Методы получения заготовок

Оборудование заготовительного производства во многом зависит от правильного выбора метода получения заготовок. Предмет производства…

1. Виды заготовок и их характеристики

Оборудование заготовительного производства во многом зависит от правильного выбора метода получения заготовок.

Предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу называют заготовкой. Перед первой технологической операцией заготовку называют исходной.

Выбор заготовки заключается в установлении метода ее изготовления, расчете или выборе припусков на обработку и определении размеров исходной заготовки.

Форма и размеры детали, технологические свойства материала, температура его плавления, структурные характеристики (направление волокон и размеры зерна) определяют метод изготовления заготовки.

Трудность выбора метода получения заготовки состоит в том, что сталкиваются часто противоположные требования, поэтому решение этого вопроса становится многовариантным. Выбор одного из вариантов не очевиден и часто основан на инженерной интуиции и практическом опыте. Принятие окончательных решений происходит, как правило в условиях ограничений – материальных ресурсов, экономических возможностей, энергетических ресурсов, наличия квалифицированных кадров, транспортных расходов, возможностей кооперации, времени для подготовки производства и т.п.

Заготовки получают в основном двумя методами – литьем или обработкой давлением (пластическим деформированием). Для крупногабаритных деталей – допускается использование сварных заготовок или комбинированных (т.е. полученных сваркой предварительно отштампованных или отлитых отдельных элементов сложной формы).

Заготовки из серого или ковкого чугуна изготовляют в виде отливок.

Заготовки стальные изготовляют из горячекатаного проката различных размеров и профиля либо из холоднотянутой стали. Для получения этих заготовок часто используют также ковку, штамповку или литье.

Заготовки из цветных металлов и сплавов изготовляют из проката, отливают или штампуют.

Заготовки в виде отливок применяют для деталей сложной формы. Сварные заготовки используют при невозможности или экономической нецелесообразности изготовления цельных. Детали кабин управления буровыми установками, кожухов БКНС, БГТУ и т.п. изготовляют из листового материала холодной штамповкой с последующей сваркой.

На заготовки разрезку проката производят газопламенными резаками, на ленточных или дисковых пилах, приводных ножовках и пресс-ножницах, на токарных, револьверных и фрезерных станках. На фрикционных (беззубых) пилах разрезают профильный прокат, не имеющий большой сплошной площади сечения (уголки, двутавры, швеллеры). На круглых заготовках большого диаметра фрикционная пила обычно заклинивается. Применяют также отрезные станки с тонкими отрезными шлифовальными кругами. Профильный прокат – уголки, швеллеры и т.п. – может быть разрезан на пресс-ножницах методом рубки.

Перед поступлением на обработку резанием исходные заготовки подвергают очистке, правке и термической обработке в зависимости от методов их изготовления и предъявляемых требований. Отливки очищают от формовочной земли и стержней, затем удаляют литники, выпоры, отрезают прибыли, зачищают заусенцы и случайные приливы Очистку производят на стационарных и переносных шлифовальнообдирочных станках, зубилами, стальными щетками. Для механизации процесса очистки применяют дробеструйные установки, вращающиеся (галтовочные) барабаны. Заготовка, полученная горячей штамповкой, в месте разъема штампа обычно имеет облой, который обрезают или вырубают в штампах на обрезных кривошипных прессах. После обрезки производят термическую обработку и правку в горячем или холодном состоянии.

С целью получения заданных микроструктуры и механических свойств заготовку при термической обработке подвергают нормализации, улучшению и другим процессам.

Штамповки очищают от окалины и заусенцев дробеструйной обработкой, травлением, галтовкой во вращающихся барабанах. Для получения точных размеров некоторые штампованные заготовки проходят калибровку и чеканку в холодном или горячем состоянии. Перед этой операцией производят отжиг или нормализацию и очистку от окалины.

