Техніко-економічне обґрунтування і проектування заготовки для виготовлення деталі

Page 1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩІЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ
РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНЕ
ДОМАШНЕ ЗАВДАННЯ
з курсу «Технологічні методи виробництва заготовок»
на тему:
«Техніко-економічне обґрунтування
і проектування заготовки для виготовлення деталі
«Насадок вісі важелів нижніх»
Виконала: студентка гр.ЗТМ-08ск
Іванова А.В.
Прийняв: доц., канд. техн. наук
Аралкін А.С.
Національна шкала___________________
Кількість балів___________________Оцінка ECTS______
Кривий Ріг
2013
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 2

2
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Тема: Техніко-економічне обґрунтування і проектування заготовок. Деталь:
«Насадок вісі важелів нижніх». Програма випуску - 10000 шт/рік
1 Технічний контроль креслення деталі
Креслення деталі «Насадок вісі важелів нижніх» виконано на форматі АЗ,
робоча копія на форматі А4. Деталь є порожнистий циліндр ступінчастої форми і
тому представлена однією проекцією на якій зображений подовжній розріз деталі
по вісі обертання, а також поперечним перетином, який показує профіль
трикутних шліців в отворі деталі.
На кресленні вказано всі необхідні розміри, на найбільш відповідальні
вказані допуски, при цьому допущені відхилення від правил нанесення розмірів
по ЕСКД. Розмір різьбової поверхні М92×1,5-6Н помилково показаний від
внутрішнього діаметру замість зовнішнього. Діаметр отвору ø75 вказаний з
допуском, який дається для валів. Параметри шорсткості оброблюваних
поверхонь вказано тільки на найбільш точні і відповідальні поверхні, відомостей
про якість обробки решти поверхонь деталі немає.
Технічні вимоги містять зведення про термічну обробку деталі, граничних
відхиленнях розмірів, які не вказані на полі креслення, причому дається
посилання на не галузевий стандарт, а не стандарт єдиної системи допусків і
посадок. У технічних вимогах помилково вказано посилання по переходах
радіусів поверхонь деталі на ГОСТ 3212-80, який містить відомості про ливарні
ухили, а не штампувальні радіуси. Необхідно було вказати ГОСТ 7505-89. Також
відсутній квалитет точності обробки поверхонь, які не обумовлені на кресленні.
Основний напис містить найменування деталі, її матеріал, а також позначення.
Помилково вказаний стандарт на матеріал деталі, необхідно було вказати ГОСТ
4543-71. Через погану якість копії не є видимою маса деталі і масштаб
виконаного креслення. Відсутні відомості об організації - розробника технічної
документації та її виконавцях.
В цілому креслення дає уявлення про конфігурацію деталі, її розмірах,
взаємному розташуванні поверхонь, яких цілком достатньо для визначення
можливих способів отримання заготовки, проте недолік відомостей про
параметри шорсткості обробки (особливо це стосується поверхонь зовнішнього
контуру деталі) не дає повною мірою визначити технологічний маршрут
механічної обробки деталі. Виходячи з цього, приймаємо параметр шорсткості
поверхонь, для яких не вказаний на полі креслення Rа=12,5 мкм, а також не
вказані граничні відхилення розмірів: отворів - Н14, валів - h4, останніх - IТ14/2.
Хімічний склад матеріалу деталі приведений в таблиці 1, а механічні
властивості в таблиці 2.
Таблиця 1 – Хімічний склад (%) Сталі 45 ГОСТ 4543-71
С
S1
Мn
Сг
Р не
більше
S не
більше
Сu не
більше
Ni
не більше
0,41..0,49 0,17...0,3 0,5...0,8 0,81...1,1
0,035
0,035
0,3
0,3
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 3

