Laborator 5 - AE1_Bucsa- Matritare_Laminare

7/25/2019 Laborator 5 - AE1_Bucsa- Matritare_Laminare

1/9

Laborator Analiz Economic: Calcul cost semifabricat principal obinut prin matriare / laminare

1

LABORATOR 5: CALCULUL COSTULUI SEMIFABRICATULUI PRINCIPALOBTINUT PRIN MATRIARE / LAMINARE

Reper: Buc dinatMaterial (oel): 42CrMo4, SR EN 10083-1/1995 (simbolizare veche:42MoCr11 STAS 791-88)Programa de producie:N = ................[buc /an] (valoare prim it de la cadrul di dactic)Model 3Dal reperului:

Fig. 1 Model 3D al reperului (realizat cu un pachet CAD)Caracteristici ale suprafeelor(vezi Tab. 1)Tab. 1- Caracteristici ale suprafeelor

SK FORMADIMENSIU

NI[MM]

RUGOZITATE

RA[M]S1 plan 130/117 25

S2 conic 1 x 45

25S3 cilindric 115+0.054x 1 1.6S4 toroidal 116.5 x R0. 25S5 cilindric 115+0.054x 8 1.6S6 cilindric 118 x 3 25S7 toroidal 118 x R1 25S8 cilindric 108+0.054x 3 6.3S9

cilindric 120x11 25S10 plan 135+0.063/12 3.2S11 cilindric 135 + , x3 3.2S12 conic 1 x 45 25S13 cilindric 97.5 x 1 25

SK FORMADIMENSIU

NI[MM]

RUGOZITATE

RA[M]S14 conic 5 x 45

25

S15 cilindric 140 x 38.5 25S16 plan 183/140 3.2S17 conic 1 x 45

25S18 cilindric 11 x 15 25S19 cilindric 185 x 15 25S20 conic 1 x 45

25S21 plan 183/137 3.2S22 conic 2 x 45

25S23 cilindric 5 x 31 25S24 elicoidal M6 x 9 25S25 evolvent 20

x 1 6.3

Toleranele la cotele libere se adopt conform SR EN 22768, clasa mK.

Caracteristic i de material

Tab. 2 - Compoziia chimic a materialului(conform SR EN 10083-1/1995)

MARCAOELUL

UI

CALITATEA

COMPOZIIA CHIMIC

C Mn S P Cr Ni MoAlteelem.

42CrMo4

- 0.38......

0.45

0.60......

0.90

max. 0.035max.

0.035

0.90......

1.2 -

0.15......

0.30 -


2/9

Laborator Analiz Economic: Calcul cost semifabricat principal matriat / laminat

2

Deoarece coninutul de carbon se ncadreaz n intervalul 0.3 - 0.5, acest oel aliat mai este denumit ioel de mbuntire. Structura n condiii de echilibru este ferito -perlitic ([1], pag. 83).Ferita - este o soluie solid de carbon (0.02%C), care la microscop se prezint sub form

poliedric.([2], pag.5)Perlita -este un amestec mecanic eutectoid, de ferit i cementit. Se formeaz la 727

0C i 0.77%C

din austenit, transformare eutectoid. La microscop perlita n urma atacului cu nital, apare ca ocoloraie brun cu reflexe de sidef (verzui - albstrui) datorit fenomenelor de interferen care seproduc n lamele.

Cementita- este un compus intermetalic, Fe3C,unde se combin trei atomi de Fe cuun atom de C.Cementita cristalizeaz n sistem ortorombic. Cementita este dur i fragil (HB 800). Cementitaposed proprieti metalice, luciu metalic, conductibilitate electric etc. ([2], pag.6)

Tab. 3 - Caracteristicile mecanice ale materialului

MARCOEL

DIAMETRULPROBEI DE

TRATAMENTTERMIC DEREFERIN

[MM]

TIPTRATAMENT

TERMIC

CARACTERISTICI MECANICELimita

decurgere[N/mm2]

min.

Rezistenala rupere

Rm[N/mm2]

Alungireala rupere

A[%]min.

Gtuireala

rupereZ

[%]min.

Energiade

rupere[J]

min.

DuritateaBrinell in

starerecoapt

[HB]max.

