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

расхода металла и затрат на производство, особенно при серий­ ном выпуске продукции, заставляют признать их большие до­ стоинства.

из прутка штамповка на вертикальных радиально-ковочных ма­ шинах дает наилучшие показатели в отношении расхода металла и коэффициента его использования, а также в отношении общей суммы затрат на производство, однако она значительно уступает штамповке на молотах в отношении трудоемкости.

Практика показывает, что в зависимости от сложности поковок размер минимальной партии, при котором экономически целе­ сообразно переходить на вертикальные радиально-ковочные ма­ шины, составляет примерно 20—30 шт.

В специальной литературе опубликовано немало сведений, характеризующих относительную эффективность применения од­ ного способа производства по сравнению с другим. Но технологу нужны обобщения, сопоставимость теоретических данных с кон­ кретными условиями производства, где будет эксплуатироваться та или иная машина. Заслуживает внимания попытка А. С. Конь­ кова дать подобные рекомендации по выбору технологических процессов кузнечной обработки в зависимости от характерных условий работы (масштаба, типа производства, форм, размеров заготовок и пр.) и освободить технолога, где это возможно, от вы­ полнения сравнительных расчетов. В табл. 61 в качестве примера приведены некоторые из этих рекомендаций.

Необходимость в подобного рода рекомендациях (даже прини­ мая во внимание их некоторую условность) очевидна: при их от­ сутствии приходится в каждом отдельном случае выполнять сопоставительные расчеты.

Сопоставление различных способов нагрева. В общей сумме затрат на производство заготовок в кузнечно-прессовых цехах значительный удельный вес составляют расходы на нагрев. Поскольку нагрев может производиться разными способами и применение того или иного способа не только тесно связано с ти­ пом производства, но и оказывает большое влияние на стойкость штампов (а следовательно, и на затраты по этой статье), выбор наиболее экономичного способа для конкретных условий произ­ водства имеет немаловажное значение.

Установившаяся практика многих отечественных и зарубеж­ ных заводов, а также данные экономического анализа позволяют считать целесообразным" показанное в табл. 62 предпочтительное применение разных способов нагрева в соответствующих условиях работы кузнечно-прессовых цехов. Однако окончательный выбор наиболее экономичного в каждом отдельном случае способа на­ грева должен быть сделан только после тщательного технико-эко­ номического анализа с учетом условий производства, его разме-

242

Таблица 61'

cj Сравнение экономичности некоторых технологических процессов получения поковок и штамповок из стали

Таблица 62

Предпочтительные способы нагрева при разных типах производства

При сравнительной оценке различных способов нагрева необ­ ходимо учитывать значительные колебания в величине удельных капитальных затрат, связанных с постройкой сооружений для питания энергией (мазутохранилища, иефте- и газопровод, под­ станция и пр.), а также нагревательных устройств. В табл: 63 приведена сравнительная оценка (данные ориентировочные) раз­

Из табл. 63 видно, что различные способы пламенного нагрева связаны с капитальными затратами, в 2—3 раза меньшими, чем контактный, а тем более индукционный нагрев. Экономичность того или иного способа нагрева зависит от очень многих факторов, в числе которых немаловажную роль играют и такие, как изме­ нение затрат на штампы в связи с увеличением их стойкости (при индукционном нагреве она увеличивается примерно на 10%), рас-

245

ход металла на окалину, стоимость идущего на заготовки ме­ талла и др.

Обстоятельные исследования многообразных элементов эконо­ мики кузнечно-прессового производства, в частности экономики нагрева, проведенные В. С. Бялковской, позволяют дать развер­ нутый сравнительный расчет себестоимости нагрева 1 т заготовок различными способами (табл. 64) с учетом их влияния на затраты, связанные с изготовлением и эксплуатацией штампов.

Данные табл. 63 убедительно говорят о больших экономиче­

в этих условиях и индукционный нагрев является экономически оправданным, а если речь идет о получении заготовок'на авто­ матических агрегатах и в автоматических линиях, то индукцион­ ный нагрев, безусловно, должен быть' предпочтен.

