Разработка технологического процесса​ изготовления​ лопаток компрессора с проработкой конструкции​ штампового инструмента

Годовую программу найдем по формуле[12]:где 0,9 – коэффициент загрузки основного оборудования; 60 шт/час - производительность основного оборудования;1862– число рабочих часов при 8-ми часовой рабочей смене, односменного предприятия.4.2 Определение оборудования и его загрузкиТаблица 4.10Основное оборудование для изготовления детали «Лопатка»№Название операцииОборудованиеПроизводительность010Резка заготовокКривошипные ножницыН 1834Б 2500 кН300 шт/час040Протяжка, окончательная штамповкаПаровоздушный Молот5 т60 шт/час060Обрезка облояОбрезной кривошипный пресс с усилием 6300кН400 шт/часЗагрузку оборудования определим по формуле [12]:где П – годовая программа, шт; Ф – производительность оборудования, шт/час;Загрузка сортовых пресс-ножницЗагрузка молота штамповочногоЗагрузка обрезного прессаРасчетное количество оборудования определим по формуле:где Т – загрузка оборудования, ч; B – годовой фонд времени, ч;Расчетное количество сортовых ножницРасчетное количество обрезного прессаРасчетное количество обрезного пресса Расчет загрузки:Для сортовых пресс-ножниц: Для молота штамповочного:Для пресса для обрезки облоя:Количество необходимого оборудованияТаблица 4.11 Количество потребного оборудования№ОборудованиеКоличество1Н 1834Б пресс обрезной12Паровоздушный молот5 т13Кривошипный пресс с усилием 6300 кН14.3 Подсчет личного состава цехаКоличество основных рабочих выбираем по необходимому количеству на каждое основное оборудование.Таблица 4.12 Количество работников на единицу оборудования№ОборудованиеКоличество человек1Сортовые ножницы12Печь23Паровоздушный молот24Обрезной пресс15Термическая обработка16Очистка от окалины1Общее число работников найдем по соотношениям, приведенным в таблице 4.13.Таблица 4.13 Общее количество работниковРаботники% от общего количестваКоличество человекОсновные4015Вспомогательные4015ИТР124СКП62МОП21Итог:100374.4 Расчет площади цеха4.4.1 Расчет производственной площадиПроведем расчет производственной площади цеха (без учета бытовых помещений, склада метала, заготовительного участка).Площадь найдем по формуле:где П – годовая программа; С – годовой выпуск поковок, отнесенный к площади цеха, С=3,4 т/м2; i – количество смен, i=1 при односменной работе;Получаем:Мы разделим производственную площадь пропорционально, используя справочные данные для распределения между оборудованием и складами.Таблица 4.14 Производственные площадиНаименование% от производственная площадь50514,5склады23236,67ремонтные службы772,03установки вентиляции10102,9станции ТВЧ772,03трансформаторные330,87Итог:10010294.4.2 Разделение площадей складовВыявим необходимую площадь складов в зависимости от назначения, результаты указаны в таблице 4.15.Таблица 4.15 Распределение площадей складовНаименование% от складасклад поковок60142склад штампов1330,78склад запасных частей818,93склад поковок перед очисткой от окалины921,3кладовые и прочие1023,7Итог:100236,674.4.3 Складское место для прокатаСклад метала рассчитывается так, чтобы обеспечить металлом цех на несколько недель. Площадь склада определим по формуле:где - масса данного материала, который должен храниться на складе, т;- норма хранения материала; - плотность метала в стеллаже ; - высота укладки, примем равный 3м; - коэффициент использования площади склада, ;Получим:4.4.4 Рабочее пространство участка резки заготовокПлощадь заготовительного участка для резки проката, определим по формуле:где П – годовая программа; Г – годовой выпуск поковок с 1 метра площади цеха, Г=35 т/м2; i – количество смен, i=1 при односменной работе;Получим:4.4.5 Общая площадь цехаИтоговую площадь цеха рассчитаем, как сумму 3-хобразующих. По формуле:где - Производственная площадь; - Склад метала; - Заготовительный участок;Итоговая площадь равна:4.5 Подбор стандартного цеха машиностроительного производстваКомпоновку производственных и вспомогательных отделений и помещений производят в соответствии с последовательностью технологического процесса (склад заготовок, нагрев заготовок, процессы штамповки, обрезка облоя, термическая обработка, очистка окалины, правка, чеканка, зачистка поковок, контроль, склад поковок) с соблюдением прямоточности и поступательного движения грузов.Планировка мастерской должна показывать все оборудование, предусмотренное в проекте. Планирование должно способствовать более эффективному использованию существующей площади мастерской как с точки зрения взаимного расположения отделов и участков, так и с точки зрения обеспечения необходимых проходов и подъездов. Был принят эталон для выполнения макетов: для малых и средних цехов 1:100, для крупных цехов 1:200.