В настоящее время различают 3 метода технико-экономического анализа заготовок [6]:
1. Расчетно-аналитический метод, когда рациональность заготовки определяется по технологической себестоимости готовой детали. Метод трудоемкий, так как требует разработки в полном объеме технологических процессов изготовления детали по всем вариантам (для различных видов заготовок) и экономического расчета технологической себестоимости детали по каждому варианту ее изготовления по принятым методикам. Метод используется при решении вопроса о целесообразности перевода детали с одного вида заготовки (прокат-поковка, поковка-отливка) на другой в установившемся производстве. Метод пригоден при выполнении реальных технологических дипломных проектов, когда задача замены существующей заготовки на конкретный прогрессивный ее вид является основной в проекте.
2. Расчетный метод, когда рациональность заготовки определяется укрупненным расчетом приведенной стоимости детали, т.е. расчетом стоимости условной механической обработки на основе статистических данных предприятий отрасли (машиностроения) по затратам (в рублях) на снятие единицы массы металла заготовки. Метод используется на стадии подготовки производства нового изделия к серийному выпуску, может быть полезен для студентов машиностроительных специальностей для разработки технологических курсовых и дипломных проектов.
3. Опытно-статистический метод, когда рациональность заготовки определяется на основе опытно-статистических данных, накопленных предприятиями отрасли для конкретных условий производства (определенная номенклатура выпускаемых изделий, тип производства, уровень развития заготовительных производств и их специализация). Метод целесообразно использовать для оценки технологичности изделий на этапе проектирования и опытного производства.
В данной работе рассмотрен второй метод, который включает в себя два вида расчетов:
- анализ на металлоемкость
- анализ по приведенным затратам
Заготовка с наименьшими приведенными затратами будет рациональной.
Для выявления рациональной заготовки в общем случае необходимо:
1. По исходным данным детали (материал, технические требования, тип производства и т.д.) установить несколько (2-3) конкурирующих вида заготовок, удовлетворяющих требованиям эксплуатации детали.
2. На основе рекомендаций справочно-нормативной документации (ГОСТ, ОСТ, РТМ и справочников) разработать чертежи заготовок по всем вариантам.
3. Определить массы этих заготовок, рассчитать сквозной коэффициент использования металла (Кским) по каждому варианту и провести сопоставительный анализ.
4. Определить приведенные затраты по каждому варианту заготовки.
5. На основе соответствующих рекомендаций, изложенных ниже, определить рациональную заготовку.
Методика выбора рациональной заготовки
Стадии выбора рациональной заготовки.
Выбор рациональной заготовки состоит из двух этапов: технического и экономического. Этап технического анализа, в свою очередь, включает следующие три стадии [4]: ориентировочную, уточняющую и сопоставительную.
Техническое обоснование рациональной заготовки
Ориентировочная стадия
На основе анализа таких факторов, как конструктивное исполнение, условия работы детали, вид и характер нагружения, материал детали определяется ситуацией. Их может быт три.
Ситуация 1
Метод получения заготовки определяется однозначно без последующего технико-экономического анализа при следующих условиях:
1. Заготовка (полуфабрикат) – листовой прокат (лист, листовая лента), когда деталь (по чертежу) выполнена из листа с постоянной толщиной менее 6 мм методами листовой штамповки. В данном случае следует решать задачу рационального (с минимальными отходами) раскроя материала.
2. Заготовка – сортовой прокат (круг, квадрат, шестигранник и т.д.) для деталей типа тел вращения сплошного сечения:
- гладких валов, осей, штоков, плунжеров и т.п. с небольшим перепадом диаметров (
)
- то же, со значительным перепадом (
), если суммарная длина ступеней с малым диаметром составляет не более 1/8 общей длины (
). Коэффициент использования металла должен быть не менее 0,60
3. Заготовка – трубный прокат для деталей типа втулок, колец, фланцев, шпангоутов и т.п. с постоянной или переменной толщиной, если отношение толщин по длине 
или при 
суммарная длина участков с меньшей толщиной составляет не более 1/8 общей длины (
)∙ Ким ≥ 0,55.
