книги / Расчёт потребного количества технологического и транспортного обрудования в курсовом и дипломном проектах

В состав единовременных затрат В, входящих в формулы (12.27) и (12.26), включаются затраты на приобретение специ­ альных станков и инструментов, а также затраты на наладку этих станков.

Текущие затраты А включают в себя: себестоимость исход­ ной заготовки Сзаг, затраты на заработную плату основных рабо­

чих С3 и все цеховые расходы, связанные с амортизацией и ре­ монтом оборудования, содержанием зданий, затраты на силовую электроэнергию, затраты на нормальный режущий и меритель­ ный инструменты, затраты на заработную плату инженернотехнических работников и вспомогательных рабочих цеха.

Цеховые расходы определяются в процентах от заработной

мость материала и ее изготовления, за вычетом стоимости отхо­ дов (стружки); р - сумма всех цеховых расходов, выраженная

Технологический процесс, включающий в себя постоянные единовременные затраты Вх, при количестве заготовок в пар­

тии, превышающем предельное значение и,, не может быть

реализован. Для его реализации необходимо произвести допол­ нительные единовременные затраты, например, путем введения в строй дополнительного станка или применения нового режу­ щего инструмента и т.д.

В этих условиях зависимость себестоимости обработки от количества изготавливаемых заготовок будет иметь ступенча­

рис. 12.3 представлены три варианта технологических процес­ сов обработки отверстия (06О+0,02, Ra = 1,25 мм) протягивани­ ем (кр. /), растачиванием резцовой головкой (кр. 2) и растачива­ нием проходным резцом (кр. 3).

Периодически повторяющиеся затраты: В1- стоимость про­

тяжки; В2- стоимость резцовой головки; В3- стоимость резца.

Рис. 12.3. Зависимость технологической се­ бестоимости обработки отверстия от числа обрабатываемых деталей: 1 - при протяги­ вании; 2 - при растачивании резцовой голов­ кой; 3 - растачивание резцом

резцом, при обработке партии заготовок от л, до п2 наиболее

экономичным считается второй вариант обработки (расточка отверстия резцовой головкой). При размере партии заготовок п >п 2 наиболее экономичным считается первый вариант (про­ тягивание отверстия). На рис. 12.3 зона наименьших затрат за­ штрихована.

Элементный метод расчета. Наиболее точным методом расчета себестоимости вариантов технологических процессов при их сопоставлении считается элементный метод. Технологи­ ческая себестоимость в этом случае рассчитывается по формуле

ведению себестоимости станко-часа Сст.ч на общую Трудоем­ кость операции 7'шт ,к.

Отдельные слагаемые себестоимости находят не прямым расчетом по точным формулам, а по соответствующим норма­ тивным таблицам.

В качестве примера в табл. 12.1 приведены некоторые дан­ ные по элементам затрат на 1 час работы станка из нормативов.

Таблица 12.1

Составляющие технологической себестоимости операций обработки деталей

1.Токарно-вин­ торезный 1К62

4.Круглошли­

фовальный 312М 108,5 2,6 1,3 8,8 6,5 5,1 5,4 3,1 141,3

5.Горизонталь­ но-протяжной 93,8 5,3 2,3 28,9 5,1 7,6 1,2 3,4 147,6

Погрешность расчета технологической себестоимости по нормативам достигает 15-20 % по сравнению с результатами расчета по точным формулам. Однако для большинства случа­ ев точность такого расчета является достаточной, поэтому он может быть рекомендован для широкого практического при­ менения.

Следует заметить, что если затраты на технологическую оснастку и специальное оборудование невелики, то оценка эко­ номической эффективности вариантов по технологической се­ бестоимости и производительности обработки будет достаточно объективной. Но если в одном из рассматриваемых вариантов предусматривается приобретение дорогостоящего специального оборудования или специализированной оснастки, то сопостав­ ление экономичности вариантов только по технологической се­ бестоимости и трудоемкости обработки оказывается недоста­ точным. Высокопроизводительная оснастка и специальное обо­

рудование, как правило, обеспечивают меньшие затраты на об­ работку заготовки, поэтому сопоставление вариантов по себе­ стоимости и трудоемкости может оказаться в пользу варианта с большим капитальным вложением.

Для объективной оценки экономичности сравниваемых технологических процессов следует принимать за основу целе­ сообразность дополнительных капитальных затрат, которые оп­ ределяются с помощью коэффициента экономической эффек­

где С,,С2 - себестоимость годового выпуска заготовок по пер­ вому и второму вариантам, руб/год; К,,К2 - капитальные за­ траты, связанные с осуществлением первого и второго вариан­ тов технологического процесса, руб.

Для определения экономической целесообразности введе­ ния новой техники в различных отраслях промышленности ус­ тановлен нормативный коэффициент экономической эффектив­ ности £ н , который определяет минимальную величину годовой экономии на себестоимости продукции на 1 руб. дополнитель­ ных капитальных затрат. Для машиностроительной промыш­ ленности Ен = 0,2 руб. в год на 1 руб. капитальных вложений.

