Вибір виду і методу одержання заготовки

3.2. Вибір виду і методу одержання заготовки.

Заводський варіант одержання заготовки передбачає одержання заготовки методом лиття в піщано-глиняні форми. Перевага цього методу – найнижча вартість лиття.

Недоліки - низька точність заготовки, високі параметри шорсткості, великі припуски на механічну обробку, потребує найбільших затрат металу.

Я пропоную цей метод замінити на метод лиття в кокіль. Цей метод має переваги: найбільш дешевий серед спеціальних методів лиття, багатократне використання металічних форм; кокіль дозволяє отримати відливки зі стабільними і точними розмірами (до 12 квалітету), параметр шорсткості може досягати R_z=20мкм, підвищуються механічні властивості відливки.

При переході лиття з пісчаних форм на кокіль втрати матеріалу зменшуються на 10-20%, за рахунок літнікової системи, трудоємність механічної обробки за рахунок зменшення припусків і висока точність розмірів зменшується в 1,5-2 рази.

Недоліки – кокілі коштують дорого, можливість короблення через значні усадкові і термічні напруження.

Заміна лиття в пісчані форми на кокільне знижує собівартість відливок приблизно на 30%.

3.3. Техніко-економічне обґрунтування вибору заготовки.

Обґрунтування більш економічного варіанту заготовки робимо по двом параметрам:

1)  коефіцієнт використання матеріалу;

2)  вартість варіантів заготовки.

Варіант І.

Заводський варіант (лиття в пісчано-глиняні форми). Визначаємо коефіцієнт використання матеріалів по формулі (2)

(2)

де т_д – маса деталі, кг, т_д= 6,25 кг

т_з - маса заготовки, кг, обчислюється по формулі (3)

т_з=т_д + т_пр(3)

т_пр =V_пр · γ(4)

де V_пр – об’єм припусків, см³

γ- питома вага матеріалу заготовки, г/см³

Для сірого чавуну γ = 7,5(2,с. 141)

Щоб визначити об’єм припусків, потрібно знати їх розміри. Максимальний припуск при литті в пісчані форми 5мм (2,с. 482). Розіб’ємо припуски на прості частини, що кожна з них мала просту геометричну форму, зручну для розрахунку об’єму.

Головна частина припуску припадає на отвори Ø96мм, їх фланці, а також на фланець верхньої кришки та привали лап.

Загальний припуск знайдемо по формулі (5).

V = 2V_1O+2V_1Ф +2V_2O+2V_2Ф+V_KP+V_Л (5)

де V_1о, V_1Ф , V_2о, 2V_2Ф – об’єми припусків відповідно першого отвору, його фланцю, другого отвору, його фланця;

V_кр, V_л – об’єми припусків кришки і лап відповідно.

Форма припусків обох отворів та фланцю першого отвору має форму кільця. Об’єм кільця знаходимо по формулі (6).

V = h (R² – r²) (6)

де h – висота кільця, мм

r – внутрішній радіус, мм

R – зовнішній радіус, мм

Згідно з кресленнями маємо: h_1о =12мм, R_1о=65мм, r_1о=60мм, h_1ф=5мм, R_1ф=92мм, r_1ф=65мм, h_2о=15мм, R_2о=48мм, r_2о=43мм.

V_1о = 3,14 · 12(65²-60²) = 23550мм³ ≈ 23, 5 см³

V_1ф = 3,14 · 5(92²-65²) = 66552мм³ ≈ 66,6см³

V_2о = 3,14 · 15(48²-43²) = 21430мм³ ≈ 21,4см³

Поверхня фланцю отвору Ø96Н11 є квадрат з вирізаним в ньому отвором. Тому об’єм припуску визначаємо по формулі (7).

V_2ф = S(BH – ПR²) (7)

де B, H – довжина та ширина фланцю відповідно;

B=120мм, H=116мм;

R – радіус отвору; R=48мм;

S – в даному випадку величина припуску; S=5мм.

V_2ф = 5(120·116 – 3,14·48²) = 33427мм³ ≈ 33,4см³

Поверхня кришки є квадратне кільце. Об’єм припуску визначаємо за формулою (8).

