Экономическое обоснование выбора метода получения заготовки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Проектирование заготовок»

«Экономическое обоснование выбора метода получения заготовки для детали ступенчатый вал»

Студент: Кадушкин

Группа М-402

Преподаватель: Боровков Валерий Михайлович

Вариант №1

ТОЛЬЯТТИ 2004г.

Содержание

Аннотация

Введение

I.                Анализ исходных данных

II.               Получение заготовки литьём в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой

III.             Получение заготовки штамповкой на ГКШП

IV.             Технико-экономический анализ

Заключение

Список литературы

Аннотация

УДК 621.73 (043). 001. 375

Бережнов Евгений Петрович. Проектирование заготовки для детали «ступенчатый вал» Кафедра «Технология машиностроения» ТГУ, Тольятти 2004 г. Курсовой проект призван правильно найти подход к разработке технико-экономических аспектов заготовительного производства.

В курсовой работе представлено проектирование двух методов получения заготовки для последующего изготовления из неё детали «ступенчатый вал»: получение заготовки методом литья в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой и получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах. Проведены технико-экономические расчёты для данных методов получения заготовки.

Введение

На выбор метода получения заготовки оказывает влияние: материала детали, ее назначение и технические требования на изготовление; объем и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали.

Оптимальный метод получения заготовки определяет на основании всестороннего анализа названных факторов и технико-экономического расчета технологической себестоимости детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготавливаемой из нее детали, при минимальной себестоимости последней считается оптимальным.

I.             Анализ исходных данных

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

Исходные данные:

Деталь: ступенчатый вал

Материал: 12Х13 ГОСТ 1080-85

Годовая программа выпуска: Nг=530000штук.

Рассмотрим два метода получения заготовки для данной детали:

-         литье в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой;

-         штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах.

II.           Получение заготовки литьем в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой

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 – 8

-         ряд припусков – 2.

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

Размеры, мм	Допуски, мм	Припуски, мм	Расчет размеров заготовки, мм	Окончательные размеры, мм
Ø25	1,1	1,6	Ø25+(2.1,6)±1,1=28,2±1,1≈Ø28±1,1	Ø28±1,1
Ø30	1,1	1,6	Ø30+(2.1,6)±1,1=33,2±1,1≈Ø33±1,1	Ø33±1,1
Ø25	1,1	1,6	Ø25+(2.1,6)±1,1=28,2±1,1≈Ø28±1,1	Ø28±1,1
10	0,9	1,4	10+(2.1,4)±0,9=12,8±0,9≈13±0,9	13±0,9
110	1,6	2,4	110+(2.2,4)±1,6=114,8±1,6≈115±1,6	115±1,6

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 2°.

3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=2мм.

4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:

где: m – масса детали, кг;

M – масса заготовки, кг.

Рассчитаем массу заготовки:

где: γ – плотность материала, г/см³. Для стали 12Х13: γ=7,85 г/см³;

Vз – объем заготовки.

Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:

M_заг.=0,58кг.

Рассчитаем массу детали:

m=V_д^.γ

m_дет.=0,343 кг

Определим коэффициент использования материала:

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

III.          Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах

1) По таблице 3.1.3 [1] выбираем:

а) Оборудование – пресс с выталкивателем;

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

в) Радиусы закруглений r = 1мм, R = 4мм.

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

Таблица №2

Размеры, мм	Допуски, мм	Припуски, мм	Расчет размеров заготовки, мм	Окончательные размеры, мм
Ø25	+0,7 -0,4	1,5	Ø25+(2.1,5)±1,1=Ø28	Ø
Ø30	+0,7 -0,4	1	Ø30+(2.1,6)±1,1=Ø32	Ø
Ø25	+0,7 -0,4	1,8	Ø25+(2.1,6)±1,1=28,6≈Ø29	Ø
10	+0,7 -0,4	1,5	10+(2.1,4)±0,9=13
110	+0,8 -0,4	1,6	110+(2.2,4)±1,6=113,2≈113

3) Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:

4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:

Коэффициент Со принимаем равным 0,016.

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

а) Усилие пресса – 6.3 МН;

б) h_o = 1мм;

в) l = 5 мм;

г) h = 5мм;

д) R₁ = 15мм.