3
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Таблиця 2 – Механічні властивості Сталі 45Х ГОСТ 4543-71
Стан
постачання
Термообробка
КП
Перетин,
мм
σ
т
, МПа
σ
в
,МПа
НВ
Поковки
Нормалізація
315
100
315
570
167-207
Гартування
395
100
395
615
187-229
відпустка
490
490
655
212-248
590
590
735
235-277
640
640
785
248-293
2 Аналіз технологічності конструкції деталі
Деталь «Насадок вісі нижніх важелів» виготовляється з легованої
конструкційної сталі марки Сталь 45Х ГОСТ 4543-71 і проходить термічну
обробку. Твердість після термообробки НВ 255...285, достатньо невелика, що дає
можливість виконати термічну обробку безпосередньо заготовки, оскільки
погіршень умов різання не буде. Введення операцій термічної обробки в
технологічний процес механічної обробки, після чорнових операцій приведе до
зайвих температурних деформацій унаслідок нерівномірності перетинів деталі і
зажадає додаткової механічної обробки для виправлення взаємного
розташування поверхонь деталі.
Аналіз креслення деталі, геометричних розмірів її поверхонь показує, що
необхідно збільшити діаметр отвору ø76m6 до розміру ø75r7, унаслідок того що
діаметр шліців по западинах дорівнює ø74,5 мм і отже западини шліців
розташовуються по всій довжині отв. ø74, що створює погані умови різання.
Наступним нетехнологічним елементом конструкції деталі є відсутність
канавки під вихід шліфувального круга в отв. ø74, яке обробляється до показника
якості поверхні Rа=0,8мкм, що досягається шліфуванням, а при довжині отвору
16 мм, обробка його проводиться тільки методом урізування і наявність упору у
вигляді торцевої поверхні деталі украй небажано.
Фаска шириною З мм під кутом 45° в шліцьовому отворі з боку
циліндрового отвору ø74 мм взагалі нездійснима оскільки перепад діаметрів
складає 0,5Е=(74-71,5) 0,5=1,15 мм.
До технологічних елементів конструкції можна також віднести відсутність
канавки для виходу різьби, хоча різниця довжин отвору і різьбової частини
складає 10 мм, що цілком забезпечує нормальні умови для виходу ріжучого
інструменту. Разом з цим параметри різьби, а саме діаметр, не відповідає
стандартному, що створює додаткові труднощі під час контролю (необхідне
використання спеціального контрольного калібру), при цьому крок різьби
відповідає стандартному.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 4

4
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Параметри трикутних шліців, які застосовуються для передачі малих
обертових моментів і з метою уникнути використання пресових з'єднань,
нормалізовані стандартами автотракторної промисловості.
В цілому деталь достатньо технологічна, основна маса поверхонь має
невисокі вимоги по точності і якості обробки, відсутні вимоги по співвісній
різьбового, шліцьового і циліндрового ø74т6 отворів. Проте, як було сказано
вище необхідно збільшити діаметр отвору до ø75 мм і ввести в нім канавку для
забезпечення нормального виходу ріжучих інструментів при механічній обробці.
З погляду точності і якості поверхні, то тільки поверхня отв. ø74мм і шліци
обробляються по 6-у і 8-у квалітетам точності з параметрами шорсткості Rа=0,8
мкм, решта поверхонь обробляється з Rа=12,5мкм і має 14-ій квалітет точності.
3 Вибір та обґрунтування варіантів виготовлення заготовки
Вибір заготовок є одному з найважливіших етапів технологічної підготовки
виробництва виробів в машинобудуванні. Технологічну підготовку виробництва
виконують в повному обсязі тільки в тих випадках, якщо початкова заготовка не
задана конструктором виробу директивне, а технологічні можливості
підприємства і наявні виробничі ресурси допускають вибір альтернативних видів
і способів виготовлення заготовок. Вибір заготовок, розробку їх конструкції і
технології виготовлення виконують технологічні служби заготівельного
виробництва або технологічні служби підприємства і механоскладальних цехів в
умовах багатономенклатурного виробництва одинично-серійного типів.
Початковими даними для вибору заготовки слугують: креслення деталі з
технічними вимогами на виготовлення, з вказівкою її маси і матеріалу, річний
об'єм випуску на підставі якого робиться висновок про тип виробництва; дані
про технологічні можливості і ресурси виробництва. Для типових деталей
машинобудування вибір спрощується - використовуються тільки типові рішення.
Для решти деталей вибір проводиться тільки за наявності альтернативних
рішень.
Одним з основних принципів вибору методу отримання заготовки -
максимальне наближення заготовки до форми готової деталі, що дозволяє
скоротити об'єм механічної обробки, скоротити витрату металу, але в той же час
збільшує витрати в заготівельному виробництві на устаткування і оснащення,
отже необхідно вибрати найбільш оптимальний варіант.
Основними чинниками, що визначають спосіб отримання заготовки є:
форма деталі; властивості матеріалу (рідино плинність, зварюваність,
пластичність, оброблюваність різанням); щільність матеріалу, орієнтованість
структури, питома вартість матеріалу, відповідальність конструкції, тип
виробництва.
Розглянемо конструкцію деталі на відповідність чинників, що впливають на
спосіб виготовлення деталі:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 5