Оборудование на чертежах планирования представлено в виде условного контура в масштабе в пределах размера его движущихся частей. Рабочие места на оборудовании, верстаках и других предметах обозначены наполовину нарисованными кругами со светлой стороной, обращенной к оборудованию. Каждому блоку, указанному на макетах, должен быть присвоен номер конструкции, указанный в спецификации оборудования, прилагаемой к макету мастерской.В данном кузнечно-штамповочном цехе (рисунок 4.22), в качестве производственного оборудования используем пламенную полуметодическую печь (1); молот (2), с массой падающих частей 5 тонн; обрезной пресс (3), усилием 6,3 МН. Простым средством механизации доставки и укладки тяжелых заготовок на стол отопительной печи является пневматический подъемник, установленный на монорельсах. Эта механизация, облегчающая работу нагревателя при загрузке тяжелых заготовок, представляет собой механизированную установку, состоящую из монорельса, электрического ролика и пневматического подъемника.В качестве САМ используем цепной транспортер, механизированную установку, транспортер, что позволяет перемещать поковку между операциями. Возле обрезного пресса устанавливаем захватное клещевое устройство, которое перемещает заготовку в тару для поковок. Планировка цеха и размещение производственного оборудования должны обеспечить технологический процесс с минимальным количеством возвратных или пересекающихся грузопотоков. Расстояния между единицами оборудования, оборудованием и частями зданий принимают в зависимости от типа и мощности оборудования, габарита изготовляемой продукции и межоперационных транспортных средств, они должны соответствовать нормам технологического проектирования.Расстояние между нагревательным устройством и молотом принято принимать , между молотом и обрезным прессом , между оборудованиями и осью колонн .4.5.1 Состав участка и описание оборудования с техническими характеристикамиДля объемной штамповки изделиянашей лопаткибудем использовать штамповку на молотовом оборудовании, т.к. она имеет следующие преимущества:низкая стоимость (в 34 раза) молота при тех же усилиях на КГШП;большая вариативность;упрощенная настройка штампов и их наладка.Поковка имеет сложную геометрию с кривой линей разъёма. Для придания поковке характерной удлиненной формы с целью полного заполнения всей области штамповочного ручья и равномерного облоя необходима операция «Протяжка». Используя молот в качестве штамповочного оборудования, мы сможем легкими ударами протянуть заготовку до необходимой нам длины и площади поперечного сечения. Реализовать все это на прессе не представляется возможным.Всё это позволяет снизить себестоимость получаемой заготовки, а, следовательно, и себестоимость конечной детали.Рисунок 4.22 Схема работы на молоте в составе бригады из 6 человекПосле того как круглый прокат попадает на участок резки где его отрезают до необходимой длины с помощью пресс-ножниц или ленточной пилы все эти заготовки отправляют на участок штамповки благодаря мостовому крану. Далее заготовки загружают в методические нагревательные печи. На укладку и распределение заготовок в области толкателей перед нагревательной печью задействует 1-н кузнец с разрядом не менее 3. За контролем нагрева заготовок и своевременного извлечения их из печи отвечает 2-й кузнец с разрядом не менее 5. Так как перегрев и недогрев металла не допускается, то на данной позиции обычно находится один из самых опытных кузнецов бригады. После того как металл нагрелся до необходимой температуры, в соответствии с маркой стали и получил необходимую выдержку для прогрева по всему сечении заготовки, её доставляет 3-й кузнец непосредственно до молотового штампа используя захватное устройство в виде клещей закрепленные на цепи к монорельсовой направляющей. Данный механизм облегчает транспортировку распределяя вес заготовки на всю систему тем самым человек при транспортировке не чувствует существенной нагрузки. После того как заготовка попала к молоту 4-й кузнец с разрядом не менее 6-го, по со вместительности бригадир, осуществляет штамповку. После штамповки поковку транспортирует 5-й человек бригады, используя все тот же клещевой механизм захвата, к обрезному прессу для обрезки облоя. После обрезки, облой поковки по траковому транспортёру попадает в короб готовой продукции. По окончании штамповки поковки направляются в термический участок согласно технологическому процессу.Рисунок 4.23 Короб для транспортировки поковок 4.5.2 Подбор оборудования для термической обработкиДля термической обработки больших клеток компания использует газовые печи с откатными печами. В линейку входят печи с объемом рабочего пространства от 6 м3 до 75 м3. В этих моделях нагрев выполняется для закалки, отжига, нормализации и т. Д.