умк_кириенко_1

С целью упрощения определения границы рационалистического развития, которая уже найдена в предыдущей работе, рекомендуется использовать понятие относительно уровня технологии:

Если значение У* > L – рационалистическое развитие целесообразно, если У* < L – нецелесообразно. Равенство У* = L является границей рационалистического развития.

Повлиять на уровень технологии и производительность труда с целью их повышения можно лишь путем изменения структурных элементов технологического процесса. Уровень технологии является функцией рабочих ходов и вспомогательных действий технологического процесса.

Пример выполнения практической работы

Ограниченный вариант динамики трудозатрат обеспечивается рационалистическим развитием. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда.

Воспользуемся моделью рационалистического развития технологического процесса (см. формулу (7). Все параметры в соотношении (7) являются функциями затрат живого и прошлого труда. В соответствии с этим выводятся единицы измерения названных параметров. Рассчитав значения L, B, У для периода времени t = 3 года, полученные результаты сводим в табл. 5.

Таблица 5

Значения производительности живого труда, технологической вооруженности и уровня технологии для t = 3 года

Параметр уровня технологии является безразмерным и по его значению можно судить об экономическом качестве технологического процесса.

301

В табл. 4 даны значения уровня технологии и рекомендации по поводу улучшения технологии (производства).

Сравнив данные табл. 4. с приведенными значениями уровня технологии в табл. 5, можно сделать вывод о том, что значение У = 12,011 > 6 при t = 3 года, что соответствует высокому уровню технологии с рекомендациями поддержания режима функционирования предприятия.

В соответствии с выражением (12) получаем У* = 12,011/2,174 = 1/0,181 = 5,525, что соответствует выражению У* > L, а значит, рационалистическое развитие целесообразно, а при расчете У* для t = 5 лет У* ≈ L, что является границей рационалистического развития.

Вывод: повлиять на уровень технологии и производительность труда с целью их повышения можно лишь путем изменения структурных элементов технологического процесса, например, усложнив конструкцию оборудования, внеся в нее новые механизмы, применив средства механизации и автоматизации, что сократит время на вспомогательные действия технологического процесса или ликвидирует их. Все эти действия будут нести в себе вариант ограниченного развития процесса, хотя в целом участие человека в технологическом процессе уменьшается и, следовательно, уменьшается доля живого труда.

Оформление отчета

В отчете необходимо указать задачи и цель работы, изложить последовательность и результаты ее выполнения, дать общие выводы.

302

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6

Тема. Технико-экономическое обоснование выбора рационального типа заготовки.

Цель работы. Закрепить знания по основным методам производства заготовок; научиться проводить сравнительный технико-экономический анализ при выборе рационального типа заготовки.

Задание. Ознакомиться с основами технико-экономического анализа при выборе способа получения заготовок, изготовленных различными методами.

Оборудование и материалы. Рабочий чертеж деталей, образцы проката, отливок, поковок, справочник сортамента проката.

Краткие теоретические сведения

Заготовкой в машиностроении называется полуфабрикат, предназначенный для получения готовой детали.

Необходимость экономии материальных ресурсов предъявляет высокие требования к рациональному выбору заготовки. При выборе способа получения заготовок необходим комплексный анализ техникоэкономической эффективности рассматриваемых вариантов, при сравнении которых необходимо выбрать такой метод получения заготовки, который обеспечивает снижение трудоемкости обработки и материалоемкости при соблюдении технических требований к качественным характеристикам изделия.

Одной из главных тенденций технического прогресса в заготовительном производстве является решение задач максимального приближения геометрических форм и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали.

Основными факторами, влияющими на выбор способа получения заготовки, являются: тип производства, конструктивные особенности детали (масса, размер, конфигурация, требуемое качество поверхности и точность), материал, из которого сделана деталь, технологические возможности оборудования.

