книги / Оптимизация технологических процессов механической обработки

Продолжение табл. 2.2

1	2	3	4	5	6	7
6	Детали	–	–	Кулаки	Валы	–
	типавалов			шарни-	эксцен-
	сложной			ровпо-	трико-
	простран-			луосей,	вые, валы
	ственной			полуосис	распре-
	формы			фланца-	дели-
				ми, ко-	тельные,
				ленчатые	сложные
				валыс	коленча-
				изгибом	тыевалы
				водной	сизгибом
				плоско-	вразлич-
				сти	ных
					плоско-
					стяхис
					противо-
					весами
7	Детали	Кресто-	Угольни-	Рычаги,	Шатуны,	–
	типарыча-	вины,	ки, серь-	вилки,	стойки
	гов, шату-	тройни-	ги, рыча-	колодки	поворот-
	новидр.	ки,	ги, вилки	сложной	ныхку-
		угольни-	сотвер-	про-	лаков,
		кибез	стиями,	странст-	вилки
		отверс-	колодки,	венной	переклю-
		тия,ры-	вилки	формы,	чения
		чаги,вил-	кардан-	прихваты	скоро-
		кикар-	ныхва-	сотвер-	стей, ко-
		данных	ловбез	стием,	лодки
		валовбез	отверстия	крышки	тормоз-
		отвер-			ные
		стия, хо-			сложной
		мутки			про-
					странст-
					венной
					формы,
					лопатки
					турбин
			31

					Продолжение табл. 2.2
1	2	3	4		5	6	7
8	Корпус-	–	–		Корпуса	Корпуса	–
	ныедета-				редукто-	редук-
	липризма-				ров,раз-	торов
	тической				даточных	разъем-
	формыи				коробок,	ныеи
	сочетания				крышки	неразъ-
	призмати-				редукто-	емные,
	ческой,				ров, пол-	имею-
	цилиндри-				зуны,	щиетри
	ческойи				буксы,	иболее
	других				корпуса	трех
	форм				подшип-	опор
					ников,	подва-
					картеры,	лы, кор-
					корпуса	пуса
					насосов,	серво-
					приво-	моторов,
					дов, ос-	коробок
					нования,	передач,
					тумбы	рамы
						роботов
9	Корпус-	–	–		Рубашки	Картеры	Коробки
	ныедета-				цилинд-	бортре-	паровые,
	лифлан-				ровба-	дукто-	аппараты
	цевоготи-				рабанов,	ров, на-	направ-
	па				корпуса	прав-	ляющие,
					подшип-	ляющие	рабочие
					ников,	стаканы,	колеса,
					поршни,	корпуса	ротортур-
					корпус-	редук-	бины,
					ныеде-	торов,	крыль-
					талипе-	направ-	чатка, ве-
					ременно-	ляю-	нецсило-
					гофлан-	щиеко-	войсопло-
					цевого	леса,	войаппа-
					типа	корпуса	ратуры,
						гид-	корпус
						ротранс-	воздуходу
						форма-	вки,блок
						торов	цилинд-
							ров
				32

Окончание табл. 2.2

1	2	3	4	5	6	7
10	Корпус-	–	–	–	Рамы,	Опора
	ныедета-				корпуса	механиз-
	ликороб-				коробок	маподач,
	чатой				передач,	корпус
	формы				сложные	турбины,
	сложной				корпус-	картеры,
	конфигу-				ныеде-	станины,
	рации				тали	корпуса
					разъем-	круглых
					ныхре-	редукто-
					дукто-	ров, пол-
					ров,	зуны, кор-
					корпуса	пуса
					двигате-	гидрона-
					лей, кар-	сосов,
					теры	блок-
					бортре-	картеры,
					дукто-	блокици-
					ров, кор-	линдов
					пуса
					разда-
					точных
					коробок
11	Корпус-	Плиты,	Корпуса	Крон-	–	–
	ныедета-	крышки,	подшип-	штейны,
	липрос-	подушки,	ников,	тяги,
	тойкон-	угольни-	крон-	крышки
	фигура-	ки	штейны,	редукто-
	ции		подвески,	ров, пол-
			стойки,	зуны, ка-
			крышки	ретки,
			люнетов,	бабки
			траверсы,
			кожухи
			33

