Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ВЫБОР МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Имея отработанный рабочий чертеж, технические требования, кото­рым должна отвечать готовая деталь, и зная количество деталей, подле­жащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу, приступают к выбору экономичного вида полуфабриката (прокат, сталь­ные слитки, порошковые материалы и др.) и метода получения заготовки детали.

В одних случаях можно изготавливать заготовку, максимально при­ближающуюся по качественным показателям (размерам, форме, шерохо­ватости поверхности, механическим свойствам, химическому составу, качеству поверхностного слоя материала) к требованиям готовой детали, что сокращает потери, связанные с ее превращением в готовую деталь. Однако стоимость такого полуфабриката возрастает с увеличением сте­пени его приближения к требованиям готовой детали и повышением уровня самих )тих требований.

Другие полуфабрикаты или заготовки, отличающиеся меньшей сте­пенью приближения к требованиям готовой детали, стоят меньше, но требуют больших последующих расходов по их превращению в готовую деталь (например, путем обработки резанием).

Следовательно, из нескольких возможных вариантов превращения полуфабриката в готовую деталь необходимо использовать наиболее экономичный.

Вопрос о выборе полуфабриката и варианте превращения его в гото­вую деталь должен решаться на основе сравнения себестоимости детали при каждом из возможных вариантов. При одних и тех же требованиях к готовой детали себестоимость механической обработки обычно выше себестоимости получения заготовок. Чем дальше отстоят размеры и дру­гие показатели качества заготовок от требований к готовой детали, тем в большей степени возрастает себестоимость обработки заготовок резани­ем и потери материала; по мере приближения заготовок к требованиям готовой детали себестоимость их последующей обработки довольно бы­стрее снижается.

Современный прогресс в развитии и совершенствовании технологи­ческих процессов и средств производства порождает непрерывное со­кращение (при прочих равных условиях) себестоимости и повышение качества полуфабрикатов и заготовок.

Изложенное направление является одним из ведущих в развитии со­временной технологии машиностроения. Учитывая это, надо при выборе полуфабриката стремиться к получению полуфабриката, максимально приближающегося по качественным показателям к соответствующим показателям требований, предъявляемых к готовой детали. В связи с этим разрабатывают несколько вариантов процессов получения заготовки и выбирают тот, при котором получается наименьшая себестоимость.

Современное машиностроение выпускает широкую номенклатуру сортового и профильного материала, из которой для ряда деталей подби­рают необходимые полуфабрикаты.

Если для изготовления детали нельзя подобрать полуфабрикат, по­зволяющий превратить его сразу в готовую деталь, приходится выбирать другой вид полуфабриката, позволяющего превратить его сначала, с наи­меньшими потерями и расходами, в заготовку, приближающуюся по тре­бованиям к готовой детали, а затем в готовую деталь. В таких случаях в качестве полуфабриката используются металл в слитках, сортовой мате­риал в виде прутка, листа, ленты или проволоки для изготовления кова­ных, штампованных, сварных, редуцированных, высаженных, штампо - сварных, литейно-сварных и других видов заготовок.

Выбор методов получения заготовки. В современном машино­строении для получения заготовок деталей используется большое коли­чество разнообразных технологических процессов и их сочетаний. Ос­новными из этих процессов являются: 1) различные способы литья (в песочные формы, в опоки, кокильное, центробежное, по выплавляе­мым моделям, в оболочковые формы, под давлением, с использованием вакуума); 2) различные способы пластической деформации металлов (свободная ковка, ковка в подкладных штампах, штамповка на молотах и прессах, периодический и поперечный прокат, высадка, выдавливание); 3) резка; 4) сварка; 5) пайка; 6) комбинированные способы штамповки - сварки, литья-сварки и т. д.; 7) порошковая металлургия и др.

Выбор полуфабриката и разработка технологического процесса его превращения в готовую деталь дают наиболее высокие технико-эконо­мические показатели, если эти вопросы разрабатываются комплексно и одновременно с разработкой конструкции изделия и его деталей.

