Теоретические положения. Выбор метода получения заготовки определяется технологическими возможностями как

Выбор метода получения заготовки определяется технологическими возможностями как заготовительного производства, так и механической обработки. Чем точнее заготовка, чем ближе она по форме к готовой детали, тем меньше мехобработки она требует, меньше расход металла, дешевле мехобработка. Но сама заготовка при этом тоже становится дороже. Если же взять простую, дешевую заготовку, возрастают отходы металла и затраты на мехобработку.

На первой стадии разработки ТП при выборе вариантов метода получения заготовки можно руководствоваться таблицей 5.1. Согласно табл. 5.1 метод получения заготовки определяется типом детали (корпус, вал, диск, втулка), видом материала (чугун, сталь, алюминиевый сплав, бронза), сложностью фор-мы детали, типом производства (единичное, серийное, массовое). Наиболее распространенными методами получения заготовок являются: литье в земля­ные (песчаные) формы (ЛЗ), литье в металлические формы (кокили) (ЛМ), ли­тье по выплавляемым моделям (ЛВ), литье в оболочковые формы (ЛО), литье под давлением (ЛД), центробежное литье (ЦЛ), свободная ковка (К), штам­повка (Ш), холодная штамповка (ХШ). Иногда целесообразно в качестве заго­товки принимать прокат (П) – круг, шестигранник, трубу, лист. Средняя точ­ность заготовок, обеспечиваемая этими методами, приведена в табл. 5.3.

Следует иметь в виду, что каждый метод имеет несколько технологических разновидностей, из которых тоже важно выбрать оптимальные для данных условий.

Если имеется несколько альтернативных методов получения заготовки, ни один из которых не имеет явного преимущества перед остальными, необхо­димо провести экономический анализ. В качестве критерия оптимальности при выборе наивыгоднейшего метода получения заготовки в первом приближении можно принять минимальный объем С, руб., переменной доли затрат на полу­чение заготовки С₃ и ее механическую обработку С_м, которые зависят от ме­тода получения заготовки:

С= С₃ + С_м (5.1)

 

Переменные затраты на получение заготовки С₃, руб., составляют:

(5.2)

где Ц_м – цена 1 кг исходного материала, которую определяют по действующим на момент анализа прейскурантам. Для некоторых конструкци­онных материалов ориентировочное значение Ц_м приведено в табл. 5.2;

М_з – масса заготовки, кг;

К_сп, К_сл – коэффициенты, учитывающие соответственно способ получения заготовки и ее сложность. Ориентировочные значения этих ко­эффициентов для различных условий приведены в табл. 5.3 и 5.4

Переменные затраты на механическую обработку С_м, руб., составляют:

(5.3)

где С_уд – удельные затраты на снятие 1 кг стружки при черновой мехобра­ботке, руб./кг. Значение С_уд берут по данным предприятия. При отсутствии та­ких данных для предварительных расчетов можно воспользоваться таблицей 5.5;

М_д – масса детали, кг;

К_о – коэффициент обрабатываемости материала, значения которого приве­дены в справочной литературе. Для некоторых конструкционных материалов значения К_о приведены в таблице 5.6.

Отметим, что данная методика пригодна и при изменении цен, поскольку их соотношение, как правило сохраняется. Однако это справедливо только для оценки правильности выбора метода получения заготовки. При определении же себестоимости изготовления детали следует пользоваться специальной ли­тературой.

Задачи работы

На основе экономического анализа вариантов выбрать оптимальный способ получения заготовки заданной детали для заданного типа производства.

 

Выполнение работы

Вычерчиваем в масштабе контур детали с простановкой размеров

Рис 5.1 Чертёж вала

1) По табл. 5.1 выбираем возможные методы получения заготовки (обычно 2 – 3 метода)

Определяем, что для детали типа «Валы» средней сложности из стали для серийного производства целесообразно применить в качестве заготовки ковку или горячую штамповку. Для окончательного выбора метода получения заготовки выполним сравнительный экономический анализ. В основу анализа положим сравнение суммарных стоимостей С переменной доли затрат на получение заготовки С_з и ее механическую обработку С_м:

2) По упрощенной методике, табл. 5.7, определяют припуск на черновую обработку для каждого метода. На том же эскизе вычерчиваем контуры заго­товки с учетом припусков для каждого метода.