Масса и размеры детали (МД). При выборе вида исходной заготовки важное значение имеет ее масса, которая зависит от массы детали. Кодирование массы (m) детали при заготовках из отливок производится по шести диапазонам: m < 50 кг – 1; (50 ≤

≤ m < 100) кг – 2; (100 ≤ m < 250) кг – 3; (250 ≤ m < 3000) кг – 4; (3000 ≤ m < 5000) кг – 5; m ≥ 5000 кг – 6.

При заготовках из поковок, штамповок и проката кодирование массы производится по двум диапазонам: m < 50 кг – 1; m ≥

≥ 50 кг – 2.

Размеры детали оказывают влияние только на выбор заготовок из проката: если ее диаметр больше 250 мм (код В), то в этом случае прокат не используется, если диаметр меньше 250 мм (код А), то возможно его применение.

Для упрощения построения алгоритма выбора вида заготовки виды заготовки и методы их изготовления также целесообразно закодировать:

литье в песчаные формы – 1; центробежное литье – 2; литье под давлением – 3; литье в кокиль – 4;

литье в оболочковые формы – 5; литье по выплавляемым моделям – 6; прокат – 7; штамповка – 8; поковка – 9; сварная заготовка – 10.

34

Алгоритм выбора вида и оптимального метода изготовления исходной заготовки

Алгоритм выбора (рис. 2.1) вида и методов получения заготовок может быть составлен на базе таблиц выбора решений [4], составленных на основании обобщения априорной информации и опыта предприятий машиностроения. Фрагмент одной из таких таблиц приведен в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Выбор решения для определения возможных видов и методов изготовления заготовки [4]

Наиме-
нование													Код признака
признака
Материал													4, 5, 6
(ВМ)
Серийность													2, 3, 4
(СП)
Конструк-
тивная			1			2				3				4		5	6	7	8			9	10	11
форма
(КФ)
Масса		де-	1		2	1		2		1		2		1	2	–	–	–	1		2	–	–	1		2
тали (МД)
Диаметр			А	В	–	А	В	–	А		В	–		АВ	–	–	–	–	А	В	–	–	–	А	В	–
заготовки
Вид	и	ме-	7	8	8	7	8	8	7		8	8		7 8	8	8	8	8	7	8	8	8	8	7	8	8
тод	изго-		8	9	9	8	9	9	8		9	9		8 9	9	9	9	9	8	9	9	9	10	8	9	9
товления			9			9			9					9					9			10		9	10	10
исходной																								10
заготовки
												35

1

2

4

6

7

8

9

10

11

12

13

Н А Ч А Л О

Ввод исходных дан

ных ВМ, СП, КФ,

МД, Ки.м

3

Выбор кодов

возможных

Да

Код группы

материала

методов по-

7

ВМ ≤ 3

лучения отли-

вок

Нет

5

Выбор кодов

возможных

Да

Код группы

материала

методов по-

7

3 < ВМ ≤ 6

лучения

штамповок и

поковок

Нет

Принимается код заготовки

из проката

Определение S, Si, Sотх

I = 1

К = код Z (I)

Определение

Ки.м, Кт, Кс, Кв, Км, Кп

Определение Сзаг i

I = I +1

Да

I ≤ К

Ста

Выбор оптимального метода изготовления заготовки

C = min (Сзаг i – Сотх)

К О Н Е Ц

Рис. 2.1. Структурная схема алгоритма выбора оптимального метода изготовления исходной заготовки

36

Согласно таким таблицам, исходя из конкретных значений признаков детали выбирается один или несколько возможных методов получения исходной заготовки (операторы 3, 5, 6). После определения возможных методов получения исходной заготовки рассчитывается ее стоимость по каждому варианту (оператор 10).

