Потапов Н.А._ТМз_1001. Дипломный проект
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
7 6 5 8 9 1 0 4 3 1 2 Рисунок 8 - Схема экспериментальной установки На станине токарного станка устанавливали стойку 4, которая через проставку 3 соединялась с державкой 5. В державки устанавливали три индикатора часового типа с точностью измерений мкм. Наконечники индикаторов взаимодействуют с крышкой, которая закрывает переднюю опору шпинделя 2 шпиндельной бабки 1 токарного станка. Индикаторы 6-8 были установлены таким образом, чтобы индикатор 7 измерял смещение крышки в вертикальной плоскости (ось Y), индикатор 8 - в горизонтальной плоскости (ось X) и индикатор 6 – в продольном направлении станка (ось Z). В процессе испытаний выяснилась необходимость установки еще двух индикаторов 9 и 10, которые располагались по вертикальной оси Y, для фиксирования перекоса крышки шпиндельной бабки 1 в вертикальной плоскости. Для этого в предварительно просверленные отверстия в корпусе шпиндельной бабки устанавливали терморезисторы. Y X Z 4 3 2 1 5 7 8 Рисунок 9 - Схема установки терморезисторов 0 1 0 2 0 3 0 t , мин С 1 5 6 7 3 1 4 2 4 Рисунок 10 - Схема кривых изменений температуры Результаты эксперимента представлены на рисунках 8, 9 и 10. На рисунке 8 с момента включения холодного станка до выхода его на установившийся тепловой режим при частоте вращения шпинделя n=1000об/мин. Время выхода на установившийся тепловой режим по всем датчикам не превышает t=40 мин. На рисунке 10 видно, что температура во всех точках измеряется строго взаимосвязано. Это означает, что любая точка корпуса шпиндельной бабки характеризует общее его тепловое состояние. Максимальная температура наблюдалась в точке Это объясняется тем, что верхняя стенка шпиндельной бабки отдает тепло только в окружающую среду. Минимальная температура была зафиксирована в точке 6. Это объясняется тем, что от нижней стенки корпуса шпиндельной бабки интенсивно отводится тепло в станину станка. Температура передней стенки шпиндельной бабки выше температуры задней стенки. Так, температура в точке 1 выше, чем в точке 5, в точке 4 выше, чем в точке 7, а в точке 3 выше, тем в точке 6. Это объясняется тем, что в передней опоре шпинделя токарного станка установлены два радиально-упорных подшипника, а в задней опоре – только один радиально-упорный подшипник. Максимальная разница температур (около 20 Сбыла зафиксирована между точками 1 и 6. Исследования теплового состояния шпиндельной бабки при работе станка на разных частотах вращения шпинделя показали, что разность температур в точке 6 при работе станка а частотой вращения шпинделя n=500 и 1600об/мин составила около 23 С. Обработка экспериментальных данных показала, что максимальное перемещение оси шпинделя, измеренное индикатором 8 (см. рисунок 8), не превышает 1÷2 мкм. Это подтверждает тем, что разность температур между точками 2 и 4 (см. рисунок 9) не превышает 4 С. Максимальное перемещение 49 мкм зафиксировано индикатором 7 при частоте вращения шпинделя n=1000об/мин. а ) б ) 0 2 0 t , мин Т , 0 СТ, мин Т 0 СМ КМ, МКМ Т Рисунок 11 - Схема изменения температуры при разогреве станка На рисунке а показаны изменение температуры Т в точке 3 при разогреве станка и перемещение 1 оси шпинделя по оси Y. Из рисунке а видно, что обе кривые проходят на близком расстоянии друг от друга, при этом заметно некоторое отставание во времени перемещения 1 от температуры Т. Рассмотрим влияние смещения оси шпинделя на показатели точности в плоскости, перпендикулярной коси детали. Выше отмечалось, что передняя стенка корпуса шпиндельной бабки нагревается больше, чем задняя. Средняя температура передней стенки корпуса шпиндельной бабки при частоте вращения шпинделя n=1000об/мин составляет 39 Св то время как средняя температура задней стенки 30 С. При этом нижний индикатор см. рисунке 8) показал перемещение на 15 мкм больше по сравнению с показателями