Расчет составляющих технологической себестоимости

Стоимость основного материала одной детали определяется по формуле

М = (G _з S _з К _тр – G _с S _с)0,001, (18.6)

где G _з - масса заготовки в кг;

G _с - масса стружки в кг;

S _з - стоимость в рублях 1 тонны соответствующего вида заготовок;

S _с - стоимость в рублях одной тонны стружки;

К _тр - коэффициент, учитывающий транспортировку заготовок;

К _тр =1,04 - 1,08 - для заготовок из черных металлов;

К _тр = 1- 1,02 - для заготовок из других материалов.

Заработная плата производственных рабочих, приходящаяся на одну операцию, определяется

Z _i =(С _с t _шт /60 + С _н t _пз/(60 n)) К _п К _д К _ст, (18.7)

где С _с - часовая тарифная ставка рабочего станочника, выполняющего данную операцию, руб./ч;

С _н - часовая тарифная ставка рабочего наладчика, выполняющего наладку станка для изготовления партии n деталей на одной операции, руб./ч.

Если наладку станка выполняет сам рабочий станочник, то С _с = С _н, т. е. станочник должен быть высокой квалификации.

К _п - коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты;

К _д - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату;

К _ст =1,14 коэффициент социального страхования.

Величины К _п и К _д выбираются по заводским данным. При их отсутствии можно принять К _п = 1,4, К _д =1,1.

Общие амортизационные отчисления суммируются из двух статей на капитальный ремонт и на реновацию (на полное восстановление оборудования).

Амортизационные отчисления на реновацию определяются по формуле

А_pi = S _о К _тр² а _р t _шт.к / F _д 60 ^. 100, (18.8)

где S _о - оптовая цена оборудования в рублях, используемого на данной операции;

К _тр² - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж оборудования, К _тр²= 1,122;

а _р - норма амортизационных отчислений на полное восстановление оборудования (на реновацию);

F _д - действительный годовой фонд оборудования в часах (при 41 часовой неделе и 8 праздничных днях в году F _д составит при односменной работе - 2030 ч., при двухсменной - 4015ч., при трехсменной - 5960 ч.).

Амортизационные отчисления на капитальный ремонт определяются по аналогичной формуле

А_ki = S _о К _тр² а _к t _шт.к / F _д 60 ^. 100, (18.9)

где а _к - норма амортизационных отчислений на капитальный ремонт в процентах.

Затраты на текущий ремонт оборудование (кроме капитального)

R_i = (R _м К _м + R _э К _з) К _т t _шт.к./ F _д 60, (18.10)

где R _м и R _э - нормативы годовых затрат (в рублях на единицу ремонтной сложности) на ремонт соответственно механической и электрической части оборудования;

К _м, К _э - категории ремонтной сложности соответственно механической и электрической части оборудования, используемого на данной операции;

К _т - коэффициент, учитывающий класс точности оборудования.

Затраты на силовую энергию, потребляемую оборудованием на данной операции, определяется как

E_i = N _у e ₁ e ₂ S _е t _шт.к/ 60, (18.11)

где N _у - установленная мощность электродвигателей на данном оборудовании, кВт;

e ₁, e ₂ - коэффициенты загрузки электродвигателей станков соответственно по мощности и по времени (табл.10);

S _е - цена 1 кВт×ч силовой энергии, руб./(кВт×ч)

Затраты на подготовку и эксплуатацию управляющих программ для оборудования с ЧПУ, занятому на данной операции, определяются по формуле

U_i = S_u K_u / N t_u, (18.12)

где S_u - стоимость подготовки программ, руб.;

K_u - коэффициент, учитывающий потребность в восстановлении программы (K_u =1,1);

N - число деталей, обрабатываемых за 1 год;

t_u - число лет выпуска данной детали.

Затраты на содержание и амортизацию производственного помещения, занимаемого оборудованием, определяются как

F_i = S_f F_o K_f t _шт.к / F _д 60, (18.13)

где S_f - годовой норматив на содержание и амортизацию производственной площади, руб/м². (S_f = 7,5 руб/м² - при односменной работе, S_f = 12,5 руб/м² - при двухсменной работе, S_f = 12,5 руб/м² - при трехсменной работе);

F_o - габариты оборудования в м²;

K_f - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь;

Затраты на приспособление определяются как

P_i = S_p К_р t _шт.к/100, (18.14)

где S_p - минутная стоимость работы приспособления в копейках;

К_р - коэффициент, учитывающий расходы на ремонт приспособления; К_р =1,33.

Затраты на режущий инструмент, используемый на данной операции, определяются аналогичным способом

I_i = S_i K_i t _o/100, (18.15)

где S_i - минутная стоимость инструмента в копейках;

К_i - коэффициент, учитывающий удорожание специального инструмента. К_i вводится, если на операции используется специальный (а не стандартный) инструмент.