5
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Ø форма деталі - середній складності, зовнішній контур обмежений
циліндровими поверхнями з переходами радіусів, внутрішні поклади
ступінчастої форми, циліндрові - спосіб виготовлення, що рекомендується,
заготовки - литво, обробка тиском;
Ø властивості матеріалу - матеріал деталі легована конструкційна Сталь 45Х
ГОСТ 4543-71 не призначена для виливків, важко зварювана, але має високу
пластичність і хорошу оброблюваність різанням - рекомендується спосіб
виготовлення заготовки: обробка тиском, стандартний прокат.
Ø щільність матеріалу - орієнтованість структури: вважаючи що деталь
використовується в автомобільній промисловості та під час роботи вона
піддається динамічним навантаженням та необхідна висока щільність матеріалу
і орієнтованість структури, що забезпечується обробкою тиском.
Ø питома вартість матеріалу - сталь легована середній вартості тому
рекомендується для отримання заготовки використовувати споісіб обробки
металів тиском.
Ø деталь достатньо відповідальна, поломка може привести до аварії механізму -
рекомендовані способи отримання заготовки: прокат, обробка тиском;
Ø тип виробництва: серійний, програма випуску 10 тис. шт.: чим вище
серійність виробництва, тим більш вигідним стає максимальне наближення
форми заготовки до форми готової деталі: спосіб отримання заготовки, що
рекомендується: прокат, обробка тиском, лиття.
Аналізуючи чинники, приймаємо спосіб виготовлення заготовки - обробка
тиском. Спосіб виготовлення заготовки литвом неприйнятний, оскільки Сталь
45Х для виливків не застосовується, використання зварної заготовки недоцільне
через форму деталі і технологічні властивості матеріалу.
Виготовлення деталі з прокату через достатньо високу річну програму випуску -
недоцільно. Приймаємо спосіб отримання заготовки: обробка металів тиском
визначуваний вид заготовки, а саме метод її отримання: або вільним куванням на
пресах і молотах, або гарячим об'ємним штампуванням.
Приймаємо два варіанти виготовлення заготовки:
1. Вільне кування на молотах в подкладных кільцях.
2. Гаряче об'ємне штампування на КГШП.
Виготовлення заготовки вільним куванням на пресах не представляється
можливим через геометричну форму деталі. Виготовлення заготовки
штампуванням на ГКМ недоцільно через геометричну форму деталі і наявність
крізного центрального отвору.
Проектування варіантів заготовки
4.1 Заготовка - поковка на молотах в підкладних кільцях
Деталь відноситься до розряду втулок з уступами і отвором: Висота уступу
h=65мм, менше зовнішнього діаметру деталі D1=126мм. Повна висота деталі
Н=116,2мм. Н<0,75. Н=27,15мм D1-D2=126-88=38мм>0,2D1=126·0,2=25,2мм
Висновок - кування заготовки в підкладних кільцях можливе. Розрахунок
припусков допусків і визначення розмірів заготовки виконуємо за методикою і
рекомендаціями ГОСТ 7829-70.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 6

6
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Основні припуски і граничні відхилення на розміри деталі:
- на діаметр фланця 126мм: припуск і граничні відхилення 11-3 мм;
- на діаметр маточини 88мм: припуск і граничні. відхилення 8±4 мм;
- на внутрішній діаметр 71,7мм: припуск і граничні. відхилення 17±3 мм;
- на загальну висоту 116,2мм: припуск і граничні. відхилення 10±3 мм;
- на висоту фланця 65мм: припуск і граничні. відхилення 10±3 мм.
Додатковий припуск на не співвісність призначаємо на діаметр маточини
оскільки виконується умова:
'
'
'
'
'
1
2
D h D (H h )
⋅ >
−
тобто
137 75 96(126 75)
⋅ >
−
.
Величина додаткового припуска на діаметр маточини 4 мм, отже припуск і
граничні відхилення на діаметр маточини – 12±4 мм. Отвір в поковке здійснимо,
оскільки
'
'
H 126,2
2,3 2,5.
54,7
d
=
=
<
Поковку виготовляємо з обкаткою по фланцю оскільки
'
1
'
D
137
1,83 5.
75
h
=
=
<
а
би
Рисунок 1 – Насадок вісі нижніх важелів (поковка):
а- ескіз заготовки; б – 3D-изображение поковки
Остаточні розміри поковки на рис. Об'єм і відповідно масу поковки
визначаємо виходячи з об'ємів (мас) елементарних частин складових поковки
V=V
1
+V
2
–V
3
.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 7

7
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
2
2
3
1
1
2
2
3
2
2
2
3
1
3
3
πD
3,14 13,7
V
h
7,5 1105,6 см ;
4
4
10,5
10
10,5 10 3,14 6,1
V
420,9см ;
2
2
2
2
3
πd
π 5,4
V
H
12,7 290,8см ;
4
4
V 1105,6 420,9 290,8 1235,7 см .
⋅
=
=
⋅
=