верхнего индикатора 9. На рисунке б показаны две кривые ï åð çàä Ò Ò Ò - изменение разности средних температур передней и задней стенок корпуса шпиндельной бабки во времени 2 - поворот торцовой поверхности фланца шпинделя. Обе кривые расположены довольно близко одна к другой. Таким образом, в результате неравномерного нагревания передней и задней стенок корпуса шпиндельной бабки фланец шпинделя поворачивается в плоскости YOX. Однако это смещение не влияет на показатели точности в торцовом сечении, так как оно происходит только по оси Х, которая проходит через вершину резца. Если бы наблюдался поворот фланца шпинделя относительно оси Y, то биение торцовой поверхности обрабатываемой детали определялось бы по формуле á l R b a k , (99) где R – радиус обработки детали, на котором определяется биение l – смещение оси шпинделя по оси X; b – расстояние между опорами шпинделя a – длина консольной части шпинделя k – расстояние от торца обрабатываемой детали до торца шпинделя. Из формулы видно, что значение á будет во многом зависеть от наружного диаметра детали. При обработке длинных деталей тепловое смещение оси шпинделя по оси Y практически не влияет на образование конусности, а смещение по оси X будет вызывать образование конусности соответствующей величины. Таким образом, смещение оси шпинделя при выходе станка на установившийся тепловой режим по осине влияет на регламентированные показатели точности, и только смещение по оси X приводит к возникновению погрешностей размеров, формы и взаимного расположения обработанных поверхностей. Поэтому при конструировании необходимо принимать конструктивные решения, направленные на ограничение перемещения оси шпинделя по оси X. 6 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ При разработке технологического процесса учтены недостатки присущие базовому и проведены соответствующие изменения. В выбранном варианте технологического процесса осуществляется замена метода получения заготовки, в результате чего годовой экономический эффект составляет 421094,3 рублей к тому же уменьшение припусков существенно удешевит процесс механической обработки. Также осуществлен перевод обработки с универсального оборудования на станки с ЧПУ, что позволит значительно сократить вспомогательное время. На операции 020 токарная планируется применить специальный инструмент, позволяющий одновременно обрабатывать три поверхности, что в свою очередь, позволит уменьшить основное время обработки вдвое. На операции 040 слесарная применяется специальная ультразвуковая ванна УЗВ1, позволяющая удалить заусенцы с поверхности детали и осуществить ее промывку. Применение такой ванны, также даст экономию основного и вспомогательного времени за счет одновременной очистки нескольких деталей. 6.1 Технико-экономическое обоснование проектного варианта технологического процесса изготовления детали "корпус авиационный" Расчет экономической эффективности проводится по максимуму результата, так как критерий минимума затрат применим при полном сопоставлении вариантов по объему производства, уровню качества продукции. Это условие не выполняется, так как базовый и проектируемый технологические процессы отличаются по объему производства. Стоимость основных материалов для базового и проектируемого технологических процессов определена и составляет для базового Мзаг.прокат =16,96 руб. для проектируемого Мзаг.отливки = 11,51 руб. Далее проводятся расчеты по определению приведенного экономического эффекта сравниваемых технологических процессов. Базовый технологический процесс. Основная заработная плата производственных рабочих. Определим средний разряд работ по формуле 1 1 b i i ÑÐ b i i t i × t , (100) Таблица 11 - Варианты технологического маршрута Базовый технологический процесс Проектируемый технологический процесс опер Наименование операции Модель станка Разряд работ Т ШТ МИН опер Наименование операции Модель станка Разряд работ Т ШТ МИН Заготовительная Заготовительная Токарная К 2 0 5 0 , 2 0 0 1 0 Контрольная- 0 1 5 Фрезерная РТ ока р на я 1 6 К 2 0 Ф 3 0 5 4 0 , 0 2 8 0 2 0 Сверлильная Н 1 1 8 4 0 , 0 3 0 2 0 Токарная К 2 0 Ф 3 0 5 4 0 , 0 4 7 8 0 2 5 Слесарная Верстак слесарный 5 Фрезерная РФ Моечная Моечная ванна Фрезерная РФ Контрольная- 0 3 5 Сверлильная НС леса р на я УЗ В 1 3 - 0 4 5 Контрольная- Итого Итого где t i - трудоемкость соответствующего разряда работ, н-ч; i - разряд работ. 