На чеканку дается припуск от 0,2 до 0,8 мм на сторону в зависимости от площади чеканки. Длинные заготовки из проката правят вручную, на прессах или на специальных многороликовых правильнокалибровочных станках за 1 – 2 хода.

Если свойства материала допускают использование литья и методов пластического деформирования, то выбор должен опираться, в первую очередь, на особенности формы детали. При наличии полости сложной формы, а также выступов и впадин на боковых наружных и внутренних поверхностях часто единственно возможным является метод литья. Причем, обязательно с применением формы разового использования, так как для извлечения отливки форма и стержни должны быть разрушены.

Если же форма детали позволяет применять как штамповку, так и литье, то выбор метода должен исходить из технических требований к детали, особенно к макро- и микроструктуре внутренних и поверхностных слоев детали. Кроме того, необходимо учитывать и объем производства (годовую программу выпуска деталей), и тип производства, т.е. темп выпуска. Здесь нет возможности учесть все индивидуальные особенности конкретных деталей и предприятий, но основное направление выбора метода получения заготовки состоит в следующем: чем более строгие требования предъявляются к однородности механических свойств детали, чем выше требования к ее прочности, твердости и износостойкости, тем желательнее применить метод пластического деформирования, а не литья.

Кроме этого, избрать метод пластического деформирования тем предпочтительнее по сравнению с литьем, чем больше объем производства и чем меньше такт выпуска. Вместе с тем, чем сложнее форма детали и чем выше стоимость материала, из которого она изготовлена, тем предпочтительнее использовать метод литья, как дающий лучшее приближение формы заготовки к форме готовой детали, т.е. повышающий коэффициент использования материала.

В связи с неоднозначностью решения задачи о выборе метода, получения заготовки целесообразно наметить несколько альтернативных вариантов и произвести экономический анализ с помощью ЭВМ, предусмотрев в программе анализа и указанные выше ограничения.

Литейное производство

Литейная обработка – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей. В данном случае подразумевается изготовление формы, которую затем заполняют расплавленным металлом. Возможности данного способа несколько ограничены, поэтому чаще всего литье используют для создания заготовок, затем обрабатываемых на токарном станке. Если Вам необходимы конструктивно сложные заготовки – лучше попробовать прочие методы изготовления деталей. В противном случае получившиеся изделия надо дорабатывать на фрезеровочном станке.

Несмотря на эти недостатки, литье отлично подходит для создания сложных отливок – например, полых, которые трудно производить путем механической обработки. Данный способ подходит для деталей абсолютно любого веса. Для литья можно использовать как формовочные смеси («землю»), так и металлические формы.

Обработка резанием

Обработка резанием – основной метод изготовления деталей машин, использующий несколько видов заготовок: например, прокат, отливки и штамповки.

Процедура резания предельно проста: она формирует новые поверхности за счет деформирования и отделения верхних слоев материала, при этом образовывается стружка. При обработке металла снимают некоторую его часть – припуск.

Резание не так популярно, как остальные методы изготовления деталей. За счёт повышения точности исходных заготовок общий объем металлов, обрабатываемых резанием, заметно уменьшается.

Существует несколько технологий резания: сверление, протягивание, фрезерование и точение. Их общая черта – необходимость использования заготовки, форма которой должна быть близка к готовому изделию. Для этого задействуют различные типы станков – токарные, сверлильные, фрезеровочные.

[править] Стандарты

  • ГОСТ 14350-80 Профили проката гнутые
  • ГОСТ 17325-79 Пайка и лужение
  • ГОСТ 2171-90 Детали, изделия, полуфабрикаты и заготовки из цветных металлов и сплавов. Обозначение марки
  • ГОСТ 25501-82 Заготовки и полуфабрикаты из цветных металлов и сплавов
  • ГОСТ Р 53932-2010 Заготовка трубная. Общие технические условия
  • ГОСТ 6564-84 Пиломатериалы и заготовки
  • ДСТУ 2391-94 Система технологической документации. Термины и определения (Язык: украинский)
  • ДСТУ 2148-93 Пилопродукция. Термины и определения (Язык: украинский)
  • ДСТУ 3761.4-98 Сварка и родственные процессы. Часть 4. Пайка и лужение. Термины и определения (Язык: украинский)
  • ДСТУ 3790-98 Металлургия цветных металлов. Термины и определения основных понятий (Язык: украинский)

3. Выбор способа получения поковок

Определяющими факторами при выборе способа получения заготовки методами пластического деформирования, являются тип производства, размеры детали, форма поковки и свойства материала поковки.

