Технико-экономическое обоснование выбора оптимального метода получения заготовки

 

При выборе заготовки для проектируемого технологического процесса предлагается сравнить несколько методов её получения, рассчитывается технологическая себестоимость изготовления заготовки по каждому методу и коэффициент использования материала, на основании чего делается вывод о целесообразности использования того или иного метода при дальнейшем проектировании техпроцесса обработки детали.

Рассмотрим способ получения заготовки, применяя горячекатаный круглый прокат (базовый вариант) и штамповку в закрытых штампах на КГШП (проектный вариант). Определим массу заготовки по ГОСТ 7505-89, а затем примем окончательное решение по выбору выше предложенных методов получения заготовки путём сравнения по коэффициенту использования материала и стоимости заготовки.

Сравним эти два метода получения заготовки.

 

Исходные данные: материал детали - Сталь 35 ГОСТ 1050-88; масса готовой детали - q = 0,16 кг; годовая программа - N = 8000 шт.; тип производства - серийное.

Стоимость заготовок из проката, определяется по формуле [1] с учётом массы проката, требующейся на изготовление детали и веса сдаваемой стружки:

Sзаг.п =,

где Sзаг.п. - стоимость заготовки из проката, руб;

Q - масса заготовки, кг; S - стоимость 1кг. материала заготовки, руб;

q - масса готовой детали, кг; Sотх - стоимость одной тонны отходов, руб.

Определяем припуски для заготовки из горячекатаного круглого проката. Разрабатываем эскиз заготовки с указанием всех размеров заготовки и припусков на обработку. Назначенные припуски для заготовки из круглого горячекатаного проката сводятся в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Припуски на механическую обработку заготовки из круглого горячекатаного проката

Обрабатываемая поверхность, мм	Шероховатость Ra, мкм	Припуск, мм	Допуск, мм	Размер заготовки, мм
1	2	3	4	5
Ш54	Ra 6,3	1,0Ч2=2,0	1,2	Ш56
25	Ra 6,3	1,0+2,0=3,0	3,0	28

Рисунок 1.2 - Заготовка, полученная из круглого горячекатаного проката

 

На основании данных по заготовке из проката определяем её массу по формуле [1]:

Q = VЧг,

где V - объем заготовки, мм3; г - плотность стали, кг/м3; г = 7860·кг/м3.

V=;

V = = 68929 мм3.

Q = 68929Ч0,0786Ч10-4=0,54 кг.

Определяем стоимость заготовки, получаемой из круглого горячекатаного проката

.

Определяем стоимость заготовки, получаемой штамповкой на КГШП по формуле [1]:

,

где Sзаг - стоимость заготовки, руб.; Сl - базовая стоимость 1т. заготовок, руб.;

kт, kс, kв, kм, kп - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок соответственно; kт = 1,0 [2, с.35]; kс = 0,75 [2, с.35]; kв = 1,33 [2, с.35];

kм =1,0 [2, с.35]; kп =1,0 [2, с.35]; Q - масса заготовки, кг; q - масса готовой детали, кг; Sотх - стоимость 1т. отходов, руб.

Для стальных заготовок, полученных горячей штамповкой на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах, а также электровысадкой - за базовую принята стоимость 1т. штамповок из конструкционной углеродистой стали 35: Сi = 373 у.е. = 3170500 руб.

Для определения ориентировочной расчётной массы поковки воспользуемся формулой [3]:

Мпок.=Мдет.ЧКр,

где Кр - расчётный коэффициент; Кр=1,8.

Мпок.=0,16Ч1,8=0,288 кг.

Определяем припуски для заготовки, полученной штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) с последующей разработкой эскиза заготовки (указанием всех размеров заготовки и припусков на обработку).

Для заготовки, полученной штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП), по ГОСТ 7505-89 определяем исходные данные для назначения операционных припусков:

Класс точности - Т3; группа стали - М2; степень сложности - С1; исходный индекс - 8.

Назначенные припуски для заготовки, полученной штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) сводим в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Припуски на механическую обработку заготовки, полученной штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП)

Обрабатываемая поверхность, мм	Шероховатость Ra, мкм	Припуск, мм	Допуск, мм	Размер заготовки, мм
1	2	3	4	5
Ш44	Ra 6,3	1,4Ч2=2,8	1200	46,8
Ш54	Ra 6,3	1,3Ч2=2,6	1200	Ш56,6
8	Ra 6,3	1,2	1000	8
25-0,33	Ra 6,3	1,2Ч2=2,4	1000	27,4

Рисунок 1.3 - Заготовка, полученная штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП)

 

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, рассчитывается по формуле [1]:

Э = (Sзаг1 - Sзаг2)ЧNг,

где Sзаг1, Sзаг2 - стоимость сопоставляемых заготовок, руб.; Nг - годовая программа выпуска, шт.

Э = (866 - 813)Ч8000 = 424 тыс.руб.

Произведём сравнение методов получения заготовки по коэффициенту использования материала, который рассчитывается по формуле [1]:

КИМ=.

Для заготовки, полученной свободной ковкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (проектный вариант):

КИМ==0,56.

Для заготовки, полученной в виде круглого горячекатаного проката (базовый вариант):

КИМ==0,3.

