Технико-экономическое обоснование выбора рационального типа заготовок с использованием критерия минимума расхода материалов

Цель работы: закрепить знания по основным методам производства заготовок, научиться проводить сравнительный технико-экономический анализ при выборе рационального типа заготовок.

Одной из основных тенденций ресурсосбережения является максимальное приближение размеров заготовок к размерам детали.

Для единичного и мелкосерийного типа производства характерно использование заготовок горячекатаного проката; отливок, полученных литьем в песчано-глинистые формы; поковок, получаемых свободной ковкой.

Для крупносерийного и массового производства выгодна горячая объемная штамповка, литье в кокиль, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям.

Заготовка имеет припуск на последующую механическую обработку. Чем меньше припуск, тем выше степень использования материала.

Припуском называется слой металла, снимаемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения формы и размеров, заданных на чертеже.

Z= R_z+h+ρ+E (2.1),

где Z- минимальный припуск на последующую механическую обработку;

R_z- средняя величина микронеровностей поверхностного слоя;

h-глубина дефектного поверхностного слоя;

р- суммарные отклонения расположения поверхностей (отклонение от поверхности, симметричности, соосности и т. д.);

Е- погрешность установки заготовки в станке.

Расчетный наименьший размер заготовки может быть определен следующим образом:

Дз = Дd + 2_z, (2.2)

где 2z- размер общего припуска на диаметр;

Дd- наибольший предельный размер детали по чертежу.

Значения параметров R_z и h представлены в таблицах 2.1-2.3.

Таблица 2.1- Значения R_z и h для сортового проката

Диаметр Повышенная точность,мкм Нормальная точность,мкм

Проката R_z h R_z h

до 30 80 100 125 150

30-80 125 150 160 250

80-180 160 200 200 300

180- 350 250 300 320 400

Таблица 2.2- Значения R_z и h для ковки на молотах, прессах и литья в песчано-глинистые формы

Наибольший размер поковок, мм R_z + h,мкм

50-180 1000

180-500 1500

500-1200 2000

Таблица 2.3- Значения R_z и h для штамповки

Масса поковки,кг R_z, мкм h, мкм

До 0,25 80 150

0,25-4 160 200

4-25 200 250

25-80 250 300

Для отливок в песчано-глинистые формы принимаем ρ+Е=1500-2000мкм;

для ковки на молотах и прессах ρ +Е=1000-1500мкм;

для штамповки и сортового проката ρ +Е=400-600мкм.

Пример расчета минимального припуска на последующую

механическую обработку заготовки при использовании сортового

проката и выбора заготовки из готового сортамента.

Для детали, представленной на рисунке 1.1 (вариант 1, таблица 1.2),

осуществим расчет заготовки. В качестве расчетного принимается

диаметр Д3 = 60мм.

По таблице 2.1 для диаметра проката 30-80мм и нормальной точности

определим значения R_z = 160мкм, h = 250мкм.

В соответствии с рекомендациями принимаем ρ+Е=500мкм.

Z_min= 160+250+500= 910мкм;

Дз = 60+2 0,91= 61,82мм.

Заготовка из сортового сортамента в виде круга выпускается в

соответствии с ГОСТ 2590-71.

По таблице 2.4 выбираем стандартную заготовку, ближайшую по

диаметру к расчетно определенному диаметру Дз=61,82мм в сторону

увеличения Дз _станд.=63мм.

Определим действительный припуск на заготовку:

Z_д= Дз _станд.-Д_д /2=63-60 /2 =1.5мм.

Таблица 2.4- Стандартные размеры круглого сортового

проката (ГОСТ 2590-88)

60, 62, 63, 65, 67, 68, 70, 72, 75, 78,

80, 82, 85, 87, 90, 92, 95, 97,

100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140,

Порядок выполнения работы:

1) ознакомиться с методическими рекомендациями;

2) анализ и выбор двух типов заготовок. В качестве одного вида использовать сортовой прокат;

3) по формуле (2.1) определить Zmin для двух выбранных вариантов;

4) по формуле (2.2) определить Дз для выбранных вариантов. По таблице 2.4 определить диаметры заготовок по ГОСТу;

5) определить действительные припуски на заготовку;

6) сделать анализ и выводы по величине припусков и количеству отходов для единичного и серийного производства.

