Разработка и технико-экономический анализ получения заготовок для детали зубчатое колесо
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Технология машиностроения»
Курсовая работа
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:
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;
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;
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.