wałek proj prawie gotowy.docx

8/11/2019 wałek proj prawie gotowy.docx

http://slidepdf.com/reader/full/walek-proj-prawie-gotowydocx 1/17

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział Mechaniczny

Katedra Podstaw Inżynierii Produkcji

Praca projektowa z przedmiotu:

Techniczne i organizacyjne przygotowanie produkcj i

Prowadzący: Wykonała:

Dr inż. A Rudawska Paulina Ryżyńska

Karolina Zlot

Lublin 2014



Spis treści



1.Wprowadzenie

Celem niniejszej pracy jest przygotowanie technologiczne i produkcyjne części typu wałek oraz

koło zębate w zależności od rodzaju produkcji (jedno lub wieloseryjnej). Swoim zakresem

obejmuje wybór półfabrykatu dla każdej z części w zależności od rodzaju produkcji, dobór

naddatków, niezbędne obliczenia ilości sztuk półfabrykatów, masy półfabrykatów, norm zużycia

materiału oraz koszty półfabrykatu.



2.Analiza doboru półfabrykatu dla części typu wałek

W poniższym rozdziale omówiono zasadę doboru półfabrykatu dla części typu wałek.

Przedmiot przedstawiono na rysunku wykonawczym (rys. 1.).

Wymiary gabarytowe części: φ36 x 160

Wałek wykonany jest ze stali C45. Jest to stal węglowa, przeznaczona do ulepszania cieplnego,

trudno spawalna, zgrzewalna oraz łatwa w obróbce.

Tabela 1 Skład chemiczny [%][1]

C Mn Si P S Cr Ni Mo W V Al Cu

0,42-

0,5

0,5-

0,8

0,1-

0,4

max

0,04

max

0,04

max

0,3

max

0,3

max

0,1

- - - max

0,3

Tabela 2 Odpowiedniki składu chemicznego stali C45 [1]

PN W. nr EN AISI Rosja

(GOST)

Inne

45 1.0503 C45 1045 45 12050

Tabela 3 Procesy technologiczne jakim może być poddana stal C45 [1]

spawanie

kucie

walcowanie

hartowanie temp. 820 - 860 [°C]

odpuszczanie temp. 550 - 660 [°C]

Tabela 4 Twardość stali C45 [1]

w stanie

zmiękczonym

250 HB

Rm 650-800 MPa

Re 430 MPa



2.1. Rysunek wykonawczy części typu wałek



2.2. Analiza doboru półfabrykatu dla części typu wałek – produkcja

jednostkowa

2.2.1. Analiza doboru materiału wyjściowego – produkcja jednostkowa

Podczas doboru półfabrykatu należy uwzględnić takie czynniki jak wielkość produkcji,

(produkcja jednostkowa), rodzaj materiału (C45), kształt i wymiary przedmiotu obrabianego (część

typu wałek).

W produkcji jednostkowej i małoseryjnej najczęściej stosuje się pręty ciągnione i walcowane. Pręty

te są znormalizowane i dostarczane praktycznie przez każdą hutę. Przyczyną wyboru takich

prętów, jest fakt, że w wyniku obróbki przedmiotu obrabianego następuje duża ilość wiórów. Ze

względu na kształt wałka oraz to, że w przypadku tego konkretnego wałka należy obrobić dużą

część powierzchni zewnętrznej, do wykonania wałka zostanie wybrany pręt walcowany okrągły. [2]

Pręty walcowane okrągłe o powierzchni lekko chropowatej, matowej wykonywane są ze stali węglowej i

dostarczane w stanie surowym, znormalizowanym, zmiękczonym i ulepszonym cieplnie. Produkowane są

w granicach średnic 10-150mm, grubości od 5-80mm i wykonywane w klasach dokładności 9 -13. Biorąc

pod uwagę minimalizację kosztów przyjęto zwykłą dokładność wykonania części typu wałek. [2]

2.2.2. Obliczenie wielkości naddatków

Cechą charakterystyczną obróbki wiórowej jest zamiana dużej objętości materiału w w ióry. Ich

minimalizacja wpłynie na zmniejszenie strat związanych ze stratą materiału, kosztami robocizny oraz

energii. Określenie odpowiedniej ilości naddatku do danego procesu technologicznego kompensuje błędy

wymiarowo – kształtowe oraz wszelkiego rodzaju wady powierzchniowe i podpowierzchniowe powstające

w procesach wytwarzania. Różnica między wymiarem półfabrykatu a wymiarem gotowej części określana

jest jako naddatek całkowity. Naddatek całkowity wraz z naddatkiem przeznaczonym na pierwszą operację

jest jednocześnie tolerancją wymiaru półfabrykatu.