4. Заготовка – стандартный профильный или фасонный прокат (в условиях массового или крупносерийного производств можно предусматривать специальный профиль конкретно для данной детали) с постоянным поперечным сечением по длине для деталей типа кулачков, муфт и т.п., имеющих сложный наружный контур, не изменяющийся по длине (высоте), максимально приближенный к форме сечения проката, К им ≥ 0,75.
Ситуация 2
Однозначно определяется вид заготовки (по характеру заготовительного производства) – отливка, поковка, заготовка, получаемая методом порошковой металлургии:
а) заготовка, получаемая горячей или холодной обработкой давлением (поковка) – ответственные (командные) детали изделий, испытывающие высокие статические и динамические (импульсные) нагрузки, имеющие относительно тонкие сечения (менее 5мм); техническими условиями регламентированы механические характеристики (ψ, σ0.2, σ, KCU, KCV, σ-1) материала детали; материалы – деформируемые высоколегированные среднеуглеродистые стали, упрочняемые на высокую прочность (σВ >1000МПа), а также деформируемые, относящиеся к группам высокопрочных, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы;
б) заготовка – отливка:
- корпусные коробчатые детали открытого или закрытого типа с переменной толщиной стенок, в которых монтируют рабочие механизм и узлы машин, а также детали, связывающие отдельные узлы машин и одновременно (частично) выполняющие функции корпусных, но с меньшими размерами (кронштейны, траверсы и другие);
-детали со сложной пространственной конфигурацией, с поверхностями двойной кривизны, с примыкающими и пересекающимися кронштейнами, фланцами, патрубками и другими сложными элементами с массой 0,01…10кг из литейных сплавов, не испытывающие высоких динамических нагрузок и внутренних давлений;
в) заготовка, получаемая методом порошковой (гранульной) технологии;
- детали относительно простой формы из пористых (фильтры), фрикционных и антифрикционных материалов, представляющих сложную композицию;
-детали и изделия простой и сложной формы из тугоплавких металлов и их соединений и керметов;
- детали и изделия из конструкционных сталей, цветных металлов и композиций небольших габаритов и масс (< 0,1 кг) средней сложности и сложные, не испытывающие динамических и высоких статических нагрузок.
Ситуация 3
По условиям эксплуатации, геометрическим характеристикам, материалу вид заготовки может быть любым (поковка, отливка, спеченная заготовка и т.д.).
По ситуациям 2 и 3 необходимо рассматривать следующие стадии технического анализа.
Уточняющая стадия
Из группы выбранных методов получения (ситуация 2) или видов и методов (ситуация 3) на основе данных по технологическим возможностям и условиям применения исключаются методы, не удовлетворяющие следующим условиям:
а) метод не позволяет обрабатывать материал детали по его технологическим свойствам
б) тип производства (Кз.о.), рассчитанный в проекте или указанный в техническом задании на проект (а также при устном задании преподавателя) не входит в рекомендуемый диапазон Кз.о заготовительного производства;
в) конфигурация детали, ее конструктивные элементы и весовая и габаритные характеристики не могут быть получены выбранным методом
При этом рекомендуется выдерживать следующие условия:
при ситуации 2 – ограничить число оставшихся методов получения заготовки одного вида до 3-4х (3-4 метода литья, штамповки и т.д.)
при ситуации 3 – ограничивать число методов получения заготовки по каждому виду от 1-2х (например, 2 метода литья, 2 метода обработки давлением, 1 технологическая схема получения заготовки из порошка).
Сопоставительная стадия
На данной стадии анализа сужают круг методов получения заготовки, предложенный на уточняющей стадии, путем их сопоставления по следующим параметрам заготовки: коэффициенту использования металла (Ким), точности размеров (JT), шероховатости поверхностей (Rz), наличии и глубине дефектного слоя (Т), производительности процесса (П). При этом предполагается, что оставшиеся для дальнейшего рассмотрения методы получения заготовки, обладающие относительно худшими значениями одного или нескольких параметров заготовки, для окончательного экономического анализа методы получения заготовки должны иметь лучшие относительные значения по указанным параметрам.
В результате анализа на сопоставительной стадии и исключения из дальнейшего рассмотрения методов, обладающих относительно худшими значениями одного или нескольких параметров заготовки, для окончательного экономического анализа оставляют 2-3 метода, удовлетворяющие всем техническим условиям производства данной детали.
Алгоритм выбора рациональной заготовки приведен в приложении А.