1.1.        Основные положения по выбору оптимальной заготовки

Выбор заготовок для заданной детали представляет многокритериальную технологическую задачу, при решении которой необходимо учитывать следующие факторы:

· назначение детали;

· конфигурацию и размеры детали;

· точность изготовления детали;

· требования, предъявляемые к структуре материала;

· припуски на механическую обработку;

· технология последующей механической обработки и т.д.

По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного процесса и возрастает себестоимость заготовки. Однако при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовка простой конфигурации дешевле, так как не требует при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют трудоемкой последующей обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства.

С формально математической точки зрения выбор заготовки и метода ее изготовления можно свести к следующей задаче. Пусть j – критерий, учитывающий степень соответствия заготовки и готовой детали:

,

где Мдз – отношение масс; Тдз – отношение точности; Rд/Rз – отношение средних величин шероховатости   детали и заготовки; a1, a2, a3, … – весовые коэффициенты (SaI = 1).

Численное значение весовых коэффициентов варьируется от 0 до 1,0. Тогда влияние j на себестоимость заготовки и последующей механической обработки можно отобразить следующей гипотетической кривой (рис. 1.1). Себестоимость заготовки будет возрастать пропорционально увеличению j, т.е.

.

Себестоимость последующей механической обработки будет снижаться, и эту закономерность можно описать выражением вида:

.

Тогда себестоимость детали определится суммой:

.                                         (1.1)

При этом минимум себестоимости детали будет соответствовать условию:

или

.                                                  (1.2)

Тогда

.                                                      (1.3)

Эта формула описывает степень соответствия заготовки и детали, обеспечивающая минимальную себестоимость детали для конкретных технологических процессов производства заготовки и механической обработки.

При проектировании технологического  процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей необходимо учитывать  конфигурацию и размеры заготовки, схему размерных связей, наличие в заготовке отверстий, углублений, выступов и внутренних полостей.


При назначении первых операций необходимо обрабатывать те поверхности, которые не только формируют технологические базы для последующей механической обработки, но и дают возможность вскрыть имеющиеся внутренние дефекты заготовок, чтобы произвести отбраковку на начальном этапе механической обработки. К таким дефектам следует отнести внутренние раковины, поры, трещины и т.п.

Технологические процессы получения заготовок выбираются исходя из технологических свойств материала, конструкции и размеров детали, а также программы выпуска. В действующем производстве учитываются возможности заготовительных цехов, наличие соответствующего оборудования и сроки подготовки производства, связанные с проектными работами, изготовлением штампов, моделей, пресс-форм и т.п.

Важным фактором выбора технологических методов и процессов получения заготовок являются прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения, отвечающие принципам энерго- и ресурсосбережения.  Решение задач формообразования деталей целесообразно переносить на заготовительные стадии и тем самым снижать расход материала и уменьшать долю затрат на механическую обработку в общей себестоимости готовой детали.

К малоотходным заготовительным технологиям относят штамповку, штампосварные и штамполитейные процессы.  Легче подаются автоматизации непрерывные процессы производства заготовок, в частности, литье профилей, прокат заготовок, сварка и т.п. Прогрессивными являются сварно-литые заготовки, которые целесообразно применять при изготовлении сложных по конфигурации деталей, нетехнологичных для изготовления литьем,  и при наличии большого литейного брака. Малоотходные заготовительные технологии целесообразны при производстве крупногабаритных заготовок из дорогих материалов или сложной обработке.

Перспективным направлением производства заготовок является порошковая металлургия, обеспечивающая наибольший коэффициент использования материала.