Использование газового отопления в печах может значительно снизить затраты на термообработку за счет использования более дешевого энергоносителя. Для больших клеток эта экономия особенно значительна.Точное управление и управление процессом термической обработки обеспечивается системой, основанной на программируемых контроллерах Siemens.Рисунок 4.24Газовая промышленная печь с выкатным подомПреимущества газовых промышленных печей с откатным подом:Отличные теплоизоляционные свойства накладок гарантируют уменьшение толщины подкладки и уменьшение общего размера печи. Низкая плотность облицовочных материалов обеспечивает высокую эффективность и быстрый нагрев печи за счет уменьшения всего тепла, накопленного за счет облицовки;Современные горелки с автоматическим управлением;Высокая рекуперация тепла;Возможность установки регенеративных горелок для максимального использования тепла;Современная система управления на основе промышленных компьютеров;Высокая однородность температуры благодаря самым современным режимам (принципы импульсного горения и высокая скорость истечения газового пламени Gorenje);Полная эксплуатационная безопасность;4.5.3 Выбор оборудования для дробеметной обработкиДробеметные установки Tappeto Rampante со стальным транспортером предназначены для обработки изделий, вес которых составляет от 20 до 250 кг в зависимости от типа установки.Обрабатываются следующие детали:литые изделия из латуни, чугуна, стали, алюминияштампованные изделия из стали или латуниизделия, подвергавшиеся термообработкеИзделия переворачиваются на транспортерной ленте внутри камеры и обрабатываются при помощи турбин, размещенных на верхней части дробеметной установки. Загрузка осуществляется посредством гидравлического ковшового подъемника, а выгружаются изделия непосредственно в ящик или в вибросито, что позволяет также удалить с изделий оставшуюся дробь.Специальные устройства, такие как магнитный сепаратор и автоматический механизм для очистки дроби, позволяют оптимизировать дробеметную обработку литых изделий. Компания OMSG была первым итальянским предприятием, разработавшим и изготовившим дробеметные установкиРисунок 4.25 Дробеметная установка Tappeto Rampante SG10 H30Таблица 4.16– Технические характеристики дробеметной установки Tappeto Rampante SG10 H30Максимальная грузоподъёмность, кг3000Максимальная объёмная производительность, м31Максимальный вес одного изделия, кг250Первичная загрузка дроби, кг21004.6 Планировка производственного участка и размещение используемого оборудования на участке ОМДПланировка участка должна показывать все оборудование, предусмотренное в проекте. Планирование должно способствовать более эффективному использованию существующей площади участка как с точки зрения взаимного расположения отделов и участков, так и с точки зрения обеспечения необходимых проходов и подъездов. Был принят эталон для выполнения макетов: для малых и средних цехов 1:100, для крупных цехов 1:200.Оборудование на чертежах планирования представлено в виде условного контура в масштабе в пределах размера его движущихся частей. Рабочие места на оборудовании, верстаках и других предметах обозначены наполовину нарисованными кругами со светлой стороной, обращенной к оборудованию. Каждому блоку, указанному на макетах, должен быть присвоен номер конструкции, указанный в спецификации оборудования, прилагаемой к макету мастерской.Рассматриваемое нами производство относится к заготовительному в состав которого входят участки (заготовительный участок отрезки заготовок, штамповочный участок, участок термической обработки, участок сдачи, участок механической обработки и т.д.). А сами участки разделяются на рабочие места, которые имеют необходимое оборудование, вспомогательный инструмент, рабочего, расходный материал и т.д.Производственная структура предприятия определяется следующими важными факторами:а) конструктивные особенности изделий;б) объем выпускаемой продукции (объем производства) и сложность ее изготовления;в) тип и степень специализации, или должен быть производственным профилем компании;г) способы производства продукции, то есть состав и характер используемых технологических процессовРисунок 4.26 Планировка производственного участка:1 – Сортовые пресс-ножницы;2 – Транспортер; 3 – Печь нагревательная полуметодическая;4 –ПВШМ мпч 5 т.;5 –Обрезной пресс усилием 630 т.с.;6 – Газовые печи с выкатным подом;7 – Ванная закалочная водяная;8 – Дробеметная установка Tappeto Rampante SG10 H30;9 – Столы для зачистки поковок;10 – Контрольный стол для проверки поковок;11 – Мостовой кран Q = 25/5 т.