Выбор и обоснование метода получения заготовки.
В этом подразделе следует ответить на следующие вопросы:
¾ Кратко разобрать возможные варианты выбора заготовки для данной детали;
¾ Дать анализ каждого вида с точки зрения пригодности и экономичности его;
¾ Очень кратко описать выбранный способ получения заготовки.
Основными видами заготовок для деталей машин являются: отливки, поковки, штамповки, сортовой прокат, сварные, заготовки из пластмасс и других неметаллических материалов.
Важной задачей при изготовлении заготовок является приближение их по форме и размерам к готовым деталям.
Выбор заготовки зависит от материала, размеров и формы детали, условий ее работы, а также масштаба производства. В некоторых случаях, когда можно использовать различные виды заготовок (например, поковки, штамповки или сортовой металл), оптимальное решение получают путем сопоставления себестоимости конкурирующих вариантов.
Отливки служат заготовками для фасонных деталей. Из чугуна отливают картеры, коробки, корпуса подшипников, кронштейны, маховики, шкивы, фланцы и т. п. При более высоких требованиях к механическим свойствам деталей аналогичные отливки выполняют из стали. Из алюминиевых сплавов отливают блоки цилиндров, картеры коробки, поршни.
Существуют следующие основные способы получения отливок: в земляные формы, в оболочковые формы, в металлические формы (кокильное литье), литые под давлением, центробежное литье, литье по выплавляемым моделям.
Отверстия в отливках (земляные формы) выполняют при диаметре более 20 мм при массовом, 30 мм — при серийном и 50 мм — при единичном производствах.
Поковки и штамповки — основной вид заготовок для изготовления ответственных деталей из сталей и некоторых цветных сплавов, так как поковки и штамповки имеют повышенные механические свойства по сравнению с отливками. Получение заготовок свободной ковкой применяют в основном в условиях индивидуального или мелкосерийного производства, когда экономически нецелесообразно изготовлять дорогие штампы. Заготовки ответственных крупных деталей также изготовляют свободной ковкой.
В условиях крупносерийного и массового производства мелкие и стальные заготовки изготовляют путем ковки в закрытых штампах. Применение штамповки обеспечивает значительную производительность процесса получения заготовок, а также резко уменьшает величину припусков на заготовки по сравнению со свободной ковкой.
Сортовой металл (прокат) используют непосредственно в качестве заготовок разных деталей. Для механической обработки применяют сортовой металл следующих видов: прутки горячекатаные (круглого, квадратного, шестигранного сечений); прутки холоднотянутые (калиброванные); полосовой и профильный горячекатаный материал; трубы; проволока; листы. Прутковые заготовки часто применяют для изготовления деталей на револьверных станках и автоматах. При цанговом зажиме прутков и труб применяют холоднотянутые прутки, благодаря их большей точности по диаметру, или горячекатаный прокат, который предварительно подвергают обточке по наружному диаметру на специальных станках.
При выборе заготовок для валов часто конкурируют прокат и штамповки. По данным Экспериментального научно-исследовательского центра металлорежущих станков (ЭНИМС), при массовом производстве валов штамповки экономичнее проката, если они дают экономию металла — не менее 5%, а при серийном не менее 10%.
Сварные заготовки получают в результате сварки штампованных, или прокатанных заготовок. Во многих случаях штампованно- сварные конструкции или конструкции, сваренные из проката, являются наиболее целесообразными и экономичными. Удельный вес конструкций в некоторых сельскохозяйственных машинах (зерно и кукурузоуборочные) достигает 60—70% общей массы машин. Сварку применяют при изготовлении рам, колес, деталей соломотрясов, молотилок и т. д.
Выбор заготовки производится на основании анализа конфигурации детали, рассмотрения материала и его технологических свойств, типа производства, технических требований, экономических и других факторов.
Виды проката, его характеристики и область применения приведены в таблице 2; характеристика методов получения заготовок путем обработки металлов давлением (поковки, штамповки приведены в таблице 2.2; характеристика методов получения отливок приведены в таблице 2.3.
