Пример 5.2 Из стали 45 ГОСТ 1050 – 88 изготавливают вал массой 19,4 кг. (см. рис. 13) в условиях серийного производства (Годовой объем выпуска N =2000шт.)
Требуется:
1. Сконструировать заготовку, получаемую горячей объемной штамповкой.
2. Определить технические требования на заготовку.
3. Определить массу и стоимость заготовки.
4. Определить КИМ.
5. Выполнить эскиз заготовки.
6. Выполнить технико-экономические расчеты по двум вариантам получения заготовки: прокат и штамповка.
|
Решение:
1. Учитывая форму и массу детали выбираем изготовление поковки в закрытом штампе (см. т.21, рис. 1 – 3,с. 8 – 14 Методического пособия)
2. Определяем конфигурацию поверхности разъема штампа [Методическое пособие, п.4.1.4, с.16] Выбираем П – плоская.
3. Определяем степень точности поковки [Методическое пособие, т.1.1, с.15]. Для уменьшения припусков принимаем более точную поковку Т2.
4. Определяем группу стали
Сталь 45 относится к группе М2 – сталь с содержанием углерода 0,45% [Методическое пособие, п.4.1.2, с.15]
|
|
5. Определяем степень сложности поковки по формуле:
где mдет – масса детали, кг;
mф – масса цилиндра (фигуры), описанного вокруг детали по максимальным размерам диаметра и длины.
Деталь вал dmax = 90 мм; Lmax = 485мм
где γ - удельный вес (плотность) материала заготовки, г/см3. (Для углеродистых сталей γ = 7,85 г/см3 , для легированных - γ = 7,83 г/см3 .)
Т.к 0,81 > 0,63, то степень сложности поковки С1 [Метод. пособие, п.4.1.3, с.15].
6. Для дальнейших расчетов необходимо определить ориентировочную массу поковки по формуле:
Gп = MD ×Kp,
где Gп - расчетная масса поковки, кг;
MD - масса детали, кг;
Kр - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с табл. 1.2, с.16.
Для деталей типа валы с прямой осью Кр.=1,3 – 1,6.
Выбираем 1,5
Gп = 19,4 × 1,5 = 29,1кг.
7. Определяем исходный индекс поковки [Метод. пособие, т.1.4, с.18 или п.4.2, с.17]
m = 29,1кг, М2, С1, Т2 Исходный индекс поковки 11.
8. Для дальнейшей работы оформим таблицу 6.1, в которую будем заносить все полученные значения припусков, допусков и размеров штамповки.
9. Определяем припуски [Метод. пособие, т.1.5, с.20].
Полученные значения записываются в столбик 3 таблицы 6.1.
Таблица 6.1 - Параметры расчета размеров заготовки
Диаметр детали, мм | Шерохов. поверхн., Ra, мкм | Припуск на сторону, мм | Дополнит припуски, мм | Дополнит припуски, мм | Общий припуск (на сторону), мм | Общий припуск (на диаметр), мм | Размеры поковки (округленные), мм | Допуск на размер, мм | Предельные отклонения, мм |
Ø80 | 1,25 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 5,2 | Ø80 +5,2 ≈ Ø85 | 2,2 | +1,4 -0,8 |
Ø90 | 1,25 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 5,2 | Ø90 +5,2 ≈ Ø95 | 2,2 | +1,4 -0,8 |
Ø85 | 1,25 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 5,2 | Ø85 +5,2 ≈ Ø90 | 2,2 | +1,4 -0,8 |
Ø80 | 0,63 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 5,2 | Ø80 +5,2 ≈ Ø85 | 2,2 | +1,4 -0,8 |
Ø60 | 1,25 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 5,2 | Ø60 +5,2 ≈ Ø65 | 2,2 | +1,4 -0,8 |
Толщина детали, мм | |||||||||
10; 5 | 1,6 | 0,3 | 0,5 | 2,4 | - | 45 + 2,4 – 2,8 = 44,6 | 2,0 | +1,3 -0,7 | |
2,0 | 0,3 | 0,5 | 2,8 | 5,6 | 120+2,8+2,8=125,6 | 2,5 | +1,6 -0,9 | ||
2,3 | 0,3 | 0,5 | 3,1 | - | 240 + 2,8 + 3,1 ≈ 246 | 2,8 | +1,8 -1,0 | ||
2,5 | 0,3 | 0,5 | 3,3 | - | 360 + 2,8 + 3,3 ≈ 366 | 3,2 | +2,1 -1,1 | ||
10; 5 | 2,5 | 0,3 | 0,5 | 3,3 | - | 440 + 2,8 + 3,3 ≈ 446 | 3,2 | +2,1 -1,1 | |
2,5 | 0,3 | 0,5 | 3,3 | - | 485 + 2,4 + 3,3 ≈ 491 | 3,2 | +2,1 -1,1 |
10. В зависимости от точности поковки Т, определяем дополнительные припуски, учитывающие:
|
|
а) смещение по поверхности разъема штампов [Метод. пособие, т.1.6, с.20] – 0,3 мм;
(данное значение заносим в столбик 4 таблицы 6.1)
б) изогнутость и отклонения от плоскостности и прямолинейности [Метод. пособие, т.1.7, с.20] – 0,5 мм; (данное значение заносим в столбик 5 таблицы 6.1 и указывается на чертеже заготовки)
11. Определяем общие припуски и размеры поковки и полученные значения заносим в столбики 6, 7, 8 таблицы 6.1.
