Норма расхода металла и масса заготовки

Норму расхода материала, Н кг, на единицу продукции можно выразить такой формулой:

Н=m_д+m_т.о+m_з.о,

 

где m_д - масса готовой детали; m_т.о - масса технологического отхода; m_з.о - масса заготовительного отхода.

Массу готовой детали m_д можно рассчитать по формулам на основании данных чертежа или непосредственного обмера, а в случае особо сложной конфигурации детали - контрольным взвешиванием образца.

Масса технологического отхода m_т.о, кг, представляет собой неизбежные для данного производства потери материала, которые можно рассчитать так:

m_т.о= m_тпз + m_тпм,

где m_тпз - технологические потери материала на угар, облой, прибыли, литниковую систему; m_тпм - технологические потери материала в виде припусков и напусков. Технологический отход находится в прямой зависимости от типа производства.

Масса заготовительного отхода m_з.о непосредственно с процессом изготовления детали не связана. Она определяется условиями поставки металла или материала. Например, отход прутка из-за некратности его длины длине заготовки, полосовой отход при холодной вырубке деталей из листа и т. д.

Масса технологического и заготовительного отходов уменьшается по мере совершенствования технологических процессов и применения прогрессивных методов обработки. При любом типе производства необходимо стремиться к снижению норм расхода материала за счет уменьшения технологического и заготовительного отходов. Особенно актуальна эта задача в условиях массового производства. Именно в массовом производстве родились безотходные методы производства изделий (например, производство болтов и винтов из прутка методом холодной высадки).

Масса, с которой заготовка поступает на предварительную механическую обработку, называется массой заготовки. Масса заготовки, кг,

 

m_з=m_д+m_тпм.

Требования к заготовкам с точки зрения последующей обработки

Помимо минимальной металлоемкости и трудоемкости к заготовкам предъявляют ряд требований с точки зрения их последующей механической обработки. К числу таких требований относятся:

- минимальные припуски на обработку;

- рациональное расположение литейных и штамповочных уклонов;

- повышенная точность размеров;

- минимизация или полное устранение дефектных слоев и др.

Минимизация припусков уменьшает количество проходов и переходов механической обработки и тем снижает ее стоимость.

Штамповочные и литейные уклоны ограничивают возможность использования отдельных поверхностей заготовки в качестве технологических баз при механической обработке, снижают точность обработки. Соответствующим выбором способа получения заготовки конструктор может создать наиболее приемлемую ее форму, позволяющую осуществить механическую обработку с наименьшими трудозатратами. Основным требованием здесь является такое расположение плоскости разъема штампа или литейной формы, при котором установочные. поверхности заготовки будут лишены уклонов и следов разъема.

Точность размеров заготовок, получаемых различными способами, колеблется от сотых долей до нескольких десятков миллиметров. Естественно при этом стремление получить точность заготовки максимально приближенной к требованиям чертежа готовой детали. В этом случае иногда удается обойтись без механической обработки. Особенно возрастают требования к точности заготовок и стабильности размеров при обработке их на прутковых автоматах, станках типа «обрабатывающий центр», в гибких производственных системах, робототехнических комплексах и пр. Низкая точность заготовок в автоматизированном производстве часто является причиной отказа сложных систем и линий. Поэтому точность заготовок перед запуском их на обработку в автоматизированном производстве часто приходится повышать путем предварительной обработки базовых поверхностей.

Наличие дефектного слоя на поверхности, подлежащей механической обработке, с одной стороны, приводит к увеличению припусков, с другой - к снижению стойкости режущего инструмента. Дефектный слой у чугунных отливок, получаемых в песчаных формах по деревянным моделям, составляет 1...5 мм, у поковок - 1,5...3 мм, у штампованных поковок - 0,5...1,5, у горячекатаного проката - 0,5...1,0 мм. Без учета влияния вышеперечисленных факторов на последующую механическую обработку невозможно квалифицированно выбрать способ получения заготовки.

 

Влияние точности и качества поверхностного м слоя заготовки на структуру ее механической ее обработки

Поверхности деталей делятся на обрабатываемые и необрабатываемые. В этой связи все детали в машиностроении можно разделить на три группы.

К первой группе относятся детали, точность и качество поверхностного слоя которых могут быть обеспечены тем или иным способом получения заготовки без какой-либо механической обработки. Типичными представителями таких деталей являются детали, получаемые холодной штамповкой из пластмасс, металлических порошков черных и цветных Металлов, а также (реже) прецизионными способами литья и горячей штамповки.

Вторая группа - детали, у которых все поверхности должны быть обработаны механически. Необходимость в механической обработке здесь может быть обусловлена двумя причинами: отсутствием способов получения заготовки, обеспечивающих требуемые по чертежу точность и качество поверхностного слоя, или экономической нецелесообразностью (дороговизной) получения требуемого качества детали имеющимися технологическими способами получения заготовок.

Третью группу составляют детали, у которых часть поверхностей не обрабатывается, а наиболее точные, исполнительные поверхности, подлежат обработке путем снятия стружки. Третья группа наиболее многочисленна и занимает промежуточное положение между первыми двумя. Производство деталей первой группы обходится наиболее дешево. Оно открывает путь к безотходной или, по крайней мере, малоотходной технологии. В стремлении к такому производству проявляется однаиз самых важных тенденций развития машиностроения. Однако низкий уровень большинства наиболее распространенных в настоящее время способов получения заготовок вынуждает иметь в структуре любого машиностроительного завода механические цехи, в которых заготовки превращаются в детали путем снятия с их поверхностей припусков на обработку.

Таким образом, основной тенденцией заготовительного производства является повышение точности и улучшение качества поверхностного слоя заготовок. Однако достижение этих качеств, при малой программе выпуска может оказаться экономически невыгодным, так как расходы на оснастку для заготовительных процессов могут превысить экономию на механической обработке.

Себестоимость детали можно представить в виде:

 

С_д= С_м + С_з + С_п + С_ч + С_о,

 

где С_м - стоимость исходного материала, идущего на изготовление заготовки, грн.; С_а — стоимость изготовления заготовки, грн.; С_п, С_ч, C_o - стоимость соответственно предварительной, чистовой и отделочной обработки, грн.

Практика машиностроения показывает:

- с увеличением допуска Т (простые и дешевые способы получения заготовок) увеличиваются затраты на материал См, затраты на получение заготовок Сз уменьшаются, а затраты на механическую обработку Сп возрастают;

- с уменьшением допуска Т уменьшаются расходы на материал См, затраты на предварительную Сп, а иногда и на чистовую Сч обработку отпадают, зато резко возрастают расходы на получение заготовки Сз.

 

Рисунок 2.5 --Зависимость полной себестоимости детали Сд

от допуска Т на изготовление заготовки при постоянной

 

Контрольные вопросы

1. Определите технологические возможности основных способов получения за­готовок.

2. Какие цели преследует выбор способа получения заготовки?

3. Назовите факторы, определяющие выбор способа производства заготовок.

4. Сформулируйте последовательность выбора способа изготовления заготовок.

5. Какие требования предъявляются к заготовке с точки зрения последующей механической обработки?

6. Каковы способы уменьшения массы технологического и заготовительного отходов?

7. Как изменяются затраты на получение заготовки и на механическую обработку с повышением точности ее формы и размеров (с уменьшением полей допусков)?