2. Технологическая себестоимость изделий

Как было отмечено в 1-й главе, себестоимость изделия - это затраты в денежном выражении на материалы, средства производства и заработную плату, связанные с изго­товлением изделия. В общем случае себестоимость изделий может быть рассчитана по формуле

^с-£^м+4[^о+п+и+(¹⁺⁵7^¹)^з]⁺£^. <⁵-¹²)

где М - расходы на материалы на единицу изделия за вычетом стоимости отходов, р.; О - расходы на амортизацию, содержание и эксплуатацию оборудования, приходящиеся на одно изделие, р.; П - расходы на амортизацию, содержание и эксплуатацию приспо­соблений, приходящиеся на одно изделие, р.; И - расходы на амортизацию и содержание инструмента, приходящиеся на одно изделие, р.; а, - начисления на расходы по заработ­ной плате на социальные нужды, %; а₂ - ивкладные расходы, начисляемые на расходы по заработной плате, %; р - число различных марок материалов, расходуемых на одно изделие; т - число операций, которые проходит одно изделие при его изготовлении; 3 - расходы на заработную плату, приходящиеся на одно изделие, р.; Я, - расходы на нало­ги, приходящиеся на одно изделие.

►

Неполная себестоимость, включаюшая в себя только затраты, связанные с выпол­нением технологического процесса, называется технологической себестоимостью, кото­рая в общем виде может быть определена по формуле:

С_т = С, +■ С_зи + С_э + С_в + С_рсж + С„ + С_а + С_р + С_П + С„л + С₀ + Си,⁺ С_Н1Л, (5.13)

где С, - заработная плата рабочих с начислениями; С_а„ - заработная плата наладчиков с начислениями; С₃ - затраты на силовую электроэнергию; С„ - затраты на вспомогатель­ные материалы (смазочно-обтирочные материалы и смазочно-охлаждающие жидкости); Срс_Х - затраты на амортизацию, заточку и ремонт универсального и специального режу­щего инструмента; С„ - затраты на амортизацию и ремонт универсального и специаль­ного мерительного инструмента; С_д - затраты на амортизацию оборудования; С_р - затра­

ты на ремонт и модернизацию оборудования; С„ - затраты на ремонт и амортизацию универсальных и специальных приспособлений; - затраты на амортизацию, ремонт, отопление, освещение и уборку производственного помещения; С₀ - затраты на общие цеховые расходы (заработная плата вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников и служащих цеха с соответствующими начислениями; расходы по ремонту и амортизации общего вспомогательного оборудования и инвентаря цеха; расходы по ох­ране труда и др.); С_заг - стоимость исходной заготовки (включая себестоимость ее изго­товления и материала за вычетом стоимости реализуемых отходов - стружки); С_И11 - затраты на налоги.

Такой уточненный поэлементный расчет технологической себестоимости применя­ется в массовом и крупносерийном производстаах.

Для условий единичного, мелкосерийного и среднесерийного производств техноло­гическая себестоимость может рассчитываться по формуле

60

(5.14)

где С_станко._ч, - стоимость ]-го станко-часа на /-Й операции, определенная по нормативам; п - количество операций.

Общал себестоимость обработки заготовки может быть рассчитана по формуле:

(5.15)

где А - текущиезатраты; В - единовременные затраты навею партию изделий N'.

Анализ уравнения (5.15) показывает, что с увеличением количества деталей в пар­тии их себестоимость снижается по гиперболе (рис. 5.2).

Текущие затраты укрупненно рассчитываются по формуле

(5.16)

где Р - сумма всех цеховых расходов, выраженная в процентах от заработной платы ос­новных рабочих (процент накладных расходов), колеблется от 50 до 800 %,

0 п

Рис, 5.2. Изменение себестоимости С с увеличением количества обрабатываемых заготовок

Технологическая себестоимость С_т,р.

го

2!