В результате совместной работы конструктора и технолога разраба­тывается оптимальный вариант и создается наиболее технологичная кон­струкция детали и изделия в целом. Главными факторами, влияющими на выбор метода получения заготовки, является конструкция детали, ее ма­териал, размеры и масса заготовки, количество выпуска деталей в едини­цу времени, стоимость полуфабриката, расход материала и себестои­мость превращения заготовки в готовую деталь и в итоге себестоимость заготовки.

В практике машиностроения нашли применение многочисленные методы получения заготовки, многие из которых с рекомендациями по их выбору приведены в работе [11]. На выбор метода получения заготовки большое влияние оказывают конструкция детали, ее размеры и материал.

Корпусные детали. Корпусные детали отличаются большим разно­образием конструктивных форм, размеров, массы и материалов, исполь­зуемых для их изготовления. В настоящее время наиболее распростра­ненными технологическими процессами изготовления заготовок корпус­ных деталей являются литье, в меньшей степени - резка-гибка, сварка, штампо-сварка и литье-сварка.

Основные преимущества получения заготовок - относительно не­большие расходы на изготовление опок, приходящиеся на одну отливку; недостатки:

Невысокая точность отливок, являющаяся следствием использования деревянных моделей, увеличения размеров и искажения форм, получае­мых при "расталкивании" моделей перед их изъятием из форм;

Недостаточно высокая точность изготовления стержней и сборки форм;

Большие литейные уклоны, большая трудоемкость, длительный цикл формовки, искажения отливки вследствие неравномерного уплот­нения формы в различных ее частях.

Эти особенности ограничивают область экономичного использова­ния рассматриваемого способа литья производством единичных или из­готавливаемых в небольших количествах крупных деталей, а также заго­товок, которые не могут быть получены с помощью других способов. Примерами таких деталей могут служить станины, траверсы и стойки тяжелых станков, станины шестеренных клетей, корпусы редукторов, станины силовых лебедок, статоры, крышки гидротурбин и др.

При изготовлении отливок корпусных и других деталей в машино­строении используются процессы, значительно приближающие заготовки к требованиям, предъявляемым к готовым деталям. Основным из них является литье в оболочковые формы (оболочковые вставки), изготавли­ваемые из химически твердеющих смесей с жидким стеклом.

Достаточно широко для получения заготовок крупных деталей при­меняют комбинированный метод, когда заготовку делят на ряд простых частей, каждая из которых получается при помощи литья. Последующей сваркой отдельные части соединяются с образованием литейно-сварной заготовки детали.

Основными преимуществами рассмотренных способов получения заготовок является устранение расходов на изготовление дорогостоящих моделей, значительное сокращение цикла изготовления, экономия метал­ла и обычно меньшая трудоемкость изготовления. Многие ответственные сварные заготовки корпусных деталей сложных конструктивных форм требуют отжига для снижения остаточных напряжений, образующихся при сварке.

Несмотря на отмеченные недостатки, эти способы получения круп­ных заготовок находят достаточно широкое применение, особенно при изготовлении деталей больших габаритных размеров и массы, литье ко­торых целиком трудновыполнимо, требует много времени и связано с риском получения неисправимого брака.

Менее крупные заготовки детали получают с помощью литья в опо­ках (двух и более) с использованием ручной, пескометной и машинной формовок. Ручная формовка даже с использованием пневматических трамбовок и других средств механизации отличается малой производи­тельностью и получением отливок относительно невысокой точности. Поэтому она используется в основном при получении заготовок деталей, изготавливаемых единично или в малых количествах.

Машинная формовка по сравнению с ручной имеет преимущества: 1) более высокая точность форм при удалении из них моделей; 2) воз­можность уменьшения формовочных уклонов; 3) получение форм с большой прочностью и однородностью уплотнения вследствие механи­зации уплотнения; 4) меньшая трудоемкость формовки с использованием менее квалифицированного труда.