 

Алгоритм сравнения вариантов механической обработки по технологической себестоимости

Таким образом, можно рекомендовать следующий алгоритм сравнения вариантов обработки поверхности по себестоимости:

1. Выбор способа обработки, типа станка, инструмента, приспособления.

2. Выбор элементов режимов резания.

3. Расчет силовых параметров резания (силы, мощности,).

4. Выбор типоразмера станка по габаритам, проверка его по мощности (сила резания).

5. Уточнение элементов режимов резания по станку.

6. Расчет составляющих штучного времени.

7. Выбор разряда работы и наладки.

8. Определение трудоемкости операции в нормоминутах и станкоминутах (штучное время).

9. Расчет составляющих себестоимости операции.

10. Суммирование составляющих и сравнение вариантов обработки.

11. Анализ полученных результатов по составляющим себестоимости.

В завершение отметим, что наибольший интерес с позиции резания материалов в структуре себестоимости в алгоритме оценки экономической эффективности ТП для нас представляют компоненты, непосредственно связанные с процессом резания, определение оптимальных по критерию себестоимости режимов резания; составляющая себестоимости, связанная с инструментом (выбором инструментального материала), а так же затраты на обеспечение процесса резания (применяемые СОЖ).

Глава 19

Абразивная обработка

Характерной особенностью абразивной обработки является участие в съеме материала значительного количества абразивных зерен. В зависимости от ориентации относительно плоскости резания абразивные зерна имеют различную режущую способность и их влияние на процесс обработки различно. Кроме того, в абра­зивном инструменте на твердой или эластичной основах зерна выступают из связки на различную высоту, их величина и сте­пень сцепления со связкой не одинаковы, что также отрицательно влияет на процесс обработки. Для устранения указанных факто­ров предпринимаются различные меры: изготовление инструмен­тов с геометрически ориентированными зернами, что позволяет повысить, число активных режущих зерен с 10-15 % до 40-60 %; применение связок с повышенной пористостью, позволяющих зернам “доориентироваться” в процессе обработки; металлизация (или иные виды покрытия) зерен, обеспечивающая лучшее сцеп­ление зерен со связкой; литье при изготовлении инструмента мелкозернистой структуры.

Эффективность абразивной обработки характеризуется, кроме того, направлением перемещения инструмента относительно за­готовки и заготовки относительно инструмента, применяемыми способами активизации процесса отделения обрабатываемого материала, очистки и замены затупившихся зерен и т.д.

К методам абразивной обработки относят: шлифование, доводку (хонингование, суперфиниширование), обработку свобод­ными абразивными зернами, ленточное шлифование и полирова­ние, заточку и доводку режущих инструментов. Перечисленные методы могут осуществляться как обычными средствами, так и с использованием различных электрофизикомеханических про­цессов, активизирующих обработку (электроэрозионная, электрохимическая, электроискровая и другие виды обработок). В зави­симости от требований к обработанной поверхности абразивная обработка может быть черновой (Rz = 20-10 мкм), чистовой (Rа == 2,5-0,16 мкм), тонкой (Ra = 0,16-0,02 мкм), особо тон­кой (Rz = 0,1-0,25 мкм).

Шлифование - это процесс обработки резанием с помощью множества геометрически неопределенных режущих кромок - свя­занных естественных или синтетических абразивных зерен.

Применение шлифования в промышленном производстве определяется высокими требованиями к качеству поверхности, точности размеров, формы и положения детали и возможностью обработки материалов, плохо поддающихся резанию. В ходе техни­ческого прогресса возросли требования к точности, твердости и износостойкости конструкционных элементов, что привело к постоянному расширению области применения различных методов шлифования.

Наиболее важные понятия технологии шлифования (на примере круглого наружного шлифования, рис. 19.1) таковы:

b _к- ширина шлифовального круга, мм; b_h - ширина контакта шлифовального круга, мм; d _к- диаметр шлифовального круга, мм; n _к- частота вращения шлифовального круга, Гц или c^-1; v _к = p Dn _к / 1000- окружная скорость шлифовального круга (скорость резания), м/с; (D _д - диаметр детали, мм; n _д- частота вращения детали, мин ^-1; s - скорость подачи, м/мин; s_t - ско­рость продольной подачи, м/мин; s _p- скорость поперечной подачи, м/мин; U = b _к /s - коэффициент перекрытия при шлифовании; t - глубина резания (поперечная подача), мм; е - величина врезания (попереч­ная подача), мм; V_sc - объемный износ шлифовального круга, мм³; V_w - объемный съем (объем снятого материала), мм³; G = V_w/V_sc - коэффициент абразивной способности; V ' _w - удельный съем мате­риала, мм³/мм; Z - объемная производительность резания, мм³/с; Z ' - удельная объемная производительность резания, мм³/мм с).

 

 

Рис. 19.1. Параметры круглого наружного шлифования:

а - врезного, б - продольного

Скорость подачи при отдельных способах шлифования часто складывается из различных компонентов. Например, для круглого наружного продольного шлифования и для шлифования резьбы она будет:

(19.1)

Чтобы исключить зависимость расчетов от ширины шлифоваль­ного круга, снятый объем материала относят к ширине шлифоваль­ного круга b_h = 1 мм.

