Изготовление детали "Хвостовик" (стр. 2 из 7)
4. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки
1) Заготовка из проката. Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой детали определяем промежуточные припуски по таблицам. За основу расчёта промежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали Ø20
мм. Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали Ø20 . Обработка поверхности диаметром 20 мм – производят в жёстких центрах. Технологический маршрут обработки данной поверхности:Операция 005. Токарная черновая
010. Токарная чистовая
При черновом точении припуск на обработку составляет 4 мм, а при чистовом – 2 мм. Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно маршрутному технологическому процессу:
На токарную операцию 005:
Dр.005=Dн+2Z010=20+2=22 мм (3.1)
Расчётный размер заготовки:
Dр.з.=Dр.005+2Z005=22+4=26 мм (3.2)
По расчётным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590–71.
Круг 26 – В-ГОСТ 2590 – 71
45 – б – ГОСТ 14034 – 74
Отклонения для диаметра 26 мм равны
.Припуск на обработку 2х торцовых поверхностей заготовки равен 1,4 мм.
Общая длина заготовки:
Lз=Lд+2Zподр.=55+1,4=56,4 мм (3.3)
Исходя из предельных отклонений, общую длину заготовки округляем до целых единиц. Принимаем длину заготовки 57 мм. Объём заготовки определяем по плюсовым допускам:
Vз=p·D2з.п.·Lз/4=3,14·2,642·5,7/4=31,185 см3 (3.4)
Массу заготовки определяем по формуле:
Gз=gVз=0,0075×31,185=0,245 кг (3.5)
Выбираем минимальную длину проката для изготовления заготовки. Потери на зажим заготовки Lзаж принимаем 20 мм. Заготовку отрезают на ножницах. Это самый производительный и дешёвый способ. Длину торцового обрезка проката определяем из соотношения:
Lо.т.=(0,3¸0,5) d=0,3×26=7,8 мм (3.6)
Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется по формуле:
1. Из проката длиной 4 м:
X4=(Lпр+Lзаж+Lо.т.)/(Lз+Lр)=(4000–20–7,8)/(57+3)=66,2 шт. (3.7)
Получаем 66 заготовок из данной длины проката.
2. Из проката длиной 7 м:
X7=(Lпр+Lзаж+Lо.т.)/(Lз+Lр)=(7000–20–7,8)/(57+3)=116,2 шт.
Принимаем 116 заготовок из данной длины проката. Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины проката:
1. Из проката длиной 4 м:
LНК4=Lпр–Lо.т.–Lзаж–Lз×X4=4000–7,8–20–57×66=210,2 мм (3.8)
Или
ПНК4=(LНК×100)/Lпр=210,2×100/4000=5,25%
2. Из проката длиной 7 м:
LНК7=Lпр–Lо.т.–Lзаж–Lз×X7=7000–7,8–20–57×116=360,2 мм (3.9)
Или
ПНК7=(LНК×100)/Lпр=360,2×100/7000=5,14%
Из расчётов на некратность следует, что прокат длиной 7 м для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиной 4 м.
Потери материала на зажим при обрезке по отношению к длине проката составят:
Пзаж=(Lзаж×100)/Lпр=20×100/7000=0,285% (3.10)
Потери материала на длину торцового обрезка проката в процентном отношении к длине проката составят:
По.т.=Lо.т.×100/Lпр=7,8×100/7000=0,11% (3.11)
Общие потери к длине выбранного проката:
Пп.о.=Пнк+По.т.+Пзаж=5,14+0,11+0,285=5,535% (3.12)
Расход материала на одну деталь с учётом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле:
Gз.п.=Gз(100+Пп.о.)/100=0,245 (100+5,535)/100=0,258 кг (3.13)
Коэффициент использования материала:
Ки.м.=Gд/Gз.п.=0,099/0,258=0,38 (3.14)
Gд=g×Vд=0,00785×12,55=0,099 кг (3.15)
Vд=pDд12Lд1/4 + pDд22Lд2/4=12,55 см2 (3.16)
Стоимость заготовки из проката:
Сз.п.=См×Gз.п. – (Gз.п.–Gд)×(Сотх/1000), (3.17)
где
См – цена 1 кг материала заготовки, руб.;
Сотх – цена 1 т отходов материала, руб.
См=147×20/1000=2,94 руб./кг
Сотх=33×20/1000=0,66 руб./кг
Сз.п.=2,94×0,258 – (0,258–0,099) ×0,66=0,758–0,159×0,66=0,65 руб.
2) Заготовка изготовлена методом горячей объёмной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).
Степень сложности – С1. Точность изготовления поковки – класс I, группа стали – М1.
Припуски на номинальные размеры детали назначают по таблице. Припуски на обработку заготовок, изготавливаемых горячей объёмной штамповкой, зависят от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчётные размеры заготовки:
D1=Dн+2z=10+2×1,5=13 мм (3.18)
D2=Dн+2z=20+2×1,2=22,4 мм (3.19)
L1=Lд+2z=20+2,4=22,4 мм (3.20)
L2=Lд+2z=35+2,4=37,4 мм
Допуски на размеры заготовки:
Ø13
; Ø22,4 ; 22,4 ; 37,4 Разрабатываем эскиз на штампованную заготовку:
Рис. 3.1
Для определения объёма штампованной заготовки условно разбиваем фигуру заготовки на отдельные простые элементы и проставляем на них размеры с учётом плюсовых допусков:
Рис. 3.2
Определяем объём отдельных элементов заготовки:
V1=pD12L1/4=3,14×1,372×2,31/4=3,403 см3 (3.21)
V2=pD22L2/4=3,14×2,312×3,81/4=15,959 см3 (3.22)
Общий объём заготовки:
Vобщ=V1+V2=3,403+15,959=19,362 см3 (3.23)
Масса штампованной заготовки:
Gз.ш.=g×Vобщ=0,00785×19,362=0,152 кг (3.24)
Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объёмной штамповке равными 10%, определяем расход материала на одну деталь:
Gз.п.=Gз.ш.(100+Пш)/100=0,152×(100+10)/100=0,167 кг (3.25)
Коэффициент использования материала на штампованную заготовку:
Ки.м.=Gд/Gз.п.=0,135/0,167=0,81 (3.26)
Стоимость штампованной заготовки:
Сз.ш.=(СМ×Gз.п.) – (Gз.п.–Gд)×(Сотх/1000) (3.27)
где
СМ – цена 1 кг материала заготовки, руб.;
Сотх – цена 1 т отходов материала, руб.
