Защита дипломного проекта в техникуме — пример презентации (СПО, машиностроение)

• Тема: вал-шестерня редуктора
• Студент: Игнатов А. С., ТМ-41
• Руководитель: Кузьмин П. В.

Уважаемые члены комиссии, представляю вашему вниманию выпускную квалификационную работу на тему «Разработка технологического процесса изготовления вала-шестерни редуктора». Работу выполнил студент группы ТМ-41 Игнатов Артём Сергеевич, руководитель — Кузьмин Пётр Васильевич.

• Деталь — вал-шестерня редуктора конвейера
• Техпроцесс из 1990-х, устарел
• Программа — 5 000 штук в год
• Дальше — цель и задачи проекта

Начну с актуальности. Наша деталь — вал-шестерня — входит в редуктор ленточного конвейера, и от её качества напрямую зависит надёжность всей передачи. Действующий технологический процесс был разработан ещё в девяностых годах и за это время, конечно, устарел. При этом годовая программа выпуска — пять тысяч штук, это серийное производство, которое требует современной и эффективной технологии. Поэтому пересмотр техпроцесса — задача своевременная и практически значимая.

• Цель — современный техпроцесс взамен устаревшего
• Четыре задачи: анализ, заготовка, режимы, экономика
• Программа 5 000 деталей в год
• Дальше — анализ действующего процесса

Прежде чем перейти к деталям, обозначу цель и задачи проекта. Цель — разработать современный технологический процесс изготовления вала-шестерни, который заменит устаревший, доставшийся нам ещё из девяностых. Для этого я последовательно решаю четыре задачи. Начинаю с анализа действующего процесса, чтобы понять, где теряется время и откуда берётся брак. Затем выбираю заготовку и проектирую новый маршрут обработки. Далее — расчёт режимов резания и конструирование приспособления. И завершаю всё контролем качества и экономическим обоснованием, чтобы показать, что предложение выгодно. Именно в таком порядке я и построил дальнейшее выступление.

• Деталь — вал-шестерня редуктора конвейера
• Сталь 40Х, масса 3,4 кг, длина 248 мм
• Модуль m=3, z=24, 8-я степень точности
• Шероховатость Ra 1,6…0,8 мкм

На этом слайде — сама деталь, ради которой всё затевалось. Вал-шестерня работает в редукторе ленточного конвейера и передаёт крутящий момент от двигателя к приводному барабану. Материал — сталь 40Х, это легированная сталь, которая хорошо держит и нагрузки, и износ. Масса детали — 3,4 килограмма, длина — 248 миллиметров. Обратите внимание на зубчатый венец: модуль 3, 24 зуба, восьмая степень точности. Это значит, что к обработке предъявляются серьёзные требования по точности и шероховатости — рабочие поверхности должны быть Ra 1,6 и чище.

• 14 операций, 42,5 мин, брак 4,1%
• узкие места: оборудование, ручные операции, режимы
• дальше — выбор заготовки и новый маршрут

Прежде чем предлагать новый процесс, я проанализировал действующий. Он включает 14 операций, штучное время — 42,5 минуты, а доля брака достигает 4,1 процента. Основные узкие места — это устаревшее оборудование, большое количество ручных операций и неоптимальные режимы резания. Всё это вместе даёт избыточную трудоёмкость и потери металла. Поэтому дальше я покажу, как можно перестроить маршрут и что это даст.

• Штамповка: 7,2 кг против 9,8 кг у проката
• КИМ 0,85 против 0,62
• Себестоимость: 620 ₽ против 580 ₽
• Экономия металла окупает разницу при 5 000 шт

Сравним два варианта заготовки: обычный прокат и штамповку на горизонтально-ковочной машине. Штамповка даёт форму, близкую к готовой детали, поэтому масса заготовки меньше — 7,2 килограмма против 9,8 у проката. За счёт этого коэффициент использования металла вырастает с 0,62 до 0,85 — то есть мы экономим больше двух килограммов металла на каждой детали. Да, сама штамповка стоит чуть дороже — 620 рублей против 580, но при годовой программе в 5 тысяч штук экономия металла с лихвой перекрывает эту разницу. Поэтому в новом техпроцессе я принимаю штамповку на ГКМ.

