Дипломная (вкр): Инновационный проект промывки малогабаритных изделий на основе ультразвукового оборудования

.        Шлифовка. Производится до достижения размеров шарика с допуском +10 мкм от номинального. Используется оборудование, схожее с используемым на этапе обкатки, но более точное.

.        Доводка. Применяется при необходимости получения шариков более высокой точности.

По состоянию на 2016 год в процессе производства шариков подшипников на ЗАО «ВПЗ» отсутствует отдельный этап промывки готовых шариков подшипников. Весь процесс промывки заключается в использовании СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на этапах абразивной обработки шариков подшипников. Использование СОЖ необходимо для отвода тепла, так как в зонах контакта детали и оборудования температура достигает 1000°С; а так же абразива. От СОЖ зависит шероховатость и чистота поверхности готового изделия, так как загрязнение жидкости приводит к засаливанию шлифовального оборудования и, как результат, образование прижогов. Использование СОЖ производится в соответствии с ГОСТ Р 52237-2004. Для стали ШХ15 рекомендуется использовать СОЖ следующего состава: 0,2% - олеиновая кислота, 0,5% - триэтаноламин, 0,2% - нитрит натрия, 6% - сульфофрезол, 93,1% - вода.

2.4 Анализ подшипниковой продукции ЗАО «ВПЗ»

В 2015 году ЗАО «ВПЗ» реализовал подшипниковую продукцию по отраслям промышленности, указанным на круговой диаграмме рисунка 3.

Рисунок 3 - Реализация подшипниковой продукции по отраслям промышленности

Из анализа рынка реализованной продукции видим, что большую долю занимает автомобильная продукция. Одним из распространенных видов подшипников, используемых в автомобилях является шариковый подшипник качения. Важными критериями для пользователей автомобилей является низкий уровень шума в салоне автомобиля, именно поэтому важно учитывать качество комплектующих, в частности, подшипников.

Предприятие обладает исследовательским потенциал, поэтому постоянно расширяет номенклатуру своей продукции, производит прецизионные подшипники, а также подшипниковую и иную продукцию по чертежам заказчика.

Основные виды выпускаемой продукции:

-  шариковые и роликовые подшипники;

-       ремкомплекты;

-       изделия в сборе;

-       ЖД подшипники и кольца;

-       конвейерные ролики;

-       роликоподшипники;

-       подшипники из нержавеющей стали;

-       подшипники по СПЕЦ ТУ и ЕТУ.

Также предприятие имеет производственные мощности для механической обработки различных деталей машиностроения. На предприятии есть все необходимое оборудование для проведения таких операций, как:

-  поковка;

-       литейное производство;

-       термообработка;

-       штамповка и другое.

Также завод имеет свой испытательный центр и оказывает услуги по проведению всех видов испытаний подшипников качения.

.5 Анализ предмета исследования - шарикового радиально-упорного подшипника качения

Таблица 1 - Технические характеристики подшипника качения типа 6-996905Е1Ш

Предметом исследования является шариковый радиально-упорный подшипник качения типа 6-996905Е1Ш, используемый в автомобилях ВАЗ-2121, ВАЗ-21214, ВАЗ-2131, ВАЗ 2123, «CHEVROLET-NIVA». Технические характеристики и внешний вид указаны в таблице 1. [6]

Размер тел качения данного подшипника (7,98 мм) подходит под формулировку «малогабаритный» среди деталей своего типа. [17]

.6 Анализ удельных затрат на этапе шлифования с использованием СОЖ

.6.1 Станок 3MW4680

В период модернизации 2015 года ЗАО «ВПЗ» для шарикового производства были приобретены станки китайского производства модели 3MW4680 для шлифования тел качения. Данная модель разработана в 2005 году китайским производителем HIWTC. Оно обеспечивает требования к производству шариков высокого качества. Внешний вид и технические характеристики представлены на таблице 2.

Таблиц 2 - Технические характеристики и внешний вид модели станка 3MW4680

2.6.2 Экономические параметры затрат на этапе шлифования тел качения с использованием СОЖ

Для того, чтобы оценить экономическую эффективность существующей технологии производства тел качения на этапе шлифования, необходимо рассчитать структуру операционных затрат, которая включает в себя материальные затраты (в них входят затраты на электроэнергию шлифовального станка, на СОЖ, воду, утилизацию отходов); затраты на оплату труда (с учетом одного рабочего-технолога); на амортизацию (доля амортизационных отчислений на шлифовальное оборудование); прочие затраты (включают страховые взносы в пенсионный фонд, фонд социального страхования и обязательного медицинского страхования, а также затраты на монтаж шлифовального станка и обучение персонала).

Программа выпуска тел качения для подшипника типа 6-996905Е1Ш составляет 169 416 шт./год.