На первом этапе выбора решающее значение приобретает тип производства рассматриваемой детали, так как технологический процесс обработки давлением основан на применении высокопроизводительного и сравнительно дорогого оборудования, а также дорогого инструмента (штампов). В единичном и мелкосерийном производстве оборудование должно, быть универсальным и сравнительно недорогим, а его производительность не столь существенна, как например, в массовом производстве. Деформирующий инструмент также должен иметь, по возможности, универсальное применение, простую форму и невысокую стоимость.

Этим условиям отвечает свободная ковка на ковочных молотках, а также ковка с применением подкладных колец и подкладных, штампов.

В серийном производстве целесообразно применять штамповочные молоты различных видов, а процесс формообразования производить в штампах, половины которых закрепляются на столе и на бабе молота и могут иметь до пяти ручьев сложной формы.

Производительность штамповки и точность поковок при использовании штамповочного молота в крупносерийном и массовом производстве уже недостаточна. Поэтому наиболее рациональным является применение кривошипных кузнечно-прессовых машин: кривошипного горячештамповочного пресса (КГШП), горизонтально-ковочной машины (ГКМ), чеканочного (кривошипноколенного) пресса, а также специализированных высокопроизводительных машин (раскатной машины, ковочных вальцов и т.п.).

Для большинства мелких и средних деталей, используемых в машиностроении, высказанные соображения имеют силу, однако в ряде случаев приходится отступать от намеченных рекомендаций

Тенденция современного машиностроения направленная на увеличение мощности отдельных машин (насосов, компрессоров, буровых машин и т.п.) приводит к тому, что для пластического деформирования ряда деталей недостаточно усилия, развиваемого молотами и кривошипными машинами. Поэтому для больших деталей (например, диаметром свыше 1000 мм) приходится использовать ковку или штамповку на гидравлических прессах, несмотря на их сравнительную тихоходность (свободную ковку для индивидуального и мелкосерийного производства, а штамповку – для серийного, крупносерийного и массового, производства).

Если детали по размеру невелики, но имеют сложную форму и по условиям эксплуатации должны иметь очень плотную структуру металла, то заготовки для них нужно изготавливать с помощью закрытой штамповки в разъемных матрицах. Наиболее удобно для такого способа штамповки использовать винтовой фрикционный пресс (в мелкосерийном и серийном производстве) или специализированный полуавтомат кривошипного типа (в массовом производстве). Особую группу по форме деталей составляют длинные поковки с фланцем, а

также поковки со сквозными и глухими отверстиями для деталей типа буровых колонн, штанг глубиннонасосных установок, втулок, полумуфт, колец подшипников и т.п. Для них рекомендуется выбирать способ штамповки на горизонтально-ковочной машине, так как наличие в ней разъемной матрицы и горизонтальное расположение главного ползуна позволяет получать поковки сложной формы с минимальными отходами металла.

Низкая пластичность материала независимо от типа производства и размеров детали требует применения гидравлического пресса, поскольку только он может обеспечить плавную работу и достаточно низкую скорость пластической деформации, при которой не образовываются микротрещины и другие дефекты в поковках.

Способ штамповки определяет также наименьшие диаметры отверстий, которые могут быть получены пластическим деформированием заготовок. При свободной ковке на молотах и гидравлических прессах минимальный диаметр отверстия равен 80 мм, при штамповке на молотах – 50 мм, а при штамповке на кривошипных машинах – 35 мм.