• 11 операций вместо 14
• Токарная с ЧПУ — 16,2 мин
• Итого 29,8 мин на деталь
• Дальше — режимы резания

Предлагаемый маршрут сокращён с 14 до 11 операций. Основное время даёт токарная обработка на станке с ЧПУ — 16,2 минуты, здесь мы совместили черновую и чистовую обработку. Зубофрезерная операция занимает 6,3 минуты, шлифование — 3,2. В сумме получаем 29,8 минуты на деталь вместо прежних 42,5.

• Скорость резания 188 м/мин
• D=48 мм, n=1250 об/мин
• t=2,5 мм, S=0,3 мм/об
• Основное время 1,8 мин
• Дальше — приспособление

На восьмом слайде я показываю, как рассчитаны режимы резания для токарной операции с ЧПУ. Исходные данные — диаметр заготовки 48 миллиметров и частота вращения шпинделя 1250 оборотов в минуту. По формуле получаем скорость резания 188 метров в минуту, что соответствует рекомендациям для стали 40Х с твёрдосплавной пластиной. Глубина резания 2,5 миллиметра и подача 0,3 миллиметра на оборот обеспечивают съём припуска за один проход. Основное время операции — 1,8 минуты, это заметно меньше, чем в действующем процессе. Дальше я расскажу о конструкции станочного приспособления.

• Цанговая оправка — точность и скорость
• Усилие зажима 3,2 кН
• Меньше вспомогательного времени, чем в центрах
• Дальше — контроль качества

Для закрепления заготовки на токарной операции я спроектировал цанговую оправку. Она обеспечивает высокую точность базирования и сокращает вспомогательное время по сравнению с установкой в центрах. Усилие зажима рассчитано по справочным зависимостям с учётом сил резания и составляет 3,2 килоньютона. Это гарантирует надёжное закрепление без деформации заготовки. Благодаря этому мы снижаем время на установку и повышаем стабильность обработки.

• Брак: 4,1% → 1,3%, снижение в 3,2 раза
• Контроль: межоперационный и приёмочный
• Инструмент: микрометры, калибры, шагомер
• Дальше — экономика процесса

Качество — это то, что проверяется на каждом этапе, а не только в конце. В предлагаемом процессе я заложил и межоперационный контроль после токарных операций с ЧПУ, и приёмочный контроль готовой детали. Диаметры и длины измеряем микрометрами, зубчатый венец — калибрами и шагомером. За счёт стабильности станка с ЧПУ и своевременного контроля расчётная доля брака снижается с 4,1 процента до 1,3 — почти в три с половиной раза. Это напрямую отражается и на себестоимости, и на сроках.

• Время: 42,5 → 29,8 мин, −30%
• Брак: 4,1 → 1,3%, в 3 раза
• Программа 5 000 шт., 2026
• Экономия > затрат на оснастку
• Дальше — выводы по задачам

Посмотрим на экономический эффект. Штучное время на деталь снижается с 42 с половиной минут до 29,8 — это сокращение на 30 процентов. Доля брака падает с 4,1 до 1,3 процента, то есть почти в три раза. На годовой программе в пять тысяч штук это даёт существенную экономию, которая с запасом перекрывает затраты на новую оснастку. Следующий слайд — итоговые выводы по всем задачам проекта.

• Каждая задача — результат
• 11 операций вместо 14
• Время: 42,5 → 29,8 мин
• Брак: 4,1% → 1,3%
• Эффект подтверждён расчётами

Подведём итог. По каждой задаче проекта получен конкретный результат. Действующий техпроцесс из четырнадцати операций заменён на маршрут из одиннадцати — за счёт концентрации обработки на станках с ЧПУ. Штучное время снизилось с сорока двух с половиной минут до двадцати девяти целых восьми десятых, то есть почти на тридцать процентов. Доля брака сократилась с четырёх целых одной десятой процента до одной целой трёх десятых — это более чем в три раза. Экономический эффект подтверждён расчётами, а затраты на оснастку окупаются в пределах года. Проект готов к практическому внедрению в производство.