Тема 5. Заготовки деталей машин

5.1. Основные методы получения заготовок деталей

Технологический процесс практически в любой отрасли промышленного производства складывается из трех основных этапов: изготовление заготовок, изготовление элементов изделия, сборка. Отдельные этапы могут быть объединены, но это скорее исключение, чем правило.

Для качественного функционирования заготовительного производства очень важен современный подход к проектированию заготовки с точки зрения оптимизации себестоимости ее изготовления с учетом объема последующей обработки и коэффициента использования материала. Необходимо также учитывать и объемы выпуска продукции, ибо от этого в существенной степени зависит подход к построению технологического процесса. Сокращение расхода металлов и других конструкционных материалов достигается путем их более эффективного использования, применения при проектировании новых изделий прогрессивных решений, а также совершенствования методов обработки материалов.

Значительное сокращение расхода материалов может быть достигнуто при переходе на принципиально новые технологические процессы изготовления заготовок, размеры которых максимально приближаются к размерам готовых деталей. Сокращение припусков на механическую обработку в свою очередь связано с повышением точности заготовок и уменьшением толщины дефектного поверхностного слоя. Технология малоотходного производства способствует также интенсификации механической обработки, так как в ряде случаев могут быть исключены черновые операции (точение, зубофрезерование и другие), которые с успехом заменяются силовым шлифованием или иной чистовой обработкой с высокими режимами резания.

По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства.

К числу основных технологических процессов малоотходного производства заготовок, как известно из курса «Технология конструкционных материалов» относятся: прогрессивные методы изготовления литых заготовок из металлов и пластмасс; методы получения заготовок горячим и холодным пластическим деформированием, включая в себя процессы изготовления заготовок без использования прессового оборудования (взрывом, электроимпульсная), холодной высадки и калибровки для исключения последующей механической обработки и т.д.; методы работы с любыми листовыми материалами (металлы, ткани, кожа, пластмассы и т.п.) путем вырубки или раскроя с использованием прогрессивных методов (газопламенного, плазменного, лазерного); современные методы и оборудование для резки материалов, включая электроконтактную, позволяющую значительно повысить производительность при работе с трудно обрабатываемыми материалами. Для заготовок из металло- и минералокерамики получили распространение методы и оборудование порошковой металлургии.

Для каждого из методов ниже, в таблицах 5.1 и 5.2,.приводятся реально достижимые характеристики точности размеров и качества поверхности получаемых заготовок.

Допуски размеров и шероховатость поверхностей отливок

Таблица 5.1
Способ литья	Габаритный размер отливки, мм	Сплавы цветных металлов, Тпл. меньше 700^0 С квалитет	Сплавы цветных металлов, Тпл. больше 700^0 С, серый чугун квалитет	Ковкий и легированный чугун, сталь квалитет
Под давл. в металлич. формы	Больше 100	11-13 Ra =0,63	12-14 Ra =1,25
По выплавл. моделям	100	12-14 Ra =2,5	13-15 Rz =20	14-15 Rz =20
В кокиль под давлением	100 – 630	14-18	15-19	16-20
Центробежное	630 - 4000	40	80	80

Допуски на элементы заготовок, получаемых обработкой давлением

Таблица 5.2
Способ получения	Достигаемая точность (среднее значение), мм	Rz, мкм
Ковка на молотах и прессах	3,0-30,0	до 80
Ковка в подкладных штампах	1,0-2,5	до 80
Ковка на радиально-ковочных машинах холодная горячая	0,04-0,4 0,1-0,6	до 40 до 40
Штамповка	0,7-11,0	20-80
Штамповка с последующей калибровкой	0,05-0,1	Ra=2.,5 Rz= 10
Штамповка высадкой на горизонтально - ковочных машинах	0,7-3,4	20-80
Штамповка выдавливанием	0,2-0.5	20-80
Штамповка на чеканочных прессах	0,05-0,25	20-80
Холодная высадка на автоматах	0,125-0,8	Ra=1,25-5,0