Сварка деталей

В общем смысле сварка – это процесс объединения двух металлических деталей для получения третьей. Сварка занимает особое место среди остальных методов изготовления деталей. Она подходит для изготовления большинства деталей, необходимых для машиностроения, но целесообразность использования сварки в других областях зависит от конструктивных особенностей желаемой детали. В их числе:

  • характер расчленения детали,
  • метод получения заготовок,
  • качество обработки.

Стоит учитывать и трудоёмкость реализации сварки. Если Вас не устраивает необходимость выполнения сборочно-сварочных операций, осуществить механизацию процесса нет возможности, а готовые детали затем надо обрабатывать дополнительно – обратите внимание на остальные методы изготовления деталей в поисках подходящего.

Обработка давлением

Обработка давлением – самый обширный из методов изготовления деталей. В него входит огромное количество технологий и способов обработки. За счет хороших показателей пластичности металлу может быть придана любая форма. Структура материала при этом не нарушается, поэтому на обработку металлов давлением есть стабильный спрос.

Существует пять основных процедур с задействованием высокого давления, используемых для изготовления деталей.

  • прокатка,
  • штамповка,
  • ковка,
  • волочение,
  • прессование.

Обработка давлением идеально подходит, если необходимо максимально снизить стоимость производства. Детали при этом изготавливают в большом количестве и в минимальные сроки. Недостаток данного метода – более высокий процент брака по сравнению с другими технологиями. Обрабатываемая заготовка также может потрескаться и расколоться.

4. Определение промежуточных припусков, допусков и размеров заготовок

Важную роль в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей играют промежуточные припуски. Правильное назначение промежуточных припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость изделий и ускоряет дальнейшее развитие машиностроительной промышленности.

Промежуточные припуски в массовом и крупносерийном производстве рекомендуется рассчитывать аналитическим методом. Это позволяет обеспечить экономию материала, электроэнергии и других материальных и трудовых ресурсов производства.

Статистический (табличный) метод определения промежуточных припусков на обработку заготовки используют в единичном производстве. Это обеспечивает более быструю подготовку производства по выпуску планируемой продукции и освобождает инженернотехнических работников от трудоемкой работы.

После расчета промежуточных размеров определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности данной операции. Промежуточные размеры и допуски на них определяют для каждой обрабатываемой поверхности детали.

Черновые операции обычно следует выполнять с более низкими техническими требованиями на изготовление (12 – 14 квалитет), получистовые – на один-два квалитета ниже и окончательные операции выполняются по требованиям рабочего чертежа детали.

Шероховатость обрабатываемых поверхностей зависит от степени точности и назначается по справочным таблицам.

Необоснованное повышение качества поверхности и степени точности обработки повышает себестоимость изготовления детали на данной технологической операции.

При назначении промежуточных предельных отклонений необходимо учитывать данные рекомендации при разработке технологического процесса изготовления деталей.

Таблица 1. Рекомендуемая шероховатость поверхности Rа (мкм) в зависимости от точности изготовления деталей

Поле допуска по ГОСТ 25347-82 Номинальный диаметр деталей, мм
До 6 6-10 10-30 30-80 80-120 120-180 180- 260 260-500
Н7 0,40 0,40 0,80 0,80 1,6 1,6 1,6 1,6
R7; S7 0,20 0,20 0,40 0,40 0,8 1,6 1,6 1,6
N7; М7; К7; J7 0,20 0,20 0,40 0,40 0,8 0,8 0,8 1,6
G7; F8 0,40 0,40 0,80 0,80 0,80 1,6 1,6 1,6
Н8; t8 0,80 0,80 0,80 1,60 1,60 1,6 1,6 3,2
Н8 0,80 0,80 0,80 1,60 3,2 3.2 3,2 6,3
Н11 1,60 1,60 1,60 3,20 3,2 6,3 6,3 6,3
D11 1,60 1,60 3,2 3,2 3,2 6,3 6,3 6,3
СD 11 1,60 3,20 3,2 3,2 6,3 6,3 6,3 6,3
Н12; В12 3,20 3,20 6,3 6,3 6,3 12,5 12,5 12,5