Влияние типа производства. Для мелкосерийного и единичного производства характерно использование в качестве заготовок горячекатаного проката, отливок, полученных литьем в разовые песчаноглинистые формы, и поковок, полученных свободной ковкой. Использование других видов заготовок экономически невыгодно из-за возможной высокой их себестоимости.

В случае единичного и мелкосерийного производства оснастка, необходимая для получения одной заготовки, не может использоваться для

303

получения другой, поэтому дополнительные затраты на оснастку оказываются больше экономии, достигаемой от сокращения объема последующей механической обработки.

В условиях же крупносерийного и массового производства затраты на специальное оборудование и технологическую оснастку окупаются за счет снижения трудоемкости последующей механической обработки, т.к. заготовка по форме и размерам приближается к готовой детали.

Поэтому в условиях крупносерийного и массового производства рентабельны такие способы получения заготовок, как горячая объемная штамповка, литье в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям.

Влияние конструктивных особенностей деталей. Удельная стои-

мость отливки и поковок повышается с уменьшением их массы. Указанная закономерность является общей для всех способов получения как заготовок, так и готовых деталей, так как трудоемкость формообразования определяется общей площадью поверхностей, подлежащих обработке.

При выборе способа получения заготовки определенную роль играют размеры детали, например, для литья по выплавляемым моделям и литья под давлением размеры отливки ограничены техническими возможностями литейного оборудования.

Специальные виды штамповки позволяют получать заготовки, параметры шероховатости поверхности и точность размеров которые соответствуют достигаемым при механической обработке. Большинство специальных методов литья также не требуют дополнительной механической обработки.

Влияние материала, из которого изготовлена деталь. Материал, из которого изготовлена деталь, также оказывает влияние на метод получения заготовки. При этом определяющее значение приобретают его технологические свойства: ковкость, литейные свойства, обрабатываемость давлением, свариваемость и др.

Если материал обладает низкими литейными качествами, то целесообразнее использовать в качестве заготовки прокат или поковки. В случае, когда деталь должна быть изготовлена из труднодеформируемого высокопрочного сплава, использование в качестве заготовки поковки значительно повышает трудоемкость и себестоимость изготовления.

Необходимо отметить, что технико-экономический анализ проводится при выборе заготовки в процессе подготовки к выпуску каждой конкретной детали в реальных условиях производства. Только в этом случае выбранный вариант получения заготовки может быть оценен как оптимальный. При этом способ получения заготовок не должен рассматриваться в отрыве от технологии последующей механической обработки.

После анализа исходной информации, связанной с типом производства, конструктивными особенностями детали, материалом детали и тех-

304

нологическими возможностями оборудования, осуществляется предварительный выбор заготовки (как правило, несколько альтернативных вариантов). Вычислив массу и размер заготовки, рассчитывают нормы расхода материала на заготовку и стоимость получения заготовки, что является необходимой информацией для определения рационального типа заготовки. Сопоставляя полученные данные с информацией о технологии последующей механической обработки, осуществляют окончательный выбор типа заготовки, соответствующий в наибольшей степени конкретным условиям.

Оптимальная заготовка по своим размерам и массе должна максимально приближаться к готовой детали, характеризоваться минимальными нормами расхода материала и стоимостью получения.

Чтобы определить эти параметры, необходима информация о размерах и массе заготовки. О степени приближения заготовки к готовой детали можно судить по ее размерам. Размеры заготовки зависят от величины припуска на последующую механическую обработку. В общем случае, чем совершеннее технология получения заготовки, тем меньше величина припуска для последующей обработке.

Припуском называется слой металла, снимаемый с поверхности заготовки в процессе обработки для обеспечения формы и размера, заданных на чертеже.

Припуски подразделяются на общий, т.е. удаляемый в процессе всей обработки детали, и межоперационные, т.е. удаляемые при выполнении отдельных операций. Общий припуск на обработку равен сумме межоперационных допусков по всем технологическим операциям. От правильного расчета и выбора припуска зависит себестоимость обработки и качества поверхности детали.

