Разработка и технико-экономический анализ получения заготовок для детали зубчатое колесо

Разработка и технико-экономический анализ получения заготовок для детали зубчатое колесо

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1. Анализ исходных данных

Исходя, из служебного назначения детали и годовой программы выпуска требуется выбрать метод изготовления заготовки на данную деталь с учётом экономического обоснования выбранного метода изготовления. Метод изготовления заготовки должен обеспечить минимальные суммарные затраты при её изготовлении и последующей обработки.

Исходные данные:

Деталь: вал-шестерня

Материал: Сталь 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71

Годовая программа выпуска: NГ = 5000 штук.

Рассмотрим два метода получения заготовки для данной детали

- литьё в песчаные формы;

- штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах.

2. Получение заготовки литьём в песчаные формы

1) Исходя из требований ГОСТ 26645 - 85 назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.

В зависимости от выбранного метода принимаем:

- класс точности размеров и масс - 9

- ряд припусков - 3.

Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].

Таблица №1

2) Литейные уклоны назначаем из технических требований и соблюдения единообразия для упрощения изготовления литейной модели и согласно ГОСТ 26645 - 85 и ГОСТ 8909 - 88 принимаем литейные уклоны не более 3°.

3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=5 мм согласно таблице 2.4 [1].

4) Определяем коэффициент использования материала КМ, по формуле:

(1)

где: g - масса детали, кг;

G - масса заготовки, кг

Рассчитаем массу заготовки:

(2)

где: г - плотность материла;

VЗ - объём заготовки.

Для стали 12Х2Н4А: г =7850 г/см3.

Объём заготовки определяем как алгебраическую сумму объёмов простейших тел составляющих заготовку:

Тогда:

Рассчитаем массу детали:

 (2)

где: г - плотность материла;

Vд - объём детали.

Тогда:

Определим коэффициент использования материала:

Вывод: Данный метод литья удовлетворяет задаче получения отливки с контуром приближающемся к контуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.

3. Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах

1) По таблице 3.1.3 [1] выбираем:

а) Оборудование - молоты;

б) Штамповочные уклоны: внешние - 7°, внутренние- 10°;

в) Радиусы закруглений r=2 мм, R=5мм.

2) По таблице 3.4 [1] назначаем припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 3.

Таблица №1

3) Рассчитаем площадь поковки в плане [2]:

.

4) Определим толщину мостика для облоя [2]:

(3)

Коэффициент С0 принимаем равным 0,015.

5) По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:

а) Усилие пресса - 6.3 МН;

б) h0=2,38 мм;

в) l=5,5 мм;

г) h=6 мм;

д) R1=15 мм.

6) Рассчитаем объём заготовки [2]:

(4)

где:

а) Объём поковки:

б) Объём угара: (нагрев в электропечах).

в) Объём облоя: , где:

- коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика;

- площадь поперечного сечения мостика;

;

.

г) Объём заготовки:

.

7) Рассчитаем массу заготовки:

где: г - плотность материла;

г =7850 г/мм3, тогда:

qqqqqqq

8) Определим коэффициент использования материала:

9) Рассчитаем усилие штамповки:

(5)

где:

а) - диаметр исходной заготовки ( принимаем m=2), тогда:

;

б) - площадь проекции поковки на плоскость разъёма штампа;

в) - предел прочности штампуемого материала, тогда:

Расчётное значение усилия штамповки совпадает с выбранным в пункте 5, значит расчёты верны по таблице 3.5 выбираем примерную производительность КГШП 160 шт/ч

4. Технико-экономический анализ

Для окончательного выбора метода получения заготовки, следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.

Расчёт технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведём по следующей формуле [3]:

(6)

Где: g - масса детали;

- коэффициент использования материала для i-того метода получения заготовки;

- стоимость одного килограмма заготовок, руб/кг;

- стоимость механической обработки, руб/кг;

- стоимость одного килограмма отходов, руб/кг.

Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литьё в песчаные формы и штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [3]:

руб/кг (7)

где Сот- базовая стоимость одного килограмма заготовки;

hТ - коэффициент, учитывающий точность заготовки;

hС - коэффициент, учитывающий сложность заготовки;

hВ - коэффициент, учитывающий массу заготовки;

hМ - коэффициент, учитывающий материал заготовки;

hП - коэффициент, учитывающий группу серийности.

Для заготовки получаемой по методу литья значения коэффициентов в формуле (7) следующие [3]:

hТ = 1,03 (2-й класс точности);

hС=0,7 (1-я группа сложности получения заготовки);

hВ = 0,87 (так как данная масса находится в пределах от 10…20 кг);

hМ = 2,4 (для материала 12Х2Н4А);

hП = 1,0 (3-я группа серийности).

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет Сот =2,9 руб.

Для заготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах значения коэффициентов в формуле (7) следующие [3]:

hТ = 1,03 (2-й класс точности);

hС = 0,7 (1-я группа сложности получения заготовки);

hВ = 0,8 (так как данная масса находится в пределах от 10…25 кг);

hМ = 2,4 (для материала 12Х2Н4А);

hП = 0,8 (объём производства заготовок больше значений базового варианта). Базовая стоимость одного килограмма заготовки, получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах составляет Сот =0,304 руб.

Определим, стоимость заготовок получаемых, по первому и второму методу подставляя, выбранные данные в формулу (7) получим:

руб/кг;qqqqq

руб/кг.

Определяем стоимость механической обработки по формуле [3]:

руб/кг; (8)

где:

СС=0,495 - текущие затраты на один килограмм стружки, (по машиностроению в целом) [3];

СК=1,085 - капитальные затраты на один килограмм стружки, (по машиностроению в целом) [3];

ЕН= 0,15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем в пределах [3].

Подставим выбранные значения в формулу (8) получим:

руб/кг;

Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх = 0,0298 руб/кг

Определим общую стоимость по первому и второму методу получения заготовки с учётом найденных значений:

Штамповка на КГШП позволяет получить экономию в размере:

руб; (9)

где N - годовая программа выпуска деталей, шт;

руб.

Вывод: В качестве метода получения заготовки принимаем штамповку на КГШП с годовой экономией в 222200 рублей.

Заключение

После разработки и проведения технико-экономических расчётов получения заготовок и сравнения их себестоимости приходим к выводу, что получение детали из заготовки, полученной методом литья по выплавляемым моделям менее выгодно, чем из заготовки, полученной методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах.