Методика выбора способа изготовления отливки с помощью весовых коэффициентов

Стоимость механической обработки

,

где П – начисления на зарплату в процентах.

1. Поковка

1.1 Счерн.=24,87·2,39·(1+0,12)=67 руб.

1.2 Сп/ч=24,87·1,41·(1+0,12)=39,3 руб.

1.3 Счист.= 24,87·2,39·(1+0,12)=67 руб.

1.4 Сшл.=30,71·0,84·1,12=29 руб.

С₁=67+39,3+67+29+25521=25723,3 руб.

2. Штамповка

2.1 Счерн.24,87·2,14·1,12=59,61 руб.

2.2 Счист.= 24,87·2,09·1,12= 58,2 руб.

2.3 Сшл.=30,71·0,84·1,12=29 руб.

С₂=59,61+58,2+29+25169=25315,81 руб.

3. Поперечно-клиновой прокат

3.1 Счист.=24,87·2,1·1,12=59,6 руб.

3.2Сшл.=30,71·0,84·1,12=29 руб.

С₃=59,6+29+22355=22414,63 руб.

4. Прокат

4.1 Счерн.₁=24,87·3,3·1,12=91,92 руб.

4.2 Счерн.₂=24,87·3,1·1,12=86,35 руб.

4.3 Сп/ч= 24,87·3,06·1,12=85,23 руб.

4.4 Счист.= 24,87·2,95·1,12=82,17 руб.

4,5 Сшл.= 30,71·0,84·1,12=29 руб.

С₄=91,92+86,35+85,23+82,17+29+24519=2489367 руб.

Вал	Масса детали, кг	Норма расхода Вм, кг	Коэфф. использования материала Ким	Себестоимость, руб.
по-ков-ка	шт.	пр.	п-к пр.	по-ков-ка	шт.	пр.	п-к пр.	по-ков-ка	шт.	пр.	п-к пр.
1-ст.	4,3	6,9	6,8	7,6	6,0	0,63	0,65	0,56	0,72
2-ст.	4,3	7,1	6,1	8,3	6,0	0,6	0,7	0,48	0,72
3-ст	4,3	7,4	6,3	12,2	5,38	0,58	0,68	0,35	0,8
4-ст	4,3	7,8	6,5	17,2	5,38	0,55	0,66	0,25	0,8

Мпок. = 0,001·6,9 (3400000 + 3400000 · 0,12) -0,001 · 2,6 · 290000 = = 25521 руб.

Мшт. = 0,001 (6,8 (3400000 + 3400000 · 0,12) - 2,5 · 2900000) =
= 25169 руб.

Мп-к.п. = 0,001 (6,0 (3400000 + 3400000 · 0,12) - 1,7 · 2900000) =
= 22355 руб.

Мпр. = 0,001 (7,6 (3400000 + 3400000 · 0,12) - 3,3 · 2900000) =
= 24519 руб.

Как видно из приведенных расчетов, для данных условий обработки наиболее выгодно получение заготовки поперечно-клиновой прокаткой.

Методика выбора способа изготовления отливки с помощью весовых коэффициентов

Точность размеров отливки зависит не только от технологии ее производства, но и от условий формирования элементов отливки в форме. По этому признаку установлено три вида размеров:

1. Размеры элементов отливки, образованных одной частью формы или одним стержнем.

2. Размеры элементов отливки образованных двумя полуформами, а также перпендикулярных к плоскости разъема.

3. Размеры элементов отливки, образованных тремя и более частями формы, а также толщины ребер, стенок и фланцев

По конфигурации отливки делятся на 5 групп сложности. К первой группе относятся отливки простой геометрической формы с наличием невысоких ребер, бобышек, фланцев, выступов и углублений. Наружные поверхности формируются без стержней или съемных частей. Внутренние полости неглубокие, выполняются преимущественно «болваном» или простым стержнем.

Ко второй группе относятся отливки в виде сочетания простых геометрических тел (плит, цилиндрических или открытых коробчатых форм), наружные поверхности – плоские и криволинейные при наличии ребер, бортов, бобышек, фланцев, отверстий и углублений простой конфигурации, Внутренние поверхности простые, большой протяженности или высокие. Для выполнения отдельных частей отливки применяются стержни.

К третьей группе относятся отливки простой коробчатой или другой формы. Плоские и криволинейные наружные поверхности имеют нависающие части, ребра, бобышки и фланцы с отверстиями и углублениями достаточно сложной конфигурации. Внутренние полуоткрытые полости, представляющие собой объединение нескольких простых геометрических элементов, имеют большую протяженность или высоту. В одном или двух ярусах могут быть незначительные углубления и выступы.

К четвертой группе относятся отливки закрытой коробчатой и частично открытой коробчатой и цилиндрической формы. Наружные поверхности аналогичные отливкам третьей группы. Многие части выполняются с помощью стержней. Внутренние элементы имеют сложную конфигурацию со значительными выступами и углублениями, расположены в один-два яруса и имеют один-два свободных выхода.

К пятой группе относятся отливки закрытой коробчатой формы. Наружные поверхности имеют сложную конфигурацию с примыкающими и пересекающимися конструктивными элементами. В процессе изготовления применяются стержни. Внутренние полости имеют сложную конфигурацию с криволинейными поверхностями, пересекающимися под разными углами и имеющими выступы и выемки.

Ниже в таблице 2.3.1 приведены точность размеров и шероховатость поверхностей отливок. Причем, квалитеты точности, указанные в таблице, соответствуют изменению групп сложности от первой до пятой и второму виду размеров. Точность размеров первого вида на один квалитет точнее, третьего – на один квалитет грубее.