Стоимость станка 3MW4680 составляет 1500 000 руб.; исходя из мощности станка N = 5,5 кВт, стоимости 1 кВт = 4,02 руб., количества рабочих дней в году n = 247 и времени работы станка в день τ = 8 ч затраты на электроэнергию составят 43 689,36 руб./год.

Амортизационные отчисления на данное оборудование составляют 150 000 руб./год при сроке полезного использования оборудования 10 лет.

В качестве СОЖ используется CОЖ серии Mobilcut 320, рассчитанная на применение в шлифовании, когда требованиями являются качество обрабатываемой поверхности, отличные охлаждающие свойства и низкая склонность к пенообразованию. Она поддерживает шлифовальные круги в чистоте и обеспечивает длительный срок службы оборудования. При стоимости 1 л СОЖ серии Mobilcut 320, составляющей 700 руб., затраты на промывку в год составят 2 351 440 руб./год. Затраты на утилизацию СОЖ составляют 26 873,6 руб./год, при стоимости утилизации 8 руб./л.

Материальные затраты составят 2 422 002,96 руб./год.

Затраты на оплату труда составят 240 000 руб./год, при заработной плате рабочего, равной 20 000 руб./мес.

Прочие затраты составляют 432 000 руб./год, они включают страховые взносы в пенсионный фонд, фонд социального страхования и обязательного медицинского страхования (72 000 руб./год), затраты на монтаж оборудования и обучение персонала (250 000 руб./год) и другое.

Сумма всех операционных затрат составляет 3 244 002,96 руб./год.

Удельные затраты на единицу продукции при программе выпуска 169 416 шт./год составляют 19,2 руб. По примеру деталей-аналогов стоимость на рынке составит 23 руб. Чистая прибыль составит 643 780,8 руб.

.6.3 Структура затрат на этапе шлифования

Графическая интерпретация структуры затрат этапа шлифования тел качения с использованием СОЖ представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Графическая интерпретация структуры затрат на этапе шлифования шариков с использованием СОЖ

На данной структуре затрат наглядно видно, что большую часть занимают материальные затраты (75%), что связано с тем, что основные затраты идут на приобретение материалов и электроэнергию для шлифовального оборудования.

.7 Структура затрат ЗАО «ВПЗ» на 2015 год

В общей структуре затрат подшипникового завода доля материальных затрат составляет около 50%, что характерно для данного предприятия. Предприятие занимается производством следующих видов продукции:

-  шариковые и роликовые подшипники качения;

-       энергоресурсы;

-       шары и поковки;

-       запчасти и ролики;

-       продукция станкостроения;

-       продукция типографии и другое.

Правильное начисление материальных затрат влияет на величину налогооблагаемой базы налога на прибыль.

Если рассматривать более подробно, то материальные затраты включают следующие статьи расходов, тыс. руб.:

-  сырье и материалы за вычетом отходов - 766 612,38;

-       покупные комплектующие изделия, п/ф - 80 261,05;

-       работа производственного характера, выполненная сторонними организациями - 29 931,97;

-       вспомогательные материалы - 149 946,52;

-       топливо - 97 687,76;

-       электроэнергия, тепловая энергия - 280 428,24;

-       вода - 2 259,67.

Доля затрат на этап шлифования партии тел качения для подшипников типа 6-996905Е1Ш в общей структуре ЗАО «ВПЗ» составляет 5,6%. Графическая интерпретация структуры представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Графическая интерпретация структуры затрат ЗАО «ВПЗ» на 2015 год

Большое внимание ЗАО «ВПЗ» уделяет вопросам охраны окружающей среды. Управление охраной окружающей среды производится в соответствии с требованиями МС ИСО 14004. Затраты на утилизацию отходов включаются в прочие затраты. [7]

Завод располагает более 8 000 единиц оборудования, кроме того, автоматических линий 240. Импортное оборудование составляет 20 %. Участки сборки подшипников оснащены станками-автоматами собственного производства (производства станкостроения) - это автоматы сборки подшипников, контроля, станки заклепки. Большое количество оборудования на балансе предприятия обуславливает долю амортизационных отчислений в структуре затрат, составляющей 3%.

Трудовые отношения регулируются согласно трудовому договору, условия которого регламентируются внутренним распорядком ЗАО «ВПЗ», а также согласно ТК РФ. [16]

3. Инновационный проект промывки малогабаритных изделий на основе ультразвукового оборудования

.1 Обоснование эффективности использования ультразвукового оборудования для промывки шариков подшипников

Подшипник типа 6-996905Е1Ш используется в автомобилях ВАЗ-2121, ВАЗ-21214, ВАЗ-2131, ВАЗ 2123, «CHEVROLET-NIVA». Одними из немаловажных качеств для потребителя автомобилей являются уровень шума в салоне и срок службы. На соответствие данных качеств запросам потребителя влияет соответствие потребительским свойствам комплектующих, в частности, подшипников качения. Типичные проблемы преждевременного выхода подшипников из строя представлены на круговой диаграмме рисунка 6.