246

В экономическом отношении большое значение имеет и уско­ рение процесса нагрева. В дополнение к сказанному можно отме­ тить, что нагрев заготовок из прутка 0 75—80 мм в пламенных печах продолжается 20—25 мин, в газовых — 4—6 мин, а индук­ ционный высокочастотный нагрев — всего 2 мин.

Экономика раскроя металлопроката. Учитывая большую метал­ лоемкость кузнечного производства (особенно при свободной ковке), необходимо искать пути снижения потерь и повышения коэффициента использования металла в рационализации раскроя металла. Практика передовых заводов показывает, что применение метода раскроя проката по номинальной длине сопровождается значительными потерями (на некратные концы), как правило, превышающими нормативные на 2—5%.

Рекомендуется (особенно при пользовании новыми штампами) раскраивать металл по минимальному весу заготовки в соответ­ ствии с наименьшим размером поковки. Во всяком случае сле­ дует учитывать фактические размеры поперечного сечения про­ ката, а не его номинал, используя для этого выборочные взвеши­ вания и осуществляя необходимую корректировку длины реза 1 .

При раскрое слитков целесообразно использовать удачный опыт уральских заводов, применивших «метод комплектации» и добившихся в ряде случаев снижения потерь металла до 20%. Сущность метода сводится к подбору двух-трех разных по весу поковок, которые могут быть получены в соответствующих коли­ чествах и с наименьшими отходами из каждого данного слитка. При рациональном раскрое вес слитка будет определяться по фор­ муле

С точки зрения экономики при использовании проката в каче­ стве исходного материала немаловажную роль играет система его заказа. Как известно, заказ может быть сделан в трех формах по торговой, кратной и мерной длине с приплатой 8% при заказе по кратной и 15% по мерной длине. Поскольку при использовании проката торговой длины неизбежны потери металла на концевые

247

будет целесообразен, а по мерной — убыточен.

Одесский завод им. Октябрьской революции, где применение металлопроката в целом составляет 89%, широко использует эко­ номические преимущества заказа мерного полосового и пруткового металла с остатками. Это дает возможность снизить концевые отходы против заказа нормальной длины на 3—5%. Кроме того, сама форма заказа «мерного с остатками» позволяет за сравни­ тельно небольшую доплату получить до 75% всех полос без вся­ ких отходов.

Разумеется, такую форму заказа нельзя считать наилучшей для любых условий работы завода. Например, в практике авто­ мобильных заводов наиболее экономичными оказываются заказы пруткового материала торговой длины. Следовательно, в каждом отдельном случае нужен экономический расчет.

3. ЗАГОТОВКИ ИЗ СОРТОВОГО И ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Технологические процессы получения заготовок из сортового и листового - проката весьма разнообразны (резка, гибка, отбортовка, штамповка, высадка и др.). Однако взаимозаменяемость

не играют такой роли в экономике производства, как, например, при литье или поковках. Все это не умаляет значения и не устра­ няет необходимости тщательного технико-экономического анализа самих технологических процессов получения заготовок из про­ ката, тем более, что некоторые из этих методов в последние годы с развитием техники успешно конкурируют со многими способами горячей обработки металлов и оказываются при определенных условиях экономически весьма эффективными.

Раскрой листового металла. Развитие машиностроения нераз­ рывно связано с-увеличением масштабов потребления листового металла: в настоящее время в общем балансе потребления листовой прокат занимает 35%. Кардинальное решение вопроса об эконо­ мичном раскрое металла для крупногабаритных деталей состоит в применении рулонов. При их использовании площадь раскраи-

248

ваемого металла увеличивается в 10—50 раз, длина бесшовных деталей вместо 6—8 может составить 30 м, а резервуаров — 65 м.

В связи с этим небезынтересно следующее сопоставление. Завод «Запорожсталь» поставляет Ленинградскому вагонострои­ тельному заводу им. Егорова листы 2x1250x2500 мм. Изготов­ ляя крыши 'пассажирских н почтовых вагонов, завод расходует на одну крышу 27 листов, кромки которых обрезаются на гильо­ тинных ножницах. Некоторые листы разрезаются пополам вдоль, чтобы потом выкроить 18 одинаковых деталей.

