ВКР по обработке углового корпуса подшипника

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 5
1. ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ.. 8
1.1. Функциональное назначение и конструктивный анализ детали «Угловой корпус подшипника». 8
1.2............................................. Оценка технологичности конструкции детали. 11
1.3. Материаловедческие аспекты и требования к качеству обработанных поверхностей. 14
1.4. Диагностика действующего технологического процесса механической обработки на ООО «Сунержа». 19
1.5........... Выявление проблемных зон и ограничений текущего процесса. 23
2. РАЗРАБОТКА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.. 27
2.1. Обоснование выбора способа изготовления заготовки. 27
2.2. Проектирование технологической последовательности обработки. 30
2.3. Определение межпереходных припусков и параметров обработки. 35
2.4. Выбор инструментального оснащения. 39
2.5. Оптимизация режимных параметров резания и расчет операционного времени. 41
2.6. Разработка программного обеспечения для обработки на станке с ЧПУ 44
2.7. Обеспечение заданных показателей точности и качества. 49
3. ОЦЕНКА РЕСУРСНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.. 52
3.1. Сравнительный анализ базового и модернизированного технологических процессов. 52
3.2. Расчет снижения технологической трудоемкости и производственной себестоимости. 54
3.3. Определение экономического эффекта от реализации проектных решений. 57
Реализация проектных решений по модернизации технологического процесса обработки углового корпуса подшипника на ООО «Сунержа» демонстрирует высокую экономическую эффективность с крайне коротким сроком окупаемости (менее полугода) и обеспечивает стратегические преимущества в виде повышения качества, конкурентоспособности и технологического уровня предприятия. 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 60
СПИСОК ИПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 63

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение характеризуется непрерывным ростом требований к точности, надежности и ресурсу выпускаемой продукции при одновременном ужесточении экономических условий производства. В этом контексте совершенствование технологических процессов механической обработки становится ключевым фактором повышения конкурентоспособности предприятий. Особое значение это приобретает при изготовлении ответственных деталей, к которым, несомненно, относятся корпусные элементы подшипниковых узлов. Деталь «Угловой корпус подшипника» является критически важным компонентом в различных механизмах и агрегатах, обеспечивая точное базирование, надежное крепление и долговечную работу подшипников качения. От качества ее изготовления, точности соблюдения геометрических параметров и физико-механических характеристик поверхности напрямую зависят функциональные показатели, виброакустические характеристики и общий срок службы всего узла. Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы обусловлена именно этой фундаментальной ролью детали, а также наличием реальных проблем в существующем процессе ее изготовления на конкретном предприятии – ООО «Сунержа». Недостаточная оптимизация операций, возможное применение устаревших методов обработки или неэффективное использование оборудования, включая станки с ЧПУ, неизбежно приводят к излишней трудоемкости, повышенному расходу инструмента и материалов, снижению стабильности качества и, как следствие, росту себестоимости продукции. В условиях динамичного рынка устранение данных недостатков и внедрение современных, научно обоснованных технологических решений является не просто желательным, а необходимым условием для обеспечения экономической устойчивости и технологического развития предприятия.
Основным объектом исследования в данной работе выступает технологический процесс механической обработки детали «Угловой корпус подшипника», реализуемый в производственных условиях ООО «Суперка». Предметом исследования являются пути, методы и конкретные решения по совершенствованию данного технологического процесса с целью повышения его эффективности, точности и экономичности. Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке научно и технически обоснованного усовершенствованного технологического процесса механической обработки детали «Угловой корпус подшипника» для ООО «Сунержа» и оценке его экономической эффективности.
Для достижения поставленной цели в работе последовательно решается комплекс взаимосвязанных задач:

1. Провести всесторонний анализ служебного назначения, конструктивных особенностей и технологичности детали «Угловой корпус подшипника», а также требований к ее качеству.
2. Осуществить критический анализ существующего на ООО «Сунержа» технологического процесса механической обработки данной детали, выявить его основные проблемы, узкие места и недостатки, влияющие на производительность, себестоимость и качество.
3. Разработать усовершенствованный маршрут механической обработки, включая обоснованный выбор метода получения заготовки, проектирование последовательности операций, расчет межоперационных припусков и параметров обработки.
4. Произвести выбор современного режущего и измерительного инструмента, рассчитать оптимальные режимы резания и основное технологическое время для ключевых операций.
5. Разработать управляющую программу для обработки детали на станке с ЧПУ (при его применении в новом процессе), обеспечивающую требуемую точность и качество поверхности.
6. Провести сравнительный анализ существующего и предлагаемого технологических процессов, выполнить расчет снижения трудоемкости и себестоимости обработки.
7. Оценить ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предложенных решений на предприятии.

Теоретической и методической основой исследования послужили фундаментальные и прикладные работы отечественных и зарубежных ученых в области технологии машиностроения, резания материалов, проектирования технологических процессов, экономики производства, стандартизации и управления качеством. Практическая база работы включает действующую технологическую документацию (маршрутные и операционные карты), данные о материале детали, применяемом оборудовании и инструменте, а также информацию о производственных показателях (трудоемкость, брак, себестоимость), предоставленные ООО «Сунержа». Применялись методы системного анализа, сравнительной оценки, технологических и экономических расчетов, а также методы компьютерного моделирования при разработке управляющих программ для ЧПУ.
Структура выпускной квалификационной работы логически отражает последовательность решения поставленных задач. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. В первой главе проводится анализ детали и существующего технологического процесса на предприятии. Вторая глава посвящена непосредственной разработке усовершенствованного технологического процесса, включая все необходимые расчеты и проектные решения. В третьей главе выполняется экономическое обоснование предлагаемых решений. Результаты работы представляют практическую ценность для ООО «Суперка», так как содержат конкретные рекомендации по модернизации производства детали «Угловой корпус подшипника», направленные на повышение его технологичности, снижение затрат и улучшение качества продукции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный в рамках выпускной квалификационной работы модернизированный технологический процесс механической обработки детали «Угловой корпус подшипника» для ООО «Сунержа» представляет собой комплексное решение, направленное на преодоление системных недостатков существующего производства. Критический анализ базового процесса выявил ключевые проблемы: нестабильную точность взаимного расположения расточек под подшипники (отклонение соосности до 0.05 мм и угла до 5′), высокую долю ручного труда, деформацию базовых плоскостей, неоптимальные режимы резания и недостаточный контроль качества. Эти факторы обуславливали повышенную себестоимость, риски брака и ограниченную производительность.
Модернизация технологии базируется на трех фундаментальных принципах: концентрации операций, цифровизации управления и оптимизации ресурсов. Внедрение специализированной оснастки позволило сократить количество установок заготовки с 4–5 до 2, обеспечив обработку ответственных поверхностей (включая взаимозависимые расточки и базовые фланцы) за одну фиксацию. Это радикально снизило погрешности перебазирования, гарантировав соблюдение жестких допусков: отклонение соосности не превышает 0.02 мм, угла между осями – 2 угловых минуты. Использование вертикального обрабатывающего центра Haas VF-3 с интегрированной CAM-системой Mastercam обеспечило высокую повторяемость (±0.005 мм), автоматизацию смены инструмента и генерацию безошибочных управляющих программ, верифицированных в симуляторе. Оптимизация режимов резания для чугуна СЧ20 (скорость, подача, глубина) и подбор современного инструмента (твердосплавные фрезы, развертки) повысили стойкость оснастки и качество поверхностей: шероховатость Ra расточек улучшена с 1.6–2.0 мкм до 0.8–1.2 мкм.
Экономический эффект проекта носит комплексный характер. Снижение технологической трудоемкости на 17.3% (с 9.67 до 8.00 нормо-часов на деталь) достигнуто за счет сокращения машинного времени на 100 минут (с 580 до 480 мин) и минимизации ручных операций. Это напрямую уменьшило себестоимость обработки на 1500 руб./дет. (с 12 800 до 11 300 руб.). При годовом объеме выпуска 1500 деталей совокупная экономия включает:

• 2 250 000 руб. – снижение затрат на обработку;
• 1 127 250 руб. – экономия на оплате труда;
• 480 000 руб. – сокращение потерь от брака (с 5% до 1%).
  Общий годовой экономический эффект составил 3 857 250 руб. при капитальных затратах 1 800 000 руб. (оснастка, ПО, инструмент, обучение), что обеспечивает срок окупаемости 5.6 месяцев. Дополнительно высвобождено 2500 станко-часов в год за счет роста производительности оборудования (коэффициент загрузки увеличен с 0.75 до 0.85).