Стоимость исходных заготовок, полученных такими методами, как литье в обычные земляные формы и кокили, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением, горячая штамповка на молотах, прессах, ковка на ГКМ, а также электровысадкой можно определить по формуле, представленной в работе [5],

		S	i		− (Q − g )	S	отх
	Сзаг i =			QКтКсКвКмКп				,
		1000				1000

где Si – базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.; Q – вес заго-

товки, кг; Кт , Кс , Кв , Км , Кп – коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, веса, марки материала и программы производства заготовок; g – вес готовой детали, кг; Sотх – стоимость 1 тонны отходов, руб.

Определение базовой стоимости Si заготовок производится по технологической себестоимости, так как в этом случае учитываются лишь те приведенные затраты, которыми отличаются сравниваемые варианты заготовки.

Себестоимость литых заготовок Sз.л определяют из выражения

37

Sз.л = SQ + tшт.к (Зч.р + Сч )/ 60 + КСосн / Пг ,

где S – стоимость 1 кг материала заготовки, руб; tшт.к – норма штучно-калькуляционного времени на изготовление заготовки, мин; Зч.р – часовая зарплата рабочего, руб./ч; Сч – себестоимость машино-часа работы литейного оборудования, руб/ч; К – коэффициент амортизации и эксплуатации оснастки, К = 0,58…1,2; Сосн – первоначальная стоимость оснастки, руб.; Пг – годовой объем выпуска заготовок, шт./год.

Наиболее сложным при дифференцированном расчете себестоимости литых заготовок является определение себестоимости машино-часа работы литейного оборудования, которое определяют раз в 2–3 года, основываясь на собственных заводских данных. Если производство отливок связано с работой сложного оборудования, затраты на работу оборудования и оснастку становятся определяющими при формировании себестоимости.

Себестоимость кованой (штампованной) заготовки Sз.к определяется из выражения

Sз.к = SQ + Рт.эСт.э + tшт.к (Зч.р + Сч )/ 60 + КСосн/Пг ,

где Р т.э – норма расхода технологического топлива или энергии на одну заготовку; Ст.э – стоимость 1 кг технологического топ-

лива или 1 кВт ч электроэнергии.

Затраты на технологическое топливо (энергию) определяют, когда сравнивают варианты получения заготовок, для кото-

38

рых применяются разные способы нагрева, резко отличающиеся друг от друга по издержкам производства. В остальных случаях в этом нет необходимости.

При упрощенном расчете базовую стоимость единицы массы литых и кованых заготовок в зависимости от материала, массы и группы сложности определяют по прейскуранту [7].

Стоимость исходных заготовок, полученных из проката, сварных заготовок определяется по формуле, представленной в работе [5],

Сзаг = SQ − (Q − g )1000Sотх .

Вес исходной заготовки Q определяется по весу g готовой детали на основании нормативных значений коэффициента использования материала Ки.м в зависимости от метода получения заготовки

Q = g/Ки.м .

Нормативные значения Ки.м для различных заготовок согласно рекомендациям нормалей станкостроения имеют следующие значения:

литье в песчаные формы – 0,65; центробежное литье – 0,80; литье под давлением – 0,8; литье в кокиль – 0,75;

литье в оболочковые формы – 0,85; литье по выплавляемым моделям – 0,9;

39

прокат – 0,5; штамповка – 0,7; поковка – 0,39; сварная заготовка – 0,5.

Значение остальных параметров для расчета Сзаг i, входящих в расчетные выражения, назначают согласно рекомендациям, приводимым в работах [5, 6].

После расчета стоимости всех выбранных методов получения исходной заготовки по минимальному значению С выбирается оптимальный в первом приближении метод (оператор 13).

2.3. Выбор типового маршрута обработки детали

Выбор рациональных и оптимальных технологических решений на всех этапах проектирования технологического процесса (ТП) связан со значительными трудностями, так как структура ТП не выражается в явном виде через исходные данные, а зависит от множества условий технологического, организационного, экономического и производственного характера, описание которых отличается большой сложностью. Решать эту задачу можно на основе формирования оптимальной структуры ТП как функции многих переменных, которая отыскивается на различных этапах проектирования [4].

Анализ большого числа типовых маршрутов изготовления различных классов деталей показал, что для них характерна некоторая типовая схема, которая выражается в четырех уровнях

40