Выбор исходной заготовки и методов её изготовления

При выборе вида и метода получения заготовки решают сложную технико-экономическую задачу.

В основе её решения лежит безусловное обеспечение требуемых свойств изготовляемых деталей в заданных условиях эксплуатации машины и обеспечение минимума затрат на производство заготовки и последующую ее обработку для получения готовой детали.

В качестве технических критериев при выборе заготовки учитывают материал, конфигурацию и размер заготовки, массу, точность выполнения и качество поверхностного слоя заготовки, желательное направление волокон материала, определяющее работоспособность детали.

Так, например, если материал детали чугун, то очевидно, что видом получения заготовки может быть только литьё, а метод (в землю, в кокиль и т.п.) будет зависеть от экономических критериев.

В виде экономического критерия принимается критерий себестоимости изготовления детали, которая может определяться с различной степенью детализации.

При выборе заготовки себестоимость изготовления детали определяют по формуле:

Сд = Сзаг. + Смех. обр. – Сотх., (1.4)

где Сд – себестоимость изготовления детали, руб.;

Сзаг. – затраты на материал и изготовление исходной заготовки, руб.;

Смех. обр. – затраты на механическую обработку заготовки, руб.;

Сотх. – стоимость отходов при механической обработке, руб.

Стоимость исходной заготовки определяется по формуле

Сзаг. = Мзаг. · Ц, (1.5)

где Мзаг. – масса заготовки детали, кг;

Ц – прейскурантная цена материала заготовки, руб./т. (принимается по соответствующим прейскурантам на материал из сети Интернет).

Стоимость механической обработки заготовки определяется по формуле

Смех. обр. = (Мзаг. – Мд) · Суд., (1.6)

где Мд – масса детали, кг;

Суд. – удельная стоимость механической обработки 1 кг заготовки, руб./кг (ориентировочно Суд. = 30...110 руб./кг).

Стоимость отходов при механической обработке определяется по формуле

Сотх. = (Мзаг. – Мд) · Цотх., (1.7)

где Цотх. – стоимость 1 кг стружки от её реализации, руб./т (ориентировочно Цотх.чугун = 700...950 руб./т; Цотх.сталь = 100...250 руб./т; Цотх.алюминий = 2400...3000 руб./т; Цотх.латунь = 6000...6600 руб./т; Цотх.бронза = 8400... 9300 руб./т; Цотх.медь = 4650...5580 руб./т).

Масса исходной заготовки детали зависит от способа её получения и определяется по формуле:

Мзаг. = Мд / Кисп, (1.8)

где Кисп – коэффициент использования материала исходной заготовки, определяемый конфигурацией детали и её массой по табл. 1.1.

Таблица 1.1 Значения коэффициент использования материала исходной заготовки

Для определения рационального способа изготовления детали целесообразно сравнить два способа получения исходной заготовки детали и по минимальной себестоимости изготовления детали определяется рациональный способ получения заготовки.

Эскиз исходной заготовки детали с указанием размеров изображается на карте эскизов в соответствующем приложении работы.

Пример. Для определения рационального способа получения заготовки рассматривались два способа получения исходной заготовки шестерни из проката и из штамповки.

Масса исходной заготовки шестерни определяется по формуле (1.8) при получении заготовки из проката Кисп = 0,36 и штамповкой Кисп = 0,51.

Тогда масса исходной заготовки из проката:

Мзаг. = 0,932 / 0,36 = 1,902 кг

и после штамповки:

Мзаг. = 0,932 / 0,51 = 1,827 кг.

Себестоимость изготовления детали, определяемая по формуле (1.4) будет:

Сд = Сзаг. + Смех. обр. – Сотх. =

= Мзаг. · Ц + (Мзаг. – Мд) · Суд. + Сотх. = (Мзаг. – Мд) · Цотх.

Себестоимость изготовления детали при получении исходной заготовки из проката при Ц = 32 руб./кг. будет:

Сд = 1,902 · 32 + (1,902 – 0,932) · 110 – (1,902 – 0,932) · 0,2 =

= 60,865 + 106,7 – 0,194 = 167,371 руб.