В результате применения машинной формовки отливки получаются более точными по размерам и геометрическим формам, с меньшими ко­лебаниями по массе.

Достаточно широкое применение находит получение заготовок кор­пусных деталей, столов, плит с помощью кокильного литья, при котором используется сочетание металлической формы с песчаным стержнем. Эко­номическая эффективность этого вида заготовок в значительной степени зависит от стоимости изготовления постоянных металлических форм.

Заготовки, полученные кокильным литьем, характеризуются точно­стью и правильностью геометрических форм (меньшими припусками на обработку и меньшими их колебаниями). Результатом являются экономия металла и сокращение трудоемкости механической обработки отливок.

Для изготовления литых заготовок мелких корпусных и ряда других деталей используется литье под давлением до 10 МПа и более.

Это позволяет сократить трудоемкость механической обработки от­ливок, получаемых литьем под давлением, на 80...85 % по сравнению с обычными литыми заготовками.

Для изготовления заготовок ряда корпусных и других деталей сред­них размеров используют штамповку, сварку, резку, гибку. Заготовки детали предварительно делят на несколько более простых частей. От­дельные части изготовляются из листового, ленточного, сортового или профильного материала путем резки, гибки, штамповки, затем соединяют сваркой, образуя заготовки деталей.

Основным преимуществом деталей, изготовленных из таких загото­вок, является наиболее полное использование свойств материалов, вслед­ствие чего достигается уменьшение массы деталей и отходов, и незначи­тельный цикл изготовления деталей по сравнению с литьем. Недостатком данного способа является необходимость отжига заготовок для снижения остаточных напряжений, возникающих при сварке с целью уменьшения деформации деталей.

Заготовки для валов. Использование в качестве заготовки круглого проката экономично только для изготовления гладких и ступенчатых ва­лов с небольшой разницей в диаметрах шеек, так как в противном случае получаются значительные отходы металла в стружку и затраты на обра­ботку резанием. Заготовки для многоступенчатых и коленчатых валов, изготовляемых единицами, получают при помощи свободной ковки, ко­вочными молотами и прессами.

Большее приближение заготовок к требованиям, предъявляемым к готовым деталям, достигается путем их штамповки в открытых и закры­тых штампах. Штампы делаются одноручьевыми и многоручьевыми.

Относительно высокая стоимость изготовления и содержания штам­пов, особенно многоручьевых, делает экономичным использование штамповки на штамповочных молотах при крупносерийном и массовом производстве валов и других подобных деталей.

Для изготовления в значительных количествах ряда валов неболь­ших габаритных размеров применяют экономичный способ получения заготовок на горизонтально-ковочных машинах. В качестве исходного полуфабриката для получения заготовок обычно используются круглые прутки, полученные прокаткой.

Значительного внимания и распространения заслуживает использо­вание поперечно-винтовой прокатки для получения заготовок многосту­пенчатых валиков, полуосей автомобилей и других деталей.

Литые заготовки применяются для получения валов прокатных ста­нов, шпинделей и пинолей ряда тяжелых станков и т. д. В зависимости от служебного назначения вала, его конструктивных особенностей и коли­честв, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемо­му чертежу, выбирают соответствующий метод получения литых заготовок.

Для получения более качественных литых заготовок пустотелых ва­лов используется центробежный способ литья, при котором заготовка получает требуемую форму путем использования центробежной силы расплавленного металла, создаваемой вращением изложницы вокруг ее оси. При этом внутренняя поверхность самой отливки всегда получается цилиндрической или в виде параболоида вращения (при вертикальной оси вращения изложницы).

Заготовки зубчатых колес. При изготовлении зубчатых колес не­большого диаметра (до 60...80 мм) с небольшой разницей диаметров зубчатого венца и ступицы считается экономичным использование в ка­честве заготовок калиброванных прутков материала.