Если покрывать вагоны листовой сталью из рулонов, то крышу можно было бы сделать не из 36, а всего из 3 деталей длиной 22 м.

в листопрокатном цехе такие обрезки идут в шихту на переплавку. В итоге поставщики и потребители сберегли бы 70—80 кг металла на 1 т проката.

Выпуск рулонов дает и другие выгоды. Возрастает производи­ тельность станов непрерывной прокатки -вследствие применения слябов повышенного веса. У завода-потребителя в 3—4 раза сокра­ щаются трудовые затраты на изготовление полотнищ, уменьшается количество типоразмеров листового и сортового проката и т. д.

В последние, годы на автомобильных и тракторных заводах вместо ранее применявшихся раскроев на полосы (при штамповке одноименных деталей) и смешанного способа (при штамповке разноименных деталей) успешно внедряется так называемый груп­ повой метод раскроя. Все заготовки для раскроя делятся на три

о том, что при этом снижается на 6—12% расход металла, умень­ шается количество обрезков, на 5—15% сокращается трудоемкость раскройных работ и, наконец, в 5—6 раз сокращается потреб­ ность в картах раскроя.

Задача об экономическом раскрое листового и полосового про­ ката с целью наилучшего использования материала и максималь­ ного снижения отходов постоянно встает перед технологами, и здесь применение метода Ю. М. Соболева поэлементной отработки деталей на технологичность, о котором мы говорили в первой части книги, дает исключительно плодотворные результаты.

В качестве примера на рис. 31 приведены последовательные этапы изменения конфигурации контактной пружины, позволив-, шие снизить отход металла с 59 до 7,5% (рис. 31, с). Уже одно

249

раздвоение средней части пружины (рис. 31, б) сокращает потери металла почти на 13%; устранение лепестка пружины как нера­ ботающего и отвод правого в сторону под нужным углом (рис. 31, е)

заводской практикой рекомендаций по вы­ бору типа раскроя применительно к форме изделий. Для прямоугольных изделий рекомедуется прямой раскрой, для тре­ угольников и трапеций — однорядное, а для многоугольников и кругов — много­ рядное совмещение, для овалов, Г-образ- ных и крестообразных деталей — наклон­ ное совмещение и т. д.

Научно обоснованным, математическим решением задачи об экономичном раскрое является разработанный акад. Л. В. Кан­ торовичем метод решающих множителей (индексов), который был успешно приме­ нен на ряде заводов, в частности на Ленин­ градском вагоностроительном им. Егорова, однако в силу своей сложности широкого распространения не получил.

Стремление максимально упростить решение' этой задачи и избежать перебор всех допустимых вариантов раскрря привело к ряду плодотворных поисков в этом направлении 1 и разработке единой методики оптимального раскроя [54]. В этой методике достаточно подробно рассмотрена и техника вычислительной ра­ боты, что способствует разработке более эффективных программ для работы электронно-вычислительных машин. В настоящее время многовариантные задачи экономичного раскроя успешно

1 См., например, работу А. Шмилауэра [104].

7250

решаются с помощью этих машин, особенно в массовом и крупно­ серийном производстве, а для однорядной штамповки и в серийном.

дан план раскроя типовой детали, составленный вручную, со­

спроектированный на ЭВМ (рис. 32, б), показал целесообразность поворота заготовок по сравнению с первым вариантом на 5°, что

4125

обеспечило увеличение коэффициента использования металла на 5% и возможность вырубки 1419 деталей, т. е. дало экономию на 10% больше, чем при первом варианте.

При определении экономической эффективности применения ЭВМ взамен работы вручную следует правильно учитывать их эксплуатационные издержки, непосредственно зависящие от затрат времени; они же, в свою очередь, довольно сильно колеблются сообразно сложности конфигурации заготовок. При однорядной штамповке время расчета составляет от 1 до 5 мин,- а при двух­ рядной— до 3—4 ч.

Технико-экономические особенности получения заготовок из листового и сортового проката. При изготовлении листоштампованных деталей структура издержек производства характеризуется тем, что на материал падает 80—85% всех затрат, а производствен­ ная заработная плата, расходы, связанные с работой оборудова­ ния, и затраты на оснастку (штампы) не превышают 15—20%

251