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

80

+2,2

3,2

80+ (23,2)2,2

86,42,2

70

+2,2

3,2

70+(23,2) 2,2

76,42,2

70

+2,2

3,2

70+(23,2) 2,2

76,42,2

310

+2,2

3,2

310+(23,2) 2,2

316,42,2

50

+2,2

3,2

50+(23,2) 2,2

56,42,2



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:



 (1)

	

	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

70

+2,3

+2,0

-1,2

70-(22,3)

Ш

70

+2,3

+2,0

-1,2

70+(22,3)

Ш

80

+2,3

+2,0

-1,2

80+(22,3)

Ш

50

+2,3

+1,8

-1,5

50+(22,3)

Ш

310

+2,7

+2,0

-1,8

310+(22,7)

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;

г) h=6 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;



Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх = 0,0298 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



		Разработка чертежа отливки: Методические указания к лабораторной работе №1/ составил Боровков В. М. – Тольятти: ТПИ, 1996 г.

		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.

		Экономическое обоснование выбора заготовок при проектирование технологических процессов: Методические указания к лабораторной работе №3/ составил Боровков В. М. – Тольятти: ТПИ, 1986 г.