Потребительские свойства подшипника зависят от качества его комплектующих, в частности, для подшипника типа 6-996905Е1Ш примером малогабаритного комплектующего является шарик с диаметром 7,94 мм.

Рисунок 6 - Причинны преждевременного выхода из строя подшипников качения

Из анализа диаграммы на рисунке 6 видно, что по статистике 37% подшипников не дорабатывают до своего проектного срока службы по причине образования так называемых задиров, проявляющихся в виде царапин на дорожках и телах качения. Причиной образования задиров являются мелкие загрязнения, в том числе абразивные, попадающие в процессе производства подшипника на этапах абразивной обработки, шлифовки и доводки в результате малоэффективной промывкой СОЖ. Отдельные задиры поверхности создают точки концентрации напряжения, в которых возможно проявление усталостных явлений. Данные повреждения нарушают виброакустические свойства подшипника. При перекатывании шарика через дефектное место возникает удар, преобразующийся в виброакустические импульсы, которые передаются на корпус подшипника. По причине своего происхождения такой удар называют ударной вибрацией. Оно характеризуется резким снижением долговечности подшипников в сравнении с планируемым сроком службы. Кроме того, вибрации вызывают звуковой эффект - «шум подшипника».

Именно поэтому немаловажную роль в процессе производства шариков подшипников играет тщательная промывка, обеспечивающая качество подшипника в целом, что выражается в снижении уровня его шумности и повышении срока службы.

.2 Ультразвуковая промывка

Для улучшения потребительских свойств шарикового подшипника типа 6-996905Е1Ш предложено ввести в процесс производства шарика для данного подшипника дополнительную операцию ультразвуковой промывки.

Ультразвуковая промывка основана на использовании нелинейных эффектов, возникающих в жидкости под воздействием ультразвуковых колебаний. К этим эффектам относятся такие, как: акустические течения, звукокапиллярный эффект, звуковое давление, кавитация. Главное значение имеет эффект кавитации - процесс, при котором происходит образование пузырьков в ультразвуковом поле и их «захлопывание». Эффективность кавитации обусловлена тем, что захлопывание пузырьков происходит у очищаемой поверхности; возникают высокие мгновенные гидростатические давления, отрывающие загрязнения с очищаемой поверхности.

Ультразвуковая промывка позволяет ускорить процесс очистки деталей, получить высокую степень чистоты очищаемой поверхности, позволяет исключить пожароопасные и токсичные органические растворители, использовать водные растворы технических моющих средств, это улучшает условия труда рабочих, повышает культуру производства, частично решает вопрос экологической безопасности.

Различают следующие виды загрязнений, для которых подходит ультразвуковая промывка:

-  слабо связанные с поверхностью (пыль, опилки, металлическая и неметаллическая стружка и т.д.);

-       шаржированные в поверхность (зерна абразивов);

-       осажденные на поверхность (накипь).

Загрязнения, образующиеся на телах качения на этапах шлифования и доводки характеризуются, как слабо связанные с поверхностью, а также шаржированные в нее. Таким образом, использование ультразвуковой промывки подходит для промывки шариков подшипников и обеспечит высокое качество их очистки. [24]

.3 Оборудование УЗМ-7

Данное оборудование используется для промывки деталей типа шаров подшипников качения, обеспечивает промывку на одной моечной установке шаров подшипников различных типоразмеров перед их установкой в подшипник, может быть использовано в подшипниковом производстве. Данное оборудование предназначено для промывки шариков до 33 мм.

В состав установки входит моечная камера для раствора и шаговый транспортер с загрузочно-разгрузочным механизмом. Шаговый транспортер выполнен в виде попарно размещенных подвижных и неподвижных элементов, которые позволяют использовать установку для мойки в одной моечной камере шары подшипников качения различных диаметров от 4 до 33 мм, что позволяет расширить технические возможности данного оборудования. Промывку проводят в подогреваемом растворе, который подают в моечную камеру. Шары поступают на шаговый транспортер и, за счет возвратно-поступательного движения подвижных элементов перемещаются с одного неподвижного элемента на другой. Машина снабжена отсекателями, которые предотвращают падение шаров в моечную камеру; и ограничителями, предотвращающими падение шаров с транспортера. Подвижные и неподвижные элементы транспортера выполнены из эластичного материала, например, капралона, для предотвращения образования забоев. С целью обеспечения качественной мойки неподвижные элементы выполнены с внутренними каналами подачи жидкости на поверхность подвижных элементов. Жидкость подается под шар, за счет чего между поверхностями шара и подвижного элемента образуется водяной клин, предотвращающий образование механических повреждений тел качения (царапин, задиров).