12. Штамповочный уклон[Метод. пособие, т.1.14, с.23]:
На наружной поверхности – не более 5°, принимается - 5°;
13. Радиус закругления наружных углов [Метод. пособие, т.1.9, с.21] – 4,0 мм (минимальный), принимается 4,0 мм.
14. Допускаемые отклонения размеров поковки определяем по [Метод. пособие, т.1.10, с.22] и полученные значения заносим в столбики 9,10 таблицы 6.1.
15. Неуказанные предельные отклонения размеров ±1,1мм.
16. Допускаемая величина высоты заусенца – 5,0 мм [Метод. пособие, п.4.4.3, с.21]
17. Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа - 0,8 мм [Метод. пособие, т.1.11, с.23]. Данное значение записывается в технических требованиях.
18. Выполнить чертеж заготовки.
|
19. Технические требования на заготовку
1. Группа стали – М2
2. Класс точности штамповки – Т2
3. Степень сложности – С1
4. Исходный индекс – 11
5. * Размеры для справок
6. Радиус закругления внешних углов – 4мм
7. Величина заусенца – не более 5мм
8. Штамповочный уклон - 5°
9. Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа - 0,8 мм
10. Неуказанные предельные отклонения размеров ±1,1мм.
20. Определим массу штамповки, величина которой складывается из:
где mшт. – масса штамповки, кг;
m1,m2,m3,m4 – масса отдельных ступеней заготовки, кг.
Масса каждой ступени заготовки определяется по формуле:
где Di max – максимальный диаметр ступени штамповки, см;
Li max – максимальная длина ступени штамповки, см;
γ – удельный вес (плотность) материала заготовки, г/см3. (Для углеродистых сталей γ = 7,85 г/см3 , для легированных - γ = 7,83 г/см3 ).
21. Коэффициент использования материала (Ким ) определяется по формуле:
где m дет – масса детали, кг;
m заг – масса заготовки, кг
22. Определим вес материала на одну деталь с учетом технологических потерь при получения заготовки штамповки (остаточный облой, заусенцы, угар и т.д.), которые равны 10 % от массы заготовки.
где G – вес материала на одну деталь с учетом технологических потерь, кг;
П – процент технологических потерь.
23. Определяем коэффициент использования материала (КИМ) с учетом технологических потерь:
24. Определяем стоимость штучной заготовки по формуле:
где Сзаг – стоимость штучной заготовки, руб;
См – цена 1 кг материала штамповки, руб. (сталь 45 штамповка 1 кг =29 руб.
сталь 40Х = 48 руб.);
Сотх. – стоимость 1 тонны отходов, руб. (Сотх. = 1 т. отходов = 3000 руб.)
24. Все полученные результаты занесем в таблицу 6.2
Таблица 6.2 – Параметры заготовок
Вид заготовки | mдет , кг | mзаг, кг | G, кг | Ким | КИМ | Сзаг, руб. |
Прокат | 19,4 | 0,62 | 0,53 | |||
Штамповка | 19,4 | 25,3 | 0,84 | 0,77 |
25. Выбор варианта получения заготовки
Основным показателем, характеризующим экономичность выбранного варианта изготовления заготовки, является коэффициент использования материала. Следовательно, для данной детали выбираем способ получения заготовки – горячу объемную штамповку, т.к. КИМ штамповки равен 0,77, а КИМ проката – 0,53, кроме этого заготовка штамповка дешевле заготовки из проката на 62руб.
|
|
26. Технико-экономическое обоснование выбранного варианта получения заготовки
26.1 Определим экономический эффект выбранного варианта получения заготовки в денежном выражении на годовую производственную программу выпуска детали по формуле:
где Эруб – экономический эффект в денежном выражении, руб;
Спр – стоимость заготовки из проката, руб;
Сшт – стоимость заготовки штамповки, руб;
Nг – годовая программа выпуска детали, шт.
26.2 Определяем годовую экономию материала от выбранного варианта получения заготовки по формуле:
где Эм – экономия материала, кг;
Gпр – вес материала проката с учетом технологических потерь, кг;
Gшт – вес материала штамповки с учетом технологических потерь, кг.
Вывод: Технико-экономические расчеты показывают, что заготовка, полученная методом горячей объемной штамповки более экономична как по себестоимости, так и по использованию материала. Учитывая годовую производственную программу выпуска детали (Nг =2000шт.) заготовка штамповка в сравнении с прокатом дает экономию материала в год 21,4тонны и 124 тыс. рублей.
7. Лабораторная работа по курсу «Технология машиностроения»