Rysunek 1 Przykład prętów walcowanych [3]



Naddatki na powierzchnie czołowe odczytano z Tabeli nr 5, wynosiły one odpowiednio na obróbkę zgrubną

i kształtującą – 1,9 i 1,1 (w sumie 3mm). Sumę naddatków podwojono i dodano do długości wałka i

otrzymano długość wałka 166mm. Dodatkowo należy dodać do tej wartości ilość materiału traconą na skutek

cięcia pręta piłą tarczową (5,5 mm). Ostatecznie otrzymano długość pojedynczego detalu wynoszącą 171,5

mm.

Tabela 5 Naddatki na obróbkę powierzchni czołowych pręta

Rodzaj obróbki Wielkość naddatku [mm]

Obróbka zgrubna 1,9

Obróbka kształtująca 1,1

Suma 3,0 x 2 = 6,0

Suma z uwzględnieniem cięcia 6,0 + 5,5 = 11,5

Tabela 6 Naddatki na obróbkę powierzchni czołowych [2]

Naddatki na obróbkę powierzchni zewnętrznych odczytano z Tabeli nr 6, wynosiły one odpowiednio na

toczenie zgrubne i kształtujące 3,5 i 1,4 mm (w sumie 4,9 mm). Sumę naddatków dodano do największej

średnicy wałka i w ten sposób otrzymaliśmy najmniejszą średnicę półfabrykatu (θ 40,9). W związku z tym

podjęto decyzję o zakupie prętów o średnicy 41mm.

Tabela 7 Naddatki na obróbkę powierzchni zewnętrznych pręta


Toczenie zgrubne 3,5



Toczenie kształtujące 1,4

Suma 4.9

Tabela 8 Naddatki na obróbkę powierzchni zewnętrznych [2]

2.2.3. Obliczenie masy półfabrykatu

Korzystając z Kalkulatora mas prętów można wyznaczyć masę analizowanego półfabrykatu.

Do dalszych obliczeń również niezbędne jest wyznaczenie objętości półfabrykatu, a więc:

Gdzie:



promień pręta

długość pręta

2.2.4. Określenie ilości sztuk wykonanych z półfabrykatu

Po określeniu długości półfabrykatu, która jest znormalizowana i określona przez hutę gdzie

półfabrykat jest produkowany należy podać ilość sztuk wykonanych z półfabrykatu. Dla

rozpatrywanego pręta przedział dostępnych długości wynosił 3000-9000mm. Uwzględniając

Rysunek 2 Kalkulator masy pręta okrągłego [5]



dodatkowy materiał na cięcie pręta, najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest przyjęcie pręta o

długości 5000mm.

Tabela 9 Obliczenia ilości sztuk dla poszczególnych długości pręta

Ze względu na najmniejsze starty materiałowe przyjęto długość półfabrykatu równą 5000mm. Taka

długość pręta wyjściowego umożliwi otrzymanie 29 sztuk części półfabrykatu przy stracie 26,5mm

materiału.

Długość pręta [mm] 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000Liczba części z półfabrykatu [szt] 17 23 29 34 40 46 52

Ubytek materiału [mm] 84,5 55,5 26,5 169 140 111 82



2.2.5.Koszt zakupu półfabrykatu

Uwzględniając masę oraz długość półfabrykatu dokonano zestawienia ofert sprzedaży różnych

dostawców.

Tabela 10 Zestawienie kosztu zakupu półfabrykatu dla produkcji jednostkowej

Dostawca Cena pręta netto [zł/kg] Cena netto zakupu całego pręta

o masie 51,82kg [kg/zł]

Megastal 2,96 153,38

Cennik_Budowlany 3,96 205,20

2.2.6. Norma zużycia materiału Niezbędnym elementem przygotowania produkcji jest określenie ilości potrzebnego materiału na wykonanie

części typu wałek, co można zrobić dzięki normie zużycia materiału.

Gdzie:

ilość materiału zawartego w gotowej części,

– ilość materiału wynikająca ze strat i odpadów w procesie technologicznym półfabrykatu,

– ilość materiału powstała ze strat odpadów w procesie obróbki wiórowej.

