МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Технология машиностроения»КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине «Проектирование заготовок»
«Экономическоеобоснование выбора метода получения заготовки для детали ступенчатый вал»
Студент: Кадушкин
Группа М-402
Преподаватель: Боровков Валерий Михайлович
Вариант №1
ТОЛЬЯТТИ 2004г.
Содержание
Аннотация
Введение
I. Анализ исходныхданных
II. Получениезаготовки литьём в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой
III. Получениезаготовки штамповкой на ГКШП
IV. Технико-экономическийанализ
Заключение
Список литературы
Аннотация
УДК 621.73 (043). 001. 375
Бережнов Евгений Петрович. Проектирование заготовки длядетали «ступенчатый вал» Кафедра «Технология машиностроения» ТГУ, Тольятти 2004г. Курсовой проект призван правильно найти подход к разработкетехнико-экономических аспектов заготовительного производства.
В курсовой работе представлено проектирование двух методовполучения заготовки для последующего изготовления из неё детали «ступенчатыйвал»: получение заготовки методом литья в песчаные формы отверждаемые вконтакте с оснасткой и получение заготовки штамповкой на кривошипныхгорячештамповочных прессах. Проведены технико-экономические расчёты для данныхметодов получения заготовки.
Введение
Навыбор метода получения заготовки оказывает влияние: материала детали, ееназначение и технические требования на изготовление; объем и серийностьвыпуска; форма поверхностей и размеры детали.
Оптимальныйметод получения заготовки определяет на основании всестороннего анализаназванных факторов и технико-экономического расчета технологическойсебестоимости детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичностьизготавливаемой из нее детали, при минимальной себестоимости последнейсчитается оптимальным.
I. Анализ исходныхданных
Исходя,из служебного назначения детали и годовой программы выпуска требуется выбратьметод изготовления заготовки на данную деталь с учетом экономическогообоснования выбранного метода изготовления. Метод изготовления заготовки долженобеспечить минимальные суммарные затраты при ее изготовлении и последующейобработки.
Исходныеданные:
Деталь:ступенчатый вал
Материал:12Х13 ГОСТ 1080-85
Годоваяпрограмма выпуска: Nг=530000штук.
Рассмотримдва метода получения заготовки для данной детали:
- литье в песчаныеформы отверждаемые в контакте с оснасткой;
- штамповка накривошипных горячештамповочных прессах.
II. Получениезаготовки литьем в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой
1) Исходя изтребований ГОСТ 26645-85 назначаем припуски и допуски на размеры детали исводим эти данные в таблицу 1.
Взависимости от выбранного метода принимаем:
- класс точностиразмеров и масс – 8
- ряд припусков –2.
Припускина размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираемпо таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].
Таблица№1
Размеры,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм Расчет размеров заготовки, мм Окончательные размеры, мм Ø25 1,1 1,6
Ø25+(2.1,6)±1,1=28,2±1,1≈Ø28±1,1 Ø28±1,1 Ø30 1,1 1,6
Ø30+(2.1,6)±1,1=33,2±1,1≈Ø33±1,1 Ø33±1,1 Ø25 1,1 1,6
Ø25+(2.1,6)±1,1=28,2±1,1≈Ø28±1,1 Ø28±1,1 10 0,9 1,4
10+(2.1,4)±0,9=12,8±0,9≈13±0,9 13±0,9 110 1,6 2,4
110+(2.2,4)±1,6=114,8±1,6≈115±1,6 115±1,6
2)Литейные уклоны назначаем из технических требований и соблюдения единообразиядля упрощения изготовления литейной модели и согласно ГОСТ 26645-85 и ГОСТ8909-88 принимаем литейные уклоны не более 2°.
3)Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=2мм.
4)Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:
/>
где:m – масса детали, кг;
M –масса заготовки, кг.
Рассчитаеммассу заготовки:
/>
где:γ – плотность материала, г/см3. Для стали 12Х13: γ=7,85г/см3;
Vз –объем заготовки.
Объемзаготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших телсоставляющих заготовку:
/>
/>
/>
Mзаг.=0,58кг.
Рассчитаеммассу детали:
m=Vд.γ
/>
/>
/>
/>
/>
mдет.=0,343 кг
Определимкоэффициент использования материала:
/>
Данныйметод литья удовлетворяет задаче получения отливки с контуром приближающемся кконтуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.
III. Получениезаготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах
1)По таблице 3.1.3 [1] выбираем:
а)Оборудование – пресс с выталкивателем;
б)Штамповочные уклоны: внешние — 7˚, внутренние — 10˚;
в)Радиусы закруглений r = 1мм, R = 4мм.
2)По таблице 3.4 [1] назначаем допуски и припуски на обработку на сторону исводим их в таблицу 2.
Таблица№2
Размеры,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм Расчет размеров заготовки, мм Окончательные размеры, мм Ø25
+0,7
-0,4 1,5
Ø25+(2.1,5)±1,1=Ø28
Ø/> Ø30
+0,7
-0,4 1
Ø30+(2.1,6)±1,1=Ø32
Ø/> Ø25
+0,7
-0,4 1,8
Ø25+(2.1,6)±1,1=28,6≈Ø29
Ø/> 10
+0,7
-0,4 1,5
10+(2.1,4)±0,9=13
/> 110
+0,8
-0,4 1,6
110+(2.2,4)±1,6=113,2≈113
/>
3)Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:
/>
4)Определяем толщину мостика для облоя [1]:
/>
КоэффициентСо принимаем равным 0,016.