Экономическая целесообразность дополнительных капи­ тальных вложений определяется путем сравнения расчетного Е с нормативным Ен коэффициентом экономической эффектив­ ности:

где Зпр - приведенные затраты на осуществление годового вы­ пуска заготовок, руб.; С1агстоимость изготовления одной за­ готовки, руб./шт.; q - годовой выпуск заготовок, шт,- К - ка­

питальные вложения на осуществление данного варианта техно­ логического процесса, руб.

Из формулы (12.32) следует, что приведенные затраты складываются из себестоимости годового выпуска (С = C^r -q)

и нормативной годовой экономии для соответствующей отрасли промышленности при рациональном использовании капиталь­ ных вложений ( Ен • К ).

Приведенные затраты Зпр определяются для каждого срав­

ниваемого варианта. Лучшим признается вариант с минималь­ ными приведенными затратами. Годовой экономический эффект от внедрения разработки определяется разностью приведенных затрат сравниваемых вариантов:

где Зпр б , Зпр - приведенные затраты базового и нового варианта соответственно.

13. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [27, ГЛ. 7]

13.1. Общие положения

Основной целью технологического процесса является обеспечение заданных характеристик качества изделий наибо­ лее производительным путем при минимальных затратах. От­ сюда возникает необходимость в определении двух главных критериев оптимальности: максимальной производительности и минимальной себестоимости.

При решении оптимизационных задач технолог должен, вопервых, определить систему ограничений, отражающих условия протекания технологического процесса и требования, предъяв­ ляемые к нему, а во-вторых, обеспечить экстремум критерия оп­ тимальности. Однако следует иметь в виду, что оптимальный технологический процесс - это не идеальный процесс, который удовлетворяет условиям оптимальности всех искомых парамет­

ров, а наилучший только по одному или по двум критериям оп­ тимальности. Например, требуется обеспечить максимальную производительность или минимальный расход материала, или наивысшую точность обработки и т.д. Поэтому при проектиро­ вании новой технологии необходимо четко определиться с вы­ бором критерия оптимальности. Критерий оптимальности дол­ жен учитывать специфику предприятия, условия производства и задачи, стоящие перед ним. Например, если завод испытывает трудности с изготовлением режущего и измерительного инст­ румента, то в качестве критерия оптимальности на первый план выступает минимум затрат на инструменты. Критерий опти­ мальности представляется в виде функции, которую называют функцией цели или целевой функцией.

Различают два вида оптимизации технологических процес­ сов: структурную и параметрическую. Структурная оптимиза­ ция характеризует выбор оптимальной структуры технологиче­ ского процесса, например, выбор оптимального маршрута обра­ ботки или выбор оптимальной конфигурации заготовки, типа оборудования и т.д. Параметрическая оптимизация обеспечива­ ет получение оптимальных технологических параметров, на­ пример, определение режимов резания, стойкости инструмента, допусков на межоперационные размеры и т.д.

Любой технологический процесс представляет структуру, состоящую из отдельных блоков и связей между ними. Под структурой понимается не любое сочетание блоков и связей, а только та часть из них, которая обеспечивает выполнение тре­ буемой функции. Процесс создания структуры и определения параметров объекта в общем случае является процессом управ­ ления. В свою очередь, оптимизация как метод управления тех­ нологическим процессом может быть количественной и качест­ венной. Качественная оптимизация основана на субъективном опыте, здравом смысле, логическом анализе типовых решений и справочных данных. Понятие качественной оптимизации яв­ ляется условным, так как любое решение можно представить количественно (например, путем определения себестоимости сравниваемых вариантов).

При проектировании технологии в ряде случаев возникает необходимость решения целого ряда задач, которые не подда­

ются аналитическому расчету, например, выбор схемы базиро­ вания, выбор оборудования, назначение последовательности удаления припуска и т.д. Причем эти задачи имеют также мно­ жество вариантов решения. Оптимальное содержание операции зависит от числа переходов, методов настройки станков, числа подналадок, технологической возможности оборудования и ос­ настки и т.д.

При формировании структуры операции необходимо:

-упорядочить общую совокупность переходов;

-определить место термической обработки;

-минимизировать количество установок и холостых дви­ жений инструмента;

-на каждый переход назначить припуски и допуски на размеры обрабатываемых поверхностей и фактические глубины

резания; - для каждого перехода установить частоту вращения

шпинделя и величину подачи, обеспечивающие требуемую точ­ ность и шероховатость поверхности.

Оптимизация технологических параметров может выпол­ няться в детерминированной (статической) постановке, т.е. при постоянных значениях всех входящих в модель параметров и в стохастической (динамической) постановке с учетом вероят­ ности изменения целевой функции. Например, известно, что при разработке операции шлифования в детерминированной (стати­ ческой) постановке при постоянных значениях всех входящих в математическую модель параметров надежность целевой функции достигает уровня доверительной вероятности не более 0,5-0,6. При этом наблюдается значительная вероятность отка­ зов, т.е. невыполнения ограничений по стойкости, режущей спо­ собности инструментов, точности шероховатости обработанных поверхностей и т.Д. Для повышения надежности протекания операции шлифования требуется диагностика и применение до­ полнительной (внутренней) оптимизации на этапе осуществле­ ния операции, т.е. при обработке.

Величина тепловой деформации ходового винта при шли­ фовании резьбы определяется по детерминированной модели. Она должна быть сопоставлена с величиной, замеренной датчи­ ком в конце прохода. Обнаруженное при этом различие должно