6) Рассчитать объем заготовки [1]:

V_заг.=V_п+V_у+V_о

где:

а) Объем поковки:

V_п=18463,2+10449,92+46212,95=75126,07мм³

б) Объем угара:

в) Объем облоя:

V_о=ξ^.F_М^.(Р_п+ ξ ^. π ^. l), где:

ξ=2 – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика;

F_M=l ^.h_o=5^.1=5мм² - площадь поперечного сечения мостика;

Р_п=28+(32-28)+2^.30+2^.13+2^.70+29+(32-29)=290мм – периметр поковки;

V_о=2^.5^.(290+2^.3,14^.5)=3214мм³;

г) Объем поковки:

V_заг.=75126,07+563,4+3214=78903,47мм³;

7) Рассчитаем массу поковки:

=78903,47^.7,85^.10^-6=0,6кг

8) Определим коэффициент использования материала:

9) Рассчитаем усилие штамповки:

,

где:

а) Dn=Dзаг.=

б)

в) Fп=3286мм²; σ_в=64,72кгс/мм²

г)

,

Расчетное усилие штамповки совпадает с выбранным в пункте 5, значит расчеты верны по таблице 3.5 [1] выбираем примерную производительность КГШП 400 шт/ч.

IV.          Технико-экономический анализ

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

Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:

С_т=С_заг.^. М + C_мех.^. (М-m)-С_отх.^. (M-m)

где: М – масса заготовки;

m – масса детали;

С_заг – стоимость одного килограмма заготовок, руб/кг;

C_мех. – стоимость механической обработки, руб/кг;

С_отх – стоимость одного килограмма отходов, руб/кг.

Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой и штамповкой на на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:

С_заг=С_от^. h_T^. h_C^. h_B^. h_M^. h_П , руб/кг,

где: С_от – базовая стоимость одного килограмма заготовки;

h_T – коэффициент, учитывающий точность заготовки;

h_C – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;

h_B – коэффициент, учитывающий массу заготовки;

h_M – коэффициент, учитывающий материал заготовки;

h_П - коэффициент, учитывающий группу серийности.

Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле (7) следующие [1]:

h_T =1,03 – 2^-ой класс точности;

h_C =0,7 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =1,07 – так как масса заготовки находится в пределах 0,5…1,0 кг;

h_M =2,40 – так как сталь легированная;

h_П =0,5 – 1^-ая группа серийности;

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет С_от = 0,29 руб.

С_заг. = 0,29 ^. 1,03 ^. 0,7 ^. 1,07 ^. 2,04 ^. 0,5 =0,27 руб.

Определяем стоимость механической обработки по формуле:

С_мех. = С_с + Е_м^. С_к, руб/кг;

где:

С_с = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки [1];

С_к = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки [1];

Е_м = 0,15 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].

С_мех. = 0,495 + 0,15 ^. 1,085 = 0,66 руб/кг

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

Определим общую стоимость заготовки получаемую по методу литья:

С_т = 0,27 ^. 0,58 + 0,66 ^. (0,58-0,343) – 0,0298 ^. (0,58-0,343) = 0,306

Для заготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:

С_заг=С_шт^. h_T^. h_C^. h_B^. h_M^. h_П , руб/кг,

где:

h_T =1,05 – 1^-ой класс точности;

h_C =0,77 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =1,64 – так как масса заготовки находится в пределах 0,25…0,63 кг;

h_M =1,18;

h_П =1;

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет С_шт = 0,315 руб.

С_заг. = 0,315 ^. 1,05 ^. 0,77 ^. 1,64 ^. 1,18 ^. 1 = 0,49 руб/кг

Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:

С_т = 0,49 ^. 0,6 + 0,66 ^. (0,6-0,343) – 0,0298 ^. (0,6-0,343) = 0,456

Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной методом литья.

Ожидаемая годовая экономия:

Э_год. = (С_Т2 – С_Т1) ^. N руб;

где N – годовая программа выпуска деталей, шт.;

Э_год. = (0,456 – 0,306) ^. 530000 = 79500 руб.

Вывод: в качестве метода получения заготовки принимаем литье в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой, с годовой экономией в 79500 рублей.

Заключение

После разработки и проведения технико-экономических расчетов получения заготовок и сравнения их себестоимости приходим к выводу, что получение детали из заготовки, полученной методом литья в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой более выгодно, чем из заготовки, полученной методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах.

Список литературы

1. Методические указания по дисциплине «Проектирование заготовок» для выполнения курсовой работы по специальности 120100 Технология машиностроения / составил Боровков В. М., Черемисин А. С. – Тольятти: ТГУ, 2002 г.