Разработка технологии и технологической оснастки для нанесения износостойких покрытий на бурильный инструмент лунохода и марсохода Часть 4

1 2 3 4

---

Организационно-экономическая часть

Описание разработанной технологии

Задачей настоящего дипломного проекта является разработка технологического процесса напыления шарошки бурового инструмента лунохода и марсохода.

Цель организационно-экономической части дипломного проекта: рассчитать затраты на разработку и реализацию технологии нанесения износостойкого покрытия на шарошку бурильного инструмента и обосновать экономическую эффективность ее внедрения. Выбрать технологический процесс, не только удовлетворяющий эксплуатационным требованиям к покрытию, но и  экономически выгодный.Основные технологические и экономические показатели методов нанесения покрытий приведены в таблице 1.[1]

Как видно из табл. 1, плазменное напыление является самым дешевым, находясь по своим свойствам на уровне других методов.

Основным недостатком дозвуковых методов является низкая прочность сцепления покрытия с материалом основы и высокая пористость, что недопустимо при напылении износостойких покрытий. Среди сверзвуковых методов газотермического нанесения покрытий наиболее универсальным и прогрессивным является плазменный.

Таблица 10 – Сравнение характеристик методов нанесения покрытий

 

 

Характеристики базовой технологии напыления

При напылении в качестве плазмообразующего газа обычно используют аргоноазотную смесь, с помощью которой можно наносить покрытия из различных материалов. Но себестоимость этого процесса будет выше, чем при использовании в качестве рабочего газа воздуха, а качество покрытия лучше, чем при использовании воздушной среды [9].

Самой популярной и старой разновидностью электрического напыления является дуговая металлизация. Ранее при такой металлизации использовали дугу, горящую на переменном токе, что не позволяло получать устойчивый процесс распыления проволоки.

В настоящее время для создания дуги в электрометаллизаторах используют постоянный ток, обеспечивающий лучшую стабильность процесса нанесения покрытия. Разработанный в последнее время способ электроимпульсного нанесения покрытий дал хорошие результаты при нанесении покрытий на внутренние цилиндрические поверхности деталей машин. В настоящее время этот метод продолжают совершенствовать

Анализ объема выпуска изделия

Исходя из запроса предприятия-заказчика по количеству изготавливаемой продукции объем выпуска изделия  N=40 шт/год. Изделия изготавливаются под заказ партиями по 4 шт.

Предприятия самостоятельно планируют свою деятельность на основе договоров, заключенных с потребителями продукции и поставщиками материально-технических ресурсов, и определяют перспективы развития исходя из спроса на производимую продукцию, работы и услуги. В своей деятельности предприятия обязаны учитывать интересы потребителя и его требования к качеству поставляемой продукции и услуг.

Поэтому анализ работы промышленных предприятий начинают с изучения показателей выпуска продукции, который предполагает следующие этапы:

Анализ формирования и выполнения производственной программы;

Анализ объема продукции;

Анализ ассортимента продукции;

Анализ структуры продукции;

Анализ качества продукции;

Анализ ритмичности производства;

Анализ выполнения договорных обязательств и реализации продукции.

Трудоемкость по этапам проектирования

Директивный срок проектирования технологического процесса – 126 дней. Исходя из заданного срока выполнения работ, определим общий фонд рабочего времени, учитывая, что на 6 мес. (181 дня) в месяце 22 рабочих дня.

T = N×Тf ×f = 126×8×1=1008 час, где N — общее число рабочих дней без учета выходных и праздничных дней, f — число рабочих смен в день, Tf — продолжительность рабочей смены.

Таким образом, суммарная трудоемкость работы составит:

Т = 1008 чел×часов.

При проектировании технологических процессов трудоемкость изготовления единицы продукции определяется как сумма трудоемкости по операциям.

Определение количества исполнителей

Формируем временный творческий коллектив исполнителей в следующем составе:

1. Инженер 1 кат.
2. Инженер-технолог.
3. Инженер 3 кат.

Порядковые номера исполнителей соответствуют указанным в   таблице 2.

Расчет затрат на разработку технологии плазменного напыления износостойкого покрытия

Рассчитаем затраты по методике, применяемой в бухгалтерии  для реальных работ.

Т.к. при разработке технологии было произведено опытное напыление, в расчетах указываются затраты на материалы, электроэнергию и амортизацию оборудования.

Статьи затрат:

• основная заработная плата исполнителей;
• дополнительная заработная плата;
• стоимость основных и дополнительных материалов,             израсходованных в течение  работ;
• начисления на заработную плату;
• командировочные расходы;
• силовая электроэнергия;
• амортизационные отчисления;
• накладные расходы.

Размер должностного оклада назначается исходя из договора на выполнение работы, заключенного между заказчиком и исполнителями.

Для вычисления фонда заработной платы ОЗП рассчитаем среднюю дневную ЗП каждого исполнителя по формуле: ,

где Zi — должностной оклад исполнителя;

Zcд- средний дневной оклад исполнителя;

Fm- месячный фонд рабочих дней (22 дня);

По результатам расчетов составим таблицу 11.

Таблица 11 – Заработная плата по должностям

 

Подсчитаем заработок каждого исполнителя по этапам работ по формуле :

Полученные результаты отразим в таблице 12.

Таблица 12 – Заработок каждого исполнителя

Итого: 93495 руб.

Основная заработная плата: 93495 руб.

Дополнительная заработная плата (17%):             15894,2 руб.

Общая сумма затрат на заработную плату:                        109389,2 руб.

Отчисления на социальные нужды (30%):                         32816,76 руб.

 

Расходы на основные материалы:

расходные материалы (бумага А4 500 листов – 100 руб., ватман А1    10 листов – 100 руб., картридж для принтера 300 руб.)

на разработку технологии напыления: 500 руб.

покупка порошков для опытного напыления

и расходных материалов для проведения исследований

кг, где:

Д – длина детали (130 см)

d — толщина покрытия  (0.035 см)

rП — плотность покрытия (13,3 г/см3),

h — коэффициент использования материала (0.7).

Для напыления использовали 0,5 кг порошка,

g=0,5 – 0,4 =0,1 кг – распылено мимо детали.

СМ=gС×ЦС=0,5×850=425 руб.

Cиловая электроэнергия:

руб.

Wуст – суммарная установленная мощность оборудования,

tисп – время использования электроэнергии,

k – коэффициент загрузки оборудования,

Сel – стоимость силовой электроэнергии,

η – КПД электродвигателя.

Амортизация оборудования.

Для расчета  необходимо посчитать KЗ – коэффициент загрузки оборудования.  Во время разработки технологии использовалось оборудование для плазменного напыления на воздухе с 3 по 6 этапы проектирования, а именно 43 рабочих дня (Fт =344 ч.).

KЗ =Fт×/FГОД=344/1980=0,174,

где  FГОД=1980 ч —  фонд времени работы оборудования за год.

САМ=0,25×Ц×кЗ, где 0,25 – норма амортизации (25%),

Ц – цена оборудования , используемого для напыления,

кЗ – коэффициент загрузки оборудования.

Ц= 310000(установка «Киев-7») + 30000 (плазмотрон РПД – 03) + +15000(порошковый вибратор)=355000 руб.

САМ=0,25×355000×0.174=15443 руб.

Накладные расходы (130% от ОЗП )                                  121543,5 руб.

Все полученные данные сведем в таблицу 5.

Таблица 13 – Статьи затрат

 

Итого затрат на разработку технологии плазменного напыления износостойких покрытий:                                             280167,46 руб.

Срок списания расходов – 3 года.

Способ списания – линейный.

Расчет величин капитальных затрат, связанных с внедрением в производство проектируемого технологического процесса

Для базового варианта величин капитальных затрат равны 310000 руб. (установка «Киев – 7») и 30000 руб. (плазмотрон РДП – 03). В проектируемом – необходимо купить роторный порошковый дозатор и необходимы затраты на изготовление специального насадка. На данный момент времени (2013 г.) вибратор порошкового дозатора (б/у) обошелся в 3000 руб., а на изготовление специального насадка израсходовано 5000 руб.