СМ=638×20/1000=12,76 руб./кг
Сотх=33×20/1000=0,66 руб./кг
Сз.ш.=12,76×0,167 – (0,167–0,135)×0,66=2,131–0,021=2,11 руб.
Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки:
Эм=(G’з.п.–G»з.п.)×N=(0,258–0,167)×80000=7280 кг (3.28)
Экономический эффект (выбранного вида) изготовления заготовки:
Э=(Сз.ш.–Сз.п.)×N=(2,11–0,68)×80000=114400 руб. (3.29)
Технико-экономические расчёты показывают, что заготовка, полученная методом горячей объёмной штамповки на горизонтально-ковочной машине, более экономична по использованию материала, чем заготовка из проката, однако по себестоимости штампования заготовка дороже, поэтому принимаем заготовку из горячекатаного круглого проката обычной точности.
5. Технологический процесс изготовления детали «Хвостовик»
Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс непосредственно связан с изменением размеров, формы и свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемым в определенной последовательности. Чертеж детали «Хвостовик», которую необходимо получить в результате проведения технологического процесса, представлен на рисунке 3.3, а внешний вид детали – на рисунке 3.4.
Она представляет собой широко распространенную в машиностроении деталь типа ступенчатого вала. Анализ рабочего чертежа детали позволяет сделать следующие заключения:
· основными конструкторскими базами являются ось детали и торец, от которых заданы размеры;
· в массовом и крупносерийном производстве заготовки получают методами штамповки или из круглого проката.
Рис. 3.3.
Рис. 3.4
На основании проведенных ниже расчетов в качестве заготовки выбрана заготовка из горячекатаного круглого проката обычной точности Æ21+0,4-0,5.
В настоящее время разработаны типовые технологические процессы механической обработки валов на основе разновидности их в разных типах производства. Используя отдельные элементы операций типового технологического процесса, составляем технологический процесс изготовления детали «Хвостовик».
| №перехода | Наименование операции и содержание перехода | Эскиз механической обработки | Режущий и измерительный инструмент | ||||
| 1234567 | 005 РевольвернаяПодача прутка до упораТочить поверхность 1 в размерÆ20,5-0,21 на длине 57-0,25Точить поверхность 2 в размер Æ17,5-0,18 на длине 20+0,21Точить поверхность 2 в размер Æ15-0,18 на длине 20+0,21Точить поверхность 2 в размер Æ12,5-0,18 на длине 20+0,21Точить канавку 3Отрезка в размер 57-0,25 |  | Резец 1 проходной прямой с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18869–73 j=45°Резец 2 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°Резец 3 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°Резец 4 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°Резец 5 специальный с пластиной из Т5К10 по ГОСТ 18879–73 j=90°Резец 6 отрезной с пластиной из Т5К10 по ГОСТ 18884–73 ширина 3 ммШтангенциркуль | ||||
| 123456 | 010 Фрезерно-центровальнаяУстановить и закрепить заготовкуФрезеровать поверхность 1Центровать поверхность 1Переустановить и закрепить заготовкуФрезеровать поверхность 2Центроватьповерхность 2 |  | Фреза дисковая по ГОСТ 3755–78 из быстрорежущей стали Р6М5Сверло центровочное ГОСТ 14952–75Калибр – пробкаШтангенциркуль | ||||
| 123 | 015 Токарная I-яУстановить и закрепить заготовкуТочить поверхность 1 в размер Æ11-0,043 с подрезкой торца в размер 20Точить фаску 2 |  | Резец проходной упорный с пластиной из Р18 по ГОСТ 18879–73 j=90°Резец проходной прямой с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18869–73 j=45°ШтангенциркульСкоба односторонняя предельная | ||||
| 123 | 020 Токарная II-яУстановить и закрепить заготовкуТочить поверхность 1 в размер Æ20-0,02-0,072Точить фаску 2 |  | Резец проходной прямой с пластиной из Р18 по ГОСТ 18869–73 j=45°Штангенциркуль Скоба односторонняя предельная | ||||
| 12 | 025 ФрезернаяУстановить и закрепить заготовкуФрезеровать поверхность 1 |  | Фреза дисковая пазовая из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 3964–69Штангенциркуль | ||||
| 030 Контроль промежуточный | Штангенциркуль микрометр | ||||||
| 035 Термическая обработка HRC 40…45 | Закалочная ванна | ||||||
| 123 | 040 ШлифовальнаяУстановить и закрепить заготовкуШлифовать поверхность 1 в размер Æ10,3-0,043Шлифовать поверхность 1 в размер Æ10+0,024+0,015 |  | Шлифовальный круг 24А40ПС25Кпо ГОСТ 2424–83Контрольная индикаторная скоба | ||||
| 045 Контроль окончательный | ШтангенциркульМикрометрКонтрольная индикаторная скоба | ||||||