42MoCr11 16 CR 900 11001300 10 40 35 241

C - clire ; R - revenire nalta ;

Clirea- reprezint un tratament termic final ce se aplic produselor n scopul obinerii caracteristicilormecanice de utilizare n exploatare. ([1], pag. 100)Revenirea nalt - const n nclzirea produselor clite la o temperatur cuprins n intervalul 450-6500C, meninere la aceast temperatur, i rcirea n ap, aer sau cuptor funcie de calitatea oeluluii a complexitii piesei.Ciclul dublu de clire + revenire nalt poart numele dembuntire.Prin mbuntire se realizeaz o ameliorare a proprietilor mecanice i garantarea tenacitii.

Masa reperului

Uzual, asa reperului, m, se calculeaz cu ajutorul unui pachet CAD, considernd densitatea materialului

(otel): = 7.85 kg/dm3

.n lucrare masa se calculeaz (aproximativ) m = ...............kg (vezi Tab. 1 i Fig. 3 pentru identificareadimensiunilor)

Fig. 2 - Masa reperului (uzual, extras din modelul 3D; n lucrare se calculeaz)


3/9


3

5

163

22.5

45

9

8gaurix

11

2gauriM69

2x45

2

3

45

11

4

R0.7

3.2

1.6R1

6.3

3.2

3.2

R2.5

8

11

15

135+0.0

63(H8)

185

120

108+0.0

54(H8)

140

118

115+0.0

54(H8)

117

98

61

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S10 S11S12

S14 S16 S17 S18 S20 S21S22 S23 S24

10

S9

S13 S15 S19

- Duritate 50...55 HRC- Dantura se va nitrura pe adancime de 0.3....0.4 mm- Tolerante conform ISO 2768 - mk

Conditii tehnice:

Contr.STAS

Specializarea I.M.S.P.

Facultatea I.M.S.T.

Universitatea POLITEHNICA Buc.

Aprobat

VerificatDesenatProiectat

Cutie de viteze antrenare masa

Data:

BUCSA DINTATA

Masa neta: 3.496 kg

Scara:1:1

SR EN 10083-1/1995

42CrMo4240. 08 - 01.00.050

1.625 3.26.3

S25

1x45

1x451x45

5x451x45

6.3

3.2

3.2A

A

B

B

B - B

A - A

Plansa nr. Fig.3 - Delimitarea suprafeelor


4/9


4

Stabilirea metodei / procedeului de elaborare a semifabricatului

Alegerea corect, raional a metodei i procedeului de elaborare a semifabricatului este una dincondiiile principale care determin eficiena procedeului tehnologic n ansamblu.Un semifabricat se poate realiza, n general, prin mai multe metode i procedee diferite ca volum demunc i cost. Ca parte component a costului piesei finite, costul semifabricatului se va determina n

urma unei analize atente i a unei alegeri raionale a metodei i procedeului de elaborare a acestuia.Se poate aprecia, pe baza experienei acumulate, c n majoritatea proceselor tehnologice, costulprelucrrii prin achierea unei piese este mai ridicat dect costul realizrii semifabricatului. Din acestconsiderent, cu ct forma i dimensiunile semifabricatului sunt mai apropiate de cele ale piesei, cu attcostul prelucrrilor prin achiere este mai mic. n schimb, costul semifabricatului este mai mare,deoarece forma constructiv se complic i precizia crete.n concluzie alegerea semifabricatului comport din punct de vedere tehnologic stabilirea formei lui, ametodei prin care urmeaz s fie obinut, determinarea adaosurilor de prelucrare i a precizieidimensiunilor.Principalele tipuri de procedee de deformare plastic sunt prezentate n tabelul 1.10.

Tab. 4 Procedee de deformare plastic

Procedeul dincadrul

metodei

Dimensiunile sau masa

Precizia deexecuie, mm

Calitateasuprafeei

saurugozitatea

Ra[m]

Material

CaracterproducieMaxime Minime

Laminare Nelimitate 3 4 mmAbateri

0,4 2,5Grosolan

Oeluri,metale

neferoase ialiajele lor

Serie mare imas

Laminareperiodiclongitud.