⋅


 
=
+
+
⋅
⋅
=




 


 




⋅
=
⋅ =
⋅
=
=
+
+
=
Маса поковки
3
3
n
G
γ V 10
7,85 1235,7 10
9,7 кг.
−
−
= ⋅ ⋅
=
⋅
⋅
=
Об'єм початкової заготовки для поковки визначуваний за формулою [6]
де V
пок
об'єм поковки V
пок
=1235,7см
3
V
обр
- об'єм обрубування; V
в
– об'єм видри; V
уг
- об'єм угару.
Для круглої заготовки, яку отримують куванням в подкладных кільцях V
обр
=0.
Об'єм матеріалу отвору, що видаляється під час пробивання
2
2
3
в
отв
отв
V (0,15...0,2) d
h
(0,15...0,2) 5,4 12,7 55,5...74см .
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
Приймаємо V
в
=65 см
3
.
Об’єм угару
3
уг
пок
обр
в
V
0,03 (V
V
V ) 0,03 (1235,7 65) 39см .
=
⋅
+
+
=
⋅
+
=
Об'єм початкової заготовки
3
из
V
1235,7 65 39 1339,7см .
=
+ +
=
Площа поперечного перетину початкової заготовки при виконанні початкової
заготовки.
max
из
пок
F
F
/ Ук.
=
де:
max
пок
F
– максимальна площа поперечного перетину поковки;
Ук=1,25 1,6-величина укову.
2
из
π 13,7 3,14 13,7
F
105,5см .
4 Ук
4 1,4
⋅
⋅
=
=
=
⋅
⋅
За ГОСТ 2590-88 приймаємо прокат круглого перетину діаметром 120 мм, площею
поперечного перетину F
пр.
=113,1 см
3
, виходячи з умови F
пр
= F
и.з
Довга початкової заготовки
2
из
из
пр
V
1339,7
L
105,3см .
F
4 1,4
=
=
=
⋅
Перевіряємо умову відсутності вигину під час кування
из
из
L
118,5
0,984 2,5.
D
120
=
=
<
Висновок – початкова заготовка:
В120 ГОСТ 2590 88
Круг
, L 118,5мм.
45Х ГОСТ4543 71
−
=
−
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 8

8
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
4.2 Заготовка - штампована поковка на КГШП
Проектування і розрахунок розмірів заготовки виконуємо за методикою і
рекомендаціям ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные»
Штампування гаряче, об'ємне на КГШП (кривошипному горячештамповочном
пресі), клас точності – Т 4.
За масою та характеристикою деталі (кругла в плані) визначаємо масу
заготовки:
М
з
=М
д
·К
в
=4,3·(1,3...1,8)=5,6...7,74 кг. Приймаємо М
з
= 6,5 кг.
Ступінь складності поковки визначаємо через співвідношення маси поковки
G
п
до маси геометричної фігури, в яку вписується поковка G
ф
, тобто . G
п
/G
ф
.
Геометрична фігура - циліндр з розміром в 1,05 рази більше розмірів готової
деталі, отже:
Ф
Ф
2
3
2
3
Ф
Ф
п
Ф
D
126 1,05 132мм; H
116,18 1,05 122мм.
π D
π
G
7,85
H 10
7,85 13,2 12,2 10
13,1кг;
4
4
G
6,5
0,496. Ступінь складності С2.
G
13,1
−
−
=
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
⋅
⋅ ⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
=
=
−
За матеріалом деталі (його хімічному складу) визначаємо групу сталі:
матеріал Сталь 45Х ГОСТ 4543-71 зміст вуглецю З = 0,41-0,49 % сумарна частка
легуючих елементів Si – 0,37%, Мn – 0,8%, Сг- 1,1% (0,37+0.8+1.1) =2,27%.
Оскільки зміст вуглецю більше 0,35%, але менше 0,65% і легуючих елементів
менше 5%, але більше 2% – група сталі – М2.
За номограмою визначаємо початковий індекс поковки: початковий індекс –
14. За початковим індексом виходячи з розмірів поверхонь деталі і показників
якості поверхні визначаємо припуски, допуски і розміри поковки.
Приймаємо плоску поверхню розніму штампу - П.
Розрахунок розмірів поковки зводимо до таблиці 4.1
Таблиця 4.1 – Розрахунок розмірів поковки
Виконаний
розмір деталі
мм
Параметр
шорсткий,
Rа, мкм
Основний
припуск,
мм
Додатков.
Припуск,
мм
Загальний
припуск,
мм
Допуск,
мм
Розрахунк
овий
розмір
поковки
Остаточний
розмір поковки,
мм
ø126
12,5
1,9
0,7
2,6
3,2
131,2
2,4
0,2
132
+
−
ø88
12,5
1,7
0,7
2,4
2,8
92,8
1,6
1,2
94
+
−
ø90,3
(М92×1,5)
12,5
1,7
0,7
2,4
2,8
85,5
1,5
1,3
84
+
−
ø71,7Н11
0,8
2,2
0,7
2,9
2,8
65,9
1,9
0,9
64
+
−
ø75К7
0,8
2,2
0,7
2,9
2,8
69,2
1,2
1,6
68
+
−
50
12,5
1,7
0,7
2,4
2,8
48,6
1,2
1,6
50
+
−
65
12,5
1,7
0,7
2,4
2,8
67,4
1,8
1,0
70
+
−
116,18
12,5
2,2
0,4
2,6
3,2
121,4
123 ±1.6
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 9