Ключевые нематериальные преимущества проекта:

1. Повышение надежности продукции за счет гарантированного соблюдения геометрических параметров, что увеличивает ресурс подшипниковых узлов.
2. Рост производственной гибкости – сокращение времени переналадки позволяет оперативно реагировать на изменения заказов.
3. Улучшение условий труда – автоматизация исключила ручные операции с тяжелыми заготовками, снизив травматизм.
4. Развитие компетенций – внедрение CAM-системы и высокоточного оборудования повысило квалификацию персонала.

Реализация проекта подтвердила технико-экономическую целесообразность модернизации. Модернизированный процесс принят в промышленную эксплуатацию на ООО «Сунержа», обеспечив не только снижение издержек, но и стратегические конкурентные преимущества: способность выпускать корпусные детали повышенного класса точности для ответственных применений в редукторах, насосном оборудовании и спецтехнике. Дальнейшие направления развития включают тиражирование методики на другие корпусные детали, внедрение контроля с помощью КИМ и цифровизацию мониторинга стойкости инструмента. Проведенная работа демонстрирует, что даже в условиях действующего производства с устоявшимися процессами научно обоснованная оптимизация технологии способна обеспечить прорывное улучшение ключевых показателей эффективности.

СПИСОК ИПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ООО "СУНЕРЖА" URL: 1. https://sunerzha.com/ / (дата обращения: 01.08.2025).
2. Основы технологии машиностроения: учебное пособие / В.Ф. Скворцов. –Томск: Изд-во Томского политехнического университета – 2012. – 352 с.
3. Злотин Б. Л., Кудрявцев Г. М. Оборудование и оснастка для механической обработки. – Москва : Академия, 2019.
4. Переналаживаемая технологическая оснастка / Под ред. Д. И. Полякова. — М. : Машиностроение, 1988. — 256 с.
5. Схиртладзе Александр Георгиевич. Технологическая оснастка машиностроительных производств : учебное пособие / А. Г. Схиртладзе, В. П. Борискин. — Старый Оскол : ТНТ, 2008 .
6. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства/ Под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Высш. шк., 1999 – 415с. 4. М.А. Ансеров. Приспособления для металлорежущих станков.- Л.: Машиностроение, 1975 – 656с.
7. Выбор технологических баз при изготовлении деталей: учебное пособие/ В.Ф. Скворцов. – Томск: изд-во ТПУ, 2007.-56с.
8. Проектирование и применение технологической оснастки в машиностроении: учебное пособие /А.П. Чурбанов, А.Б. Ефременков; Юргинский технологический инстит
9. Программирование обработки на станках с ЧПУ. Сборник лабораторных работ. В 2 ч. / А. Д. Евстигнеев, В. В. Сапунов; под общей редакцией В. П. Табакова. – Ульяновск : УлГТУ, 2021.
10. ГОСТ 3.1102-2011. Единая система технологической документации. Стадии разработки, виды и комплектность документов. – Введ. 2012-09-01. – Москва : Стандартинформ, 2011.
11. ГОСТ 3325-85. Параметры шероховатости поверхности и обозначения. – Введ. 1986-01-01. – Москва : Изд-во стандартов, 1985.
12. ГОСТ 2789-2021. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. – Введ. 1975-01-01. – Москва : Изд-во стандартов, 1974.
13. Охрана труда в машиностроении : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В. М. Минько. — 3-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2013. — 256 с.

Показать/скрыть дополнительное описание