Uzual pnla 50 kg

Grosimeapereilor 1,5

mm

Abateri0,4 2,5

12,5 - 25

Oeluricarbon,

oeluri aliatei aliaje

neferoase

Serie i mas

Forjare liber Nelimitate -

Abateri

0,02 0,10 100 Idem

Individual i serie

mic

Matriare laciocan

Uzual pnla 200 kg

Grosimeapereilor 2,5

mm

0,4 2,5 ; ndirecia

deschideriimatriei ceva mai

mic

25 - 50 IdemSerie mijlocie i

mare

Matriare lamaini de

forjatorizontale

Uzual pnla 100 kg

Idem Idem 12,5 - 50 Idem Serie i mas

Matriare prinextrudarefr bavuri

Diametrulpn la

aprox. 200mm

Grosimeapereilor

pentru aliajedin Al: 1,5

mm

Abateri0,2 0,5

6,3 - 25 Idem Idem

Conform literaturii de specialitate [3, 4, 5, 6, 7], factorii care determin alegerea metodei i aprocedeului de elaborare a semifabricatului sunt:

materialul prescris(42CrMo4); forma i dimensiunile piesei(v. desen reper);programa de producie;precizia necesar; costul prelucrrilor mecanice;utilajele existente sau posibil de achiziionat;consumul redus de material.

Avnd n vedere considerentele de mai sus, se adopt dou variante tehnic-acceptabile desemifabricare, dupcum urmeaz:


5/9


5

Tab. 5 - Variante de metode / procedee de semifabricare

VAR. SEMIFABRICATMETODA DE

SEMIFABRICAREPROCEDEUL DE

SEMIFABRICAREI Semifabricat cu adaosuri de prelucrare relativ

"mici" SF1SF1: semifabricat matriat cu

adaosuri "mici"

Deformare lacald

Matriare pe mainiorizontale de forjat

II Semifabricat cu adaosuri de prelucrare relativ"mari" SF2SF2: barcilindric

Laminare

MATRIARE

n funcie de modul de execuie se stabilesc 2 clase de adaosuri de prelucrare i abateri limit: clasa I adaosuri de prelucrare i abateri limit restrnse; clasa II adaosuri de prelucrare i abateri limit normale.

Piesele matriate pe maini de forjat orizontale se ncadreaz n clasa I.

Pentru SF1, adaosurile de prelucrare au fost stabilite conform STAS 7670-83 pentru piese matriate nclasa a II-a de precizie.Pentru a stabili adaosul de prelucrare n cazul lui SF1, trebuie determinat complexitatea de formamatriei cu ajutorul relaiei :

n

p

m

mS = ([4], pag. 85)

n care: mp- masa piesei matriatemn- masa corpului geometric circumscris (format cu dimensiunile maxime ale piesei)

Coeficientul de complexitate a formei care rezult poate aparine uneia din categoriile urmtoare:S1 de la 0.63 pn la 1,0 inclusivS2 de la 0.32 pnla 0.63 inclusivS3 de la 0.16 pn la 0.32 inclusiv

S4pn la 0.16 inclusiv

mn= ...............................S = ..................... =

S se ncadreaz ntre 0.16 si 0.32, rezult c ne aflm n grupa S3, pe baza creia se determinadaosurile de prelucrare (vezi STAS 7670-83,pentru calitatea M1 de oel).Deoarece raportul dintre dimensiunea flanei i diametrul acesteia este mai mic de 0.2, conformexcepiei din SR EN 10083-1/1995, se va adopta grupa a patra.Cum concentraia de C este de 0,38..0,45% , adaosurile de prelucrare s-au ales pentru piese matri ate

n clasa a II-a de precizie (SR EN 10243-2/2002), calitatea oelului fiind M1.

Tab. 6 -Adaosurile de prelucrare pentru piese matriate ([4],pag 82 )

MASPIES[KG]

FACT.DECOMPLEXIT

ATE

LUNGIME, LIME, NLIME, GROSIME.[MM]

50 >50120 >120180 >180260

Clasa de precizie de prelucrare prin aschiere conform STAS 1768

g m f g m f g m f g m f

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2.5...4.0 S4 2.2 2.7 3 2.3 2.8 3.1 2.4 2.9 3.2 2.6 3.1 3.5

unde: g - grosiera; m - mijlocie; f - fina;


6/9


6

Pentru determinarea dimensiunilor nominale ale semifabricatului matriat se vor lua n consideraredimensiunile nominale ale piesei finite, adaosul de prelucrare de la m atriare conform SR EN 10243-2/2002 precum i abaterile de la matriare conform SR EN 10243-2/2002.Datele centralizate sunt prezentate n Tab. 7.

Tab.7 - Dimensiunile nominale ale semifabricatului matriat

Schia semifabricatului este prezentat n Fig. 4.