9
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Найменший радіус закруглень зовнішніх кутів поковки R=4 мм. Кувальний
напуск виконуємо штампувальними ухилами на зовнішній поверхні: 5° на
внутрішній поверхні: 7°. Виконуємо ескіз поковки штампованої.
По елементарних складових визначаємо об'єм і масу штампувальної поковки.
n
i
i 1
2
2
3
1
2
2
3
2
2
2
3
3
2
2
3
4
2
2
3
5
2
2
6
V
V;
5π
V (7
6,6
7 6,6)
726,5см ;
3
2π
V (7
6,8
7 6,8)
299,2 см ;
3
4,7π
V (5
4,7
5 4,7)
347,3см ;
3
0,2π
V (5
6,8
5 6,8)
44,1см ;
3
5π
V (4,2
3,65
4,2 3,65)
242,4 см ;
3
V (3,4
2,7
3,4 2,7
=
=
=
+
+ ⋅
⋅
=
=
+
+ ⋅
⋅
=
=
+
+ ⋅
⋅
=
=
+
+ ⋅
⋅
=
=
+
+
⋅
⋅
=
=
+
+
⋅
∑
3
3
7
6,5π
)
190,8см ;
3
V
2,7π 726,5см ;
⋅
=
=
=
V=726,5+299,2+347,3+44,1-242,4-190,8-13,7=970,2 см
3
.
Маса поковки Q=7,85·970,2·10-3=7,62 кг
5 Техніко-економічне обґрунтування варіантів виготовлення заготовок
Вибір варіанту виготовлення заготовки виконаний за методом
приведених витрат на виготовлення деталі згідно:
S
n
=S
з
+3
0
+О
э
+Е
н
·З
к
(1)
де S
з
- вартість заготовки деталі; З
0
- заробітна плата за операціями механічної
а
б
Рисунок 2 – Насадок вісі нижніх важелів (поковка штампована):
А -ескіз поковки штампованої; б – 3D-изображение поковки в розрізі
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 10

10
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
обробки, що відрізняються; О
э
– поточні витрати з експлуатації верстата; Е
н
– нормативний коефіцієнт ефективності; З
к
– питомі капітальні витрати на
операцію.
Вартість заготовки визначаємо за формулою:
з
з
м
с
оп
з
д
отх
S G Ц К К К
(G
G ) Ц
=
⋅ ⋅
⋅
⋅
−
−
⋅
(2)
де: G
з
- маса заготовки, кг; Ц – базова вартість заготовок, грн/кг; К
м
. –
коефіцієнт, що враховує масу заготовки; К
с
– коефіцієнт, що враховує групу
серійності; К
оп
– коефіцієнт, що враховує групу складності; маса деталі; Ц
отх
–
базова вартість відходів (стружки), грн./кг
Витрати на заробітну плату за операціями механічної обробки, що
відрізняються, визначаємо із співвідношення:
шт
р
0
2,4 Т
L
З
,
60
⋅
⋅
=
(3)
де: Т
шт
- штучний час на операцію, хв; L
р
- годинна тарифна ставка верстатника,
грн. Поточні витрати з експлуатації верстатів визначаємо за формулою:
шт
э
с Т
О
,
70
⋅
=
(4)
де - с - годинні поточні витрати по експлуатації верстата, грн.
Питомі капітальні витрати на операцію:
ст
зд
шт
к
ст
(S
К ) Т
з
,
60 F η
−
⋅
=
⋅ ⋅
(5)
де: S
ст
– балансова вартість верстата; К
зд
– вартість площі цеху; F – річний фонд
часу роботи верстата; η
ст
– коефіцієнт використання верстата (коефіцієнт
завантаження).
У (5) вартість площі цеху К
зд
визначаємо із співвідношення:
зд
К
П φ γ,
= ⋅ ⋅
де П – вартість 1 м
2
площі цеху; φ – площа верстата, м
2
; γ – коефіцієнт
додаткової площі, яку займає верстат, що залежить від типорозміру верстата.
5 Визначаємо вартість заготовок
5.1.1 Заготовка - поковка на молоті в підкладних кільцях
Маса заготовки Q
з
=9,7 кг
Базова вартість заготовок - молотових поковок за даними КЗГО -
Ц=2,51грн/кг.
Вартість відходів (стружки) Ц
отх
=0,2 грн/кг; коефіцієнт маси поковки
К
м
=0,78; коефіцієнт складності поковки К
с
=0,78; коефіцієнт серійності
виробництва К
оп
=1,0; маса деталі: Q
д
=4,3 кг
з
S
9,7 2,51 0,972 0,78 1 (9,7 4,3) 0,2 13,96 грн,
=
⋅
⋅
⋅
⋅ −
−
⋅
=
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 11

11
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
5.1.2 Заготовка - штампована
поковка
Маса заготовки Q
3
=7,62 кг.
Базова вартість заготовок - молотових поковок за даними КЗГО –
Ц=2,76 грн/кг.
Коефіцієнт маси поковки К
м
=0,792.
Коефіцієнт складності поковки К
с
=0,89.
Коефіцієнт серійності виробництва К
п
=1,0.
5.2 Визначення заробітної плати за операціями механічної обробки, що
відрізняються
Штампована і кована заготовки за зовнішнім своїм виглядом майже не
відрізняються одна від одної, особливо це стосується зовнішнього контуру
профілю. Головна відмінність у формі внутрішніх поверхонь, які отримані в
заготовках. У штампованої заготовки форма внутрішніх поверхонь майже
відповідає профілю готової деталі, тоді як у кованої заготовки, внутрішня
поверхня отримана пробивкою циліндрового отвору ø54 мм. Виходячи з форми
отриманих заготовок можна зробити вивід, що обробка заготовок по
зовнішньому контуру практично не відрізняються один від одного, головна
відмінність в об'ємі металу, що знімається. Обробка внутрішніх поверхонь
декілька відрізняється; для кованої заготовки необхідне введення додаткових
операцій і проходів, які пов'язані із зняттям шару металу щоб наблизити норму
внутрішніх поверхонь заготовки до форми, отриманої в результаті гарячого
об'ємного штампування.
Річна програма випуску деталей 10000 шт., що при масі деталі в 4,3 кг
відповідає середньосерійному типу виробництва. Приймаємо, що токарна
обробка зовнішніх і внутрішніх поверхонь як штампованою, так і кованою
заготовок проводиться на токарно-гвинторізному верстаті 16К20. Технологічні
переходи механічної обробки кованої заготовки:
Ø підрізання торця;
Ø чорнове розточування отвору під шліци (до ø70 мм.);
Ø розточування отвору під різьбу;
Ø точіння по зовнішньому контуру;
Ø підрізання торця (ø88 – ø70).
Технологічні переходи механічної обробки штампованої заготовки:
Ø підрізання торця ø132 – ø84;
Ø підрізання торця ø94 – ø68;
Ø розточування отвору під шліци до ø70;
Ø точіння по контуру.
Решта технологічних переходів операцій механічної обробки однакова для
обох видів заготовок. Як було сказано вище, відмінність в переходах механічної
обробки обумовлена довжиною обробки поверхонь і кількістю переходів.
Визначаємо укрупнено, по емпіричних залежностях штучний час на обробку по
переходах:
- заготовка - поковка на молоті в підкладних кільцях
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 12

