Обоснование и выбор метода получения заготовки

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объём и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовления из неё детали при минимальной её себестоимости считается оптимальным.

Для сравнения возьмем два метода получения заготовки: литье в песчаные формы и литье в кокиль.

Литье в песчаные формы.

Этот метод является самым распространенным способом изготовления отливок. В песчаных формах можно получить массой от нескольких килограмм до сотен тонн. Отливки имеют равномерную структуру. В крупносерийном и массовом производствах используют в основном металлические (или пластмассовые) модельные комплекты. За счет применения металлических моделей и машинной формовки можно получить точность отливок по 14-17-му квалитетам с шероховатостью поверхности Rz 320 - 40 мкм.

К недостаткам литья в песчаные формы относятся: большой расход металла и формовочных материалов, большие припуски на механическую обработку, большие производственные площади, значительное количество брака (пригар, засоры, ужимины, горячие трещины, газовые раковины, пористость).

Литье в кокиль.

Литье в кокиль – это процесс получения отливок свободной (под действием гравитационных сил) заливкой расплавленного металла в металлические формы – кокили. Полости в отливках выполняют при помощи металлических или песчаных стержней. Кокили позволяют получить отливки со стабильными и точными размерами. Параметр шероховатости может достигать Rz 20 мкм. Точность отливки, получаемой литьем в кокиль 13…15 квалитет.

Чаще всего этот метод используют в условиях крупносерийного и массового производства.

По сравнению с литьем в песчаные формы литье в кокиль обладает рядом преимуществ:

– металлические формы могут использоваться многократно;

– исключается применение формовочной смеси;

– повышение размерной точности и уменьшение шероховатости поверхностей отливки в 2-3 раза позволяют снизить припуски на ее механическую обработку; трудоемкость механической обработки уменьшается в 1, 5-2 раза;

– уменьшаются потери от брака.

К недостаткам литья в кокиль относятся: повышенная чувствительность к свойствам применяемых материалов, а также к отклонениям от оптимальных параметров процесса, обеспечивающих получение качественной отливки. Возможные дефекты полученных отливок: несоответствие структуры, газовые раковины, неметаллические включения недоливы и спаи, трещины, усадочные раковины и пористость, появление отбеленного слоя на поверхности чугунных отливок.

Литьем в песчаные формы можно получить весьма сложные отливки. При литье в кокиль форма отливки должна быть по возможности более простой. Специальные способы литья целесообразно применять для получения мелких и средних по массе отливок; при литье в песчаные формы габариты и масса отливок практически не ограничены.

Экономическое обоснование выбора метода получения заготовки.

Для выбора метода получения заготовки сравним два варианта по себестоимости получения заготовки – литье в песчаные формы и литье в кокиль необлицованный. Расчет производим согласно [10, 15, 17].

Данная заготовка согласно [17] представляет собой отливку 1 класса точности (применяют в условиях массового и крупносерийного производства при изготовлении тонкостенных отливок), 1 группы сложности (удлиненные детали типа тел вращения), материал детали – серый чугун СЧ18, масса детали – 0, 35 кг, объем производства – 100 000 шт./год.

Стоимость заготовки S_заг, руб. определяется по формуле, [10]:

, (5)

где S_i, руб – базовая стоимость 1 тонны заготовок;

К_Т, К_С, К_В, К_М, К_П – коэффициенты, зависящие соответственно от

класса точности, группы сложности, массы,

марки материала и объема производства

заготовок;

Q, кг – масса заготовки;

q, кг – масса детали;

S_отх, руб – стоимость 1 тонны отходов.

Определим стоимость заготовки для метода литья в песчаные формы.

Массу заготовки Q, кг определим используя для данного коэффициент использования материала К_и.м.= 0, 5 для данного метода получения заготовки.

. (6)

В качестве базовой стоимости 1 тонны отливок принимаем S_i = 18594 руб. (стоимость приведена по прейскурантам цен на сентябрь 2007 г.). Стоимость 1 тонны отходов S_отх = 4100 руб.

Коэффициенты: К_Т = 1, 1 (в зависимости от класса точности – 1 класс точности); К_М = 1 (в зависимости от материала отливок – чугун СЧ 18); К_С = 0, 7 (1 группа сложности), К_В = 1, 1 (в зависимости от массы заготовки, Q = 0, 7 кг), К_П = 0, 76 (в зависимости от объема производства, N_г = 100000 шт. в год).

Таким образом стоимость заготовки будет S_заг, руб.:

.

Определим стоимость заготовки для метода литья в необлицованный кокиль.

Массу заготовки Q, кг определим, используя для данного коэффициент использования материала К_и.м.= 0, 8 для данного метода получения заготовки.

.

В качестве базовой стоимости 1 тонны отливок принимаем S_i = 20100 руб. (стоимость приведена по прейскурантам цен на сентябрь 2007 г.) Стоимость 1 тонны отходов S_отх = 4100 руб.

Коэффициенты: К_Т = 1 (независимо от класса точности); К_М = 1 (в зависимости от материала отливок – СЧ 18); К_С = 0, 69 (1 группа сложности), К_В = 1(в зависимости от массы заготовки, Q = 0, 44 кг), К_П = 0, 95 (в зависимости от объема производства, N_г = 100000 шт. в год).

Таким образом стоимость заготовки будет:

Экономический эффект Э_заг, руб. для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле_.:

, (7)

где S_заг1, S_заг2, руб – стоимости получения сопоставляемых заготовок;

N, шт – годовая программа выпуска.

.

Как видно из расчетов, себестоимость заготовки, полученной литьем в необлицованный кокиль, будет ниже, чем стоимость заготовки, полученной литьем в песчаные формы. Поэтому выбираем метод получения заготовки – литье в необлицованный кокиль.