предусматривает изготовление детали с применением заготовки поковки весом  50 кг и размерами 650х370х75 мм на одну деталь.

В заводском технологическом процессе необоснованно много слесарных операций, что ведет к увеличению цикла изготовления детали и завышению себестоимости. Для контроля используется универсальные мерительные средства, радиусомеры, штангенциркули и т.д.

В качестве фрезерного оборудования используется современный обрабатывающие центр с ЧПУ «UBZ – NT 400/200 T3/T2».

 

Коэффициент использования материала равен 6.5%, что свидетельствует о низком уровне технологии, а, следовательно, о большой трудоемкости и

низкой производительности труда.

Оптимальный технологический процесс представлен в приложении A.

 

3. Технико-экономические показатели

 

Экономичность вариантов технологических процессов можно определить путем сравнения затрат, которые составляют технологическую себестоимость.

Технологическая себестоимость детали это сумма затрат на осуществление технологических операций её изготовления без учета покупных деталей, узлов. Она включает все прямые расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией технологического оборудования, при помощи которого изготавливается продукция. Технологическая себестоимость – один из основных показателей технологичности конструкции изделия. Технологическая себестоимость может быть рассчитана поэлементным методом.

Поэлементный метод определения технологической себестоимости включает расчет следующих затрат [22]:

1. Затраты на основные материалы М (за вычетом отходов) или стоимость заготовки Sзаг.;
2. Заработная плата основных производственных рабочих Зо ;
3. Затраты на инструмент Sин ;
4. Затраты на технологическую энергию. Sэ ;
5. Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы Аотч.

 

 

Расчет затрат технологической себестоимости поэлементным методом сводится к суммированию перечисленных статей:

 

Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх

 

1.Затраты на  основные материалы

 

В качестве затрат на материалы можно использовать стоимость заготовки:

                                     

Sзаг.= Mз·Sз.· K,

 

где Мз - масса заготовки, кг;

Sз - стоимость одного килограмма проката, руб.;

К – транспортные затраты (К = 1,1);

Масса заготовки определяется по формуле:

Мз =ρ·Vз ,

где ρ - плотность материала заготовки, кг/м3;

Vз - объем заготовки, м3 .

 Так же следует учитывать цену отходов за единицу измерения, руб./кг.

Sотх = (Мз - Мд) ·Цотх ,

где Мд – масса детали, кг;

Ц отх – цена 1 кг реализуемого отхода.

 

 

 

2. Заработная плата основных производственных рабочих

 

В основе фонда заработной платы лежит прямой фонд заработной платы, включающий оплату труда повременщиков по тарифу:

 

Зо = Чст ср·tтехн ,

 

где  Чст ср – средняя тарифная ставка основных производственных рабочих в данном технологическом процессе, руб/ч.;

tтехн – трудоемкость технологического процесса, ч.

 

3.Затраты на  инструмент

 

Расчет зависит от типа инструмента (режущий, мерительный, вспомогательный и т.д.). Для режущего инструмента:

Sи.р= ,

 где Си - первоначальная стоимость инструментов, определяемая по каталогам предприятий, фирм-поставщиков инструмента или на сайтах Сети Интернет, руб/шт.;

Сп - затраты на повторную заточку до полного износа режущих инструментов, руб;

Тэ - общее время эксплуатации режущих инструментов, мин;

Тш - штучное время на операцию, мин.

Затраты на повторную заточку режущего инструмента:

Сп=Пи·Тзат·Ззат /100 , 

где Пи - число повторных заточек до полного износа режущих инструментов;

Тзат - нормированное время на одну заточку, мин;

Ззат - заработная плата заточника за одну минуту, руб.

Затраты на повторную заточку режущих инструментов составляют примерно 30 % его отпускной стоимости.

 

4.Затраты на  технологическую электроэнергию

 

Затраты на технологическую электроэнергию включают расходы, связанные с эксплуатацией станка.

 

,

 

где nст - установленная мощность электродвигателей станка, кВт;

 hм – коэффициент загрузки электродвигателей станка по мощности (в зависимости от режима резания металла hм =0,5 - 0,9);

То – основное (технологическое) время на данную операцию, мин;

hс – коэффициент, учитывающий потери в сети, hс = 0,96;

hст – коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателей, hc= 0,90 - 0,95);

 Сэ - цена 1 кВт × ч электроэнергии, руб.

 

 

 

 

5. Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы

 

,

где Ко – первоначальная стоимость оборудования (оснастки), руб.;

На – годовая норма амортизационных отчислений на оборудование (оснастку), руб;

tо – основное (машинное) время, мин.;

FД – действительный (эффективный) фонд времени работы оборудования (оснастки),ч.

Стоимость оснастки погашается обычно в течение 2 лет (FД =429000 мин.)

Норма амортизации технологического оборудования определяется по сроку его полезного использования Тисп (сервисного обслуживания):

Результаты расчетов сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 – Сравнительные данные технологической себестоимости

Затрат, руб	Базовый вариант	Проектный вариант
1.Затраты на  основные материалы	ρ =2100 кг/м3 Vз=0,37·0,65·0,075=0,018м3 Sз.=172,5 руб/кг Мд=3,28 кг Мз =2700·0,0384=48,6 кг Цотх=30 руб/кг Sзаг.=48,6·172,5·1,1=9221,8                                   Sотх = (48,6 -3,28 ) ·30=1359,6	Sз.=172,5 руб/кг Мд=3,28 кг Мз =4,5 кг Цотх=30 руб/кг     Sзаг.=4,5·172,5·1,1·4=3415,5                                   Sотх = (4,5 -3,28) ·30=36,6
Затраты, руб	Базовый вариант	Проектный вариант
2.Заработная плата основных производственных рабочих	Чст ср=200 руб/ч tтехн=0,458 ч Зо = 200·0,458=91,6	Чст ср=200 руб/ч tтехн=0,0458 ч Зо = 200·0,0458=9,16
3.Затраты на инструмент	Си =1500 руб Сп=450 руб Тэ = 320 мин Тш=25,5 мин	Си =1500 руб Сп=450 руб Тэ = 320 мин Тш=2,5 мин
4.Затраты на технологическую электроэнергию	nст =25 кВт  hм=0,7 То =25,5 мин hс =0,96 hст =0,9  Сэ =2,98 руб/кВт	nст =25 кВт  hм=0,7 То =2,5 мин hс =0,96 hст =0,9  Сэ =2,98 руб/кВт
5.Амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы	Ко =50000000 руб tо= 25,5 мин FД =7150 ч	Ко =50000000 руб tо= 2,5 мин FД =7150 ч
6.Суммарное значение	Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх Ст= 9221,8 +91,6+ 15539,06+ 25,628+ 297,2 – 1359,6=23815,68	Ст= Sзаг +Зо+ Sин+ Sэ+ Аотч - Sотх Ст= 3415,5 +9,16+ 1553,9+ 2,562+ 29,72 – 36,6=4974,23

 

 

Заключение

 

Расчет основных технико-экономических показателей позволяет сделать вывод о том, что предприятие работает неэффективно.

Себестоимость единицы продукции в проектном варианте снизилась на 18841,45 руб. по сравнению с базовым вариантом. Это произошло вследствие проведения организационно-технических мероприятий, в результате которых наблюдается: