Дипломная работа. Пояснительная записка. Содержание Введение Общие вопросы выпускной работы 11

• Название: Содержание Введение Общие вопросы выпускной работы 11
• Анкор: Дипломная работа
• Дата: 05.02.2023
• Размер: 2.17 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка.doc
• Тип: Реферат; #921496
• страница: 6 из 8

3.1. Постановка задач. Краткое описание процесса

электрохимического полирования
Одной из главных задач при выполнении выпускной квалификационной работы является разработка отделочной операции «Электрохимическое полирование профиля пера» вместо ручного полирования. Из анализа действующего технологического процесса известно, что Т_шт = 6,5 мин, что выше среднего значения Т_шт по технологическому процессу (см. график штучных времен на рис. 3). Из-за этого ручное полирование является лимитирующей операцией технологического процесса, а также при ручном полировании невозможно получить стабильную шероховатость поверхности профиля пера.

В ходе изучения источников технической литературы [4], [5], [6], [7], [8] стало понятно, что электрохимическое полирование является эффективеым методом уменьшения шероховатости поверхности за счет локализации анодного растворения металла на микровыступах. Несмотря на то , что данная операция относится к операциям безразмерной обработки и проводится с целью уменьшения шероховатости поверхности, при проектировании операции полирования приходится решать ряд задач размерной ЭХО таких как:

- выбор рода тока;

- подбор состава электролита;

- назначение режимов обработки;

Основная цель внедрения данной операции – это обеспечение стабильной шероховатости поверхности по всей длине профиля пера лопатки, снижение трудоемкости технологической операции ручного полирования профиля пера, а также возможного снижения себестоимости изготовления лопатки.

Электрохимическая обработка имеет ряд преимуществ:

- возможность обработки материала путем копирования формы электрода – инструмента;

- скорость обработки не зависит от механических свойств материала;

- отсутствует износ электрода – инструмента при нормальных условиях технологического процесса;

- отсутствует силовое воздействие на обрабатываемую заготовку (бесконтактный способ обработки);

- отсутствует наклеп и остаточные напряжения в поверхностном слое.
Так же у процессов электрохимической обработки имеется ряд недостатков:

- высокая энергоемкость процесса;

- высокая стоимость оборудования и производственных площадей;

- необходимость утилизации вторичных продуктов производства и регенерации рабочих жидкостей.



Рисунок 3. График штучных времен.

3.2. Разработка технологической операции «Электрохимическое полирование» профиля пера лопатки
В результате обзора литературы [5], [6], [7], [8] в данной выпускной квалификационной работе предлагается внести в технологический процесс новую операцию, при этом остальные операции оставляем без изменений.

Операцию №100 - Полировальная (профиля пера) по базовому технологическому процессу заменим на «Электрохимическое полирование профиля пера».

Операция будет состоять из одного основного перехода и вспомогательных переходов , а конкретно: установить/снять деталь в приспособление, включить/выключить станок, включить/выключить подачу электролита, измерить шероховатость.
3.2.1.Выбор оборудования для операции «Электрохимическое полирование»
Из базовой технологии известны следующие данные:

1. 
   Деталь – лопатка рабочая 2-й ступени КВД.
   
2. 
   Материал заготовки – титановый сплав ВТ8М-1.
   
3. 
   Характер заготовки – предварительно обработанная.
   
4. 
   Масса заготовки – 0,0077 кг.
   
5. 
   Шероховатость поверхностей профиля пера до полирования Ra 3,2.
   
6. 
   Шероховатость поверхностей получаемая после полирования Ra 0,8.
   

Для электрохимического полирования профиля пера лопатки выбираем унифицированный станок для групповой обработки рабочих лопаток компрессора модели УЭХЛС -3000; [5] стр.185.

Данный станок в отличии от других моделей станков для ЭХО лопаток оснащен блоком подготовки и подачи электролита, а также источником питания.

Станок состоит из станины 1, на которую устанавливается рабочая камера 2 и два основания 3 под левый и правый приводы электродов – инструментов 4.

Верхняя крышка рабочей камеры 5 имеет посадочные места для установки кассеты – носителя.

Блок подготовки и подачи электролита 6 состоит из ванны с электролитом, насосов подачи электролита в зону работы станка и насосов перекачки элеткролита из общей емкости в ванну через систему фильтров и теплообменников.