Себестоимость изготовления детали при получении исходной заготовки штамповкой при Ц = 32 руб./кг. составит:

Сд = 1,827 · 32 + (1,827 – 0,932) · 110 – (1,827 – 0,932) · 0,2 =

= 58,48 + 98,45 – 0,179 = 156,75 руб.

Стоимость изготовления детали при получении заготовки штамповкой Сд = 156,75 руб. меньше стоимости изготовления детали при получении исходной заготовки из проката Сд = 167,37 руб. и поэтому выбираем способ получения заготовки штамповкой.

Эскиз заготовки шестерни при получении штамповкой изображен на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Эскиз исходной заготовки шестерни из штамповки

Выбор технологических баз

Выбор технологических баз зависит от конструкции исходной заготовки и готовой детали, от применяемого оборудования и др. Выбор технологических баз проводят согласно ГОСТ 21495-76.

При выборе технологических баз придерживаются следующих правил:

– за технологические базы следует принимать поверхности, обладающие достаточной жесткостью;

– для повышения точности установки детали в качестве базовых поверхностей следует использовать поверхности наибольшей протяженности;

– технологические базы следует выбирать так, чтобы обеспечить заданную жесткость установки и отсутствие деформаций детали от усилий зажима и сил, возникающих в процессе обработки;

– размеры технологических баз при необходимости целесообразно искусственно увеличивать или предусматривать специальные вспомогательные базы;

– за черновые базы принимают поверхности, которые не обрабатываются или обрабатываются с минимальной точностью;

– за черновые базы нельзя брать поверхности, обладающие большими штамповочными или литейными уклонами;

– черновая база принимается один раз и только на первой операции;

– за чистовые базы принимают поверхности, обрабатываемые с максимальной точностью;

– в качестве чистовых баз следует использовать обработанные поверхности детали, которые определяют её положение при работе в изделии;

– за чистовые базы, как правило, выбирают конструкторские базы, причем стремятся к совмещению технологической и измерительной баз;

– необходимо соблюдать принцип последовательности смены баз, т.е. выбор поверхностей технологических баз производят от менее точных к более точным;

– при выборе измерительных баз необходимо использовать поверхности, являющиеся конструкторскими базами;

Наибольшей точности обработки можно достигнуть при соблюдении принципов совмещения и постоянства баз.

Принцип совмещения технологической, измерительной и конструкторской баз позволяет повысить точность изготовления изделий и состоит в том, что в качестве конструкторской базы при сборке используется база, являющаяся технологической при обработке и одновременно измерительной.

Возможность совмещения технологической, измерительной и конструкторской баз при обработке детали должна учитываться конструктором в процессе проектирования изделия и технологом при разработке технологического процесса.

Принцип постоянства баз состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и ту же базу. Каждый переход от одной базы к другой увеличивает накопление погрешностей от установок.

Для соблюдения принципа постоянства баз на деталях создают вспомогательные технологические базы, не имеющие конструктивного назначения: центровые отверстия в валах, отверстия в корпусных деталях и др.

Если по условиям обработки не удается выдержать принцип постоянства базы, то в качестве новой базы принимают наиболее точную обработанную поверхность, обеспечивающую жесткость установки заготовки.

Если принятая база не является измерительной, то проводят пересчет допуска на получаемый размер с учетом появляющейся погрешности базирования и снижают допуск на размер, определяющий положение новой технологической базы относительно измерительной.

С учетом правил базирования для различных классов деталей рекомендуются следующие поверхности:

– валы: черновая база - две наружные поверхности вращения или наружная поверхность вращения и один из торцов; чистовая база - центровочные отверстия на торцах детали;

– диски, шестерни: черновая база - наружная поверхность вращения и торец; чистовая база - внутренняя поверхность вращения и другой торец;

– корпусные детали: черновая база - плоскость и два отверстия под подшипники или втулки; чистовая база - плоскость и два установочных отверстия;

– вилки: черновая база - плоскость и два отверстия; чистовая база - плоскость, одно отверстие и торцевая поверхность.

Пример. Эскиз шестерни с указанием обрабатываемых поверхностей дан на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Эскиз шестерни с указанием обрабатываемых поверхностей

Для зубчатых деталей в качестве черновой базы используется наружный диаметр шестерни 2 и один из торцов 5.

В качестве чистовой базы принимают внутренний диаметр 7 шестерни и другой торец 6.