5)Потаблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:
а)Усилие пресса – 6.3 МН;
б)ho = 1мм;
в)l = 5 мм;
г)h = 5мм;
д)R1 = 15мм.
6)Рассчитать объем заготовки [1]:
Vзаг.=Vп+Vу+Vо
где:
а)Объем поковки:
/>
/>
/>
Vп=18463,2+10449,92+46212,95=75126,07мм3
б)Объем угара:
/>
в)Объем облоя:
Vо=ξ.FМ.(Рп+ ξ. π.l), где:
ξ=2– коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемогооблоя по сравнению с площадью сечения мостика;
FM=l .ho=5.1=5мм2 — площадь поперечного сечения мостика;
Рп=28+(32-28)+2.30+2.13+2.70+29+(32-29)=290мм– периметр поковки;
Vо=2.5.(290+2.3,14.5)=3214мм3;
г)Объем поковки:
Vзаг.=75126,07+563,4+3214=78903,47мм3;
7)Рассчитаем массу поковки:
/>=78903,47.7,85.10-6=0,6кг
8)Определим коэффициент использования материала:
/>
9)Рассчитаем усилие штамповки:
/>,
где:
а)Dn=Dзаг.=/>
б)/>
в)Fп=3286мм2; σв=64,72кгс/мм2
г)/>
/>,
Расчетноеусилие штамповки совпадает с выбранным в пункте 5, значит расчеты верны потаблице 3.5 [1] выбираем примерную производительность КГШП 400 шт/ч.
IV. Технико-экономическийанализ
Дляокончательного выбора метода получения заготовки, следует провестисравнительный анализ по технологической себестоимости.
Расчеттехнологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второмуметоду проведем по следующей формуле [1]:
Ст=Сзаг…М + Cмех… (М-m)-Сотх… (M-m)
где: М– масса заготовки;
m – масса детали;
Сзаг– стоимость одного килограмма заготовок, руб/кг;
Cмех. – стоимость механической обработки,руб/кг;
Сотх– стоимость одного килограмма отходов, руб/кг.
Стоимостьзаготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы отверждаемыев контакте с оснасткой и штамповкой на на кривошипных горячештамповочныхпрессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить поформуле [1]:
Сзаг=Сот. hT. hC. hB. hM. hП, руб/кг,
где: Сот– базовая стоимость одного килограмма заготовки;
hT –коэффициент, учитывающий точность заготовки;
hC –коэффициент, учитывающий сложность заготовки;
hB –коэффициент, учитывающий массу заготовки;
hM –коэффициент, учитывающий материал заготовки;
hП — коэффициент, учитывающий группусерийности.
Дляполучения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле (7)следующие [1]:
hT =1,03– 2-ой класс точности;
hC =0,7– 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB=1,07 – так как масса заготовки находится в пределах 0,5…1,0 кг;
hM=2,40 – так как сталь легированная;
hП =0,5 – 1-ая группасерийности;
Базоваястоимость одного килограмма отливок составляет Сот = 0,29 руб.
Сзаг.= 0,29. 1,03. 0,7. 1,07. 2,04.0,5 =0,27 руб.
Определяемстоимость механической обработки по формуле:
Смех.= Сс + Ем. Ск, руб/кг;
где:
Сс= 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки [1];
Ск= 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки [1];
Ем= 0,15 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем изпредела (0,1…0,2) [1].
Смех.= 0,495 + 0,15. 1,085 = 0,66 руб/кг
Стоимостьодного килограмма отходов принимаем равной Сотх. = 0,0298руб/кг.
Определимобщую стоимость заготовки получаемую по методу литья:
Ст= 0,27. 0,58 + 0,66. (0,58-0,343) – 0,0298.(0,58-0,343) = 0,306
Длязаготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочныхпрессах значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:
Сзаг=Сшт. hT. hC. hB. hM. hП, руб/кг,
где:
hT=1,05 – 1-ой класс точности;
hC=0,77 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB=1,64 – так как масса заготовки находится в пределах 0,25…0,63 кг;
hM=1,18;
hП =1;
Базоваястоимость одного килограмма отливок составляет Сшт = 0,315 руб.
Сзаг.= 0,315. 1,05. 0,77. 1,64. 1,18. 1 = 0,49 руб/кг
Определяемобщую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:
Ст= 0,49. 0,6 + 0,66. (0,6-0,343) – 0,0298.(0,6-0,343) = 0,456
Такимобразом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариантизготовления детали из заготовки, полученной методом литья.
Ожидаемаягодовая экономия:
Эгод.= (СТ2 – СТ1). N руб;
где N – годовая программа выпуска деталей,шт.;
Эгод.= (0,456 – 0,306). 530000 = 79500 руб.
Вывод:в качестве метода получения заготовки принимаем литье в песчаные формыотверждаемые в контакте с оснасткой, с годовой экономией в 79500 рублей.
Заключение
Послеразработки и проведения технико-экономических расчетов получения заготовок исравнения их себестоимости приходим к выводу, что получение детали иззаготовки, полученной методом литья в песчаные формы отверждаемые в контакте соснасткой более выгодно, чем из заготовки, полученной методом штамповки накривошипных горячештамповочных прессах.
Список литературы
1. Методические указанияпо дисциплине «Проектирование заготовок» для выполнения курсовой работы поспециальности 120100 Технология машиностроения / составил Боровков В. М.,Черемисин А. С. – Тольятти: ТГУ, 2002 г.