25

'24

%

? а

1¹³

и

I"

% ю

** * * £

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

. . , 5 10 15 20 25 50 55 4 0 45 50 5S 50 !5

-и к 5али mom_t i \Тмкм

5'й кваяитрт \ g-t/ кЮшпрщ ^ I ’

Допуск на обработку, мт

Шлифо!анио обычнее ^ Тонкие скоростное Течение широким резцам Тонкие скоростное Тонкие широкими резце ми Точение резнями no/recola

Точение скоростное Точение широкими резцами

Точение оезиома Ko/Htota

¹ ~ie ————— — _ % Точение

У резцами . I Холе саоа

втб& 5 ft? 1Q % ДП&

■ Ш/юфоЯож графитным кругом

Шлифо$ание графитовым кругам Шлифо!ание е такой пра!лоц

ЩлифеЬяние грофитоЬым лд^мйг ' ШпифоЦаниг г тонкой npafaou -4

МКМ

Рис. 5-3. Зависимость трудоемкости и себестоимости заготовок от точности и шероховатости поверхности:

и ~ вал 0 60x200 мм из закаленной стали; 6- вал 0 60x300 мм из сырой стали Т8 (о-о - штучно-калькуляционное время;

х-х - технологическая себестоимость)

Анализ приведенных выше зависимостей показывает, что производительность и технологическая себестоимость изготовления деталей в значительной мере определяется нормой времени на каждой операции, которая зависит от режимов обработки, обеспечи­вающих требуемую точность размеров и параметры шероховатости поверхностей.

Таким образом, производительность и себестоимость обработки заготовок в значи­тельной степени зависят от предъявляемых требований к точности и шероховатости по­верхности изготовляемых деталей. Как показывают графики, приведенные па рис. 5.3, уменьшение допусков на обработку и высоты неровностей обработанных поверхностей повышает трудоемкость и себестоимость обработки приблизительно по закону гипербо­лы. Это объясняется тем, что возрастает основное время в связи с появлением дополни­тельных рабочих ходов и снижением режимов резания; увеличивается вспомогательное время, связанное с контрольными операциями, установкой, выверкой положения заго­товки на станке, установкой режушего инструмента на размер (при работе по методу пробных ходов); применяются более сложные и точные, а следовательно, и более доро­гие станки; возрастают затраты на режущий инструмент и в ряде случаев применяются более дорогие способы обработки.

Диаграммы (рис. 5,4) показывают, что при повышении точности обработки сталь­ных валиков диаметром 10 ... 18 мм на токарно-револьверных станках с ] 1-го до 7-го квалитетов фактически суммарные затраты времени на обработку, установку резца на размер и на измерение заготовок возрастают в три раза. При этом особенно резко увели­чиваются затраты времени на контроль заготовки. Так, например, если при повышении точности обработки с 10-го до 7-го квалитетов машинное время и время установки резца на размер увеличиваются почти в два раза, то время на контрольные измерения загото­вок возрастает в семь раз. Кроме того, в процессе точной обработки появляется брак, затраты на который составляют 2 % общей стоимости обработки заготовок при обработ­ке по 8-му и 17 % стоимости при обработке по 7-му квалитету, При дальнейшем повы­шении точности обработки до 6-го квалитета затраты на брак достигают 32 % стоимости обработки заготовок.

Заданная чертежом точность обработки и требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты при использовании различных видов обработки, разных станков, инструментов и приспособлений. Так, например, отверстие 9-го квалитета точности с Ra = 1,25 мкм может быть получено в стальной заготовке путем обычного растачивания быстрорежущими и твердосплавными резцами, развертывания, протягивания и проши­вания, алмазного растачивания, шлифования, хонингования и раскатывания роликами и шариками.

К основным и наиболее объективным критериям целесообразности выбора наибо­лее подходящего для данных конкретных условий варианта обработки относятся его производительность и экономичность. Даже при обработке заготовок определенным способом необходимо установить экономичность применения того ияи другого типо­размера станка или технологической оснастки. Изменение трудоемкости тонкого раста­чивания отверстий диаметром 40 и длиной 80 мм по 7-му квалитету с Ra - 1,25 мкм и Ra = 2,0 мкм в стальных заготовках, выполняемого на станках различных типов при наивы- годнейшнх режимах резания резцами с пластинками Т15К6 по данным А.А, Маталина, приведено на рис. 5.5. Из диаграмм видно, что наиболее высокая производительность операции тонкого растачивания достигается при обработке на специальном алмазно­расточном станке. Выполнение тех же операций на горшонгально-фрезерном станке увеличивает трудоемкость на 40 - 50 %, а на токарных станках на 65 - 80 %,

Рис, 5.4, Зависимость трудоемкости обработки от требуемой точности;

а — суммарные затраты времени — 7^_щ; б — отдельные элементы затрат времени - Г_м1щ — машинное (основное) время, 7’_{уст р} - время на установку резца, Т_ти — время на измерение

Экономичность механической обработки зависит не только от требуемой точно­сти, применяемых методов обработки и станков. Она изменяется также в зависимости от применяемых режимов резания.