5 0, 28 4 0, 03 3 0, 05 1, 67 4, 64 0,36 0,36 ÑÐ × Для оценки эффективности проекта используются показатели 1) Чистая приведенная стоимость NPV; 2) Индекс рентабельности PI; 3) Внутренняя норма прибыли IRR; 4) Период окупаемости РР; 5) Дисконтированный период окупаемости DPP; 6) Пороговое количество, порог рентабельности и запас финансовой прочности производства конкретной продукции. Для расчета вышеуказанных показателей для базового технологического процесса составляется таблица определения исходных показателей по годам, с учетом индексации цен по годам в размере 5%. Таблица 12 - Величина исходных показателей по годам для базового технологического процесса Годы Показатель Единица измерения Выручка тыс руб 8 5 3 4 3 2 Себестоимость тыс руб 3 4 2 7 8 3 Налоговая база тыс руб 6 5 4 Налог напр и быль тыс руб Чистая прибыль тыс руб Коэффициент дисконтирования принимается в размере 10% (Е н =10%). Первоначальные инвестиции, используемые при расчете, равны IC = 1900 тыс. руб. Определим чистую приведенную стоимость (1 ) k F V NPV IC r , (101) где (1 ) k F V r - сумма чистых денежных поступлений IC - первоначальные инвестиции тыс.руб. NPV=700×0,91+720×0,83+741×0,75+764×0,68+786×0,62+809×0,56- 1900=1350 тыс.руб. Определим индекс рентабельности инвестиций, который характеризует доход на один рубль затрат по формуле (1 ) k FV r PI IC , (102) где (1 ) k FV r - чистый суммарный доход, тыс. руб. 3250 1, 71 1900 PI Используя метод последовательных итераций, выбирается значение коэффициента дисконтирования r2 таким образом, чтобы в интервале (r1; r2) функция NPV = f(r) меняла свое значение с положительного на отрицательное. При коэффициенте дисконтирования r = 55% чистая приведенная стоимость равна NPV=700×0,65+720×0,41+741×0,27+764×0,17+786×0,112+809×0,07-1900 = -676 тыс. руб. Определим внутренний коэффициент рентабельности 1 1 2 1 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) f r IRR r r r f r f r , (103) где r 1 - ставка дисконта, обеспечивающая положительное значение NPV; r 2 - ставка дисконта, обеспечивающая отрицательное значение NPV. 1350 10 (55 10) 39% 1350 ( 676) IRR Определим период окупаемости 1900 630 1 3, 24 года. При расчете дисконтированного периода окупаемости необходимо учесть коэффициент дисконтирования при поступлении дохода. Таблица 13 - Поступления с учетом коэффициента дисконтирования для базового технологического процесса Годы 1 2 3 4 5 6 Поступления с учетом коэффициента дисконтирования, тыс.руд., r=10% 630 567 510 459 413 372 Таким образом, дисконтированный период окупаемости 1900 630 567 2 3,38 года. Пороговое количество, порог рентабельности и запас финансовой прочности производства конкретной продукции участка определяются в следующей последовательности. Определим переменные затраты в себестоимости продукции 0 v Ä ññ Ç M ÇÏ ÇÏ Î , (104) где М – стоимость основных материалов, руб ЗП 0 – основная зарплата производственных рабочих, руб ЗП Д – дополнительная зарплата производственных рабочих составляет 18% от основной и дополнительной заработанной платы производственных рабочих руб О сс – отчисления на соцстрахования: 26% от основной и дополнительной заработанной платы производственных рабочих, руб. 16,96 15,16 0,18 15,16 0, 26 (15,16 0,18 15,16) 3 руб. Таблицы 14 - Показатели оценки эффективности для базового технологического процесса Показатели Единица измерения Значения показателей Ставка дисконта % 10 Чистая приведенная стоимость тыс.