а) для заготовки из ковки:

пов. 1 , 18 , l1=400, l2=128, Z=8

пов. 11 , l1=64, l2=400, Z=4,2.

б) для штампованной заготовки:

пов. 1 , l1=160, l2=50, Z=5

пов. 6 , l1=50, l2=60, Z=3,5

пов. 8 , l1=60, l2=70, Z=4

пов. 9 , l1=70, l2=60, Z=4

пов. 10 , l1=50, l2=128, Z=3,5

пов. 11 , l1=128, l2=50, Z=5

пов. 13 , l1=50, l2=128, Z=3,5

пов. 14 , l1=60, l2=130, Z=5

пов. 18 , l1=400, l2=50, Z=7,5

Исходя из технологических возможностей методов получения заготовки (уклоны, радиусы, отверстия, число ступеней и т.п.) устанавливаем напуски. На том же эскизе вычерчивают контуры заготовки с учетом напусков для каж­дого метода

Рис 5.2 Эскиз заготовки- штамповка

Рис 5.3 Эскиз заготовки- свободная ковка

Определяем объем и массу детали М_д и заготовок М_зi (i – порядковый номер метода).

М_Д=0,785( d₁²l₁ + d₂² l₂ + . . . + d_n²l_n )

где d₁, d₂, … d_n, l₁, l₂, … l_n -- диаметры и длины элементарных объемов, на которые разбиваем объем детали, см;

плотность стали 0,00785 кг/см³.

М_Д=0,785(4²8 + 5²8 + 7²6 + 12,8²5 + 6²7 + 5²6)0,00785=11,35 кг

М_З1=0,785·(5,7²16,1 + 7,8²6,05 + 13,8²5,7 + 7²13)0,00785=13,88 кг

М_З2=0,785·(7,8²6,05 + 13,8²5,7 + 7²13)0,00785=16,1 кг.

 

По табл. 5.2 определяем цену материала Ц_м.

Ц_М1=Ц_М2=34руб/кг

По табл. 5.3 и 5.4 определяем К_сп и К_сл для каждого метода.

К_СП1=2

К_СП2=2,5; К_СЛ2=1

По формуле (5.2) определяем С_зi для каждого метода.

По табл. 5.5 и 5.6 определяем С_уд и К_о.

определяем для среднесерийного производства С_уд=26.

определяем для стали 40ХГНМ К_о = 0,8.

По формуле (5.3) определяем С_мi для каждого метода

С_М1=26(16,1-11,35)/0,8=154,3 руб.

С_М2=26(13.88-11,35):0,8=82.628 руб.

По формуле (5.1) определяем C_i для каждого метода получения заготовки. Метод получения заготовки, обеспечивающий наименьшее значение C_i, будет оптимальным для данных условий

С₁ = 1094.8 + 154,3 = 1248 руб.

С₂ = 1179.8 + 82.628 = 1262 руб.

С₁ < С₂

По минимуму переменных затрат принимаем 1-й вариант - штамповку.

Вывод

В ходе выполнения данной лабораторной была освоена методика экономически обоснованного оптимального метода получения заготовки детали.

Лабораторная работа №6
Выбор методов обработки поверхностей детали «Вал – шестерня

Цель работы

Цель работы ─ овладеть методикой назначения оптимальных методов обработки поверхности детали и их последовательности.

Общие положения

Выбор методов обработки поверхностей детали и их последовательности для каждой поверхности определяются:

▪ видом поверхности (наружная или внутренняя поверхность вращения, плоскость, фасонная поверхность и т.п.);

▪ материалом заготовки и его состоянием (чугун, незакаленная сталь, зака­ленная сталь, цветные сплавы и т.п.);

▪ типом заготовки (литье, штамповка, их разновидности, прокат и т.п.), ее точностью и состоянием поверхности;

▪ требуемой точностью и шероховатостью поверхности детали;

▪ типом производства (единичное, серийное, массовое).

Экономически целесообразно в результате каждого перехода:

▪ начиная с 12 квалитета повышать точность не более, чем на 2 квалитета (12,10,8,6), а начиная с 6 квалитета – не более, чем на 1 квалитет;

▪ при черновой обработке (Ra≥3,2) шероховатость уменьшать не более, чем в 4 раза, а при чистовой обработке (Ra≤2,5) – в 2 раза.