Рис. 5.5. Трудоемкость тонкого растачивания отверстий на различных станках:

] — специальный алмазно-расточной; 2 — токарный; 3 — горизонтально-фрезерный

&

&

3

На рис. 5,6 показано, что с увеличением скорости резания трудоемкость и себе­стоимость обработки сначала снижаются, а затем, перейдя через некоторые минималь­ные значения v° и v”, возрастают (в связи с увеличением износа режущего инструмен­та и затрат времени на его замену). При этом важно отметить, что оптимальные скорости резания, соответствующие минимальным затратам времени T_mi„ и минимальной себе­стоимости C_m;_n, не совпадают. Скорость резания, оптимальная по себестоимости, всегда меньше оптимальной скорости по производительности. Чем дешевле режущий инстру­мент и меньше доля затрат на него в общей себестоимости обработки, тем выше опти­мальная скорость резания по себестоимости обработки и тем ближе она подходит к оп­тимальной скорости резания по производительности.-

Выбор скорости резания по наибольшей производительности или по наименьшим затратам осуществляется для каждого конкретного случая с учетом сложившейся обста­новки (степень срочности задания, степень загрузки данного ствнка, возможности инст­рументального цеха по восполнению повышенного расхода инструмента и т.п.). В лю­бом случае скорость резания не должна выходить за пределы оптимальных скоростей по производительности и себестоимости.

Рис. 5.6. Зависимость трудоемкости и себестоимости обработки от скорости резания

Скорость резания

Сопоставление эффективности технологических вариантов по критериям произво­дительности и себестоимости может привести в отдельных случаях к различным выво­дам. Так, например, при со г [оставлении растачивания отверстия диаметром 30 и длиной 40 мм по 7-му квалитету с шероховатостью Ra - 1,25 мкм в стальных заготовках быст­рорежущим резцом Р18 на токарном станке 1К62 и протягивания в серийном производ­стве получены приведенные ниже данные.

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ 2

-fcf¹ 19

IA 23

р,=£,7‘/^т> о-²⁴) 25

IX.; 29

^=^⁸в,^+е£^+ввд.д С²-¹¹) 44

Т7 46

p=i>,/«. (^злб) 75

I 97

I 101

^z.„. -IX 118

7. 149

^к, 149

ПИ 174

(м.) 186

Приведенный пример показывает, что при сопоставлении эффективности технологи­ческих процессов не следует ограничиваться определением только себестоимости обра­ботки, а иногда требуется подсчитать как себестоимость, так и трудоемкость обработки.

В ответственных случаях определения экономической эффективности технологиче­ских процессов необходимо вести расчет по двум ее основным критериям: производи­тельности (или трудоемкости), выражаемой штучно-калькуляционным временем, и се­бестоимости, продетааленной в виде технологической себестоимости. Когда по сравни­ваемым вариантам технологических процессов затраты на режущий инструмент разли­чаются незначительно, можно ограничиться сопоставлением эффективности процессов только по одному из указанных критериев экономичности. Если один из сравниваемых вариантов связан с применением дорогостоящего оборудования или специальной техно­логической оснастки, анализ экономичности процессов следует дополнить расчетом приведенныхзатрат.

Экономическая эффективность технологических процессов в большой степени за­висит от масштабов годового выпуска изделий и размеров партии заготовок, запускае­

мых в производство. Известно, что приобретение высокопроизводительных, но дорого­стоящих многощпиндельных автоматов и полуавтоматов окупается только при доста­точно больших количествах выпускаемых изделий. С другой стороны, структура и об­щая сумма затрат по эксплуатации станков различного типа существенно различаются.