Изготовление зубчатых колес диаметром больше 80 мм из прутка становится не экономичным из-за увеличения отходов металла и себе­стоимости изготовления. Для получения штучных заготовок с диаметром свыше 80 мм в зависимости от размеров, материала, конструктивных форм и потребного количества могут использоваться свободная ковка, штамповка в подкладных, открытых и закрытых штампах, на ковочных молотах и прессах, штамповочных. молотах и кривошипных прессах, на горизонтально-ковочных машинах.

С увеличением количества зубчатых колес, подлежащих изготовле­нию, становится экономичным использование штамповки в открытых штампах, осуществляемой на штамповочных молотах и прессах или на более производительных кривошипных прессах.

Штампованные заготовки, получаемые на штамповочных молотах, отличаются меньшими припусками на обработку и колебанием их вели­чин по сравнению с получаемыми свободной ковкой и в подкладных штампах.

С увеличением размеров зубчатых колес, изготовляемых единицами или в небольших количествах, можно использовать свободную ковку.

Заготовки деталей типа рычагов, шатунов, вилок, профильных стержней и т. п. При получении литых чугунных заготовок для перечис­ленных деталей в зависимости от их количества и размеров используется песчаная формовка, в опоках, ручная и машинная.

Заготовки ряда деталей, особенно сложных конструктивных форм и небольших габаритных размеров, экономично получать при помощи ли­тья по выплавляемым моделям. Заготовки мелких рычагов, собачек, ба - лочек, лопаток роторов газовых турбин и ряда других деталей отливают­ся этим способом даже при изготовлении небольших количеств заготовок.

Стальные заготовки рассматриваемых типов деталей получают сво­бодной ковкой при изготовлении единичных заготовок или нескольких их штук. С увеличением количества заготовок, подлежащих изготовле­нию по неизменяемому чертежу, становится экономичным использовать подкладные штампы для формообразования заготовки в целом, или от­дельных, более сложных ее частей (например, концов рычага).

При больших количествах заготовок, особенно в массовом произ­водстве, экономично использовать штамповку в открытых и тем более в закрытых штампах.

Дія получения заготовок, максимально приближающихся к требо­ваниям готовых деталей, используются калибровка и чеканка штампо­ванных заготовок. Практически при многократной чеканке достигается точность размеров по высоте заготовки до ± 25 мкм.

Заготовки мелких и крепежных деталей. Мелкие и крепежные дета­ли составляют большую номенклатуру самых разнообразных деталей. Примерами могут служить различного рода кулачки, угольники, тройни­ки, штуцеры, резьбовые втулки, болты, гайки, винты, шпильки, шурупы, шпонки. Мелкие детали изготовляются из различных металлов, сплавов, пластмасс и других материалов.

Группирование мелких деталей по служебному назначению, разме­рам, подобию конструктивных форм и техническим требованиям к этим деталям создает предпосылки для их группового изготовления. В таких случаях становится экономичным использование в качестве заготовок профильного материала. При отсутствии специального профильного про­ката материалы специального профиля экономично получать при помо­щи сравнительно простых приспособлений. Такие приспособления за­крепляются на протяжных или волочильных станах. Нагретый пруток материала стандартного профиля путем протягивания между роликами приспособления превращается в пруток специального профиля.

Одним из наиболее экономичных технологических процессов полу­чения заготовок крепежных и других видов мелких деталей, выпускае­мых в больших количествах, является их холодная высадка на специаль­ных холодно-выставочных автоматах.

Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЭБ - это множество связанных между собой элементов технологи­ческих процессов, обрабатывающих и сборочных технологических систем. Связи между элементами возникают из обслуживания изделий тех­нологическими процессами, а последних - технологическими системами. В …

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Разработка технологического маршрута сборки изделия начинается с установления последовательности сборочного процесса. В соответствии с делением изделия на сборочные единицы различают общую сборку из­делия и сборку его сборочных единиц. Разработку последовательности …

Разработка технологической операции

Исходными данными для разработки операции являются изготавли­ваемые на операции МП, МПИ, их МТИ, а также МТБ, заготовительные модули, тип станка, такт выпуска, общее количество изготавливаемых деталей и др. В результате …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.