Т. о. суммарные капитальные затраты

Кб=310000+30000=340000 руб.

Кпр=340000+3000+5000=348000 руб.

Расчет технологической себестоимости напыления единицы продукции по проектируемому и базовому вариантам

Себестоимость рассчитывают по статьям затрат: затраты на основные и вспомогательные материалы, топливо и электроэнергию для технологических целей, заработная плата рабочих (основная, дополнительная, отчисления в пенсионный фонд), затраты на содержание, обслуживание и эксплуатацию оборудования.

Себестоимость  С=СМ+СЗ+САМ+СЭ+СРЕМ, где:

С – себестоимость напыления покрытия на единицу продукции,

СМ —  затраты на основные и вспомогательные материалы,

СЗ — заработная плата рабочих (основная, дополнительная, отчисления на социальные нужды),

САМ   —  амортизация оборудования (с учетом коэффициента загрузки оборудования),

СЭ —   затраты на электроэнергию,

СРЕМ  —  затраты на ремонт оборудования (с учетом коэффициента загрузки оборудования),

Исходные данные для расчета.

Мощность плазмотрона……………………………………..96 кВт

Мощность установки………………………………………120 кВт

Мощность вспомогательных устройств……………………14 кВт

Расход газов…………………………………………………30 л/мин

Зарплата оператора плазменного напыления……………118 ,75руб/ч

Стоимость электроэнергии…………………………………..2,5руб/кВт

Стоимость основных материалов (по данным http://www.gcs.su , справочник металлургических цен):

Порошка ПРН70Х17С4Р4……………………………………..850 руб/кг

Стоимость рабочего газа:

Аргон-азотной смеси……………………………………… 0,70 руб/л

Воздуха……………………………………………………..0,02 руб/л

Отчисления на амортизацию оборудования

(% от полной стоимости)……………………………………25%

Затраты на материалы.

СМ=gC×ЦС, где

gC – норма расхода порошка при напылении,

ЦС – цена порошка.

1. Расход и стоимость основного материала при нанесении покрытия:

кг, где:

Д – длина детали (50 см)

d — толщина покрытия  (0.035 см)

rП — плотность покрытия (13,3 г/см3),

h — коэффициент использования материала (0.7).

Для напыления использовали 0,5 кг порошка,

g=1,1 – 1,08 =0,2 кг – распылено мимо детали.

СМ=gС×ЦС=0,5×850=425 руб.

1. Расход и стоимость плазмообразующего газа:

gГ=30×195=5850 л, где

30 л/мин – расход газа ,

производительность плазмотрона РПД-3 равна 10 кг/ч. Для напыления одной детали израсходовали  1 кг порошка, отсюда 3 часа 15 мин (195 мин) – основное время операции напыления порошка.

Стоимость аргон-азотной смеси:

СМа-а=gа-а×Ца-а=5850×0,70=4095 руб.

Стоимость воздуха:

СМв=gв×Цв=5850×0,02=117 руб.

Затраты на материалы в базовом варианте :

СМБ=СМ+СМа-а=425+4095=4520 руб.

Затраты на материалы в проектируемом варианте :

СМпр=СМ1+СМ2+СМ4=425+117=542 руб.

Затраты на электроэнергию

Затраты  на электроэнергию в базовом и проектируемом вариантах будут равны, так как мощности плазмотрона РПД-03 и плазмотрона на воздухе практически одинаковы, время напыления в базовом и проектируемом вариантах также будут равны.

СЭ=NKЗЦЭТШТ , где:

N –установленная мощность установки,

То=10 мин. – основное время выполнения операции

ТВ =10 мин. – вспомогательное время выполнения операции (по 10 мин. на каждую операцию напыления),

а  — процент времени на обслуживание составляет 15-17 % от оперативного времени ТОП=ТО+ТВ=2 мин, принимаем 15%           (0,3 мин.).