На рис. 5.7 приведена зависимость состааляющих затрат себестоимости от вида оборудования, а также от количества выпускаемой продукции. Из рисунка видно, что при использовании простых и дешевых токарных и револьверных станков основная часть себестоимости обработки приходится на долю заработной платы, достигающей 80-90 %, При переходе к высокопроизводительным автоматам доия заработной платы в обшей себестоимости снижается до 55 % для одношпиндельного и до 20 % для шести­шпиндельного автомата. Соответственно возрастает доля затрат на амортизацию (до 35 %) и освоение (до 20 %) станка. Повышенные эксплуатационные расходы окупа­ются за счет высокой производительности станка при достаточно большом выпуске.

По А.А. Маталину на рис. 5.8 приведены кривые изменения себестоимости обра­ботки стальных ступенчатых заготовок средней сложности, требующих применения сверлильного и расточного инструмента, разверток, фасонных и отрезных резцов в зави­симости от размеров партии обрабатываемых заготовок, При расчете себестоимости принималось, что один рабочий обслуживает один токарный или револьверный станок ияи два одинаковых автомата. Все затраты на режущий инструмент, электроэнергию, охлаждающие и смазывающие средства, амортизацию станка и приспособлений, зара­ботную плату основных и вспомогательных рабочих и на материал относились к едини­це продукции.

с;/о 100

го

Тдкдрцыц

80

во

■ Ре 6б4ь9ерныи Одношпиндельныи автомат

\

Рис. 5.7. Зависимость составляющих затрат себестоимости от вида оборудования и количества выпускаемой продукции:

1 — затраты на заработную плату; 2 - затраты на амортизацию; 3 — затраты на освоение станка; 4 — затраты на материалы

40

20 40 60 80 100 Количество заготовок 8 партии, шт.

Четырехшпиндельныи ' Ийтишпиидепьныи Шестишпикдель- ный

10 100 1000 10000 100000

Размер партии заготовок, шт

Рис. 5.8. Изменение себестоимости изготовления ступенчатых втулок на различном оборудовании:

} - токарный станок; 2 - револьверный станок; 3 - од но шпиндельный токарный автомат;

4 -чегырехшпипдельный токарный автомат; 5 - шестишпиндельный токарный автомат

Кривые изменения себестоимости (рис. 5.8) имеют вид гипербол и при увеличении количества обрабатываемых заготовок асимптотически приближаются к прямым, харак­теризующим наименьшую себестоимость обработки заготовок на данном станке, не за­висящую от размеров партии заготовок. Это означает, что для каждого станка существу­ет определенная величина партии заготовок данной сложности и размеров, начиная с которой достигается наиболее экономичная работа станка. Пересечение кривых себе­стоимости (точки Г, 2\ 3', 4') определяет пределы экономичного использования станков разных типов. Из рисунка следует, что при обработке малых партий (зона левее точки 1') наиболее экономичным является применение токарного станка. С увеличением партии заготовок наиболее экономичной оказывается обработка соответственно на револьвер­ном, одно-, четырех- и шестишпиндельном токарных автоматах.

Большое влияние методов и режимов обработки, применяемых станков и техноло­гической оснастки на экономичность изготовления заготовок, а также зависимость эко­номичности технологических процессов от размеров партий обрабатываемых заготовок делают актуальной проблему оценки экономичности эффективности технологических процессов. Правильное и своевременное определение экономической эффективности создания и применения новой техники и технологии производства в значительной сте­пени определяет направление и темпы дальнейшего технического прогресса машино­строения.

Таким образом, в условиях жесткой рыночной конкуренции вторым актуальным направлением технологии машиностроения является повышение производительности труда и снижение себестоимости изделий.

Рассмотрим некоторые направления по повышению производительности и сниже­нию себестоимости.

Как видно из вышеприведенных формул, производительность может быть повыше­на главным образом за счет сокращения Т_оп. Это может быть достигнуто уменьшением Т₀ и Г„ (формула 5.9) и их совмещением.

Сокращение основного времени осуществляется за счет интенсификации режимов резания, увеличения скорости и подачи. В последние годы все шире используется высо­коскоростная обработка с v до 800 м/мин при лезвийной и с v до 100 м/сек при алмазно­абразивной обработке. Увеличение подачи может быть осуществлено только при ис­пользовании широких резцов или двухрезцовой обработке (делением подачи).