12
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Перший станов:
а) підрізування торця ø137 – ø54.
2
2
3
2
2
0
Т
0,037(
) 10
0,037 (137
54 ) 0,59 хв.
−
=
−
⋅
=
⋅
−
=
D
d
б) граничне розточування отвору до ø70мм.
-3
3
0
Т
0,18
×10
0,18 70 127 10
1,6 хв.
−
=
⋅
=
⋅ ⋅
⋅
=
d×l
в) розточування отвору під різьбу М92×1,5 до розмірів отвору в штампованій
заготовки:
3
3
0
Т
0,18
10
0,18 84 50 10
0,76 хв.
−
−
=
⋅ ⋅ ⋅
=
⋅ ⋅ ⋅
=
d l
г) точіння по зовнішньому контуру.
3
3
0
Т
0,17
10
0,17 137 70 10
1,63 хв.
−
−
=
⋅ ⋅ ⋅
=
⋅
⋅ ⋅
=
d l
Разом: основний час на перший станов:
0i
Т
0,59 1,6 0,76 1,63 4,6 хв
=
+
+
+
=
∑
Штучний час першого установа:
Т
шт
=У
к
·Т
0
=1,75·4,6=8,1 хв.
Другий станов:
а) підрізання торця ø100 – ø70
Т
0
=0,037·(1002-702)·10
-3
=0,19 хв
б) точіння по зовнішньому контуру:
Т
0
=0,17·100·43·10
-3
хв.
в) точіння конусу ø126 – ø88
Т
0
=0,63·(1262–882)·10
-3
=5,1 хв
Основний час другого установа:
02
Т
0,19 0,73 5,1 6,02 хв.
=
+
+
=
∑
Штучний час другого установу:
Т
шт
=1,75·6,02=10,5 хв.
Разом штучний час на токарну обробку:
Т
шт
=8,1+10,5=18,6 хв.
Приймаємо, що обробка відповідає кваліфікації 3-го розряду, годинна
ставка якого (КЗГО) 1 грн. 44 коп.
Отже, заробітна плата на операції токарної обробки кованої заготовки:
о
2,4 18,6 1,44
З
1,07 грн.
60
⋅
⋅
=
=
– заготовка – поковка штампована.
Перший станов:
а) підрізування торця ø182 – ø84:
Т
0
=0,037·(1322–842)·10
-3
=0,39 хв.
б) розточування отвору під шліци до ø70:
Т
0
=0,18·70·83·10
-3
=1,05 хв.
в) точіння по зовнішньому контуру:
Т
0
=0,17·132·70·10
-3
=1,57 хв.
Основний час на перший станов:
01
Т
0,39 1,05 1,57 3,01хв.
=
+
+
=
∑
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 13

13
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Штучний час:
Т
шт
=1,75·3,01<5,27 хв.
Другий станов:
а) підрізування торця ø94 – ø68:
Т
0
=0,037·(942–682)·10
-3
=0,16 хв.
б) точіння по зовнішньому контуру:
Т
0
=0,17·94·43·10
-3
=0,69 хв.
в) точіння радіусу і переходів радіусів:
Т
0
=0,63·(1262–882)·10
-3
=5,1 хв.
02
Т
0,16 0,69 5,1 5,95 хв.
=
+
+
=
∑
Т
шт
=5,95·1,75=10,4 хв.
Штучний час на токарну обробку:
шт
Т
5,27 10,4 15,67 хв.
=
+
=
∑
Заробітна плата на токарну обробку штампованої заготовки:
0
2,4 15,67 1,44
З
0,9 грн.
60
⋅
⋅
=
=
5.3 Поточні витрати з експлуатації верстата
Для заготовки - поковки на молоті:
О
э
=(0,25·1970·18,6)/70=1,31 грн.
Для заготовки - штампованої поковки:
О
э
=(0,25·1970·15,67)/70=1,10 грн.
5.4 Питомі капітальні витрати на операцію
Приймаємо балансову вартість верстата 16К20 S
СТ
=39505 грн. Габаритні
розміри верстата в плані Н×В=2505× 1190 мм
2
.
Отже площа верстата φ=Н×В=2,505 1,19=2,98 м
2
. Вартість 1 м
2
площі цеху П=
1970 0,2=394 грн.
Вартість площі цеху, яку займає верстат:
К
зд
=394 2,98 5,0=5870,6 грн.
Річний фонд часу роботи верстата (за двозмінним режимом) F=3883 годин.
5.4.1 Розрахунок капітальних витрат для заготовки - поковки на молоті
Коефіцієнт завантаження верстатів:
шт
ст
Т
N
η
,
70 F m
⋅
=
⋅ ⋅
де N - програма випуску готових виробів; m - кількість верстатів.
ст
18,6 10000
η
0.684.
70 3883 1
⋅
=
=
⋅
⋅
Питомі капітальні витрати на операцію:
к
(39505 5870,6) 18,6
З
5,3грн.
60 3883 0,684
+
⋅
=
=
⋅
⋅
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 14