Источник питания 7 обеспечивает заданные параметры рабочего тока и напряжения, а блок управления 8 совместно со стойкой ЧПУ обеспечивает работу станка по заданной программе. Схема станка показана на рисунке 3.1, а технические характеристики станка представлены в таблице 3.2.1.

Принцип работы станка состоит в следующем: рабочая лопатка после операции «Фрезерная с ЧПУ» устанавливается в универсальную кассету носитель, затем кассета закрепляется в верхней крышке рабочей камеры. Программа обработки вводится в устройство ЧПУ. ПО эталонной лопатке устанавливают конечное положение электродов – инструментов. После чего в соответствии со структурой операции, которая определена конечным значением шероховатости поверхности профиля пера, осуществляют в автоматическом режиме технологический цикл. По окончанию операции оператор извлекает обработанную лопатку из кассеты, производит контроль внешнего вида и укладывает обработанную лопатку в спец.тару.



Рисунок 3.1. Схема станка УЭХЛС – 3000.

1 – станина; 2- рабочая камера; 3 – основания под левый и правый приводы электродов – инструментов; 4 – привод электрода – инструмента; 5 – посадочное место для установки кассеты – носителя; 6 – ванна с электролитом; 7 – источник питания; 8 – блок усправления со стойкой ЧПУ.


Таблица 3 – технические характеристики стнка УЭХЛС – 3000.

Параметры	Значения
Количество управляемых осей координат	2
Привод рабочих головок	Линейный синхронный двигатель
Скорость перемещения каретки, м/с	0,5
Точность позиционирования электрода – инструмента, мкм	± 2
Мксимальный ход инструмента, мм	50
Пиковое тяговое усилие, кН	5
Угол наклона осей электродов – инструментов к оси Z лопатки, град	60
Количество контуров источников питания	2

Продолжение таблицы 3

Режим работы исполнительных механизмов	Постоянный ток, импульсный ток.
Максимальное амплитудное значение тока в контуре, кА	12
Максимальный средний ток, кА	3
Диапазон регулирования напряжения, В	6 – 21 в режиме постоянного тока; 12– 48 в режиме импульсного тока;
Полярность заготовки	Прямая и обратная
Объем станочного бака, м3	1,5
Расход насоса рабочей подачи, м3/ч	3,6
Средняя скорость прокачки электролита, м/с	10…30
Диапазон регулирования рабочих зазоров, мкм	40…400
Система контроля минимального зазора	Электроконтактная
Номинальная мощность источников питания,кВА	60

Схема обработки лопатки на станке УЭХЛС-3000 показана на рисунке 3.1


Рисунок 3.2. Схема обработки лопатки на станке УЭХЛС-3000.

1 – обрабатываемая лопатка; 2 – универсальная кассета носитель для установки лопаток; 3;4 – электроды инструменты; 5 – винт соединяющий электрод – инструмент со штоком привода; 6 - поджимной винт для обеспечения силы закрепления лопатки в кассете – носителе; 7;8 - штоки приводов электродов инструментов.

3.2.2. Назначение режимов обработки для операции №100 «Электрохимическое полирование профиля пера»
Важным этапом при назначении режимов электрохимической обработки, является выбор рабочей жидкости (электролита). Для обработки лопатки 2-й ступени КВД из титанового сплава ВТ8М1 при достигаемой шероховатости поверхностей спинки и корыта Ra 0,4, выберем рабочую жидкость (электролит) по табл. 2; [5]: 10%NaCl + 10%NaNO₃.

Назначаем режимы для электрохимического полирования:

1. Величину рабочего зазора а₀ для обработки лопаток малых и средних размеров обычно выбирают в диапазоне 0,15…0,3 мм. Назначим а₀ = 0,2 мм, так как при меньшем рабочем зазоре появится рост гидравлического сопротивления.

2. Выбор электрических параметров. Среднюю плотность тока i_ср при электрохимическом полировании профиля пера лопаток назначим i_ср = 5 А/см₂ ; [5] табл.1.2.

Уточняем основные физико – механические параметры для выбранного состава рабочей жидкости (электролита):

- удельная электропроводность ꭓ_эл = 19,93 (См/м); [5], табл 3.

- кинематическая вязкость ν_эл = 2,12 · 10⁶ (м²/с); [5], табл 5.

- плотность ɋ_эл = 2,138 (г/см³); [5], табл 6.

- рабочая температура Т_эл = 45°С ; [5], табл 6.

Выбираем значения электродных потенциалов φ_а и φ_к и их сумму Δφ (табл.13) ; [5].