Таблица 2. Рекомендуемые точность и качество поверхности при обработке наружных цилиндрических поверхностей

Метод обработки Шероховатость поверхности Ка, мкм Дефектный слой, мкм Квалитет Допуск на обработку при номинальном диаметре, мм
18-30 30-50 50-80 80-120 120-180 180-250 250-315 315-400 400-500
Обтачивание: черновое

получистовое

однократное чистовое

Шлифование: обдирочное

чистовое

Притирка

Суперфиниширование

25-50

2,5-3,2

6,3-1,6

1,6-0,8

0,8-0,4

5-3

0,4-0,2

120-60

50-20

30-20

20

15-5

5-3

14

12

12

11

10

9

8

7

6

5

0,52

0,21

0,21

0,13

0,084

0,052

0,033

0,021

0,013

0,009

0,006

0,62

0,23

0,23

0,16

0,10

0,062

0,039

0,025

0,016

0,011

0,007

0,74

0,30

0,30

0,19

0,12

0,074

3,046

3,030

3,019

3,013

3,008

0,87

0,35

0,35

0,22

0,14

0,087

0,054

0,035

0,022

0,015

0,010

1,00

0,40

0,40

0,25

0,16

0,10

0,063

0,040

0,029

0,018

0,012

1,15

0,46

0,46

0,29

0,19

0,12

0,072

0,046

0,032

0,020

0,014

1,30

0,52

0,52

0,32

0,21

0,13

0,081

0,052

0,036

0,023

0,016

1,40

0,57

0,57

0,36

0,23

0,14

0,089

0,057

0,040

0,025

0,018

1,55

0,63

0,63

0,40

0,25

0,16

0,097

0,063

0,044

0,027

0,020

Примечание. Значения допусков относятся к деталям из сталей. Для деталей из чугуна или; цветных металлов предельные отклонения по точности можно принимать на один квалитет точнее.

Таблица 3. Рекомендуемые точность и качество поверхности при обработке отверстий

Метод обработки Шероховатость поверхности Rа,

мкм

Дефектный слой, мкм Квалитет Допуск на обработку при номинальном диаметре, мм
6-10 10-18 18-30 30-50 50-80 80-120 120-

