книги из ГПНТБ / Барташев Л.В. Технико-экономические расчеты при проектировании и производстве машин

сового производства. Однако она связана обычно с использованием дорогих н сложных штамповочных молотов и сложных штампов относительно высокой стоимости (300—500 р.). Об относительной экономичности свободной ковки и обоих методов штамповки можно судить по данным рис. 29.

Тыс

При сравнительных технико-экономических расчетах имеет очень большое значение правильное определение как затрат на оснастку, так и расходов, связанных с эксплуатацией оборудова­ ния. Последнее особенно важно при решении задачи о выборе эко­ номически целесообразного типоразмера оборудования для произ­ водства определенной работы. Ориентация только на технические параметры оборудования и его производственные возможности совершенно недостаточна. Нужен сопоставительный технико-эко­ номический расчет. Можно привести, в связи с этим, такой пример

232

устанавливать прессы в одну линию со станками; к. п. д. прессов выше, чем у молотов; применяемые при штамповке иа прессах штампы обычно более просты и дешевы, чем при работе на мо­ лотах.

Действенным средством снижения расходов на оснастку и рас­ ширения возможностей применения закрытых штампов является

Так, на Ленинградском механическом заводе применяют группо­

прессов: 50—200, 200—500 и 500—800 тс. Переход на штамповку групповым методом резко уменьшил простои оборудования из-за переналадок и в 2,5 раза снизил расход легированной стали, идущей на изготовление штампов [18].

На Киевском заводе торгового машиностроения также широко применяется этот метод. Данные, характеризующие его достоин­ ства по сравнению со штамповкой в индивидуальных штампах при изготовлении деталей 260 наименований партиями по 300 шт., приведены в табл. 58.

Укрупненный расчет, выполненный для небольшой группы втулок, изготовляемых на Одесском заводе им. Январского вос­ стания, показал, что замена специальных штампов групповым

Таблица 58

Сравнительные показатели применения универсальных и индивидуальных штампов

234

даже в условиях мелкосерийного выпуска (программа по каждой детали 600 шт. в год) дает значительную экономию. Применение групповой технологии позволило уменьшить расходы по изго­ товлению штамповой оснастки на 56,5%, примерно на столько же снизить затраты на материал для штампов, сократить удельные расходы по оснастке с 15 до 6,5 к., а трудоемкость проектирования штампов — на 33%.

и со значительно меньшими припусками, чем при свободной ковке и горячей штамповке. Применение метода холодной высадки при изготовлении ряда деталей нескольких наименований на Мин­ ском автомобильном заводе обеспечивает большую экономию качественной стали при одновременном повышении коэффициента использования металла до 0,94.

Расчеты показывают, что замена молотов ковочными маши­ нами в автомобилестроении может дать около 50 ООО т ежегодной

со штамповкой дает значительную экономию металла. Например, по данным Горьковского автомобильного завода, при выдавлива­ нии было получено снижение расхода металла на 25%, а при выдавливании в сочетании со штамповкой — на 15,5%. По рас­ четам НИИТракторосельхозмаша, около 8—10% всей номенкла­ туры заготовок для тракторов и сельскохозяйственных машин мо­ жет быть изготовлено этим методом-, что обеспечит ежегодную экономию 2500 т металла.

Аналогичные расчеты, сделанные С. М. Хмарой [56] по заво­ дам УССР, показывают, что объем производства заготовок (дета­ лей) методом горячего выдавливания на кривошипных горячештамповочных'прессах может в ближайшие годы достичь 100 000— 120 000 т, что позволит сэкономить до 35 000 т металла и высво­ бодить в кузнечных цехах около 2500 рабочих.

выдавливание деталей из стали и цветных металлов дает экономию металла от 40 до 60% и на 15—45% снижает производственные издержки. Этот метод успешно использован также на 1ГПЗ в цехе игольчатых подшипников для карданных валов, где в каждой из четырех автоматических линий работает один пресс Р846В усилием 800 тс.