Объемная производительность резания Z - это объем материала, снятый в единицу времени. Она равна произведению поперечного сечения среза и средней скорости его удаления. Так как при шлифо­вании поперечная подача мала, то вместо средней можно учесть скорость на периферии круга. Объемную производительность вы­числяют по следующим формулам:

для наружного круглого продольного шлифования

(19.2)

для наружного круглого врезного шлифования

(19.3)

для профильного шлифования

, (19.4)

где q _д - площадь сечения снимаемого слоя материала, мм².

Коэффициент скоростей получают делением окружной скорости шлифовального круга v _к, м/с, на окружную скорость детали,

(19.5)

Во избежание термического перенапряжения поверхности детали при высокоскоростных методах наружного круглого и плоского шлифования стремятся добиться предельного коэффициента q = 60-80.

 

 

Рис. 19.2. Характеристики процесса шлифования

 

Образование отделяемых частиц материала отдельными вступа­ющими в контакт резцами зависит от вида обрабатываемого мате­риала и может изменяться от равномерной сливной стружки у пла­стичных материалов (например, сталь со средним содержанием углерода) до скалывающихся частиц у хрупких материалов (напри­мер, камень и стекло).

Характерным для процесса съема материала при шлифовании во всех случаях является весьма малое поперечное сечение реза или соответственно толщины резания, одновременный контакт мно­гих режущих кромок шлифовального круга с деталью, очень большие по сравнению с другими методами обработки скорости резания, а также отчетливо выраженный отрицательный передний угол режу­щих кромок.

 

 

Способы шлифования

Способы шлифования можно классифи­цировать следующим образом (рис. 19.3): плоское шлифование ме­тод получения плоских поверхностей; круглое шлифование - метод получения круговых цилиндрических поверхностей; шлифование винтовых поверхностей - метод получения винтовых поверхностей, например, шлифование резьбы; шлифование зубчатых колес - метод получения начальных поверхностей на зубчатых колесах; профильное шлифование - метод получения любых поверхностей, форма которых определяется профилем инструмента; копировальное шлифование -метод получения любых фасонных поверхностей путем управления движением подачи; шлифование вручную - метод, при котором движением подачи можно управлять вручную.

По расположению рабочей поверхности шлифовального круга различают периферийное и торцовое шлифование, по виду движения подачи - продольное и врезное шлифование.

Дальнейшее деление отдельных способов шлифования можно произвести по виду установки заготовки (например, в центрах, в патроне, бесцентровое шлифование) и по виду инструмента (на­пример, шлифование цельным и сегментными кругами, абразивом на подложке, ленточное шлифование).

На рис. 19.4 показаны наиболее известные способы плоского шлифования. На круглом столе шлифуют, как правило, сегментными шлифовальными кругами. При торцовом шлифовании поверхностей на практике различают маятниковое и глубинное (всей шириной круга), в глубинном шлифовании различают, в свою очередь, попут­ное и встречное шлифование. При маятниковом шлифовании рабо­тают с небольшой рабочей подачей и высокой скоростью подачи детали (с образованиемкороткой толстой стружки), тогда какполучившее в последнее время большое распространение глубинное шлифование характеризуется большой рабочей подачей и небольшой скоростью подачи детали, а также длинной тонкой стружкой.

 

Рис. 19.3. Классификация способов шлифования

 

Рис. 19.4. Способы торцового плоского шлифования:

а- периферийное продольное, б - периферийное на круглом столе; в- торцовое продольное; г - торцовое на круглом столе

 

 

Рис. 19.5. Способы круглого шлифования:

а, б, г, д, ж, и- наружное; в, е, з, к - внутреннее; а-е - с закреплением детали; ж-к - бесцентровое; а-в - продольное; г-е, и, к - врезное (поперечное); ж, з - напроход,

а - способ “Нортона”, б - способ “Ландис”, г - прямой; д - под углом

1 - деталь, 2- ведущий круг, 3 - опорный нож, 4 - шлифующий круг, 5 и 6 - свободный и приводной ведущие круги.

 

 

Если при маятниковом шлифовании велик износ круга, то при глубинном шлифовании возникают проблемы интенсивного нагрева поверхноcтногo слоя детали.

На рис. 19.5. показаны наиболее известные способы круглого шлифования. При способе «Нортон» деталь движется относительно шлифовального круга, когда шлифовальная бабка неподвижна; этот способ находит применение преимущественно при шлифовании коротких деталей или деталей средней длины. Очень длинные детали обрабатывают по способу «Ландис», когда шлифовальная бабка с шлифовальным кругом движутся относительно неподвижной детали.

Наиболее важными способами шлифования резьбы (шлифования винтовых поверхностей) являются продольное шлифование с одно­профильным абразивным кругом, продольное и врезное шлифование многониточным кругом.

При шлифовании зубчатых колес различают метод прерывистого деления и метод обката.