Выбор метода и способа изготовления исходной заготовки

 

На выбор метода получения заготовок оказывают влияние множество факторов: материла детали, ее назначение и технические требования на изготовления, объем и серийность выпуска, форма поверхностей и размеры детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовляемой из нее детали, при минимальной себестоимости последней считается оптимальным.

Для изготовления фланцев на базовом предприятии применяют заготовку – поковку, полученную методом свободной ковки. Данный метод получения заготовки имеет свой положительные стороны, а именно – затраты на изготовление заготовок связаны только с заработной платой двух кузнецов и двух машинистов. Но изготовление заготовок данным способом приводит к большому не экономическому расходу дорогостоящей коррозионностойкой стали.

С целью экономии металла и снижения трудоемкости изготовления фланцев в данном дипломного проекте предлагается другой метод получения заготовок, а именно штамповка на ковочно-штамповочных прессах, что значительно снизит расход металла и приблизит размеры заготовки к размерам готовой детали. Данный метод в полной мере отвечает требованиям производительности и экономичности. Производительность штамповки в несколько раз выше производительности свободной ковки, а необходимая квалификация рабочей силы значительно ниже. Кроме того, при штамповке достигается значительно большая, чем при свободной ковке, точность размеров и чистота поверхности.

1.3.1 Стоимость заготовки по базовому варианту

 

В исходном варианте заготовка изготавливается из сортового проката Ø200^+0,9 - Ø200^-2,5 ГОСТ 2590-71.

Рисунок 2 - Заготовка фланца из проката

 

Для определения веса заготовки необходимо определить ее объем.

Масса детали – 14.7 кг.

γ = 7,8 г/см³ – плотность стали;

V₁ – полный объем заготовки;

V₂ – объем прошитого отверстия;

Р = 3934 см³ ּ 7,8 г/см³ = 30,9 кг.

Вес металла, необходимого для изготовления заготовки

Р_м.з. = (V_пок + V_выдры) ּ угар ּ γ;

где V_пок = 3934 см³ – объем поковки;

V_выдры = 407 см³ – объем прошитого отверстия;

угар = 3% от (V_пок + V_выдры),

Р_м.з. = (3934+407) · 1,03 · 7,8 = 35,1 кг.

Стоимость 1 т поковок из легированной стали 1216 т. руб. (1216 руб. за 1 кг).

Стоимость 1 т сдаваемого лома из легированной стали - 108 т. руб. (1080 руб. за кг).

Стоимость 1 т. стальной стружки из легированной стали – 66,4 т. руб. (664 руб. за 1 кг).

Стоимость металла для изготовления 1 кованной заготовки:

S_1м = 635,1 · 1,216 – (35,1 -30,9) · 0,108 – (30,9 – 14,7) · 0,0664 = 4115 руб.

Норма времени на изготовление поковки t_пок = 0,238 часа.

При свободной ковке участвуют два кузнеца:

Один 4-го разряда (тарифная ставка 789 руб./час),

Второй 3-го разряда (тарифная ставка 713 руб./час)

Два машиниста 3-го разряда (тарифная ставка 648 руб./час).

Машинист молота и манипулятора (тарифная ставка 648 руб./час).

Средняя тарифная ставка на 1 чел. 700 руб./час.

Стоимость изготовления поковки:

S_1и = 0,238 · 700 · 4 = 66,64 руб.

Общая стоимость изготовления заготовки по первому варианту:

S₁ = 4115 + 66,7 = 4182 руб.

Рассмотрим возможность изготовления заготовки иными методами.

1.3.2 Стоимость заготовки по второму варианту

 

Для штамповки используется молот штамповочный паровоздушный – модель М5152.

Основные параметры молота приведены в (таблице 3)

Таблица 3

Номинальная масса падающих частей	5 т
Энергия удара	125 кДж
Наибольший рабочий ход бабы	1300 мм
Расстояние между направляющими в свету	800 мм
Наименьшая высота штампа	400 мм
Размер бабы	950 мм
Размер штамп держателя	180 мм
Наибольшая масса верхнего штампа	1500 кг
Давление пара (воздуха) перед выпуском в цилиндр	7-9 атм.
Число ударов в минуту
Ресурс до капитального ремонта	3300 г
Габаритные размеры в плане, мм	3700х2000
Высота над уровнем пола	6645 мм
Масса без шабота	39980 кг
Масса шабота	99430 кг

 

Рисунок 3 – Эскиз исходной заготовки «Фланца»

 

Припуски и допуски на штампованные заготовки назначаются по ГОСТ 7505-74. Точность изготовления класс II – нормальная. Группа стали – М2. Степень сложности – С1. Конфигурация поверхности разъема штампа – плоская – П.

К штампованным заготовкам предъявляются следующие требования:

- контроль фактических припусков и отклонений размеров поковки, осуществляется на основании чертежа поковки;

- поверхностные дефекты на поковках по характеру и величине не должны превышать соответствующие нормы установленные ГОСТ 8479-70.

Заготовка изготавливается из горячекатаного прутка Ø200^+0,9-Ø200^-2,5ГОСТ2590-82.

Подсчитаем вес заготовки через объем цилиндров.

Чистый объем заготовки(т.е. заготовки с прошитым отверстием)V_шт.=3470см³.

Масса заготовки,

Р_шт. = 3470 · 7,8 = 27,2 кг.