Jednostkowa norma zużycia określa dopuszczalne zużycie materiału na jednostkę wyrobu. O bliczenia jej

wielkości należy dokonać na podstawie rysunku konstrukcyjnego i opracowanego procesu technologicznego.Ustalenie wielkości jednostkowej normy zużycia jest możliwe również na podstawie obliczonej w części

2.2.3 objętości pręta równej 51,82 kg. Składowe jednostkowej normy zużycia Nzc jednocześnie określają

objętość półfabrykatu więc:

Po wykonaniu obliczeń jednostkowej normy zużycia materiału, należy wykonać obliczenia strat materiału Ps,

wg podanego wzoru:

Gdzie:



– wskaźnik wykorzystania materiału

Do obliczenia ilości materiału zawartego w gotowej części gc, konieczne jest wykonanie mnożenia sumy

objętości poszczególnych średnic wałka i liczby możliwych do uzyskania wałków z półfabrykatu – 29 sztuk.

[ ]

[ ]

=15323,15

Następnie można obliczyć wskaźnik wykorzystania materiału według podanego wzoru:

Na podstawie powyższych danych będzie możliwe obliczenie strat materiału powstających podczas

produkcji.

Obliczone straty materiału wynoszą 42% jest to wielkość stosunkowo duża, jednak półfabrykat był

dobierany w optymalny sposób aby starty były jak najmniejsze.



2.3. Analiza doboru półfabrykatu dla części typu wałek – produkcja seryjna

2.3.1. Analiza doboru materiału wyjściowego

Na materiał wyjściowy, ze względu na zwiększoną jakość kształtową pręta, dokładność

wymiarową, został wybrany pręt walcowany okrągły.

2.3.2. Analiza doboru naddatków

Dobór naddatków dla wałka podczas produkcji seryjnej, został przeprowadzony analogicznie jak

dla produkcji jednostkowej

Tabela 11 Naddatki na obróbkę powierzchni czołowych pręta


Obróbka zgrubna 1,9

Obróbka kształtująca 1,1

Suma 3,0 x 2 = 6,0

Suma z uwzględnieniem cięcia 6,0 + 5,5 = 11,5

Tabela 12 Naddatki na obróbkę powierzchni zewnętrznych pręta


Toczenie zgrubne 3,5Toczenie kształtujące 1,4

Suma 4.9

Po zsumowaniu naddatków i dodaniu ich do wymiarów nominalnych otrzymujemy teoretyczną

wielkość półfabrykatu wynoszącą Ø40,9mm oraz L=172mm. Po znormalizowaniu wymiarów.

przyjęto średnicę pręta Ø41mm.

2.3.3. Określenie ilości półfabrykatów z pręta

Odpowiednio jak w przypadku produkcji jednostkowej, kolejnym etapem jest określenie długościdostarczanego przez hutę półfabrykatu, a także obliczenie liczby części możliwych do uzyskania z

jednego półfabrykatu. Naddatek dla cięcia piłą tarczową diamentową wynosi 5,5mm. Należy

uwzględnić również naddatek na odpad na uchwycie, który podobnie jak w przypadku produkcji

jednostkowej wynosi 20mm.



Tabela 13 Obliczenia ilości sztuk dla poszczególnych długości pręta

Z przeprowadzonej analizy wynika. że najmniejszą stratę materiału uzyska się wybierając pręt o

długości 5000mm Aby uzyskać założone sztuk wyrobu należy zakupić 35 prętów o takiej długości.

2.3.4. Obliczenie masy półfabrykatu

Uwzględniając masę półfabrykatu dla wałka przeznaczonego do produkcji seryjnej

przeprowadzone zostało na podstawie tych samych wzorów, jak w przypadku wałka

przeznaczonego do produkcji jednostkowej.

Masa półfabrykatu dla produkcji seryjnej wynosi 51,8 kg

2.3.5. Koszt zakupu półfabrykatu

Tabela 14 Końcowe zestawienie kosztowe

Dostawca Cena pręta netto

[zł/kg]

Cena netto zakupu

całego pręta o

masie 51,87kg

[kg/zł]

Cena netto

jednej sztuki

pręta o masie

1,78 [kg/zł]

Cena zakupu

35 szt prętów

[kg]zł

Megastal 2,96 153,38 5,26 5368,3

Zakup 35 prętów o długości 5000mm kosztuje 5 368zł.