С переходом на холодное выдавливание коэффициент исполь­ зования металла повысился с 0,29 до 0,76. Годовая экономия ме-

235

талла 4500 т, а благодаря тому, что прочность в результате наклепа увеличилась, сталь ШК15 была заменена более дешевой и легкообрабатываемой' 15Г. Размер годовой экономии выразился в 1 млн. руб.

Для изготовления осеснмметричпых полых деталей из плоской или предварительно вытянутой или выдавленной заготовки на

экономических достоинствах. Этим способом удается повысить механические свойства изделий, улучшить чистоту их поверх­ ности, уменьшить расход металла и затраты на него (благодаря возможности использования дешевого толстолистового проката), а также снизить трудовые затраты. Так, при изготовлении воз­ душного баллона автомобиля, ранее представлявшего собой свар­ ную конструкцию из обечайки и двух днищ, а в новом исполнении состоящего из двух сваренных между собой половин, было до­ стигнуто снижение расхода металла и веса изделия на 27,5%,

заготовки одинакового со штампуемой деталью объема в полости закрытого штампа. Если коэффициент использования металла при изготовлении машинных деталей из прутка в большинстве случаев колеблется в пределах 16—25%, а при штамповке в откры­ тых штампах 38—50%, то при безоблойной штамповке он дости­ гает 55—75%, а в отдельных случаях даже превышает 85%. Трудоемкость изготовления деталей этим методом на 15—25% меньше, чем при штамповке в открытых штампах, и на 60—90% —• по сравнению с ^механической обработкой из прутка.

Однако, несмотря на отмеченные достоинства, применение ме­ тода безоблойной штамповки связано с решением ряда сложных конструктивных, технологических и организационных задач, ока­ зывающих различное влияние на экономику процесса. Для уста­ новления границ целесообразного перехода на безоблойную штам­ повку необходимы тщательный учет и соответствующая оценка всех факторов, получающих отражение в стоимостных показате­ лях процесса. Для этого может быть полностью применена изло­ женная выше методика технико-экономического сопоставления взаимозаменяемых технологических вариантов.

Для штамповки крупногабаритных деталей из листового ме­ талла (в частности, днииХ, обечаек, диффузоров и др.) и за рубе­ жом, и на наших машиностроительных заводах успешно стали при­ менять ш т а м п о в к у в з р ы в о м . При этом методе отпа­ дает необходимость в дорогостоящей оснастке. Матрица штампа может быть изготовлена из мягких и легкообрабатываемых мате­ риалов, даже дерева, а роль пуансона выполняет жидкость.

236

Штамповка взрывом допускает получение точных размеров детали. Четко оформляются радиусы закруглений и сопряжений, величина которых значительно меньше допускаемых при обычной штамповке. Можно получить какое угодно малое пружинеиие в зависимости от величины заряда бризантного взрывчатого ве­ щества. Чем меньше допустимое пружинение, тем, конечно, больше потребный заряд взрывчатых веществ.

Существенным преимуществом нового технологического про­ цесса является возможность формовки предварительно термообработанных (закаленных) металлов без ощутимого изменения их твердости. Обычно упрочнение, получаемое при импульсивной нагрузке, будет несколько меньшим приобретенного материалом при статической деформации.

Ввиду отсутствия пуансона значительно снимается местное трение и утонение металла на углах закругления детали. Металл растекается во всех направлениях по матрице, причем соприка­ сается, со штампом только по наружной поверхности изделия, в точности копируя поверхность матрицы. Благодаря наличию высоких давлений, прижимающих металл к матрице, качество поверхности изделия определяется качеством поверхности мат­ рицы.

Фирмы Руан, Норд Америка, Форд (США) и др. почти 10 лет применяют штамповку взрывом для изготовления днищ железно­ дорожных цистерн 0 2,5 м и даже более крупных, а также мно­ гих деталей из трудноштампуемых металлов и сплавов (титана, никеля, нержавеющих сталей и др.). Именно для подобных круп­ ногабаритных деталей из высокопрочных металлов, особенно при мелкосерийном их производстве, как показывает зарубежная и отечественная практика, штамповка взрывом с использованием бризантных взрывчатых веществ оказывается исключительно эффективной.

На Краснодарском ремонтно-механическом заводе № 4 треста «Южтранстехмонтаж» в 1963 г. была построена установка по изго­ товлению сферических днищ для сварных сосудов, работающих под давлением. Она состояла из бассейна с водой емкостью 60 м3 , глубиной до 2 м, монорельсовой дороги с 3-тонным тельфером и набора штампов и стеллажей для листовых заготовок. На этой установке изготовлялись днища 0 от 273 мм до 1400 мм из стали СтЗ толщиной от 4 до 12 мм. На установке работало 3 человека, обеспечивавших за смену выпуск 30—40 штампованных днищ. Полученная годовая экономия втрое превысила затраты на уста­ новку. Общая трудоемкость равнялась 0,7—0,87 чел.-часа.

Характерно сопоставление весов штампов для изготовления сфе­ рических днищ, применяемых при штамповке взрывом и при горя­ чей штамповке. В то время, как при взрывном методе вес штампа не превышает 3 т, при горячей штамповке он доходит до 28 т.

В 1968 г. заводом, была построена более мощная. установка (диаметр бассейна 4800 мм, высота 2800 мм) стоимостью в 13 000 р.

237

Номенклатура типоразмеров заготовок штампуемых днищ зна­ чительно расширена (диаметром от 570 до 900 мм при толщине от 4 до 8 мм).

к тому же большую, чем при штамповке взрывом, толщину) завод платит 36,6 р. при диаметре днища 900 мм и 47,5 р. при диаметре 1080 мм.

Опыт отечественных предприятий, а также зарубежных гово­ рит о большой экономии времени при переходе на этот метод ра­ боты. На одном из волжских предприятий штамповка обечайки стала отнимать 24 мин вместо 5,5 ч, затрачивавшихся раньше; при этом значительно улучшилось качество детали. На заводе «Руан» при штамповке взрывом диффузора из никелевого сплава толщиной 0,9 мм, диаметром 140 мм (нижний) и 321 мм (верхний) при высоте 254 мм операционное время сократилось с 10 ч до 15 мин. Фирма «Форд» производит калибровку взрывом после сварки входных лопаток реактивного двигателя, изготовляемых из чистого титана и нержавеющей стали.

Среди современных прогрессивных методов обработки давле­ нием, постепенно завоевывающих признание машиностроителей,

Этим способом получают высококачественные заготовки 5—7-го классов точности с поверхностью соответствующей чистоты.

При штамповке жидкого металла чаще всего пользуются фрик­ ционными или гидравлическими прессами, причем в первом слу­ чае применяют облойные, а во втором — безоблойные штампы. Вследствие высокой стоимости штампов этот метод работы рента­ белен лишь при больших объемах производства. Для расширения масштабов применения жидкой штамповки необходимо было искать пути снижения затрат на штампы и выход был найден в использовании метода групповой штамповки.

Экономические характеристики процесса жидкой штамповки, полученные С. П. Митрофановым [59]. на основе обобщения прак­ тики некоторых ленинградских заводов, представляют немалый интерес. Анализ изменения этих характеристик в зависимости от количества закрепленных за формоблоком деталей позволяет сде­ лать следующие выводы:

1. Применение формоблоков со сменными вкладышами обес­ печивает сокращение затрат времени на проектирование и изго­ товление оснастки на 40—-50% по сравнению с индивидуальными штампами.

2. Расход металла при изготовлении формоблоков на 60—80% меньше. Кроме того, удается значительно снизить затраты иа штампы: стоимость формоблока со сменными вкладышами • при 50 закрепленных за ним деталей в 2,5 раза меньше, чем специаль-

пых штампов. При этом формоблок изготовляют из дешевой стали 50, а индивидуальные — из легированной ЗХ2В8, которая примерно в 10 раз дороже стали 50.

3. При получении заготовок методом жидкой штамповки эко­ номия металла достигает 40—50%, а трудовые затраты при меха­ нической обработке снижаются на 15—50% по сравнению с заго­ товкой из проката.

Таблица 59

Сравнительные затраты на штампы при индивидуальной и групповой штамповке из жидкого металла

При переводе на одном из заводов на групповую штамповку из-жидкого металла группы деталей 50 наименований, как видно из табл. 59, был достигнут немалый эффект. Затраты при исполь­

При изготовлении индивидуальных штампов требуется:

исходных данных, что были взяты для примера, при наличии даже двух наименований деталей затраты, на групповой штамп со сменными вкладышами оказываются меньше, чем требующиеся

239

Таблица 60

Сравнительная стоимость группового и специальных штампов, отнесенная к одной детали, в заиснмости от количества типов деталей, входящих в группу (в руб.)

к а т к а коротких тел вращения и винтовых калибров, осей и других деталей периодического профиля круглого сечения,

атакже зубчатых колес.

Всравнении с другими этот метод обеспечивает малые при­ пуски и допуски, идентичность и высокое качество заготовок, зна­ чительную (до 25—30%) экономию металла (коэффициент его использования доходит до 0,98), большую производительность и снижение трудоемкости последующей механической обработки. Поперечная прокатка широко применяется на .подшипниковых заводах при изготовлении шаров взамен ковки и штамповки; расход металла при этом уменьшается на 10—15%. На московском заводе «Фрезер» таким способом изготовляют сверла; с переходом на этот способ отходы производства сократились почти на 60%.

мерно в 25—70 раз выше, чем у зуборезных станков. Поверх­ ностный слой в 1,5 раза прочнее, чем у фрезерованных зубьев.

На Херсонском комбайновом заводе им. Петровского замена фрезерования звездочек втулочно-роликовой цепи прокаткой позволила на каждой детали сэкономить больше 3 кг металла, снизить трудоемкость по кузнечно-прессовому цеху на 37% и по механическому— на 43%^ высвободить трех рабочих и получить около 30 000 руб. годовой экономии при программе выпуска 80 000 шт/год. Снижение издержек происходит по всем расходным статьям, кроме затрат на электроэнергию и текущий ремонт; осо­ бенно большая экономия получается благодаря резкому умень­ шению расхода металла,

240

Для повышения точности и чистоты поверхности заготовок, получаемых горячей штамповкой, в последние годы все больше применяют различные виды ч е к а и к и, заменяющей механи­ ческую обработку. Основная особенность этого процесса — высо­ кая производительность (в 10—20 раз большая, чем при механи­ ческой обработке) и в результате этого — относительно неболь­ шая себестоимость. Обычно точность размеров при плоскостной чеканке колеблется от ±0,1 до ±0,25 мм (повышаясь в отдельных случаях до ±0,03' мм), а при объемной может быть доведена до 0,05 мм. Чистота поверхности выше, чем после фрезерования. Изготовление в кузнечном цехе Минского тракторского завода методом горячей штамповки и чеканки изделий повышенной точ­ ности позволило на 22% увеличить выпуск и на 15% снизить

деталей, как кольца сложной конфигурации, этот процесс дает возможность не только добиться значительной экономии металла (по сравнению со свободной ковкой на 25—30%, а со штамповкой под молотом на 15—20%), но и максимально приблизить их раз­ меры к чертежным. Нередко эта задача решается также последо­ вательным сочетанием (комбинированием) различных операций с доведением заготовки до максимального геометрического подо­ бия с готовой деталью.

Сочетания операций и применяемого оборудования так же, как и их технологическая последовательность, могут быть весьма раз­ нообразными и определяются характером и конструктивными осо­ бенностями заготовок. Все это необходимо учитывать при выборе варианта кузнечно-штамповочных работ.

Уместно упомянуть и о сравнительно недавно применяющейся на некоторых наших заводах («Динамо», станкозавод им. Орджо­

с цилиндрическими и коническими поверхностями типа ступенча­ тых валов. Хотя производительность этих машин несколько ниже производительности штамповочных молотов, но высокие резуль­ таты, которые удается получить при работе на них в отношении