66

2. Технологическая часть

2.1. Разработка и сравнение двух вариантов технологических процессов механической обработки заготовок деталей «шток» и «крышка». Выбор предпочтительного варианта

2.1.1. Выбор видов заготовок и методов их получения

Деталь шток.

В данном разделе проекта необходимо выбрать вид и способ получения заготовок для деталей «Крышка» и «Шток», изготавливаемых в условиях среднесерийного производства.

Деталь шток изготовляется из конструкционной стали 40Х ГОСТ 4543-71, которая обладает достаточной прочностью и хорошей обрабатываемостью. Химический состав и физико – механические свойства стали приведены в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71, %

C 0.36-0.44	Si 0.17-0.37	Mn 0.50-0.80	Cr 0.80-1.10	Ni	P	S	Cu
				не более
				0.30	0.035	0.035	0.30

Таблица 2.2

Физико – механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71

σ	σ	∆	ψ	КСИ Дж/	НВ Не более
Не менее				59	167-207
МПа	МПа	%	%
780	980	10	45

Данную заготовку можно получить из сортового проката.

Однако этот метод экономически не целесообразен, так как при этом методе получения заготовки остаются большие припуски под механическую обработку и процесс получения детали очень трудоемок.

Определим массу заготовки полученной из сортового проката.

Рис. 2.1. Эскиз заготовки полученной из сортового проката

Найдем объем заготовки по формуле:

;

где D – диаметр прутка;

L – длина прутка.

=2325,56

Тогда масса заготовки равна:

;

где р – плотность металла,

кг

Коэффициент использования металла равен:

11,3/18,25=0,62

где М - масса детали;

М - масса заготовки.

Определим себестоимость заготовки, полученной из сортового проката по формуле:

где М – затраты на материал заготовки, грн.

,

где Q – масса заготовки,

S – цена 1кг. Материала заготовки,

q – масса заготовки детали,

S - цена 1т. отходов,

Тогда:

М=18,25*9800/1000 – (18,25-11,3)*2200/1000=163,56 грн.

- технологическая себестоимость операции правки, калибровки, резки на штучные заготовки,

,

где С - приведённые затраты на рабочем месте,

Т -штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции,

грн.

Тогда:

S =163,56+4,59=168,15 грн.

Определим затраты на механическую обработку заготовки по формуле:

,

где - затраты на механическую обработку отнесённую к 1 кг. стружки, =6,8 грн.

М - масса детали;

М - масса заготовки.

грн.

Тогда полная себестоимость заготовки полученной из проката равна:

S₁=168,15+47,26=215,41 грн.

В соответствии с требованиями чертежа и в результате анализа приходим к выводу, что заготовка может быть получена также и методом штамповки на молотах.

Определим себестоимость заготовки получаемой штамповкой на молотах.

Определим объем заготовки

V=V₁ + V₂ +V₃,

где V₁… V₃ – объёмы элементарных частей заготовки,

V=3,14/4(4,1²*6,4+4,5²*97+3²*14,3)=1727,42 см³,

тогда масса заготовки равна:

m_д=Vp=1727,42*7,85=13,56 кг.

Коэффициент использования металла равен:

К_м=М_д/М_з=11,3/13,56=0,83

Определим себестоимость заготовки по формуле:

_т*К_с*К_м*К_п)-(Q-q)* ,

где С_і – базовая стоимость 1т. Заготовок,

Q – масса заготовки,

Q – масса детали,

S_отх – стоимость 1т. отходов,

К_т – коэффициент, зависящий от класса точности,

К_с – коэффициент, зависящий от группы сложности,

К_в – коэффициент, зависящий от массы заготовки,

К_м – коэффициент, зависящий от марки материала,

К_п – коэффициент, зависящий от объема выпуска,

Рис. 2.2. Эскиз заготовки получаемой на ГКМ

Тогда:

S_заг=(19800/1000*13,56*1*0,81*0,8*1*1)-(13,56-11,3)*2200/1000=169,01 грн.

Определим себестоимость механической обработки:

S_{мех.обр.}=6,8*(13,56-11,3)=15,37 грн.

Тогда полная себестоимость равна:

S₂=169,01+15,37=184,38 грн.

Таким образом из расчетов видно, что коэффициент использования металла во втором случае выше, чем при первом варианте, а себестоимость заготовки ниже. Поэтому выбираем метод получения заготовки – штамповка на молотах.

Рассчитаем годовой экономический коэффициент от внедрения более прогрессивного метода получения заготовки.

Э_г=(S₁-S₂)N,

где S₁ и S₂ – себестоимость заготовок по двум вариантам,

N – годовая программа выпуска,

Э_г=(215,41-184,38)*5000=155,150 тыс.грн.

Деталь крышка.

Деталь крышка изготовляется из конструкционной легированной стали 45 ГОСТ 1050-88, которая обладает хорошей обрабатываемостью и достаточной прочностью. Химический состав и физико – механические свойства стали приведены в таблицах 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3

Химический состав стали 45 ГОСТ 1050-88, %

C 0,42-0,50	Si 0.17-0.37	Mn 0.50-0.80	Cr	Ni	P	S	As	Cu
			не более
			0,25	0,25	0,035	0,04	0,08	0,25

Таблица 2.4

Физико – механические свойства стали 45 ГОСТ 1050-88

σ	σ	∆	ψ	КСИ Дж/	НВ не более
не менее				39	143-179
МПа	МПа	%	%
245	470	19	42

Проведя анализ методов получения заготовки, приходим к выводу, что для изготовления заготовки можно применить поковку(ковка на молотах).