LAMINARE

Din STAS 333-87 se alege o bar dinoel rotund, avnd caracteristicile date n Tab. 7.

Tab. 7- Caracteristici pentru oel rotund laminat la caldDIAMETRUL

[MM]

ABATERI LIMIT

[MM]

LUNGIMEA DE LIVRARE

[MM]

200 +1.5-2.7

3000

Bara de oel de 3000 mm reprezint un semifabricat multiplu, din care se obin mai multesemifabricate individuale. Lungimea unui semifabricat individual, care se va obine prin debitare cuferstrul circular, se determin conform adaosurilor de prelucrare prezentate n Tab. 8 ([4], pag 108).

Tab. 8 - Adaosuri de prelucrare la debitarea semifabricatelor

DIAMETRUL[MM]

LIMEATIETURII, B

[MM]

ADAOSUL APPENTRU

PRELUCRAREACAPTULUI

[MM]

LUNGIMEA UNUISEMIFABRICAT

INDIVIDUAL[MM]

200 2.5 3.5 67

Schia semifabricatului este prezentat n Fig. 5.

DIMENSIUNEANOMINAL APIESEI FINITE

[MM]

ADAOSUL DEPRELUCRARELA MATRIARE

[MM]

ABATERILE DELA MATRIARE[MM]

DIMENSIUNEANOMINAL ASEMIFABRICATULUI

MATRIAT[MM]

185 2.9+2.7-1.3 190.8

7.2

3.1

+

140 2.9+2.4-1.2 145.8

4.2

2.1

+

120 2.8+1.2-2.4 114.4

2.1

4.2

+

98 2.8+1.1

-2.1

92.4 1.1

1.2

+

61 2.8+2.1-1.1 66.6

1.2

1.1

+

15 2.7+1.9-0.9 20.4

9.1

9.0

+


7/9


7

20.

4

(2.

7)

66.

6

-1.3

O114.4(2.8)

-2.4

+2.7

+1.2

+1.

9

-0.

9

O145.8(2.

7) (2.9)

+2.

1

-1.

1

(2.8)

O91.9+1.1-2.1

-1.2+2.4

O190.8

(2.9)

Fig. 4 Semifabricat matriat

Fig. 5 Semifabricat laminat


8/9


8

Calculul costului celor dou variante de semifabricare

ntruct prescripiile tehnice permit utilizarea mai multor tipuri de semifabricate, alegerea metodeioptime de semifabricare se face prin ntocmirea calculelor economice de comparare a variantelor desemifabricare.O analiz corect este cea care consider simultan costurile asociate proceselor tehnologice desemifabricare i prelucrare. n continuare se prezint un exemplu de determinare a costului

semifabricatului [8]. Pentru calcul se utilizeaz relaia:NcCC

vFT += [RON]

n care: CT- costul total al semifabricatelor obinute prin matriare/laminare [RON/lot sauRON/comand];

CF- cheltuieli fixe n cadrul matririi/laminrii [RON/lot sau RON/comand];cv - cheltuieli variabile unitare [RON/buc];N - programa de producie [buc/an]

1) aux.AmoAuxk)pReAmo(CF +++= [RON]

n care: Amo - cheltuieli cu amortizarea utilajelor i sculelor [RON/buc];Rep - cheltuieli cu reparaia utilajelor i sculelor [RON/buc];

k - coeficient ce ine seama de timpul efectiv consumat din fondul anual:

60F

NN

TT

kn

e

pu

+

=

n care: Tu- timpul unitar [min/buc];Tp - timpul de pregtire - ncheiere, [min/lot];Ne- lotul economic [buc/lot];N programa de producie = ........... [buc/an];

Se consider ue

p

TN

T

= %)7%3(

Fn - fondul nominal de timp [ore]; (se consider c ntr-un an sunt 245 - 250 zile lucrtoare. ncondiiile lucrului ntr-un singur schimb, rezult un fond nominal de timp Fn = 1960 - 2000 ore)

Aux - cheltuieli cu materiale auxiliare, [RON/buc];Amoaux- cheltuieli cu amortizarea materialelor auxiliare, [RON/buc];

regiemanmatv cccc ++= [RON/buc]

n care: cmat- costul materialului, care se determin pe baza relaiei:%)31(pmc sfmat += , pentru matriare/laminare, [RON/buc]

n care: msf- masa smifabricatului, [kg];