В значительной мере сократить Т₀ позволяет многорезцовая обработка (рис. 5.9). Вспомогательное время можно сократить за счет уменьшения времени на установ­ку и выверку заготовки, увеличения скорости холостых ходов рабочих органов станка, уменьшения затрат времени на управление оборудованием и выполнения контроля.

Установка с требуемой точностью заготовок на станке может отнимать много време­ни. Например, установка и закрепление заготовок крупногабаритных деталей иногда за­нимает 8 ... 12 ч. Применение специальных, универсальных и других видов приспособле­ний или нормализованных средств в виде опор, планок, подкладок и т.п. обеспечивает ба­зирование деталей по правилу шести точек с меньшими затратами времени. Этому же спо­собствует использование быстродействующих пневматических, гидравлических и элек­тромеханических зажимов, встраиваемых в приспособления. При закреплении заготовок вручную важно сокращать число типоразмеров применяемых крепежных средств, число независимых зажимов и обеспечивать доступность мест закрепления. Затраты времени на закрепление заготовок вручную сокращают использование нормализованных крепежных средств в виде болтов, разрезных шайб, прижимных планок, пружин, поддерживающих прижихшые планки, а также автономные пневматические и гидравлические приводы, ус­танавливаемые непосредственно на исполнительные поверхности станка.

Рис. 5.9. Многорезцовая обработка заготовки блока зубчатых колес

Для уменьшения затрат времени на вспомогательные ходы все современные станки оснащают механизмами ускоренных перемещений рабочих органов и автоматическими устройствами, обеспечивающими переход к рабочей подаче.

Скорость вспомогательных перемещений в станках непрерывно повышается. Тен­денция ее повышения отчетливо прослеживается на примере многоцелевых станков типа обрабатывающий центр (ОЦ). Если в 70-е годы скорость вспомогательных ходов состав­ляла 4 ... 5 м/мин, то уже в начале 90-х годов она достигла 12 ... 15 м/мин. Следует ожи­дать дальнейшего увеличения скорости вспомогательных ходов, так как в повышении производительности станков она является одним из главных факторов.

Время, затрачиваемое на управление станком и приспособлением, сокращают в ре­зультате концентрации управления в одном месте. На тяжелых станках пульты управле­ния дублируют, что позволяет рабочему управлять станком с разных точек рабочего места. Введение механизмов ускоренных перемещений инструментов (заготовок) в ис­ходное рабочее положение, устройств для быстрой смены инструментов, автоматизация управления ходом операции являются основными мерами по непосредственному сокра­щению вспомогательного времени.

Для того чтобы иметь представление о том, как протекает процесс обработки заго­товок, рабочий систематически должен контролировать точность выдерживаемых раз­меров, состояние станка, приспособлений и инструментов. Время, затрачиваемое на это, может быть сокращено благодаря применению измерительных средств, встраиваемых в станок и показывающих во время обработки значения получаемых размеров, устройств цифровой индикации, непрерывно следящих и выдающих информацию об относитель­ных перемещениях рабочих органов станков, устройств диагностики состояния станка и инструментов. Решению этой же задачи содействуют и устройства адаптивного управ­ления, на которые может быть возложен выбор числа рабочих ходов, изменение режи­мов обработки в связи с изменением припусков и твердости заготовок, компенсация те­пловых деформаций технологической системы и решение других задач.

К уменьшению операционного времени приводит полное или частичное совмеще­ние вспомогательных переходов с выполнением основных переходов. Примером такого совмещения может служить установка очередной заготовки на одном конце поворотного стола фрезерного станка, в то время как на другом его конце идет обработка предшест­вующей заготовки (рис. 5.10). По окончании обработки стол поворачивается на 180°, начинается обработка очередной заготовки, а на свободном конце стола обработанная заготовка заменяется новой.

Совмещение времени установки заготовки с ее обработкой может быть получено при «маятниковой» обработке (рис. 5.11). Сущность ее заключается в том, что во время обработки одной заготовки, установленной на одном конце стола станка, осуществляет­ся смена другой, установленной па другом конце стола и ранее обработанной. После окончания обработки заготовки стол с ускоренной подачей подводит к инструменту очередную заготовку, и цикл повторяется.