Определим себестоимость получения заготовки методом свободной ковки на молотах.

2.3. Эскиз заготовки полученной методом свободной ковки на молотах

Определим объем заготовки по формуле:

V=a*b*h,

где а – длина заготовки,

в – ширина заготовки,

h – высота заготовки,

V=23,5*23,5*14=7731,5 см ,

тогда масса заготовки равна:

m_д=Vp=7731,5*7,85=60,7 кг.

Коэффициент использования металла равен:

К_м=М_д/М_з=21,8/60,7=0,34

Определим себестоимость заготовки по формуле:

_т*К_с*К_м*К_п)-(Q-q)* ,

S =(14800/1000*60,7*1*0,87*1,13*1*0,8)-(60,7-21,8)*2200/1000=620,96грн.

Определим себестоимость механической обработки:

S_{мех.обр.}=6,8*(60,7-21,8)=264,52 грн,

тогда полная себестоимость равна:

S₁=620,96+264,52=885,48 грн.

Определим себестоимость получения заготовки методом штамповки на прессах.

Рис.4 Эскиз заготовки полученной методом штамповки на КГШП

Определим объем заготовки по формуле:

V=V +V -V

V=22,5*22,5*8,3+3,14*4,7-3,14*2,4*13-3,14*(8,3-4,2)-2,6=3256,11 см,

тогда масса заготовки равна:

m=7,85*3256,11=25,56 кг

Коэффициент использования металла равен:

К_м=М_д/М_з=21,8/25,56=0,85

Определим себестоимость заготовки полученной методом штамповки на КГШП:

S =(15800/1000*25,56*1*0,8*1,13*1*0,87)-(25,56-21,8)*2200/1000=309,35грн.

Себестоимость механической обработки заготовки равна:

S_{мех.обр.}=6,8*(25,56-21,8)=25,57 грн

Полная себестоимость заготовки полученной методом штамповки на КГШП равна:

S₂=309,35+25,57=334,92 грн.

Таким образом, из расчетов видно, что коэффициент использования металла во втором случае выше, чем в первом, а себестоимость заготовки ниже, поэтому делаем вывод, что в качестве заготовки для получения крышки принимаем штамповку на КГШП.

Рассчитаем годовой экономический эффект от внедрения более прогрессивного метода получения заготовки:

Э_г=(885,48-334,92)*5000=2752,8 тыс.грн

Используя ГОСТ 8320.0-83 и 7505-83 разрабатываем чертежи заготовок, учитывающие припуски на механическую обработку, радиусы закруглений, уклоны. Чертежи заготовок представлены в графической части.

2.1.2. Выбор методов обработки поверхностей заданных деталей

Методы обработки поверхностей деталей выбираем в соответствии с рекомендациями в таблицах экономической точности, при этом методы обработки подбираем для всех поверхностей деталей, начиная от более точной и заканчивая наименее точной. Результаты выбора сводим в таблицы 2.5-2.8

Таблица 2.5

Методы обработки поверхностей детали шток (1 вариант)

№	Наименование или обозначение поверхности	Квалитет точности	Шерохо- ватость Ra мкм	Методы получения
1	2	3	4	5
1	Цилиндрическая поверхностьØ40f9мм, Ra=0,2 мкм	16 14 12 11 10 9	50 12,5 6,3 1,6 0,8 0,2	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное Шлифование предварительное Шлифование окончательное Полирование
2	Цилиндрическая поверхностьØ25f9мм, Ra=1,6 мкм	16 14 12 10 9	50 12,5 6,3 3,2 1,6	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное Шлифование предварительное Шлифование окончательное

Продолжение таблицы 2.5

1	2	3	4	5
3	Цилиндрическая поверхностьØ20,3h9мм Ra=1,6 мкм	16 14 12 10 9	50 12,5 6,3 3,2 1,6	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное Шлифование предварительное Шлифование окончательное
4	Цилиндрическая поверхностьМ36х2-6g, Ra=3,2 мкм	16 14 9 6	50 12,5 6,3 3,2	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное Нарезание резьбы
5	Цилиндрическая поверхностьМ24х1,5-6g, Ra=3,2 мкм	16 14 9 6	50 12,5 6,3 3,2	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное Нарезание резьбы
6	Линейный размер L=34мм, Ra=6,3 мкм	16 14 12	50 12,5 6,3	Заготовка Точение предварительное Точение окончательное
7	Цилиндрическая поверхность Ø38h14мм, Ra=12,5 мкм	16 14	50 12,5	Заготовка Точение однократное
8	Цилиндрическая поверхность Ø33h14мм, Ra=12,5 мкм	16 14	50 12,5	Заготовка Точение однократное
9	Цилиндрическая поверхность Ø24,5h14мм, Ra=12,5 мкм	16 14	50 12,5	Заготовка Точение однократное
10	Цилиндрическая поверхность Ø21,8h14мм, Ra=12,5 мкм	16 14	50 12,5	Заготовка Точение однократное
11	Линейный размер L=1165мм, Ra=12,5 мкм	16 14 14	50 12,5 12,5	Заготовка Фрезерование однократное Фрезерование однократное
12	Шпоночный паз В=5N9, Ra=3,2 мкм	9	3,2	Заготовка Фрезерование однократное
13	Фаски	16 12	50 12,5	Заготовка Точение однократное

Таблица 2.6