б  — процент на отдых в зависимости от характера факторов, влияющих на утомляемость. Может колебаться от  так как процесс плазменного напыления – довольно вредное производство (ультрафиолет, шум, пыль и др.), то б принимаем  от ТОП (1,5 мин.).

ТШТ=ТОП(1+(а+б)/40)=10(1+(2+1,5)/40)=10,75 мин.

Нормы времени по операциям для проектируемого варианта и базового взяты без изменений. Так как, производительность плазмотрона, а также коэффициенты использования порошка при напылении покрытия на воздухе и в аргон-азотной среде равны.

KЗ – коэффициент загрузки оборудования

KЗ =N×ТШТ/FГОД=40×18,75/1980=0,283

Где N=40 шт./год,  FГОД=1980 ч —  фонд времени работы оборудования за год.

ЦЭ – цена 1 кВт×ч. = 2,5 руб.

ТШТ – штучное время операции напыления.

N=NД+NУ+NВСП ,

NД — Мощность плазмотрона (кВт),

NУ — Мощность установки (кВт),

NВСП — Мощность вспомогательных устройств (кВт).

СЭ = (NД+NУ+NВСП)× KЗ × ЦЭ × ТШТ /60

СЭ =(96+120+14)×0,283×2,5×10,75/60=50,8 руб.

Заработанная плата оператора плазменного напыления

Заработанная плата оператора с учетом всех коэффициентов и отчислений CЗ=118,75 руб./час,   CЗ=1,98 руб./мин

За 10 мин. 20 руб.

Заработанная плата оператора плазменного напыления в базовом и проектируемом вариантах равна.

Расходы на оплату труда производственных рабочих определяются по формуле:

Sпр. = Sосн.+ Sдоп.+ Sс.в., (22)

где Sосн. – расходы на основную заработную плату;

Sдоп. – расходы на дополнительную заработную плату;

Sс.в. – расходы на социальное страхование.

Амортизация оборудования

 

Списание первоначальной стоимости основных средств осуществляется линейным методом, пропорционально объему производственных работ.

Сумма начисленной за один месяц амортизации:

S1мес = Cn·K,

где Cn – первоначальная стоимость оборудования, руб; K = 1/n – норма амортизации в долях к первоначальной стоимости оборудования, где
n – время полезного использования оборудования, выраженное в месяцах.

Величина амортизационных отчислений:

Sам = S1мес Tu/F,

где Тu – фактическое время использования оборудования; F – месячный фонд времени работы оборудования (21 день).

 

САМ=0,25×Ц×кЗ, где

0,25 – норма амортизации (25%),

Ц – цена оборудования , используемого для напыления,

кЗ – коэффициент загрузки оборудования.

В базовом варианте:

САМб=0,25×340000×0.283=24055 руб.

В проектируемом варианте:

САМпр=0,25×348000×0.283=24621 руб.

Затраты на ремонт оборудования:

СРЕМ=0,05×Ц×кЗ, где

0,05 – процент отчисления на ремонт (5%),

Ц – цена оборудования , используемого для напыления,

кЗ – коэффициент загрузки оборудования.

В базовом варианте:

СРЕМб=0,05×340000×0.283=4811 руб.

В проектируемом варианте:

СРЕМпр=0,05×348000×0.283=4924 руб.

 

Себестоимость изготовления годовой продукции по базовому и проектируемому вариантам

Себестоимость – это затраты на единицу произведенной продукции, выполненной работы или оказанной услуги. Иначе – это цена ресурсов вашего предприятия, израсходованных на то, чтобы продукт появился.

Кроме того, зачастую именно себестоимость – отправная точка при формировании продажной цены изделий, работ или услуг предприятия. Значит, она лежит в основе ценовой политики и через это влияет на выручку.

СБ=СМБ+СЭБ+СЗОБ+СЗДБ+СЗССБ+САМБ+СРЕМБ

СБ=(4520+50)·40+93495+15894,2+24055+32816,76+4811=353871,96 руб. 

СПР=СМПР+СЭПР+СЗОПР+СЗДПР+СЗССПР+САМПР+СРЕМПР

СПР=(542+50)·40+93495+15894,2+24621+32816,76+4924=195430,96 руб. 