14
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
5.4.2 Капітальні витрати для штампованої поковки
ст
15,67 10000
η
0,58.
70 3883 1
⋅
=
=
⋅
⋅
к
(39505 5870,6) 15,67
З
5,26 грн.
60 3883 0,58
+
⋅
=
=
⋅
⋅
Приведені витрати на виготовлення деталі: -заготовка - поковка на молоті:
З
пм
=13,96+1,07+1,31+0,15·5,3=17,14 грн.
- заготовка – поковка штампована :
З
пш
=14,16+1,1+0,9+0,15·5,26=16,95 грн
Висновок: хоча виготовлення штампованої заготовки дещо дорожче чим
вільним куванням на молотах в підкладних кільцях, приведені витрати на
виготовлення деталі декілька нижче, за рахунок зменшення вартості механічної
обробки, при цьому економічний ефект на річну програму випуску складе:
Е=(17,14–16,95)·10000=1900 грн.
Економія металу за рахунок зменшення маси заготовки:
Е
м
=(9,7–7,62)·10000=20800 кг=20,8 тн.
Отже, як заготовку деталі «Насадок вісі нижніх важелів» застосовуємо -
штампованную поковку.
6 Вибір початкової заготовки
Вибір початкової заготовки штампованої поковки виконуємо згідно
методики [6] в наступній послідовності:
- визначуваний об'єм початкової заготовки:
V
из
=V
пок
+V
0
+V
пер
+V
к
+V
уг
де: V
пок
- об'єм поковки; V
пок
=970,2 см
2
;
V
пер
- об'єм перемички; V
0
– об'єм облоя;
V
к
– об'єм кліщовини V
к
=0, оскільки штампування в торець;
V
уг
- об'єм угару.
Об'єм облоя
F
о
- площа поперечного перетину облойной канавки F
о
=3,2 см
2
;
L - периметр поковки по лінії розніму штампу.
п
L (1,05...1,07) π D
(1,05...1,07) 3,14 13,2 43,5...44,4см
=
⋅ ⋅
=
⋅
⋅
=
Приймаємо L= 44 см.
V
0
=(0,5...0,8)·3,2·44=70,4...112,6 см
2
.
Приймаємо V
0
=92 см
3
.
Об'єм перемички:
2
2
пер
3
пер
π D
3,14 5,4
V
S
0,6 13,7 см .
4
4
⋅
⋅
=
⋅ =
⋅
=
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 15

15
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
Об'єм угару:
V
уг
=(0,01...0,02)·(V
пок
+V
0
+V
пер
)= (0,01...0,02)·(970,2+92+13,7)=10,76...21,52 см
3
.
V
из
=970,2+92+13,7+15,1=1091 см
3
.
Довжина початкової заготовки при куванні в торець:
L
из
=(1,15...1,1)·L
пок
=(1,1...1,15)·123=135,3...141,5 мм. Приймаємо L
из
. = 140 мм.
Площа поперечного перетину початкової заготовки:
F
из
=V
из
/L
из
=1091/14=77,93 см
2
.
За додатком приймаємо прокат круглого перетину ø100 мм точності В з
площею F
пр
=78,54 см
2
. Уточнюємо довжину початкової заготовки:
из
из
пр
L
V / F
1091/ 78,54 139 мм.
=
=
=
Перевіряємо умову відсутність вигину заготовки під час штампування за
умови:
из
из
139
L / D
2,5...3,0;
1,39 2,5.
100
≤
=
<
Умова відсутності вигину заготовки виконується.
Висновок: початкова заготовка для штампованої поковки
В100 ГОСТ2590 88
Круг
,
L 139 1.
45Х ГОСТ4543 71
−
=
±
−
Для визначення маси початкової заготовки використовуємо програмне
забезпечення Компас-графік 3D.
Рисунок 3 – До розрахунку маси початкової заготовки поковки
Маса вихідної заготовки складає G
из
=8,537 кг
7 Розрахунок показників технологічності
Коефіцієнт використання матеріалу:
К
им
= G
дет
/G
из
=4,3/8,537=0,5.
Коефіцієнт виходу придатного продукту заготівельного виробництва:
К
вг
= G
заг
/G
из
=7,62/8,537=0,893.
Коефіцієнт вагової точності:
К
в.т
= G
дет
/G
заг
=4,3/7,62=0,564.
Перевірка: К
им
= К
вг
. К
вт
.=0,893 0,564=0,5.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

---

Page 16

16
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
КНУ.РГР.6.050502.13.16.РПЗ
ЛІТЕРАТУРА
1. Васильев А. С. Кондаков А.И. Выбор заготовок в машиностроении.
Справочник. Инженерный журнал. №7-2002 г.
2. Кондаков
А.И. Выбор
исходных
заготовок и
современные
информационные
технологии.
«Заготовительные
производства
в
машиностроении» №3-2003г. М.: Машиностоение.2003 г.
3. Горбацевич Л.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии
машиностроения. Мн.: Высшая школа. 1983 г.
4. ГОСТ 7829-70. Поковки из углеродистой и легированной стали
изготавливаемые ковкой на молотах. Припуски и допуски. М.: Издательство
стандартов. 1989 г.
5. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и
кузнечные напуски. М.: Издательство стандартов. 1990 г.
6. Аралкін А.С. Вибір вихідної заготовки поковки. Методичні вказівки.
Кривий Ріг: КНУ.– 2010 р.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com