Сокращение расходов на материалы

Расходы на материалы:

где – масса материала каждой марки, расходуемого на изготовление машины, кг;

– стоимость 1 кг материала надлежащей марки, руб.; – масса отходов материалов, кг; – стоимость 1 кг отходов, руб.; – число марок материалов, расходуемых на изготовление машины.

Анализ формулы показывает, что возможны следующие пути сокращения расходов на материалы: сокращение массы материалов, расходуемых на изготовление машины; использование, по возможности, более дешевых материалов; получение отходов материалов в виде, пригодном для последующего использования.

Расход материала при изготовлении машины определяется материалоемкостью (металлоемкостью) ее конструкции и массой отходов, образующихся в процессе изготовления.

Металлоемкость конструкции машины полностью зависит от конструктора. Недостаточное знание свойств материалов. Приближенные методы расчета, преднамеренное завышение запасов прочности, непродуманное конструктивное оформление деталей приводят к излишнему расходу материалов. В качестве примера на рис.23.1 показаны две конструкции корпуса редуктора; вторая из них (рис.23.1 б) менее металлоемка.

Рис. 23.1. Два варианта конструкции корпусной детали.

1.1.Сокращение различного рода отходов и потерь металла в процессе изготовления машины является одной из важнейших проблем в народном хозяйстве.

Для суждения о рациональности использования материалов служит коэффициент использования материала, представляющий собой отношение массы готового изделия к массе материала, затраченного на его изготовление:

Значительное количество отходов и потерь металла возникает при получении заготовок деталей в виде угара металла при плавке, сплесков, остатков в плавильных агрегатах, окалины, заусенцев, облоя, обрезков, брака заготовок.

При механической обработке большую долю отходов составляет стружка, обрезки проката, из которого получают заготовки, обрезки при раскрое листового материала и забракованные детали.

Сокращение потерь и отходов не только экономит материалы, позволяя увеличить выпуск изделий, но и экономит затраты обоих видов труда как на данной, так и на всех предшествующих стадиях производства.

Потери материала сокращаются с уменьшением числа стадий, которые проходит предмет природы до его превращения в изделие. Идеальным было бы непосредственное превращение предмета природы в годное изделие. Например, непосредственное получение болтов из круглого прутка на холодновысадочных автоматах с накаткой резьбы снизило отход металла при изготовлении болтов М10 (рис.23.2) в 2,4 раза по сравнению с изготовлением тех же болтов из шестигранного прутка на токарном автомате.

Рис.23.2. Отходы металла при изготовлении болта на токарном автомате (а) и методом холодной высадки с последующей накаткой резьбы (б)

Если получить готовую деталь непосредственно из полуфабрикатов не удается, наибольший эффект дает максимальное приближение форм и размеров заготовки к готовой детали. Примером может служить сопоставление масс заготовок коленчатого вала, одна из которых, полученная свободной ковкой (рис.23.3 а), имеет массу 163 кг, а другая, полученная штамповкой в закрытых штампах (рис.23.3 б), имеет массу 87 кг. Трудоемкость механической обработки заготовки при одинаковом объеме выпуска и на том же оборудовании в первом случае составляет 40,6, а во втором – 19 нормо-часов, т.е. сокращается на 59%.

Рис. 23.3. Заготовки коленчатого вала

Большую экономию материала и снижение трудоемкости механической обработки обеспечивают переход к использованию точных отливок, сварных заготовок и внедрение рационального раскроя листов.

1.2. Использование наиболее дешевых материалов

Выбору наиболее дешевых материалов при конструировании деталей способствует точность формулировки их служебного назначения и условий, в которых им предстоит работать.

Экономию дорогих металлов дает конструкция детали, отдельные части которой сделаны из разных материалов. Например, стыковая сварка позволяет сделать стержень клапана из стали 40Х, а головку клапана из стали 40Х10С2М (рис.23.4). Те же результаты обеспечивает применение биметаллов – двухслойных материалов (сталь - бронза, сталь – алюминиевые сплавы и др.). Из биметаллических материалов изготовляют втулки, служащие опорами валов, вкладыши подшипников автомобильных и тракторных двигателей и других деталей.

Широкие возможности в экономии металлов создает появление новых неметаллических материалов с высокими механическими свойствами. Например, синтегран – материал, получаемый из крошки гранита и связующей смеси. Обладая высокой прочностью, синтегран не дает усадки, хорошо гасит вибрации, легко схватывается с металлом. Его можно использовать для изготовления корпусных деталей, валов, ступиц зубчатых колес, стержней инструментов и других деталей.

Рис.23.4. Заготовка клапана (а) и готовая деталь (б) из различных материалов

Получение от ходов в наиболее ценном виде. Отходы металла, получаемые при изготовлении деталей, могут иметь различную стоимость в зависимости от возможностей их дальнейшего использования.

Отходы в виде стружки, обрезков, облоев, лома и пр., непригодные для машиностроительного предприятия. Являются ценным сырьем для металлургических предприятий.

Если отходы могут быть использованы для получения полноценных заготовок других деталей, их стоимость или не отличается от первоначальной стоимости материала или близка к ней. Примером полноценного использования отходов может служить получение четырех заготовок колец и стержня резца из отходов, образующихся при изготовлении каждой предшествующей заготовки (рис.24.4).