Варианты экономических методов обработки приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Т – точение	П – протягивание	СФ – суперфиниш
Р – растачивание	РВ – развертывание	РК – раскатывание
С – сверление	Ш – шлифование	АВ – алмазное выглаживание
З – зенкерование	ПО – полирование
Ф – фрезерование	Х – хонингование

Индексы обозначают:

о – обдирочное, п – получистовое, ч – чистовое, т – тонкое.

Выбор экономически целесообразных методов в каждом конкретном случае делают по результатам экономического анализа из условия мини­мума суммарных расходов на обработку. Для сравнения затрат при каждом из мето­дов обработки в табл. 6.2 приведены значения коэффициентаудельныхзатрат К_у, представляющего отношение стоимости данного метода при данных условиях к стоимости базового метода при этих же условиях. Оптимальным сочетанием методов обработки поверхности следует считать такое, которое обеспечивает минимальный суммарный коэффициент

(6.1)

где:

j – № перехода,

n – число переходов,

i – № варианта

Таблица 6.2Методы обработки поверхностей

№ пе­рехода	Квалитет точности	Ra, мкм	Цилиндрических	Плоских
наружных	внутренних
		12,5	1: Т, Шо 2: Т	С, З, Р	1: Ф, Шо 2: Ф
		3,2	1: Тп, Ш 2: Тп	Зч, Рп	1: Фп, Ш 2: Фп
		1,6	1: Тч, Шп 2: Тч	1: РВ, Рч, П, Шп 2: РВ, Рч, П	1:Фч, П, Шп 2: Фч, П
		0,8	1: Тт, Шч 2: Тт	1: РВч, Рт, Пч,Шч 2: РВч, Рт, Пч	1: Фт, Пч, Шч 2: Фт, Пч
	–	0,4	ПО, АВ, СФ	Х, ПО, РК, АВ
1 – сталь, 2 – чугун, цветные сплавы

Примечание: Если ТП обработки детали пониженной жесткости (l/d≥6) вклю­чает термообработку ТО, ее точность в результате коробления при ТО снижается ~ на 1 ква­литет.

Задачи работы

Для каждой поверхности детали определить количество переходов мех-обработки для достижения заданной точности и шероховатости поверхно­сти и путем экономического анализа вариантов выбрать оптимальные для каж­дого перехода методы обработки при заданном типе производства.

 

 

Таблица 6.2 Коэффициент удельных затрат К_у

Тип поверхности	Пере- ход	До закалки	После закалки
Для типа производства
един.	сер.	масс.	един.	сер.	масс.
Цилиндрич. наружная	Т Тп Тч Тт Шо Ш Шп Шч Шт	1,6 2,4 4,3 1,4 4,5 6,6 -	1,4 2,1 3,9 1,3 2,7 4,1 -	1,3 3,6 1,2 2,5 3,8 5,5 -	- 2,6 3,8 5,7 - 2,5 2,9 5,9	- 2,4 3,5 5,3 - 2,2 2,6 3,6 5,3	- 2,2 3,2 4,9 - 1,9 2,5 3,3 4,8
Цилиндрич. внутренняя	З Зч Р Рп Рч Рт РВ РВч П Ш Шп Шч Шт	1,1 2,1 1,8 2,9 4,9 5,3 - 4,5 6,6 -	1,9 1,7 2,6 4,4 2,5 4,2 3,6 2,7 4,1 -	0,8 1,5 1,6 2,4 3,9 2,2 3,4 1,8 2,5 3,8 5,5 -	- - - 2,9 4,1 6,2   7,8 - 2,5 2,9 5,9	- - - 2,7 3,8 5,7   - 2,2 2,6 3,6 5,3	- - - 2,4 3,4 5,2   - 1,9 2,5 3,3 4,8
Плоская	Ф Фп Фч Фт Шо Ш Шп Шч Шт	1,5 2,4 4,2 1,1 4,5 6,6 -	1,4 3,6 2,7 4,1 -	1,3 1,9 3,2 0,9 2,5 3,8 5,5 -	- 2,4 3,5 5,6 - 2,5 2,9 5,9	- 2,2 3,1 5,2 - 2,2 2,6 3,6 5,3	- 2,9 - 1,9 2,5 3,3 4,8

Примечание: Для мелкосерийного производства К_у соответствует среднему значению между единичным и серийным, а для крупносерийного – между се­рийным и массовым.