4. Анализ технологичности конструкции детали

а) Качественная оценка технологичности конструкции:

Совершенство конструкции машины (детали) характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобствами эксплуатации, а так же тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщению. Нельзя технологичность конструкции рассматривать изолированно без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов механической обработки, сборки и контроля.

Рассматриваемая деталь – вал-шестерня — изготавливается из стали 12ХН3А ГОСТ 4543-71. Данный материал характеризуется хорошей обрабатываемостью резанием. Поэтому можно сделать вывод, что материал детали соответствует предъявляемым требованиям и является приемлемым.

Деталь изготавливается поковкой, поэтому конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Поковка даёт значительную экономию материала и обеспечивает низкую себестоимость изделий.

Обрабатываемые поверхности с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляют технологических трудностей.

Анализ допусков на размеры и шероховатости поверхностей показывает, что они приняты в соответствии с эксплутационными требованиями и не требуют применения специального оборудования повышенной точности.

В процессе окончательной обработки логично заметить, что базирующие поверхности сохраняются на протяжении всей обработки детали, кроме того, совмещены технологические и измерительные базы, что уменьшает погрешность обработки и упрощает дальнейший контроль.

В целом деталь можно считать технологичной.

б) Количественная оценка технологичности конструкции

количественную оценку технологичности конструкции производим по следующим дополнительным показателям:

1. коэффициент унификации конструктивных элементов

К=Q_YE/Q_Э= 1

где

Q_У.Э. и Q_Э.—соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт;

3. коэффициент использования материала

К= q/ Q=2,12/2,8=0,76

где

q и Q — соответственно масса детали и заготовки, кг;

4) масса детали q=2,12кг (при плотности 7,8 г/см³)

5)максимальное значение квалитета обработки IT8;

6) максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей R_z=32 мкм.

Исходя из результатов проведенных качественного и количественного анализов, делаем вывод: деталь является технологичной .

5. Выбор метода получения заготовки с экономическим обоснованием

Заготовка – это предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материала и шероховатости поверхности изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу – узел. Факторы, влияющие на выбор процесса и методы изготовления заготовки:

1. технологическая характеристика материала, его свойства, определение возможности применения литья, пластической деформации, сварки, порошковой металлургии;

2. физико-механические свойства материала в процессе формообразования;

3. конструктивные формы, размеры детали, ее масса;

4. объем выпуска, в частности в крупносерийном производстве применяются штамповка заготовки или заготовка из проката.

5. наличие технологического оборудования, литейного, кузнечного, сварного и др. производств, возможность получения заготовок от специальных заводов по кооперации.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать назначение и конструкцию детали, материал, технические требования, масштаб и серийность выпуска, а также экономичность изготовления, так как между ними существует тесная взаимосвязь. Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчета себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

Исходя из вышесказанного, рассчитаем стоимость заготовки (необходимой для заданной детали – вала-шестерни), полученной на горизонтально-ковочной машине (ГКМ) и стоимость заготовки из горячекатаного проката.

Для начала определяем массу прутка (массу геометрической фигуры, в которую вписывается деталь): М_ф=5,45. Более подробно расчеты приведены в разделе «Расчет припусков».

Для заданного материала (Сталь 12ХН3А) по таблице определяем оптовую цену за 1 тонну металла (табл.2.6, стр. 31[1]). В нашем случае 1 тонна стоит 280 000 руб.

Масса детали подробно рассчитана в разделе «Расчет припусков»: М_дет=7,46 кг.

Определяем по таблице заготовочную цену на стальную стружку (табл.2.7, стр. 32 [1]):

S_отх=27000 руб. (за 1 тонну);

Определим стоимость получения заготовки из проката по выражению:

(4.1)

где S – оптовая цена 1т металла, руб.;

Q – масса заготовки (М_ф), кг;

q – масса детали (М_дет), кг;

S_отх – заготовительная цена на стальную стружку, руб.

руб.

Определяем стоимость получения заготовки полученной на ГКМ:

(4.2)

где

C_i-базовая стоимость 1 тонны заготовки (штамповки), С_i=373000 руб.;

К_т – коэффициент, зависящий от класса точности (в нашем случае класс точности – 1), поэтому К_т=1;

К_с – коэффициент, зависящий от степени сложности по таблице (табл.2.12, стр.38 [1]) К_с=0,87;

К_в – коэффициент, зависящий от массы по таблице (табл.2.12, стр.38 [1]) К_в=1,14;

К_м – коэффициент, зависящий от марки материала. В нашем случае заготовка стальная, поэтому К_м=1,18;

К_п – коэффициент, зависящий от объема производства К_п=1,0

Q – масса заготовки, кг;

q – масса детали, кг;

S_отх – стоимость отходов;

руб.

Исходя из полученных расчетов видно, что заготовка полученная прокатом дешевле чем заготовка полученная на ГКМ.

Определяем годовой экономический эффект одного способа получения заготовки по сравнению с другим по выражению:

руб. (4.3)

где Э – годовой экономический эффект, руб.;

N – годовой объем выпуска деталей, шт.

Таким образом, при использовании заготовок полученных прокатом экономия составит 30,8 млн. рублей в год по сравнению с заготовкой, полученной на ГКМ.

Однако, исходя из производственного опыта и технико-экономических расчетов, следует, что при объеме выпуска 15000 деталей в год целесообразно применять ГКМ. Более того, если учесть стоимость механической обработки, то очевидным становится то, что применение ГКМ более рационально и экономически выгодно чем прокат. Поэтому для нашего случая выбираем метод получения заготовки на ГКМ (ковка на горизонтально-ковочной машине) (См. п. 9).