Таблица 2. Характеристика заготовок из проката, область применения
| Вид проката | ГОСТ | Область применения |
| Сортовой: Круглый горячекатаный, повышенной и нормальной точности | 2590-88 | Гладкие и ступенчатые валы с небольшим перепадом диаметров ступеней (до 10мм), стаканы диаметром до 50мм, втулки с наружным диаметром до 25мм |
| Круглый калиброванный | 7415-75 | |
| Квадратный, шестигран-ный, полосовой (горяче-катанный обычной точности) | 2591-71 103-76 | Крепеж, небольшие детали типа: рычагов, тяг, планок и клиньев. |
| Квадратный, шестигран-ный ( калиброванный) | 8559-88 8560-68 | |
| Листовой: Толстолистовой горяче-катанный Тонколистовой горяче-катанный и холоднокатаный. | 19903-74 19904-74 | Фланцы, кольца, плоские детали различной формы, цилиндрические полые втулки. |
| Трубы: стальные бесшовные горячекатаные и холоднокатанные | 8732-78 8734-75 | Цилиндры, втулки, гильзы, шпиндели, стаканы, барабаны, ролики, валы. |
Таблица 3 Характеристика основных методов получения заготовок обработкой давлением
| Метод получения заготовок | Размер или масса | Толщина стенок, мм | Точность | Шероховатость поверхности Rz, мкм | Материал | Тип производства | |
| Поковки | На молотах и прессах | До 250 т | 3…5 | На молотах по ГОСТ7829-70, на прессах по ГОСТ 7062-79 | 1000…2000 | Углеродистые и легирован-ные стали | Единичное и мелкосерийное |
| На молотах в подкладных кольцах и штампах | До 10кг | по ГОСТ7829-70 | 500…1500 | Мелко-серийное | |||
| На радиально-ковочных машинах | Диаметр прутка(трубы) до 150мм | 0,1…0,6(горячая) 0,04…0,4(холодная | Ra до 0,4 | Серийное и массовое | |||
| Штамповки | На молотах и прессах | До 0,4 т. | 2,5 | Классы Т4…Т5 По ГОСТ7505-89 | Ra12,5…3,2 | Углеродистые и легирован-ные стали, цветные и алюминиевые деформируемые стали и сплавы | Серийное и массовое |
| На горизонтально-ковочных машинах | До 30 кг | 2,5 | Классы Т4…Т5 По ГОСТ7505-89 | ||||
| выдавливание | Диаметр до 200мм. | - | Классы Т3…Т4 По ГОСТ7505-89 | ||||
| На чеканочных и кривошипно-коленных пресах | До 0,1 т. | 2,5 | На 25…30% выше, чем на молотах |
Таблица 4 Характеристика основных методов получения заготовок литьем
| Метод получения | Масса заготовок, т | Наименьшая толщина стенок, мм | Точность выполнения | Шероховатость Ra, мкм | Материал | Тип производства |
| Разовые формы | ||||||
| Литье в песчано-глинистые формы: Ручная формовка по деревянным моделям | До 100 | Чугун 3…5 Сталь 5…8 Цветные сплавы 3…8 | IT 17 | 80…20 | Чугун, сталь, специальные сплавы | Единичное и мелкосерийное |
| Машинная формовка | До 10 | IT 16…17 | 20…5 | Серийное крупносерийное и массовое | ||
| Машинная формовка по металлическим моделям | 3…5 | IT 14…16 | 20…5 | |||
| Литье по выплавляемым моделям (выжимаемым, растворяемым, замораживаемым) | До 0,15 | 0,5 | IT 11…12 | 10…25 | Труднообрабатываемые сплавы | Серийное |
| Литье в оболочковые формы(песчано-смолянистые, химически твердеющие) | До 0,15 | Сталь 3…5 Алюминий 1…1,5 | IT 13…14 | 40…10 | Чугун, сталь, цветные сплавы | Серийное и массовое |
| Многократные формы | ||||||
| Центробежное литье | 0,01…1 | 5…6 | IT 12…14 | Чугун, сталь, цветные сплавы | крупносерийное и массовое | |
| Литье под давлением | До 0.1 | 0,5 | IT 8…12 | 5,0…0,63 | Цветные сплавы | Серийное и массовое |
| Литье в кокиль | Чугун-7; Сталь-4; Цветные сплавы-0,5. | Чугун-15; Сталь-10 | IT 12…15 | 20…25 | Чугун, сталь, цветные сплавы | Серийное и массовое |
2. Выбор общих припусков и расчет размеров заготовки с допусками.
В этом подразделе необходимо назначить припуски на обработку, определить размеры заготовки и допускаемые отклонения, по которым рассчитывается объем и масса заготовки.
Для расчета размеров заготовки необходимо определить общие припуски на механическую обработку и прибавить их к размерам поверхностей готовой детали для наружных поверхностей или вычесть - для внутренних поверхностей. Допускаемые отклонения и припуски на механическую обработку заготовок необходимо назначать по действующим стандартам или справочникам. [5,192-195], [16,162-186], [24,581-584].
В большинстве случаев необходимо руководствоваться следующими ГОСТами и рекомедациями:
1) Заготовки- отливки [5,192-195], [16,162-166], [24,581-583].
Согласно ГОСТ 26645-85. «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку», точность отливки характеризуется четырьмя показателями:
- Классом размерной точности (22класса);
- Степенью коробления;
- Степенью точности поверхности (22 степени);
- Классом точности массы (22класса)
Обязательному применению подлежат классы размерной точности и точности отливок. Все эти показатели должны быть указаны на чертеже заготовки
Стандартом предусмотрено 18 рядов припуска отливок.
Для выбранного способа получения отливки необходимо:
¾ определить 4 показателя точности, определить ряд припусков и допусков;
¾ назначить для каждой поверхности основные и дополнительные припуски и допуски по соответствующим таблицам ГОСТа или справочника
¾ рассчитать размеры заготовки
¾ Определить технические требования на изготовление отливки.
2) Заготовки – поковки[16,166-186], [9]
По ГОСТ 7829-70. «Поковки из углеродистой и легированной стали, изготавливаемые свободной ковкой на молотах» или по нормативным справочникам:
- выбрать конструкцию поковки
- определить по соответствующим таблицам припуски и допуски;
- рассчитать размеры заготовки.
- Определить технические требования на изготовление поковки.
Заготовки-штамповки.
Для штампованных заготовок по ГОСТ 7505-89. «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски» или по нормативным справочникам устанавливаются:
- Группа материала –М;
- Класс точности – Т;
- Степень сложности – С;
- Исходный индекс
По исходному индексу в том же стандарте определяются припуски на обрабатываемые поверхности и предельные отклонения размеров заготовки, назначаются технические требования на ее изготовление.
В приложениях к ГОСТ 7505-89, ГОСТ 7829-70, ГОСТ 26645-85 приведены примеры расчета припусков и допусков на заготовки, что облегчает работу по проектированию заготовок. Кроме ГОСТов примеры расчетов приведены в литературе [9]