Совмещение затрат времени на установку заготовки и съем детали с основными пе­реходами возможно при наличии на станке отдельной установочной позиции. Такие по­зиции обычно предусмотрены на много позиционных станках, примером которых может быть четырехпозиционный агрегатный станок с поворотным столом (рис, 5,12).

Полное совмещение вспомогательного времени со временем выполнения основных переходов достигается в непрерывных процессах, характеризуемых непрерывностью перемещения заготовок с рабочей подачей. Примерами непрерывных процессов могут быть бесцентровое шлифование поршневых пальцев (рис. 5.13, а) и непрерывное фрезе­рование плиток на карусельно-фрезерном станке (рис. 5.13, б).

ПИ

Рис. 5.10. Двухпозиционный стол станка Рис. 5,11. Схема «маятниковой» обработки

Поз. I.

Установка (съем) заготовки

Рис. 5,12. Совмещение с основными переходами установки (съема) заготовки на четырехпозиционном агрегатном станке

Поз. Ill Зенкеровапие

Повышению производительности труда во всех ее аспектах в значительной мере способствует комплексная автоматизация производства изделий (автоматические и ро­торные линии, гибкие автоматизированные производственные системы), t- Снижение себестоимости изделий машиностроения может быть достигнуто не только за счет повышения производительности труда, но и уменьшения значений других ее составляющих.

Рис. 5.13. Полное совмещение установки (съема) заготовки и вспомогательных переходов с основными

Расходы на материалы могут быть определены по формуле

C*=£Gi?,-fc7_w,_9ei, (5-17)

1=] 1=]

где G, - масса i'-Й марки материала, расходуемого на изготовление изделия, кг; q, - стои­мость 1 кг материала /-й марки, p.; G_CTy - масса отходов /-Й марки материала, кг; -

стоимость 1 кг отходов /-й марки материала, р.; р - число марок материалов, используе­мых для изготовления изделия.

Анализ приведенного уравнения (5.17) показывает, что имеются следующие пути снижения расходов на материалы;

• сокращение массы материалов, расходуемых на изготовление машины;

га использование, по возможности, более дешевых материалов; ^%

• получение отходов материалов в виде, пригодном для последующего использования. Расход материала при изготовлении машины определяется материалоемкостью ее

конструкции и массой отходов, образующихся в процессе изготовления. Так как основ­ными материалами, из которых изготовляют машины, являются металлы, то именно их экономии и следует уделить большее внимание.

Металлоемкость конструкции машины полностью зависит от конструктора. Недос­таточное знание свойств материалов, приближенные проверочные методы расчета, а не оптимизационные, преднамеренное завышение запасов прочности приводят к излишне­му расходу материалов. К тому же результату может привести непродуманное конструк­тивное оформление деталей. Для суждения о рациональности использования материалов служит коэффициент использования материала, представляющий собой отношение массы С_нзд готового изделия к массе G_M)lT материала, затраченного на его изготовление;

Лм Пщд / G_MaT.

Значительное количество отходов и потерь металла возникает на машинострои­тельных заводах при получении заготовок деталей. К такого рода потерям относится угар металлов при плавке, сплески, остатки в плавильных агрегатах, окалина, отходы в виде заусенцев, облоя, обрезков, брака заготовок.

При механической обработке большую долю отходов составляет стружка. Но по­мимо нее в отходы идут обрезки проката, из которого получают заготовки, обрезки при раскрое листового материала и забракованные детали.

Сокращение потерь и отходов не только экономит материалы, позволяя увеличить выпуск изделий, но и экономит затраты обоих видов труда как на данной, так и на всех предшествующих стадиях производства.

Потери материала сокращаются с уменьшением числа стадий, которые проходит предмет природы до его превращения в изделие. Идеальным было бы непосредственное превращение предмета природы в годное изделие. В машиностроении такое стремление сводится к непосредственному получению деталей из полуфабрикатов или, если это не­возможно, к сокращению до минимума числа операций, которые должен пройти полу­фабрикат до его превращения в готовую деталь.

Большую экономию материала и снижение трудоемкости механической обработки дают переход от литья в землю к литью в кокиль, оболочковые формы, центробежному литью и другим способам литья, а также использование сварных заготовок.