180

180-

250

250-

315

Сверление и рассверливание 12,5-3,2 75-25 12

11

0,15

0,09

0,18

0,11

0,21

0,13

0,25

0,16

0,30

0,19

0,35

0,22

Зенкерование:
черновое 12,5-6,3 50-30 12 0,18 0,21 0,25 0,30 0,35 0,40
однократное 6,3-3,2 40-25 11 0,11 0,13 0,16 0,19 0,22 0,25
10 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
Развертывание:
нормальное 1,6 25-12 11 0,09 0,11 0,13 0,16 0,19 0,22
10 0,06 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14
точное 0,8 10 8 0,02 0,027 0,033 0,039 0,040 0,054
7 0,01 0,018 0,021 0,025 0,030 0,035
тонкое 0,4 6 6 0,00 0,011 0,013 0,016 0,019 0,022
Протягивание: 5 0,00 0,008 0,009 0,011 0,013 0,015
черновое 1,6 25-16 11 0,130 0,160 0,190 0,220
10 0,084 0,100 0,120 0,140
8 0,033 0,039 0,046 0,054
чистовое 0,8-0,4 10-5 7 _ 0,021 0,025 0,030 0,036
6 _ 0,013 0,016 0,019 0,022
Растачивание: 12 _ 0,210 0,250 0,300 0,350 0,400 0,460 0,520
черновое 12,5-6,3 50-30 11 0,130 0,160 0,190 0,220 0,290 0,320 0,360
10 _ _ 0,084 0.100 0,120 0,140 0,160 0,185 0,210
чистовое 3,2-1,6 25-16 8 _ 0,033 0.039 0,046 0,054 0,063 0,072 0,081
7 _ _ 0,021 0,025 0,030 0,035 0,046 0,062 0,057
тонкое, алмазное 0,8-0,2 10-4 6 _ _ 0,013 0,016 0,019 0,022 0,026 0,029 0,032
5 _ _ 0,009 0,011 0,013 0,015 0,018 0,020 0,023
Шлифование: 1,6 20 8 0,027 0,033 0,039 0,046 0,054 0,063 0,072 0,081
предварительное
0,8-0,4 20-5 7 0,018 0,021 0,025 0,030 0,035 0,040 0,046 0,052
чистовое 6 0,011 0,013 0,016 0,019 0,022 0,025 0,029 0,032
тонкое 0,4-0,1 5 5 0,008 0,009 0,011 0,013 0,015 0,018 0,020 0,023
Притирка, хонингование 0,4-0,025 5-3 5 0,008 0,009 0,011 0,013 0,015 0,018 0,020 0,023
Раскатывание, 0,40-0,05 8 0,033 0,039 0,046 0,054 0,063 0,072 0,081
калибрование, 7 0,021 0,025 0,030 0,035 0,040 0,046 0,062
Алмазное выглаживание 5 0,009 0,011 0,013 0,015 0,018 0,020 0,023

Примечание. Данные значения предельных отклонений в рамках относятся к деталям из стали. Для деталей из чугуна и цветных сплавов предельные отклонения по точности можно принимать на один квалитет точнее.

Таблица 4. Рекомендуемые точность и качество поверхности при их обработке

Метод обработки Шероховатость

поверхности Ra,

мкм

Дефектный слой,

мкм

Квалитет Допуск на размер обработки до базовой поверхности, мм
До 80 80-180 180-250 250-500 До 80 80-180 180-250 250-500
при размере обрабатываемой поверхности, мм
До 160х160 Св.400х400
Фрезерование
и строгание:
черновое 12,5-6,3 100-50 11 0,220 0,250 0,320 0,360
10 0,120 0,160 0,185 0,250 0,120 0,160 0,210 0,250
чистовое 3,2-1,6 50-20 8 0,046 0,063 0,072 0,097 0,046 0,063 0,072 0,097
Шлифование: 7 0,030 0,040 0,046 0,063
обдирочное 3,2 20 10 0,120 0,160 0,185 0,250 0,120 0,160 0,185 0,250
8 0,046 0,063 0,072 0,097 0,046 0,063 0,072 0,097
чистовое 1,6-0,8 15-5 7 0,030 0,040 0,046 0,063 0,030 0,040 0,046 0,063

Примечание. Данные значения таблицы относятся к деталям из стали. Для деталей из чугуна или цветных сплавов предельные отклонения по точности можно принимать на один квалитет точнее.

Просмотров: 359

Механическая обработка

Механообработка подразумевает срезание металла с поверхности заготовки поэтапно. Комплекс используемых технологий (в том числе – задействование различных типов станков), позволяет:

  • придать детали любую нужную форму,
  • просверлить необходимое количество отверстий,
  • обеспечить ей эстетичный внешний вид путем шлифования и строгания.

За счет этих плюсов прочие методы изготовления деталей, как правило, уступают механообработке.

Данный метод позволяет изготавливать изделия в небольших количествах. Это как раз тот случай, когда использовать другие технологии невыгодно. Минимальный процент брака при механообработке делает её отличным вариантом для производства высококачественных деталей.

Механическая обработка деталей с использованием станков ЧПУ – одна из основных направлений . Специалисты нашей компании используют современное универсальное высокоточное оборудование, что гарантирует высокое качество готового продукта.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...