Выбор способа получения заготовки

 

Получение заготовки – многовариантно.

Всегда существует несколько конкурирующих методов.

Выбранный метод получения заготовки должен удовлетворять следующим условиям:

· метод должен обеспечивать такие свойства заготовки, при которых деталь после обработки будет выполнять все свои служебные функции в соответствии с техническими требованиями;

· метод должен быть технически реализуем;

· метод должен быть экономически целесообразен в конкретной производственной ситуации.

Для оценки экономической целесообразности при сравнении методов используются 2 критерия:

- технологическая себестоимость получения заготовки С;

- коэффициент использования материала заготовки КИМ.

Для изготовления вида в условиях серийного производства наиболее целесообразно выбрать метод получения заготовки либо горячекатаный прокат, либо поковку, т. е. заготовку, полученную методом ковки, штамповки или другим смежным методом пластической деформации, т. к. данные методы получения заготовок имеют такие преимущества по сравнению с литьем:

· относительно небольшие припуски на мех. обработку;

· относительно небольшая шероховатость поверхности;

· достаточно высокого качества текстура материала (меньшая вероятность раковин, отсутствие неметаллических включений в поверхностном слое);

· высокий коэффициент использования металла, т. е. экономия дорогостоящего металла.

Кроме того, нам необходимо получить заготовку для дальнейшего изготовления вала, а для этого нужна заготовка с невысокими отклонениями размеров и относительного расположения поверхностей, чему удовлетворяет горячекатаный прокат и штамповка. Однако имеются конструктивные особенности детали (очень не большой перепад ступенчатости вала), которые повлияют на дороговизну технического исполнения метода получения заготовки штамповкой.

Для этого сравним 2 смежных метода получения заготовки:

· Горячекатаный прокат;

· штамповка на ГКМ.

Рисунок 2.2 Эскиз заготовки из прутка

 

Рисунок 2.3 Эскиз штампованной заготовки

Определим массу заготовок по вариантам.

m = V×r × (2.9)

Где: r = 7,8 гр/см³ - удельная плотность стали.

V – объем заготовки

Для заготовки из прутка

(2.10)

m = 7127,49 × 7,8 = 55594,41 гр = 55,598 кг

Учитывая, что заготовка из прутка является групповой, масса приходящаяся на одну деталь

(2.11)

Где N – количество деталей из одного прутка

(2.12)

Где L – длина прутка, L= 3000 мм

l – длина детали с припуском, l = 200 мм

l_реза – ширина реза при отрезке единичной, l_реза = 4 мм

для заготовки получаемой на ГКМ

V =1,03 (V₁ +V₂) (2.13)

V = 1,03 (257,65 + 90,28) = 358,21

Где 1,03 – коэффициент учитывающий увеличение массы за счет переходных радиусов и штамповочных уклонов

m = 358,21· 7,8 = 2796,06 гр = 2,8 кг

Стоимость одной заготовки полученной методом проката и коэффициент использования материала:

, (2.14)

где В_б=10000 грн. – базовая стоимость изготовления 1 т. заготовок;

В_отх=835 грн – стоимость 1 т стружки;

М_з=3.8 кг – масса заготовки;

m=1,2 кг – масса детали;

К_т, К_м, К_с, К_в, К_п – Коэффициенты которые учитывают соответственно класс точности, материал, группу сложности, массу заготовки, программу выпуска. Значения коэффициентов выбираем по [1, табл.1.24-1.28, с.18-19].

К_т= 1 К_м= 1,8 К_с= 0,78 К_в= 0,7 К_п= 1

Коэффициент использования материала

(2.15)

Рассчитаем стоимость одной заготовки полученной на ГКМ и коэффициент использования материала:

В_б=15000 грн. – базовая стоимость изготовления 1 т. заготовок;

В_отх =835 грн. – стоимость 1 т стружки;

М_з=2,78 кг – масса заготовки;

m=1,2 кг – масса детали;

К_т, К_м, К_с, К_в, К_п – Коэффициенты которые учитывают соответственно класс точности, материал, группу сложности, массу заготовки, программу выпуска. Значения коэффициентов выбираем по [1, табл.1.24-1.28, с.18-19].

К_т= 1 К_м= 1,8 К_с= 0,78 К_в= 0,75 К_п= 1

Коэффициент использования материала

Результаты расчётов приведены в таблице

Таблица2.4 – Сравнительные показатели по вариантам получения заготовки

Показатель	Обозначение	Единица измерения	Вариант получения
Пруток	Штамповка на ГКМ
Масса заготовки	Мз	Кг	3,8	2,78
Масса детали	Мд	Кг	1,2	1,2
Базовая цена 1т заготовок	Вб.	Грн
Стоимость отходов	Вотх	Грн
Стоимость одной заготовки	В	Грн	35,17	42,87
Коэффициент	Ким	-	0,316	0,432

 

Сравнивая стоимость одной заготовки и коэффициент использования материала прутка и штамповки на КГМ, можно сделать вывод, что по коэффициенту использования материала выгоднее изготавливать заготовку методом штамповки на ГКМ, однако горячекатаный прокат намного дешевле, поэтому сравниваем дополнительные затраты по вариантам:

Затраты на изготовление по второму варианту;

З₂ = (В₂-В₁) · П. (2.16)

З₂ =(42,87 - 35,17) ·6000 =46200 грн

Затраты на материал по первому варианту;

З₁= С_б1. · М_доп / 1000 (2.17)

З₁=10000 ·6118,15/1000=61181,5 грн

где, М_доп – дополнительно используемая масса материала

(2.18)

Учитывая, что дополнительные капиталовложения при изготовлении по второму варианту ниже, то заготовка должна получаться методом штамповки на ГКМ.

Выбор технологических баз

 

Для соблюдения точности при обработке детали необходимо, чтобы соблюдалось правило сохранения технологических, конструкторских и измерительных баз.

В практике металлообработки для деталей типа вал применяют две типовые схемы базирования деталей по ходу техпроцесса. Для валов получаемых из единичной заготовки с центровыми отверстиями технологический процесс всегда начинается с фрезерно-центровальной операции, на которой обрабатывают торцы вала и центровочные отверстия – чистовые базы механической обработки. Валы, получаемые из прутка, не имеющие центровочных отверстий, целесообразнее всего начинать обрабатывать на токарных прутковых автоматах и полуавтоматах.

Для начальных операций в качестве черновых технологических баз выбираем наружный диаметр 3 заготовки и ее торец 4.

Для последующих операций применяем в качестве баз ранее обработанные поверхности 1 и 2

Рисунок 2.4 – Разметка технологических поверхностей