Уменьшение отходов листового материала дает рациональный раскрой листов. Для поиска наивыгоднейшего способа раскроя листов нередко подключается вычислитель­ная техника. Поиск может сопровождаться изменением конструктивных форм деталей, не нарушающим их соответствия своему служебному назначению, но обеспечивающим экономию материала. „ ^:

Однако, при всей экономии материала, нельзя недооценивать рост себестоимости заготовок, приближающихся по конфигурации и точности размеров к готовой детали. Так, повышение точности отливок в 2 раза приводит к увеличению их себестоимости на 20 %, в то время как повышение этой же точности черновой механической обработкой увеличивает их себестоимость только на 10 %.

Выбору наиболее дешевых материалов при конструировании деталей способствует точность формулировки их служебного назначения и условий, в которых им предстоит работать. Глубокое осмысление задач, возлагаемых на деталь, и свойств материалов по­может выбрать, например, углеродистую сталь вместо легированной, использовать пла­стические массы, металлокерамические сплавы, композиты и прочие более дешевые ма- . териалы вместо дорогих металлов.

ft-ti-: Экономию дорогих металлов дает конструкция детали, отдельные части которой сделаны из разных материалов. Например, головка выхлопного клапана двигателей внутреннего сгорания работает в потоке горящих газов с высокой температурой, в то время как стержень клапана работает в нормальных условиях. Стыковая сварка позволя­ет сделать стержень клапана из хромистой стали 40Х, а головку клапана из мартенсит- ной стали 40Х10С2М (рис. 5.14).

■■ Те же результаты дает применение биметаллов - двухслойных материалов (сталь - бронза, сталь - алюминиевые сплавы и др.). Из биметаллических материалов изготовля­ют втулки, служащие опорами валов, вкладыши подшипников автомобильных и трак­торных двигателей и другие детали.

/ т		-*— т
, __	т	/—
	1.	т
	по±г

f -	а) <to*wczM S;' к?	* /
	/ Стыковая сварка do быса 4,75 т 5,45 75Z не менее	7ки

40Х

Рис. 5,14. Заготовка клапана (л) и готовая деталь (б) из двух различных материалов, соединенных стыковой сваркой

ё)

Значительную экономию дорогостоящих материалов дает нанесение различных из­носостойких и коррозионно-стойких покрытий. Широкие возможности в экономии ме­таллов создает появление новых неметаллических материалов с высокими механиче­скими свойствами. Примером такого рода материалов может служить синтегран - мате­риал, получаемый из крошки гранита и связующей смеси. Обладая высокой прочностью, синтегран не дает усадки, хорошо гасит вибрации, легко схватывается с металлом, Син­тегран можно использовать для изготовления корпусных деталей, валов, ступиц зубча­тых колес, стержней инструментов и многих деталей других типов. Примечательно, что применение синтеграна принципиально изменяет традиционную технологию изготовле­ния изделий. Отдельные детали или сборочные единицы получают в окончательном ви­де заливкой синтеграна в формы. При сборке, например редуктора, валы с зубчатыми колесами и стальными подшипниками, изготовленными воедино, ориентируются отно­сительно формы корпуса редуктора. При заливке синтеграном формы корпуса фиксиру­ется положение всех сборочных единиц, находящихся в нем.

Отходы металла, получаемые при изготовлении деталей, могут иметь различную стоимость в зависимости от возможностей их дальнейшего использования.

Отходы в виде стружки, обрезков, облоев, лома и пр., непригодные для машино­строительного предприятия, являются ценным сырьем для металлургических предпри­ятий. Ценность таких отходов зависит от организации их сбора и хранения. Недопусти­мо смешение отходов металла различных марок, их загрязнение и окисление. Отходы, сдаваемые с паспортом их химического состава, ценятся вдвое выше отходов без пас­порта. На передовых машиностроительных предприятиях создают специальные цеха по сбору, сортировке, очистке отходов и подготовке к транспортированию.

Если отходы могут быть использованы для получения полноценных заготовок дру­гих деталей, их стоимость или не отличается от первоначальной стоимости материала или близка к ней. Примером полноценного использования отходов может служить полу­чение четырех заготовок колец и стержня резца из отходов, образующихся при изготов­лении каждой предшествующей заготовки (рис. 5.15).