, В,

где φ_а =1,5 В - анодный потенциал; [5], табл.13.

φ_к =1,3 В - катодный потенциал; [5], табл.13.

Тогда сумма электродных потенциалов будет равна:
, В.
Требуемое напряжение на электродах U определяют по формуле 27:
, В, (27)

где U_ом – омические потери напряжения по длине пера. Примем U_ом = 5, В; (глава 6.3); [5].
, В.
Округлим до целого числа и примем U = 8 В.
По значениям средней плотности тока i_ср и площади обрабатываемой поверхности S, определяем значение рабочего тока I=i·S (стр.196); [5].
, А.
Определяем потребную мощность источника питания N_ип по формуле 28:
, ВА. (28)
, КВА.
Длительность импульса примем τ_и =1 м·с, а длительность паузы примем τ_п =5 м·с. (стр.200) ; [5].
3.Определение основного времени обработки Т_о.

Так как электрохимическое полирование является безразмерной обработкой, операция состоит из одного основного перехода, в режиме постоянного тока с постоянным зазором, то основное время Т_о будет равно времени цикла Т_ц.
Согласно табл.7.3; [5], при U = 8 В, I = 1000 А, Т = 45˚С, а₀ = 0,2 мм время цикла Т_ц = 20 с. Тогда, Т_о = 20 с или 0,3 мин.
3.2.3. Расчет норм времени для операции «Электрохимическое полирование»
Штучное время для опрепации электрохимического полирования определяется по формуле 29:
,мин, (29)

гдеТ_осн. – основное технологическое время, мин;

Т_всп. – вспомогательное время на операцию, мин;

Т_тех – затраты времени на осмотр и очистку инструмента и оснастки Т_тех = 0,7 мин; (табл. 6.11); [5].

Т_обсл.- время обслуживания рабочего места, , мин; [3]

Т_от.– время перерывов на рабочем месте, _{, мин; [3]}
Оперативное время: _{; [3]}


Вспомогательное время для электрохимического полирования складывается из:

1. 
   – установить/снять деталь в приспособление – 0,2, мин;
   
2. 
   – закрепить/раскрепить деталь в приспособлении – 0,2, мин;
   
3. 
   – включить/выключить станок – 0,3, мин;
   
4. 
   - загрузить программу – 0,5, мин;
   
5. 
   – включить/выключить подачу электролита– 0,5, мин;
   

Вспомогательное время Т_всп. = 1,7, мин.
Время затрачиваемое на обслуживание рабочего места:
,мин;

Время затрачиваемое на отдых:
, мин;
Штучное время на операцию электрохимическое полирование будет равно:
,мин.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 100 «Электрохимическое полирование» (см.раздел 2.9):
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №100 «Электрохимическое полирование»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 1 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №100 «Электрохимическое полирование»
, %.
3.2.4 Сравнение эффективности разработанной технологической операции с базовой
В результате внедрения операции электрохимического полирования мы получаем стабильное качество поверхности профиля пера и сокращение штучного времени Т_шт в 2 раза.

Технико – экономическое обоснование внедрения операции №100 «Электрохимическое полирование профиля пера» приведено в разделе 4.

3.3. Разработка производственного участка для электрохимического полирования профиля пера
В результате проведенных расчетов в разделе 2.9 и построенной диаграмме (см. рис.2.9.2) видно, коэффициент загрузки оборудования К_з.о очень низкий. Для того, чтобы повысить коэффициент загрузки оборудования нужно внедрить переналаживаемый производственный участок и изготавливать на нем лопатки 1-й, 3-й, 4-й ступеней КВД, так как эти лопатки схожи по конструкции, а разность габаритных размеров не велика.

В таблице 3.4 представлены исходные данные по лопаткам 1-й; 2-й; 3-й и 4-й ступени КВД.
Таблица 3.4

Наименование лопатки КВД.	Количество лопаток устанавливаемых на рабочее колесо, шт.	Годовая программа выпуска, Nгод, шт/год.	Количество лопаток выпускаемых в месяц, Nм, шт.
Лопатка 1-й ступени	50	10440	870
Лопатка 2-й ступени	69	13810	1150
Лопатка 3-й сутпени	55	11520	960
Лопатка 4-й ступени	60	12840	1070

На рис. 3.4.1 показаны лопатки первой, третьей и четвертой ступеней КВД.