руб. 1350 Индекс рентабельности - 1,71 Внутренний коэффициент рентабельности % 39 Период окупаемости года 3,24 Дисконтированный период окупаемости года 3,38 Пороговое количество товара шт. 23189 Порог рентабельности тыс.руб. 3341 Запас финансовой прочности тыс.руб. 1270 % 27 Для расчета показателей для проектируемого технологического процесса составляется таблица определения исходных показателей по годам. Таблица 15 - Величина исходных показателей по годам для проектируемого технологического процесса Годы Показатель Единица измерения Выручка тыс руб 6 6 6 3 7 0 2 Себестоимость тыс руб 7 8 4 7 1 6 3 Налоговая база тыс руб 1 6 5 4 4 Налог напр и быль тыс руб Чистая прибыль тыс руб 5 8 Первоначальные инвестиции, используемые при расчете, равны IC тыс. руб. Определим чистую приведенную стоимость по формуле (109) где (1 ) k F V r - сумма чистых денежных поступлений IC - первоначальные инвестиции тыс.руб. NPV=760×0,91+859×0,83+965×0,75+1077×0,68+1131×0,62+1258×0,56-2800 = 1466 тыс.руб. Определим индекс рентабельности инвестиций, который характеризует доход на один рубль затрат по формуле (110) где (1 ) k FV r - чистый суммарный доход, тыс. руб. 4266 1, 53 2800 PI Используя метод последовательных итераций, выбирается значение коэффициента дисконтирования r2 таким образом, чтобы в интервале (r1; r2) функция NPV = f(r) меняла свое значение с положительного на отрицательное. При коэффициенте дисконтирования r = 80% чистая приведенная стоимость равна NPV=760×0,56+859×0,31+965×0,18+1077×0,1+1131×0,06+1258×0,03-2800=- 1721 тыс.руб. Определим внутренний коэффициент рентабельности по формуле (111) где r 1 - ставка дисконта, обеспечивающая положительное значение NPV; r 2 - ставка дисконта, обеспечивающая отрицательное значение NPV. 1466 10 (80 10) 43% 1466 ( 1721) IRR Определим период окупаемости 2800 684 1 4, 43 года. При расчете дисконтированного периода окупаемости необходимо учесть коэффициент дисконтирования при поступлении дохода. Таблица 16 - Поступления с учетом коэффициента дисконтирования для проектируемого технологического процесса Годы 1 2 3 4 5 6 Поступления с учетом коэффициента дисконтирования, тыс.руд., r=10% 684 616 555 500 450 405 Таким образом, дисконтированный период окупаемости 2800 684 616 2 4, 7 года. Пороговое количество, порог рентабельности и запас финансовой прочности производства конкретной продукции участка определяются в следующей последовательности. Определим переменные затраты в себестоимости продукции по формуле (112) где М – стоимость основных материалов, руб ЗП 0 – основная зарплата производственных рабочих, руб ЗП Д – дополнительная зарплата производственных рабочих составляет 18% от основной и дополнительной заработанной платы производственных рабочих руб О сс – отчисления на соцстрахования: 26% от основной и дополнительной заработанной платы производственных рабочих, руб. 11,51 6,16 0,18 6,16 0, 26 (6,16 0,18 6,16) 20, руб. Определим переменные затраты на годовую программу 0, 02067 77265 1597 v Ç тыс.руб. Определим постоянные затраты по формуле (113) где НР – накладные расходы, равные 500% от ЗП о 5 6,16 77265 2379 ñ Ç тыс.руб. 1597 2379 3976 v ñ Ç Ç тыс.руб. Итоговые данные экономических расчетов сведем в таблицу Таблица 17 - Показатели оценки эффективности для проектируемого технологического процесса Показатели Единица измерения Значения показателей Ставка дисконта % 10 Чистая приведенная стоимость тыс.руб. 1492 Индекс рентабельности - 1,53 Внутренний коэффициент рентабельности % 43 Период окупаемости года 4,43 Дисконтированный период года 4,7 окупаемости Пороговое количество товара шт. 54179 Порог рентабельности тыс.руб. 3498 Запас финансовой прочности тыс.руб. 1492 % 30 Пороговое количество товара, порог рентабельности и запас финансовой прочности предприятия также определяются графическим путем. Объем производства и реализация продукции, шт. П К Т = 2 3 |