Таблица 2.2.1 Точность размеров и шероховатость поверхностей отливок []

Способ литья	Квалитет точности, шероховатость Ra, мкм, для материалов
Легкие цветные сплавы	чугун серый	чугун ковкий, сталь
Под давлением	11…13, до 0,63	12…14, более 1,25	-
В керамические формы и по выплавляемым моделям	12…14, 1…2,5	13…15, 2,5…5	14…15,2,5…5
В кокиль и оболочковые формы	13…17, 2,5…5	14…17, 5…10	15…18, 10…20
В песчано-глинистые формы и центробежное	14…18, 5…10	15…19, 10…20	16…20, 10…20

Для выбора способа получения заготовки можно пользоваться методом весовых коэффициентов. Суть его заключается в следующем. Заготовка обладает рядом признаков, отражающих ее форму, габаритные размеры, сложность и параметры качества. Каждый критерий имеет несколько уровней значений. Каждому уровню критерия выбора и типу производства соответствует ряд весовых коэффициентов, значения которых зависят от способа изготовления заготовки. В таблице 2.2.2 приведены значения весовых коэффициентов для различных способов получения литых заготовок.

Таблица 2.2.2 Весовые коэффициенты для выбора способа изготовления отливок

Номер и наименование критерия выбора	Уровень, градация и значение критерия выбора	Способ изготовления литой заготовки
ЛПФ	ЛОФ	ЛВМ	ЛК	ЛПД	ПЛ
РФ	МФ
1. Тип производства	1. Мелкосерийное 2. Серийное 3. Крупносерийное
2. Материал детали	1. Сталь 2. Чугун 3. Цветные металлы
3. Масса детали	1. 50…60 2. 60…120 3. 120…320 4. 320…600
4. Группа сложности отливки	1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5
5. Ra поверхности заготовки, мкм	1. 0,63…1 2. 1,6…3,2 3. 6,3…12 4. 12,5…20
6. Форма детали	1. Тела вращения 2. Корпусные 3. Рычаги 4. Фасонные
7. Максимальные габаритные размеры, мм	1. До 25 2. 25…50 3. 50…120 4. 120…400 5. 400…1600
8. Квалитет точности размеров	1. 11…13 2. 13…15 3. 15…17 4. 17…20

Примечание: ЛПФ – литье в песчано-глинистые формы; РФ – ручная формовка; МФ – машинная формовка; ЛОФ – литье в оболочковые формы; ЛВМ – литье по выплавляемым моделям; ЛК – литье в кокиль; ЛПД – литье под давлением; ЦЛ – центробежное литье.

Пример. Допустим, что по чертежу детали , заготовку которой необходимо получить литьем, определены следующие критерии выбора []: 1. Тип производства - крупносерийное; 2. Материал - силумин; 3. Масса детали – 6 кг; 4. Группа сложности - третья; 5. Параметр шероховатости исходных поверхностей – Ra=0,8 мкм; 6. Форма детали - корпусная; 7. Максимальный габаритный размер – 240 мм; 8. Квалитет точности размеров, связывающих исходные поверхности – IT12.

Значения весовых коэффициентов определяем для каждого критерия по таблице 2.2.2 , заносим их в таблицу 2.2.3 и суммируем их по столбцам, соответствующим различным способам получения отливки. Выбирается тот способ, сумма весовых коэффициентов которого наибольшая. В нашем случае это будет литье под давлением.

Таблица 2.2.3 Значения весовых коэффициентов для данной детали

Номер критерия по табл. 2.2.2	Уровень критерия	Способ литья
ЛПФ	ЛОФ	ЛВМ	ЛК	ЛПД	ЦЛ
РФ	МФ
Сумма

Может оказаться, что два или более способов получения заготовки наберут одинаковую сумму баллов. В таком случае выбирается тот, который обеспечивает минимум затрат на изготовление заготовки и ее механическую обработку. Затраты на заготовку можно определить по следующей эмпирической формуле:

где A – коэффициент, зависящий от материала заготовки и способа ее получения; m – масса детали, кг; A₁ – коэффициент, учитывающий группу сложности заготовки; N_г – годовая программа выпуска, шт.; K_точ – коэффициент, учитывающий квалитет точности заготовки; α – коэффициент , учитывающий дополнительный расход материала на заготовку; a₁ и a₃ – показатели степени; a₂ – показатель степени, равный номеру группы сложности заготовки.

Для литых заготовок из черных сплавов α=1. Коэффициент

K_точ - зависит от квалитета точности заготовки IT и определяется из соотношения

IT ……..17…20 15…16 13…14

K_точ …….. 1 1,05 1,13

Значения других параметров, входящих в формулу, приведены в таблице 2.2.4.

Затраты на механическую обработку можно определить по следующей эмпирической формуле:

где B –коэффициент, зависящий от материала заготовки и способа ее получения; B₁ – коэффициент, учитывающий группу сложности заготовки; b₁ и b₂ – показатели степени. Для литых заготовок из черных металлов указанные параметры приведены ниже.

Материал	B	b1	B1	b2
Чугун	3.185	0.523	1.284	-0.197
Сталь углеродистая	5.469	0.511	1.294	-0.227

Из двух или более конкурирующих способов с одинаковой суммой весовых коэффициентов выбирается тот, для которого сумма C_з и C_м.о. будет наименьшей.

Примечание: полученные по формулам значения C_з и C_м.о. соответствуют уровню цен 1990 г.