Завышение припуска увеличивают трудоемкость обработки, что приводит к увеличению станочного парка, к перерасходу электроэнергии, металлорежущих инструментов, к увеличению расходов на обслуживание и ремонт оборудования. Однако слишком заниженные припуски не обеспечивают возможности удаления дефектных слоев металла, включающих в себя выпуклости, вмятины, окалину, раковины, трещины, погрешности формы и размеров и др. Глубина дефектного слоя зависит от способа изготовления заготовок.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возникают погрешности установки, которые должны быть также компенсированы путем соответствующего увеличения припуска.

Максимально необходимая величина припуска должна обеспечивать удаление микро- и макронеровностей дефектного слоя, имеющего, как правило, отличные от основного металла физико-механические свойства и структуру.

305

Таким образом, наименьший припуск на обработку Zmin можно определить по формуле:

где Rz – средняя высота микронеровностей; h – глубина дефектного поверхностного слоя (обезуглероженный или отбеленный слой); ρ – суммарное отклонение расположения поверхностей (отклонение от плоскостности, прямолинейности, симметричности, соосности и др.); ε – погрешность установки.

Для наружных поверхностей, зная общей припуск на обработку заготовки Z, определяют расчетный предельный размер заготовки по формуле:

где 2Z – размер общего припуска на обработку по диаметру; Dб – наибольший предельный размер детали по чертежу.

Справочные данные для расчета обычно разрабатывают по отраслям машиностроения в виде таблиц (нормативных), с учетом способов обработки, вида заготовки, требуемой точности и других производственных и технологических факторов.

Эти нормативы периодически пересматривают по мере развития техники и повышения уровня технологии производства.

Составляющие припуска даны без индекса в связи с тем, что в одном случае эти величины относятся к выполняемому, а в другом – к предшествующему переходу.

Некоторые из нормативных данных, необходимые для расчета припуска, приводятся в табл. 6 – 8.

Таблица 6

Качество поверхности (мкм) заготовок из сортового проката

306

При расчете припусков и предельных размеров в случае изготовления деталей из поковок, штамповок и отливок к сумме Rz+h необходимо прибавить толщину верхнего дефектного слоя, который составляет для поковок 1,5 – 3 мм, штамповок – 0,5 – 1,5 мм, а для стальных отливок – 1 – 3 мм.

Значение Rz+h для чугунных отливок размером до 500 мм находится в пределах от 0,4 до 0,6 мм, для стальных – от 0,3 до 0,4 мм.

Для деталей, изготовляемых из поковок и штамповок, значения можно взять из табл. 7 и 8.

Таблица 7

Качество поверхности поковок нормальной точности, изготовленных ковкой на молотах и прессах

Значение погрешности установки ε , входящее в формулу (13), при обработке в самоцентрирующемся патроне деталей диаметром до 100 мм составляет:

для отливок в песчаные формы, горячего проката и штамповки:

ε = 0,5 мм;

для отливок по выплавляемым моделям и предварительно обработанной поверхности:

ε = 0,12 мм;

для отливок под давлением и чисто обработанной поверхности:

ε = 0,06 мм.

307

В связи с ограниченностью учебного времени в настоящей работе предусмотрен лишь расчет общего припуска и наименьшего предельного размера заготовки. В случае необходимости, пользуясь специальной литературой, студент может самостоятельно определить промежуточные межоперационные припуски на механическую обработку. Кроме того, с целью сокращения объема расчетов в работе при расчете припусков не учитывается составляющая ρ в (13).

Порядок выполнения работы

1.Проанализировав чертеж детали и данные по типу производства, выбрать два вида заготовок (в качестве одного из видов заготовки использовать сортовой прокат).

2.По формуле (13) определить расчетное значение общего припуска на обработку. Сведения, необходимые для расчета, взять из прил. 2.

3.Пользуясь формулой (14), определить расчетный наименьший

предельный размер заготовки D3. В случае использования в качестве заготовки сортового проката подобрать по сортаменту ближайший диаметр прутка D3 (см. справочник). Округление вести в большую сторону.