Pentru simplificarea calculelor, msfse adopt astfel:msf matritat= mpies+ 5%x mpies, pentru sf. cu adaosuri micimsf matritat= mpies+ 50%x mpies, pentru sf. cu adaosuri mari- pentru laminare (msf laminat) va fi egala cu masa cilindrului obtinut prin

taierea din bara cilindrica.Uzual, msfse extrage din modelul 3D al semifabricatuluip - preul materialului, n [RON/kg].cman- costul manoperei, care se determin cu relaia:

%)25.331(60

S

N

TTc k

e

puman +

+= [RON/buc]

cregie- costul regiei totale, care se determin pe baza relaiei:

manregie

cc = %150

Valorile numerice pentru aceste elemente, att pentru matriare ct i pentru laminare sunt prezentaten Tab. 9.


9/9


9

Tab. 9 - Costul semifabricrii: exemplu de calcul

METODA / PROCEDEUL DESEMIFABRICARE

MATRIARE LAMINARE

Amo [RON] 3000 2000Rep [lei] 2000 500

Tu[min/buc] 3 4

e

p

N

T

Fn[ore]k

Aux + Amoaux [RON] 1000 200CF [RON]

msf[kg]p [RON/kg] 7,0

cmat[RON/buc]Sk[RON/or] 4,0

cman [RON/buc]

cregie [RON/buc]cv [RON/buc]CT[RON] a1+b1

.N a2+b2.N

Dup cum se poate observa n Tab. 9, costurile aferente unei programe de producie de ...........buc/an, pentru fiecare procedeu de semifabricare, sunt:

Pentru matriare: =+= NcCCmvmFmT

Pentru laminare: =+= NcCClvlFlT

n consecin, costurile unitare vor fi:

Pentru matriare: cum=

Pentru laminare: cul =ANALIZA EFECTIV A VARIANTELOR PROPUSE

n practic, costul determinat pentru fiecare varianta de proces tehnologic de semifabricare inparte se va aduna cu cel asociat procesului tehnologic de prelucrare prin achiere.Astfel, in cazul incare, pentru fiecare varianta de semifabricat principal se vor proiecta cte dou variante de procestehnologic de prelucrare, se vor obine n final 2 x 2 = 4 variante de succesiuni de procese tehnologicede semifabricare si prelucrare prin achiere.

Se va determina costul total presupus de fiecare varianta i se va pstra succesiunea deprocese tehnologice de semifabricare fabricare care va conduce la valoarea minima a costului.Aadar, problema de rezolvat este una de optimizare, avnd o funcie funcia obiectiv economic, CT=min i restricii de ndeplinit, de natur tehnic.

Localizat pentru proiectele de an/diplom, pentru a se reduce volumul calculelor, este posibil a

se reineo variant de metod / procedeu de semifabricare pentru care se vor proiecta dou variantede procese tehnologice de prelucrare prin achiere. n final, metodologia de analiz economic va fiaplicat separat celor 2 variante de proces.

BIBLIOGRAFIE:

1. R. erban, D. Bunea, T. Vasile, D. Gheorghe, M. Brnzei, "Tehnologia tratamentelor termice", Bucureti,2001;2. A. Gheorghiu Dobre, A. Nocivin, "Introducere n tiina materialelor", 2000.3. A. Vlase, I. Popescu, I. Vlase, "Tehnologia fabricrii produselor mecanice (vol.II)", Ed. Matrix-Rom, 2002;4. A. Napoleon, E. Drgulnescu, "Elemente tehnologice pentru prelucrrile prin achiere", Editura Bren,Bucureti, 2003;5.A. Vlase, .a. "Tehnologii de prelucrare pe strunguri", Editura Tehnic, Bucureti, 1989;6. I. Popescu, D. Ghiculescu, M. Gheorghe, C. Gheorghi, "Tehnologii de prelucrare - lucrri de laborator pentru

inginerie economic ", UPB, Bucureti, 2004;7. A. Vlase, .a., Regimuri de achiere, adaosuri de prelucrare i norme tehnice de timp (Vol. I, II), EdituraTehnic, Bucureti, 1989;8. Doicin C., Note de curs Analiz Economic.

Laborator 5 - AE1_Bucsa- Matritare_Laminare

Documents

Transcript of Laborator 5 - AE1_Bucsa- Matritare_Laminare