V_кр=S(BH-bn)

де S – в даному випадку величина припуску, S=5мм.

В, Н – зовнішня довжина і ширина кришки відповідно.

В=165мм, Н=168мм.

b, h - внутрішня довжина і ширина кришки відповідно.

B= 133мм, h=136мм.

V_кр = 5(165 ·168 - 133·136)= 48160мм³ ≈48,1см³

Поверхня лап є прямокутником. Отже об’єм знаходимо по формулі (9)

V_л=2SHB(9)

де S - величина припуску, S=5мм.

B, H – довжина і ширина лап відповідно, B=226мм, H=30мм.

Vл = 2 5 226 30 = 67800мм3 ≈ 67,8см3

V= 2 23550 + 2 66552 + 2 21430 + 2 33427 + 48160 + 67800 =

= 405878мм³ ≈ 406см³

т_пр = 406 7,5 = 3045 г ≈ 3,05кг.

Але, щоб знайти масу заготовки потрібно також знайти масу відходів металу, які виділяються при обробці різьбових отворів.

В деталі 24 отв. М12-6Н, та по одному отвору М16-6Н і М22-7Н. Умовно приймемо, що в деталі 26 отв М12-6Н.

Знайдемо об’єм одного отвору, умовно вважаючи, що його об’єм дорівнює об’єму циліндру такого ж діаметру і довжини за формулою (10).

V_отв = П · h · r² (10)

де h – глибина отвору, мм, h = 27мм

r – радіус отвору, мм, r = 6мм

V_отв = 3,14 · 27 · 6² ≈ 3052мм³

Тоді загальний об’єм знаходимо по формулі (11)

V_заг = 26 · V_отв (11)

V_заг = 26 · 3052 = 79354 ≈ 80см³

У відповідності з формулою (4) маса 26 отворів знаходимо по формулі (12)

т_отв = V_заг · γ (12)

т_отв = 80 · 7,5 = 600г =0,6кг

Отже, маса заготовки по першому варіанту за формулою (13)

т_з = т_д + т_пр + т_отв (13)

т_з = 6,25 + 3,05 + 0,6 = 9,9кг

Визначимо вартість заготовки за формулою (14)

(14)

де С_1можл – вартість отримання лиття в пісчано-глинистій формі;

С_1можл = 4200грн

 

Варіант ІІ.

Проектує мий варіант (лиття в кокіль).

Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу за формулою (2). Щоб визначити масу припусків і заготовки по другому варіанту робимо перерахунок аналогічно розрахункам по першому варіанту, з тією різницею, що максимальний припуск при литті в кокіль становить 2мм.

V_1о = 3,14 · 12(65²-62²) = 14356мм³

V_1ф = 3,14 · 2(92²-62²) = 29013мм³

V_2о = 3,14 · 15(48²-46²) = 8855мм³

V_2ф = 2(120 · 116 – 3,14 · 46²) = 14552мм³

V_кр = 2(165 · 168 - 133 · 136) = 19264мм³

V_л = 2 · 2 · 226 · 30 = 27120мм³

V = 2 · 14356 + 2 · 29013 + 2 · 8855 + 2 · 14552 + 19264 + 27120 = 179936мм³ ≈

≈ 180см³

т_пр = 180 · 7,5 = 1350г = 1,35кг

тз = 6,25 + 1,35 + 0,6 = 8,2кг

Визначаємо вартість заготовки по другому варіанту згідно з формулою (14). Причому вартість лиття в кокіль С_1можл = 10000грн.

Порівняльну характеристику варіантів приводимо в таблиці 4.

Таблиця 4.

Порівняльна характеристика варіантів заготовки.

Вид заготовки	Кв.м.	Вартість заготовки, грн
Лиття в пісчані форми	0,63	41,58
Лиття в кокіль	0,76	82

Висновок. Хоча і вартість заготовки по проектованому варіанту майже у 2 рази вища, але ми досягли підвищення коефіцієнту використання матеріалу. А враховуючи те, що при другому варіанті ми можемо відмовитися від більшості чорнових операцій, і при цьому значно понизиться трудоємність обробки деталі, то можна вважати другий варіант більш економічним.