3 Определение затрат на материалы для различных типов производства

Цель работы: определить нормы расхода материалов для заготовок, экономически обосновать выбор заготовки для последующей механической обработки и себестоимость заготовки.

При изготовлении детали из сортового проката, представленной на рисунке 1.1, необходимо определить длину заготовки по формуле 3.1

L3= L_д+ 2_а +в, (3.1)

где L3 и L_д- длина заготовки и детали соответственно;

а- припуск на механическую обработку торца, принимаем а=1мм; в- ширина реза при разрезке сортового проката на заготовки,принимаем в=3мм.

Зная длину заготовки, можно определить число деталей, изготавливаемых из одного прутка:

n= L_np-l / L3, (3.2)

где L_np= 3650 мм (ГОСТ 2590-70)- стандартная длина прутка;

l =35мм- величина отходов на зажим заготовки в патроне станка.

После определения n число округляется до целого в меньшую сторону. Затем определяем усредненную массу заготовки с учетом всех отходов:

Н_р= М_пр/ n= pДз станд².L_пр/ 4n.ρ, (3.3)

где М_пр- масса прутка;

Дз станд.-диаметр стандартной заготовки, который был определен в разделе 2;

ρ - плотность материала заготовки.

Принимаем в качестве материала заготовки сталь 45, ρ =7,8г/см.

В случае выбора в качестве заготовки поковки или штамповки норма расхода материала может быть определена:

Н_р=G_n+G_o+G_y, (3.4)

где G_n- масса поковки с учетом припусков на последующую механическую обработку;

G_o-масса отходов в процессе штамповки, ковки (G_o=0,07.G_n);

G_y- потеря на угар (G_y=0,01.G_n).

Стоимость материала, необходимого на изготовление детали, может быть определена:

S=K1(Hp.Sm- (Hp-M).Sотх.), (3.5)

где Sm-стоимость металла;

М- масса готовой детали;

Sотх.-стоимость отходов;

К1=1,05- коэффициент, учитывающий затраты на правку и калибровку заготовки.

Рассмотрим на примере для случая изготовления детали из сортового проката расчет стоимости материала. Деталь представлена на рисунке 1.1, вариант 1.

Определим длину заготовки:

L=300+2+3=305мм.

Затем определим количество деталей, которые можно изготовить из стандартного прутка:

n=3650-35,0 / 305=11,85

Принимаем в качестве расчетной величины 11 заготовок.

Определим массу прутка:

М_пр=7,8.3,14.(6,3 / 2).365=88703г=88,7кг

Установим усредненную массу заготовки:

Н_р=88,7/11=8,06кг

Масса готовой детали была определена в работе № 1 и равна 3,25кг.

Принимаем, что стоимость металла в настоящее время составляет

350 у.е. за 1т. Стоимость отходов равна половине стоимости готового сортамента, т.е. составляет 175 у.е. за 1т.

По формуле (3.5) определим стоимость материала, необходимого для изготовления детали:

S=1,05.(8,06.0,35-(8,06-3,25).0,175)=2,08у.е.

Порядок выполнения работы:

1) ознакомиться с методическими рекомендациями;

2) провести расчет по определению массы заготовки для двух вариантов изготовления: при использовании готового сортамента и для изготовления штамповкой;

3) определить массу отходов для двух вариантов;

4) определить стоимость расходуемых материалов для рассматриваемых вариантов изготовления;

5) анализ чистового расхода материалов и отходов для двух вариантов заготовок. Выводы по экономии материалов для различных технологий изготовления заготовок.