Вес металла, необходимого для изготовления заготовки определяется:

Р_м.з. = (V_шт + V_пер + V_обл.) · угар · γ,

где V_шт = 3470 см³ – объем штамповки (чистый);

V_пер = 86 см³ – объем перемычки;

V_обл. = 2%;

угар = 7,8 г/см³ удельный вес;

Объем облая определяется по формуле:

V_обл. = ξ · S_з.к. · (Р_п + φ(b + b₁)),

где ξ = 0,6 – коэффициент заполнения канавки для заусенца;

S_з.к. = 4,34 см² – площадь поперечного сечения канавки для заусенца;

Р_п – периметр поковки Р_п =107 см;

φ = 2 – коэффициент, учитывающий форму поковки;

b = 15 см; b₁ = 4.0 см – размеры канавки заусенечной (тип I),

V_обл. = 0,6 · 4,34 (107+2(1,5 + 4,0)) = 307 см³ .

Тогда вес металла, необходимого для изготовления заготовки будет равен:

Р_м.з. = (3470 + 86 + 307) · 1,02 · 7,8 = 30,8 кг.

Стоимость 1 т штамповок из легированной стали–1124 т.руб.(1124 руб.за 1кг).

Стоимость металла для изготовления 1 штампованной заготовки:

S_2м = 30,8 · 1,124 – (30,8 – 27,2) · 0,108 – (27,2 – 14,7) · 0,0664 = 33,4 руб.

Время штамповки t_ш = 0,19 часа.

Стоимость изготовления:

S₁ = 0,19 · 789 + 0,19 · 713 = 285,38 руб./час = 0,285 т.руб./час.

Время обрезки облая t_обр. = 0,034 часа.

Стоимость обрезки:

S₁ = 0,034 · 713 = 24,24 руб./час = 0,0242 т.руб./час.

Стоимость при прокалывании отверстия:

S_з = 0,03 · (713 + 645) = 40,74 руб./час = 0,0407 т.руб./час.

Общая стоимость изготовления заготовки:

S_2и = 0,285 + 0,0242 + 0,0407 = 0,3503 т.руб./час.

Для изготовления штамповки необходимо изготовить три штампа: формовочный, обрезной и проколочный.

Штамп формовочный:

· Габаритные размеры - 500х500х800 мм.

· Стоимость материала для штампа - Ц_м = 90,2 т.руб.

· Стоимость обработки штампа - Ц_обр = 13,1 т.руб.

· Оптовая цена штампа - Ц_ш = 902 + 131 = 103,3 т.руб.

Обрезной штамп:

· Габаритные размеры пуансон Ø341, Н = 150 мм, матрица - 500х500х100 мм.

· Стоимость материала пуансон - Ц_мп = 7,4 т.руб.

· Стоимость обработки пуансон - Ц_оп = 2,65 т.руб.

· Оптовая цена пуансона – Ц_п = 74 + 26,5 = 10,05 т.руб.

· Стоимость обработки – Ц_ом = 8,0 т.руб.

· Оптовая цена матрицы – Ц_ом = 217 + 80 = 297 т.руб.

· Оптовая цена отрезного штампа – Ц_{о отр.} = 10,05 + 29,7 = 39,75 т.руб.

Проколочный штамп:

· Габаритные размеры пуансон Ø115х150, матрица - 400х400х100 мм.

· Стоимость материала пуансон - Ц_м = 1,27 т.руб.

· Стоимость обработки - Ц_обп = 1,36 т.руб.

· Оптовая цена пуансона – Ц_оп = 12,7 + 13,6 = 2,63 т.руб.

· Стоимость материала матрицы – Ц_м = 11,6 т. руб.

· Стоимость обработки – Ц_обм = 6,8 т.руб.

· Оптовая цена матрицы – Ц_ом = 11,6 + 6,8 = 18,4 т.руб.

· Оптовая цена проколочного штампа – Ц_{о пр.} = 2,63 + 18,4 = 21,03 т.руб.

Оптовая цена трех штампов равна:

Ц_о = 1033 + 397,5 + 210,3 = 1641 т.руб.,

что в пересчете на 1 деталь будет равно 1640 руб.

Общая стоимость изготовления заготовки по второму варианту

S₂ = 3343 + 355 + 1641 = 3539 руб.

Требования, предъявляемые к заготовкам

 

В соответствии с ГОСТ 8479-70 «Поковки стальные» заготовки фланцев входят в IV группу.

Партия заготовок комплектуется из поковок одной плавки, прошедших совместную термическую обработку. Для IV группы поковок устанавливаются следующие обязательные испытания:

1. Испытание на растяжение с определением предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения и относительного сужения. Этому испытанию подвергается одна поковка из партии менее 20 шт. и две поковки из партии более 20 шт.

2. Определение твердости проводится на всех заготовках.

3. Поковки из коррозионностойкой стали испытывают на склонность к межкристаллитной коррозии.

Сдаточные характеристики для поковок IV группы: предел текучести, относительное сужение и склонность к межкристаллитной коррозии.

В чертежах замены оговариваются: марка стали, категория прочности, или требуемые механические свойства, группа испытаний или номер стандарта.

Поковки не должны иметь флажков. Поковки должны обрабатываться только в термически обработанном виде – после закалки и высокого отпуска.