Таким образом, делаем заключение, что проектный вариант получения заготовки методом свободной ковки в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) экономически более целесообразен с точки зрения экономии материала заготовки, и по стоимости заготовка, полученная данным методом дешевле, чем заготовка из проката.

Исходя из этих рассуждений, можно заключить, что использование проектного варианта получения заготовки для дальнейшего проектирования позволит, при годовой программе выпуска 8000 штук, обеспечить экономию материала - о чём свидетельствует коэффициент использования материала, равный 56%, и экономический эффект 424 тыс.руб.

Следовательно, на основании данного заключения, разработку маршрутного техпроцесса механической обработки производим с учётом выбранного метода получения заготовки.

1.5 Разработка технологического маршрута обработки детали

При разработке маршрутной технологии всю механическую обработку распределяют по операциям и, таким образом, выявляют последовательность выполнения операций и их число. В условиях конкретного производства для каждой операции выбирается оборудование и определяется конструкторская схема приспособления.

В маршрутной технологии также предусматривается контроль с целью технологического обеспечения заданных параметров качества обрабатываемой детали. При этом объект контроля и его место назначается после тех операций, при которых точность обеспечивается наиболее трудно.

Последовательность операций назначают исходя из следующих основных положений:

в первую очередь обрабатываются поверхности, которые будут являться технологическими базами для последующих операций;

операции, на которых возможно появление брака из-за внутренних дефектов заготовки, нужно выполнять на ранних стадиях обработки;

первыми следует обрабатывать поверхности, не требующие высокой точности;

отверстия сверлятся в конце технологического процесса, за исключением тех случаев, когда они служат базами;

заканчивается процесс изготовления детали обработкой той поверхности, которая должна быть наиболее точной и имеет основное значение для эксплуатации детали. Если она была обработана ранее, до выполнения других смежных операций, может возникнуть необходимость в ее повторной обработке;

если деталь подвергается термической обработке по ходу технологического процесса, механическая обработка разбивается на две части: до термической обработки и после неё;

7) технический контроль намечают после тех операций, где вероятна повышенная доля брака, перед ответственными операциями, а также в конце обработки детали.

Весь технологический маршрут обработки детали представляется в виде таблицы 1.5.

Таблица 1.5 - Технологический маршрут обработки детали

№ операции	Код операции, наименование, содержание операции	Оборудование	Способ базирования, приспособление
1	2	3	4
005	4233 Токарная с ЧПУ 1.Установить и закрепить заготовку. 2.Подрезать торец, выдерживая размер: 26,2-1,0. 3.Точить наружную поверхность, выдерживая размеры: Ш 44; 8. 4.Центровать торец, выдерживая размеры: Ш6,3; 13,98; 60°. 5.Сверлить сквозное отверстие, выдерживая размер: Ш25+0,25. 6.Расточить отверстие, выдерживая размеры: Ш34+0,2; 12,7+0,2. 7. Точить резьбу М36Ч2, выдерживая размеры: 12,7+0,2; фаску 2,0Ч45є. 8.Открепить, снять заготовку.	Токарный п/а с ЧПУ 16К20Ф3	По цилиндрической поверхности заготовки Ш56,6 и торцу. Токарный самоцентрирующийся трехкулачковый патрон ГОСТ 24351-80
010	4233 Токарная с ЧПУ 1.Установить и закрепить заготовку. 2.Подрезать торец, выдерживая размер: 25-0,33. 3.Расточить отверстие, выдерживая размеры: Ш30,2+0,25; 5. 4.Расточить канавку, выдерживая размеры: Ш36,5+0,39; b=5. 5.Открепить, снять заготовку.	Токарный п/а с ЧПУ 16К20Ф3	По предварительно обработанной наружной цилиндрической поверхности заготовки Ш44 и торцу. Токарный самоцентрирующийся трехкулачковый патрон ГОСТ24351-80
015	4260 Фрезерная 1.Установить и закрепить заготовку 2.Фрезеровать шестигранник 53,1х46	Вертикально фрезерный станок 6Р12	По наружной цилиндрической поверхности и с упором в торец. Слесарные тиски.
020	0125 Моечная	Моечная машина Н-404
025	0220 Контрольная	Стол ОТК Р684-000

1.6 Определение норм времени по укрупнённым нормативам

С целью определения типа производства, на основании предварительно составленного технологического маршрута обработки детали, для каждого технологического перехода операции укрупнённо рассчитывается норма основного технологического времени на основании данных таблицы Б1 в приложении Б [1].

Затем, используя данные расчётов, для каждой операции укрупнённо рассчитывается техническая норма времени по формуле [1]:

Тшт.к=цкЧТо,

где То - основное время обработки, мин.; цк - коэффициент для нахождения штучно-калькуляционного времени (см. таблицу Б2 приложения Б [1]).

Все рассчитанные нормы времени сводятся в виде таблицы 1.6.

Таблица 1.6 - Сводная таблица норм времени, рассчитанных по укрупнённым нормативам

№ операции	Наименование операции	То, мин	цк	Тшт.к, мин
005	Токарная с ЧПУ	0,6	1,98	1,2
010	Токарная с ЧПУ	0,06	1,98	0,12
015	Фрезерная	0,17	1,84	0,31