Разработка и технико-экономический анализ получения заготовок для детали зубчатое колесо МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Тольяттинский государственный университет Кафедра «Технология машиностроения» по предмету: Производство заготовок на тему: «Разработка и технико-экономический анализ получения заготовок для детали зубчатое колесо» Группа: М-402 Студент: Суранова И.А. Преподаватель: Боровков В.М. Тольятти 2001г Содержание Аннотация Введение 1. Анализ исходных данных 2. Получение заготовки литьём по выплавляемым моделям 3. Получение заготовки штамповкой на КГШП 4. Технико-экономический анализ Заключение Список литературы Аннотация В курсовой работе представлено два метода получения заготовки для изготовления детали зубчатое колесо и их сравнение с экономической точки зрения. Это получение заготовки методом литья по выплавляемым моделям и получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах. Введение На выбор метода получения заготовки оказывает влияние: материал детали, ее назначение и технические требования на изготовление; объём и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали. Оптимальный метод получения заготовки определяет на основании всестороннего анализа названных факторов и технико-экономического расчёта технологической себестоимости детали. Метод получения заготовки обеспечивающий технологичность изготавливаемой из неё детали, при минимальной себестоимости последней считается оптимальным. 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 Размеры Допуск Припуск Расчёт заготовки Окончательные размер Æ80 +2,2 3,2 Æ80+ (2×3,2)± 2,2 Æ86,4± 2,2 Æ70 +2,2 3,2 Æ70+(2×3,2)± 2,2 Æ76,4± 2,2 Æ70 +2,2 3,2 Æ70+(2×3,2)± 2,2 Æ76,4± 2,2 310 +2,2 3,2 310+(2×3,2)± 2,2 316,4± 2,2 50 +2,2 3,2 50+(2×3,2)± 2,2 56,4± 2,2 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 Размеры Припуск Допуск Расчёт заготовки Окончательные размер Æ70 +2,3 +2,0 -1,2 Æ70-(2×2,3) Ш Æ70 +2,3 +2,0 -1,2 Æ70+(2×2,3) Ш Æ80 +2,3 +2,0 -1,2 Æ80+(2×2,3) Ш 50 +2,3 +1,8 -1,5 50+(2×2,3) Ш 310 +2,7 +2,0 -1,8 310+(2×2,7) Ш 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. Список литературы 1. Разработка чертежа отливки: Методические указания к лабораторной работе №1/ составил Боровков В. М. – Тольятти: ТПИ, 1996 г. 2. Разработка чертежа заготовки и технологического процесса её получения штамповкой на кривошипно-горячештамповочных прессах: Методические указания к лабораторной работе №2/ составил Боровков В. М. – Тольятти: ТПИ, 1990 г. 3. Экономическое обоснование выбора заготовок при проектирование технологических процессов: Методические указания к лабораторной работе №3/ составил Боровков В. М. – Тольятти: ТПИ, 1986 г.