ЗаключениеВ этой выпускной квалификационной работе технология изготовления детали "Лопатка" методом горячей штамповки была разработана на основе заданного чертежа механически обработанной детали.Были проанализированы детали, определен химический состав стали и ее механические свойства, а также выбран способ изготовления - ГОШ на молоте 5т.Таким образом, был выбран штамп поверхности разъёма, группа была выбрана из стали М3, класс точности ковки - T5, уровень сложности - С2, исходный индекс - 17.В соответствии с исходным индексом и требованиями к шероховатости поверхности были назначены припуски, допуски и размеры поковок и составлен чертеж поковок.Объем поковок был рассчитан по его величине, исходя из равенства объемов, были рассчитаны размеры исходной заготовки, тип сечения и усилие резания, в соответствии с которым было выбрано оборудование кривошипно-шатунные ножницы H 1834B с номинальным усилием 2500 кН в соответствии со справочными материалами.В соответствии с чертежом горячих поковок были разработаны нижняя и верхняя штампы для молотков.В соответствии с рекомендациями был выбран температурный диапазон штамповки и рассчитано наибольшее усилие штамповки на нижнем пределе температурного диапазона, предварительно выбрав молоток весом 5 тонн для требуемой энергии деформации ковки.Для обрезки кромок для снятия заусенцев была разработана матрица, рассчитанная по силе снятия заусенцев, в соответствии с которой был выбран закрытый низкосортный пресс с номинальным усилием прессования 6300 кН. Была проверена контактная поверхность штампа и штампованных деталей.В дополнение к разработанной технологии был разработан штамповочный цех. Были определены и рассчитаны основные моменты, необходимые для проектирования участка. Результатом стала планировка цеха и штамповочного участка.Также была проведена автоматизация процесса, даны рекомендации и подобраны устройства ориентации, подачи и передачи. Список литературыГОСТ 7505 - 89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски.Ковка и штамповка: справ. : в 4 т. / редсовет: Е. И. Семенов [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 2010.[Т.] 2: Горячая объемная штамповка / [А. П. Атрошенко [и др.]] ;под ред. Е. И. Семенова. - 719 с. : ил.ГОСТ 8479 –70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 8479-57.ГОСТ 3.1126 – 88 Правила выполнения графических документов на поковки.Ковка и штамповка: справ.: в 4 т. / редсовет: Е. И. Семенов [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Машиностроение, 2010 .[т.] 1: Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / [А. Ю. Аверкиев [и др.]] ; под ред. Е. И. Семенова . - 716 с. : ил. Горячая объёмная штамповка : Методические рекомендации по курсовому проектированию / А.П. Атрошенко, В.А. Вагин. - СПб: Изд-во СПбГТУ, 1998. - 105 с. Головнева М.А., Атрошенко А.П. Оборудование и технология горячей штамповки. М.: Машгиз, 1962. - 368 с.Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. - М., Высшая школа, 1972. - 352 с.Атрошенко А.П., Салов С.Н., Хесин С.М. Современные штампы для обрезки обзлоя. Л.: Машиностроение, 1966. - 198 с.Брюханов А.Н. Ковка и объёмная штамповка. - М.: Машиностроение. 1975. - 408 с.Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. - М.: Машиностроение. 1976.- 560 с.Проектирование машиностроительных заводов и цехов. Том 3. Проектирование цехов обработки давлением и сварочного производства. Ямпольский Е.С., Мансуров А.М. 1974. И.А. Норицын, В.И. Власов. Автоматизация и механизация технологических процессов ковки и штамповки. М.: Машиностроение, 1967.Короткевич В.Г. «Проектирование инструмента для пластического деформирования» 2000г.Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.https://om-ts.ru/sortovoy-prokat/krug-g-k/krugi-stal-35-45/krug-190-mm-stal-45/[Электронный ресурс].Стоимость скупа металлолома. https://kuplu-metallolom.ru/kuplyu-lom-stali.html[Электронный ресурс].Носарев А.Ф., Солдатенко Л.В. Расчет технико-экономическихпоказателей проектируемых предприятий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Оренбург: ОГУ, 2002. – 43 с.Расчет затрат на технологическую электроэнергию. http://studbooks.net/1419763/menedzhment/zatraty_tehnologicheskuyu_elektroenergiyu[Электронный ресурс].Расчет технико-экономических показателей механического цеха. https://www.kazedu.kz/referat/187235/3[Электронный ресурс].Жолобов, А. А. Экономика и организация машиностроительного производства. Дипломное проектирование: Учеб.пособие / А. А. Жолобов, А. Г. Барановский, В. Т. Высоцкий ; под ред. А. А. Жолобова. – Минск : Изд-во Гревцова, 2011. – 328 с.: ил.Приложение