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

Аннотация

1. Анализ исходных данных

2. Получение заготовки литьём по выплавляемым моделям

3. Получение заготовки штамповкой на КГШП

4. Технико-экономический анализ

Заключение

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.

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: N_Г = 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 26 645– — 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 и припуски по таблице 2.2.

Таблица № 1

2) Литейные уклоны назначаем из технических требований и соблюдения единообразия для упрощения изготовления литейной модели и согласно ГОСТ 26 645– — 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.

4) Определяем коэффициент использования материала К_М, по формуле:

(1)

где: g — масса детали, кг;

G — масса заготовки, кг Рассчитаем массу заготовки:

(2)

где: г — плотность материла;

V_З — 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;

V_д — 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 К_м близким к 1.

3. Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах

1) По таблице 3.1.3 выбираем:

а) Оборудование — молоты;

б) Штамповочные уклоны: внешние — 7°, внутренние- 10°;

в) Радиусы закруглений r=2 мм, R=5мм.

2) По таблице 3.4 назначаем припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 3.

Таблица № 1

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 С_от— базовая стоимость одного килограмма заготовки;

h_Т — коэффициент, учитывающий точность заготовки;

h_С — коэффициент, учитывающий сложность заготовки;

h_В — коэффициент, учитывающий массу заготовки;

h_М — коэффициент, учитывающий материал заготовки;

h_П — коэффициент, учитывающий группу серийности.

Для заготовки получаемой по методу литья значения коэффициентов в формуле (7) следующие [3]:

h_Т = 1,03 (2-й класс точности);

h_С=0,7 (1-я группа сложности получения заготовки);

h_В = 0,87 (так как данная масса находится в пределах от 10…20 кг);

h_М = 2,4 (для материала 12Х2Н4А);

h_П = 1,0 (3-я группа серийности).

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет С_от =2,9 руб.

Для заготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах значения коэффициентов в формуле (7) следующие [3]:

h_Т = 1,03 (2-й класс точности);

h_С = 0,7 (1-я группа сложности получения заготовки);

h_В = 0,8 (так как данная масса находится в пределах от 10…25 кг);

h_М = 2,4 (для материала 12Х2Н4А);

h_П = 0,8 (объём производства заготовок больше значений базового варианта). Базовая стоимость одного килограмма заготовки, получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах составляет С_от =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:

С_С=0,495 — текущие затраты на один килограмм стружки, (по машиностроению в целом) [3];

С_К=1,085 — капитальные затраты на один килограмм стружки, (по машиностроению в целом) [3];

Е_Н= 0,15 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем в пределах.

Подставим выбранные значения в формулу (8) получим:

^руб/_кг;

Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной С_отх = 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 222 200 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.

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.