 

Сравнение базового и проектируемого вариантов по статьям затрат себестоимости изготовления продукции

Таблица 14 – Сравнение базового и проектируемого вариантов

 

Таким образом мы видим разницу между базовым и проектируемым вариантом по статьям затрат себестоимости изготовления продукции. Уменьшаются затраты на амортизацию и ремонт оборудования.

 

 

Расчет показателей сравнительной экономической эффективности

1). Условно-годовая экономия от снижения себестоимости:

ЭС=(СБ–СПР)  – ЗПР/ТСП, где

СБ, СПР – соответственно себестоимости изготовления единицы продукции по базовому и проектируемому вариантам;

ЗПР – затраты на проектирование, ЗПР = 297684 руб.;

ТСП – срок списания расходов на проектирование, ТСП = 3 г.

ЭС=(353871 –195430) –280610/3 =  158441 – 93536 = 64905 руб.

2). Срок окупаемости капитальных затрат:

 

г.

Таблица 15 – Итоговая таблица

 

Из приведенных расчетов следует, что при использовании разработанного варианта технологии достигается более значительный экономический эффект, чем при использовании применяемой технологии. Кроме того, ликвидируется тяжелый физический труд (при перемещении баллонов со сжатым газом), увеличивается безопасность рабочего персонала, уменьшается занимаемая производственная площадь.

При расчете годового экономического эффекта мы исходили из экономии на основных материалах, в частности, процесс напыления проводили с использованием воздуха, а не аргон-азотной смеси. На самом деле экономический эффект от внедрения данной технологии гораздо выше, если учитывать, что технологию плазменного напыления можно использовать и на других конструктивных узлах.

Заключение

В данном дипломном проекте было разработан технологический процесс повышения изностойкости шарошек бурового инструмента методом плазменного напыления. В работе было рассмотрено и доказано, что изготовление таких деталей другими методами нецелесообразно. Рассмотрены методы изготовления деталей и сделаны выводы. Также был проведен расчет для защиты окружающей среды, в частности расчет защиты от шума.

Также была рассчитана экономическая эффективность изготовления изделия, в результате чего был выбран один из вариантов плазменного напыления.

Разработанный технологический процесс удовлетворяет техническому заданию, а для более широкого внедрения данного технологического процесса и его распространения при производстве изделий различной формы из широкого класса напыляемых материалов необходимо дальнейшее исследование поведения частиц в напыляемой матрице, а также исследование возможностей использования дискретных волокон и дисперсионно-упрочняющих добавок.

Список использованных источников

1. Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления: Учеб. Пособие по курсу «Технология конструкций из металлокомпозитов». 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2008. 360с.: ил. (Технологии ракетно-космического машиностроения.)
2. Газотермическое напыление: учеб. Пособие / кол. авторов; под общей ред. Л.Х. Балдаева. – М.: Маркет ДС, 2007. – 244с.
3. Исследования и разработки процессов плазменного напыления. Лаборатории нанесения плазменных покрытий при МГТУ им. Н.Э. Баумана.
4. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник, 1987.
5. «Исследования и разработки процессов плазменного напыления» Лаборатории нанесения плазменных покрытий при МГТУ им. Н.Э. Баумана.
6. Зурабов В.М., Пузряков А.Ф. Математическая модель для управления процессом плазменного напыления. Порошковая металургия.  №11. 1985г.
7. Г.Г. Максимович, В.Ф. Шатинский, В.И. Копылов. «Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями». Киев, «Наукова думка», 1983.
8. Белов С.В. Средства защиты в машиностроении. Справочник.
9. К.А. Грачева. «Выполнение организационно-экономической части   дипломных проектов технологического профиля». Ч.1.,Ч.2. Изд. МГТУ, 1992.
10. Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении. 2-е изд. М. Машиностроение. 1983г.

Лащенко Г.И. Плазменное упрочнение и напыление. – К.: «Экотехнология», 2003. – 64 с.

---

1 2 3 4