2.3.6. Norma zużycia materiału

Norma zużycia materiału jest taka sama jak dla produkcji jednostkowej.

Długość pręta [mm] 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Liczba części z półfabrykatu [szt] 17 23 29 34 40 46 52

Ubytek materiału [mm] 84,5 55,5 26,5 169 140 111 82



3.Analiza technologiczności konstrukcji

wałka

Definiując technologiczność konstrukcji należy brać pod uwagę, która opcja wytworzenia danego przedmiotu jest najtańsza, przy zachowaniu wymaganych właściwości wyrobu. Między innymi dlatego

wybierając materiał, nie ma większego znaczenia koszt materiału przypadający na jednostkę produkcji,

ważniejsze jest, by dobrać właściwy materiał, o odpowiednich właściwościach fizyko – chemicznych.

Wałki gładkie do średnicy 150 mm wykonuje się z prętów walcowych, z tego względu rodzaj półfabrykatu

dla prętów na produkcję jednostkową i seryjną jest właściwy. Pręty walcowane są znormalizowane i mogą

mieć średnicę 42 mm, co sprawa, że dodatkowa strata materiału (0,5 mm) jest stosunkowo niewielka.

Istotne znaczenie z punktu widzenia technologiczności konstrukcji ma koszt związany z oprzyrządowaniem

technologicznym. Projekt nie zakłada rodzaju obrabiarki, na którym zostanie dany przedmiot wykonany,

więc nie do końca wiadomo, ile dokładnie wyniesie koszt jednostkowy wykonanej części. Pewną rzeczą, jest tylko fakt, że koszt wykonania pojedynczej sztuki wałka zawsze będzie większy od kosztów,

ponoszonych przy produkcji seryjnej.

Cięcie piłą tarczową jest metodą popularną, zarówno w produkcji jednostkowej jak i seryjnej. W przypadku

produkcji jednostkowej ta metoda cięcia jest odpowiednia, zakładając, że klient chce otrzymać mniej niż 29

sztuk prętów. Dla produkcji seryjnej, ilość naddatku straconego na cięcie taką tarczą jest dość duża, dlatego

też być może producent prętów o długości 172 mm powinien zdecydować się na metodę cięcia, na którą nie

trzeba zostawiać aż takiej ilości naddatków. (Np. przy przecinaniu na tokarce – przecinarce), gdzie naddatek

materiału wynosi 4 mm, można wykonać o jeden wałek więcej na dłuższym (6000mm) półfabrykacie. Przy

takich założeniach, należałoby zakupić 29 sztuk prętów o takiej długości. Jednakże, po podliczeniuwszystkich kosztów, uwzględniających wagę i cenę stali taka opcja jest mniej więcej o 200 zł droższa. Z

powyższego przypadku wynika zatem, że pomimo większych strat materiału, koszt całkowity wałka może

okazać się mniejszy dla danego oprzyrządowania.

Projektując wał z pręta walcowanego należy tak zaprojektować wał, aby objętość przetworzonego

materiału w wiór była jak najmniejsza – warunek spełniony, zarówno dla produkcji jednostkowej i

seryjnej.

Przejścia narzędzia powinny być tak zaprojektowane, aby toczenie po różnych średnicach wałka

odbywało się w sposób płynny, a narzędzie było znormalizowane ( co w przypadku danego

przedmiotu obrabianego jest naturalną czynnością)

Uwzględniając powyższe kryteria, materiał wałka, oprzyrządowanie technologiczne, można mówić o

technologiczności konstrukcji.



Bibliografia[1] http://www.multistal.pl/go.live.php/PL-H64/4510530.html

[2] M. Feld „ Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn”

Wyd. czwarte zmienione WNT

[3] http://panoramafirm.pl/wielkopolskie,kolski,gozd%C3%B3w,3_a/wistal_hurtownia_stali-kbkyz_tjc.html

[5] http://www.mika-stal.pl/przelicznik

http://centrostal-kielce.pl/pl/kalkulator

http://www.konsorcjumstali.com.pl/prety_okragle_gladkie.php

http://www.multistal.pl/go.live.php/PL-H64/4510530.html



http://panoramafirm.pl/wielkopolskie,kolski,gozd%C3%B3w,3_a/wistal_hurtownia_stali-kbkyz_tjc.html



http://www.mika-stal.pl/przelicznik









wałek proj prawie gotowy.docx

Documents

Transcript of wałek proj prawie gotowy.docx