4.Определить действительный общий припуск на обработку для расчетной ступени:

5.Вычертить заготовки и указать их основные размеры.

6.Определить массы заготовок, рассматривая их как состоящие из элементарных геометрических тел с учетом припусков на обработку.

Оформление отчета

В отчете необходимо указать задачи и цель работы, изложить последовательность и результаты определения расчетного и действительного значений припусков и размеров заготовок.

К отчету приложить эскизы заготовок с указанием основных размеров.

308

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7

Тема. Определение норм расхода материалов и расчет экономической эффективности выбора заготовки.

Цель работы. Усвоить основы нормирования материалов в заготовительном производстве, получить навыки экономического обоснования выбора заготовки.

Задание. Определить нормы расхода материала для заготовок, экономически обосновать выбор заготовки для последующей механической обработки.

Оборудование и материалы. Рабочий чертеж деталей, справочные данные и таблицы по нормированию материалов, микрокалькуляторы.

Краткие теоретические сведения

Себестоимость продукции машиностроения в значительной степени определяется затратами на материалы. Поэтому рациональный выбор заготовки обусловлен необходимостью экономии материалов.

При выборе вида заготовки для проектируемого технического процесса предпочтение следует отдавать заготовке, характеризующейся лучшим использованием материала и меньшей стоимостью. В случае, когда в технологическом процессе могут быть использованы различные виды заготовок, рациональный тип заготовки может быть выбран только на основе технико-экономических расчетов.

Одним из факторов, обеспечивающих рациональное использование материалов при изготовлении продукции машиностроения, является нормирование их расходов.

Сущность нормирования расходов материалов заключается в регламентации использования предметов труда в отраслях народного хозяйства. Нормы расхода материалов служат основой для плановых расчетов потребности в материальных ресурсах, с их помощью обеспечивается необходимое соответствие между плановым объемом выпуска продукции и материальными ресурсами, выделяемыми на ее изготовление. Без норм расхода материалов невозможна разработка сметы производственных затрат. Нормы расхода являются средством контроля и учета рационального использования материальных ресурсов.

Основу нормы составляет полезный расход материала на единицу продукции, равный массе готовой детали.

Второй элемент нормы включает дополнительные затраты материала на отходы и потери, обусловленные несовершенством конкретного технического процесса (угара металла при плавке, образование стружки при обработке резанием и т.д.).

В общем случае определение нормы расходы металла для изготовления отдельной детали определяется как массой отходов, возникающих в

309

процессе разки металла на заготовки, так и отходами, возникающими в процессе их последующей обработки.

Норма расхода металла на изделие массового и крупносерийного производства определяется точным техническим расчетом с учетом потерь металла по элементам. На изделия единичного и мелкосерийного производства норма расхода, как правило, устанавливается по коэффициенту технологических потерь.

Методика расчета нормы расхода металла определяется типом заготовки, выбранной для изготовления детали.

В случае выбора в качестве заготовки сортового проката норма расхода металла рассчитывается следующим образом.

Устанавливается длина заготовки Lз в мм для одной детали по фор-

муле:

где Lд – длина детали по чертежу, мм; а – общий припуск на обработку

торца; b – ширина разреза при резке сортового проката на заготовки, мм. Далее устанавливается величина потерь металла на зажим заготовки

в патроне, которая зависит от диаметра проката и определяется числом деталей, изготавливаемых из одного прутка сортового проката:

где Lnp – длина прутка сортового проката, мм; l – величина потерь на за-

жим заготовки в патроне, мм

Для дальнейших расчетов применяют целое число деталей n.

Затем определяется длина остатка lост прутка вследствие некратно-

сти используемой длины прутка длине заготовки для одной детали по формуле:

Норму расхода материала на изготовление одной детали Нр можно определить из условия:

где Мn.m. – масса погонного метра проката, кг.

310