а) б) в)

Рисунок 3.4.1. а) – лопатка первой ступени КВД; б) – лопатка третьей ступени КВД;

в) – лопатка четвертой ступени КВД.
Для обеспечения годовой программы выпуска каждой лопатки составим план – график производства (см. табл.3.5), согласно методике приведенной в [10]. Для составления плана – графика было сделано ограничение, что запас изделий на складе должен обеспечивать работу сборочного цеха в течение трех суток. Трудоемкость изготовления лопаток одинакова. Для обеспечения объема выпуска каждой лопатки в месяц, количетсво лопаток в партии должно быть примерно одинаковым. Лопатки второй и четвертой ступени будут изготавливаться шесть дней, а первой и третьей ступени пять дней, чтобы количество лопаток в партии было примерно одинаковое.
Таблица 3.5 – План график изготовления лопаток.

Наименование детали	Рабочие дни месяца																						Итого за смену
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
Лопатка 4-й ступени КВД																							178
Лопатка 2-й ступени КВД																							178
Лопатка 1-й ступени КВД																							174
Лопатка 3-й ступени КВД																							174

Произведем расчет количества оборудования так же как в разделе 2.9 и построим диаграмму загрузки оборудования при условии внедрения переналаживаемого производственного участка и внедрения операции №100 «Электрохимическое полирование профиля пера». Подготовительно – заключительное время Т_п.з примем равным 30 мин, а количетсво изделий в смену N примем максиальное 178 шт.

Штучно – калькуляционное время Т_шт.к расчитввается по формуле 30:
, мин, (30)
где Т_п.з – подготовительно – заключительное время, мин;

N_см – количество изделий выпущенных за смену, шт.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 020 «Протяжная»:
, мин.

Количество станков К_{об.расч.} для операции №020 «Протяжная»:
, шт,

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.

Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №020 «Протяжная»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 030 «Протяжная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №030 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №030 «Протяжная»:
, %.

Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 040 «Протяжная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №040 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №040 «Протяжная»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 050 «Протяжная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №050 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №050 «Протяжная»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 070 «Протяжная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №070 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №070 «Протяжная»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 080 «Протяжная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №080 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №080 «Протяжная»:
, %.

Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 090 «Фрезерная с ЧПУ»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №090 «Фрезерная с ЧПУ»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 4 шт.




Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №090 «Фрезерная с ЧПУ»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 100 «Электрохимическое полирование профиля пера»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №100 «Электрохимическое полирование профиля пера»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №100 «Электрохимическое полирование профиля пера»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 105 «Полировальная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №105 «Полировальная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр= 2 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №105 «Полировальная»:

, %.

Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 110 «Полировальная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №110 «Полировальная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.

Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №110 «Полировальная»:
, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 120 «Абразивно - отрезная»:
, мин.
Количество станков К_{об.расч.} для операции №120 «Абразивно - отрезная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 1 шт.
Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №120 «Абразивно - отрезная»:

, %.
Штучно – калькуляционное время Т_шт.к на операции 140 «Протяжная»:
, мин.

Количество станков К_{об.расч.} для операции №140 «Протяжная»:
, шт.

округляем полученное значение до целого числа и принимаем K_об.пр = 2 шт.

Коэффициент загрузки оборудования К_з.о на операции №140 «Протяжная»:
, %.
Результаты расчетов занесем в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 – результаты расчетов.

Порядковый № и наименование операции	Штучно-калькуляцион-ное время, Тшт.к ,мин	Такт выпуска, τ мин/шт.	Количество оборудования расчетное Kоб.расч, шт	Количество оборудования принятое Коб.прин, шт	Коэффициент загрузки оборудования Сз.о, %
020 «Протяжная»	12,66	8,4	1,5	2	75
030 «Протяжная»	14,62	8,4	1,73	2	85
040 «Протяжная»	12,62	8,4	1,5	2	75
050 «Протяжная»	12,62	8,4	1,5	2	75
070 «Протяжная»	10,62	8.4	1,3	2	65
080 «Протяжная»	14,62	8,4	1,7	2	85
090 «Фрезерная с ЧПУ»	27,54	8,4	3,2	4	80
100 «Электрохимическое полирование профиля пера»	14,22	8,4	1,6	2	80
105 «Полировальная»	10,62	8,4	1,3	2	65
110 «Полировальная»	10,62	8,4	1,3	2	65
120» «Абразивно – отрезная»	6,62	8.4	0,78	1	78
140 «Протяжная»	13,26	8,4	1,57	2	78