ВВЕДЕНИЕ. В методическом пособии приведены краткие сведения по заготовкам, наиболее часто применяемым в машиностроении в условиях единичного и серийного производства

В методическом пособии приведены краткие сведения по заготовкам, наиболее часто применяемым в машиностроении в условиях единичного и серийного производства. Более подробная информация о заготовках дается в курсе лекций по дисциплине «Технологические методы производства заготовок деталей машин», а также в литературе [1, 2, 3]. В пособии изложена методика сравнительного анализа при выборе вида и способа получения заготовки, приведен пример окончательного выбора заготовки и даются указания по оформлению чертежа заготовки и технических требований на заготовку.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Заготовки, наиболее часто применяемые в машиностроении, подразделяются на следующие виды: поковки, отливки, машиностроительные профили, сварные заготовки.

Дальнейшая классификация заготовок производится в зависимости от технологического способа получения конкретного вида заготовки и применяемого оборудования.

Поковки получают ковкой или штамповкой.

Отливки могут быть получены литьем в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литьем в кокиль, центробежным литьем, литьем под давлением.

Машиностроительные профили могут быть получены прокаткой, прессованием, волочением и другими методами.

Наиболее часто применяются заготовки, полученные прокаткой. Прокаткой получают сортовой прокат, т.е. постоянного поперечного сечения, например, круглый, квадратный, шестигранный. Прокаткой также получают листовой прокат, бесшовные трубы и фасонный прокат.

Сварные заготовки. Сборная конструкция соединяется сваркой из
заготовок, полученных прокаткой, ковкой или штамповкой. Например, из листового проката и штампованных или кованых заготовок. Такие сварные заготовки называются комбинированными.

В машиностроении применяются такие понятия, как штучная заготовка и исходная заготовка.

Штучная заготовка - это заготовка, предназначенная для изготовления одной детали. Поковки, отливки и сварные заготовки - являются штучными заготовками. После порезки проката также получают штучные заготовки.

Исходная заготовка - это заготовка, применяемая, для получения поковок или сварных заготовок, которые затем используют для дальнейшей обработки и получения деталей машин.

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВИДА И СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ

ЗАГОТОВКИ

Вид заготовки предположительно определяется по чертежу детали и типу производства. На чертеже детали указана марка материала, габаритные размеры, масса и конфигурация детали. Также может учитываться служебное назначение детали. В некоторых случаях чертеж однозначно указывает на вид заготовки и способ ее получения, например, в случае сварных конструкций.

Материал детали.

Марка материала детали накладывает ограничения на выбор вида заготовки и не может быть заменена на другую без согласования с разработчиком чертежа детали.

Материалы, из которых изготавливаются детали машин, подразделяются на обрабатываемые давлением (ковка, штамповка, прокатка), на литейные сплавы и на материалы, которые можно соединять сваркой.

Заготовки деталей из углеродистых сталей (ГОСТ 380-2005, ГОСТ 1050-88), легированных сталей (ГОСТ 4543-71 и др.) получают ковкой, штамповкой или прокаткой. Примеры материалов, применяемых при обработке давлением, приведены в литературе [1] стр. 88-89.

Заготовки из серого чугуна (ГОСТ 1412-85), антифрикционного (ГОСТ 1585-85), высокопрочного (ГОСТ 7293-85), ковкого (ГОСТ 1215-79), из литейных цветных сплавов и из литейных сталей можно получать литьем. Литейные углеродистые стали имеют в конце обозначения марки букву «Л», например, сталь 35Л. Примеры литейных сплавов приведены в литературе [1] стр. 45-49.

Для сварных конструкций применяют материалы не склонные к закалке во время сварки. В первую очередь, это низкоуглеродистые стали, например, Ст. 3 ГОСТ 380-2005.

Если неизвестно, возможно ли для данного материала применить отливку, поковку или сварку, то следует воспользоваться справочной литературой [4].

Данные по материалам заготовки можно найти в литературе [1].

Габаритные размеры, масса и конфигурация детали.

Если по материалу детали определяется вид заготовки - поковка, отливка, прокат, то способ получения и применяемое оборудование устанавливаются в зависимости от габаритных размеров заготовки, ее массы и конфигурации детали. В этом случае возможны различные варианты. Для предварительного выбора нескольких возможных способов получения заготовки рекомендуется воспользоваться указаниями приведенными в литературе.

Способы литья - стр. 36 - 40 [1], табл. 4.2 [1]; стр. 143 [2]; стр. 117- 120 [3].

Ковка - стр. 100 - 102 [1], табл. 5.5, 5.6 [1]; стр. 163 [2]; стр. 134 - 138 [3].

Штамповка - стр. 129 - 136 [1]; стр. 165 [2]; стр. 138 - 140, табл. 21 [3].

Прокат сортовой - стр. 154 - 161 [2]; стр. 168 - 174 [3]

Тип производства.

Тип производства существенно влияет на способ получения заготовок и применяемое оборудование.

Поковки, полученные ковкой, применяют в единичном и мелкосерийном производстве. При небольших партиях - в среднесерийном.

Поковки, полученные штамповкой, находят применение от среднесерийного до массового.

Отливки, полученные литьем в песчаные формы применяют во всех типах производства, но различным является способ формовки. Для формовки могут применять металлические модели или деревянные, ручную формовку или машинную.

Прокат также находит применение от единичного до массового, но с увеличением серийности, т.е. по мере приближения к массовому производству, профиль заготовки из проката должен больше соответствовать профилю детали, т.е. отход металла в стружку должен стремиться к минимуму.

При окончательном сравнительном анализе способа получения поковки или отливки тип производства учитывается группой серийности, приведенной в литературе [5].

Группа серийности для поковок, полученных ковкой - стр. 421, табл. 8 [5]. Группа серийности для поковок, полученных штамповкой -стр.424,табл.13[5].

Группа серийности для отливок в песчаные формы - стр. 423, табл. 12 [5].

Условия предварительного выбора ковки или штамповки в зависимости от объема партии заготовок приведены в табл. 30, стр. 151 [3], для отливок в табл. 2, стр. 120 [3].

Точность заготовок и припуски.

Точность заготовок - понятие комплексное, которое учитывает величину припуска на механическую обработку, величину допусков на линейные размеры, точность формы и точность взаимного расположения поверхностей в заготовке, соответствие конфигураций детали и заготовки.

Отливки по точности характеризуются классами точности линейных размеров, степенью коробления, степенью точности поверхности, классами точности массы и рядами припусков ГОСТ 26645-85 или табл. 4.5 [1].

Допуски на линейные размеры отливок приведены в табл. 4.8 [1], основные и дополнительные припуски в табл. 4.9 и 4.10 [1], допуски формы и расположения в табл. 4.11, 4.12 [1].

Поковки, получаемые ковкой на прессах по точности делятся на две группы:

I - повышенной точности и II - нормальной точности (ГОСТ 7062-90).

Группа точности устанавливается по договоренности с поставщиком заготовок.

Припуски и допуски на поковки, получаемые ковкой на прессах приведены в табл. 33-38 [2].

Дополнительный припуск на диаметральные размеры дается в конце таблицы 33 [2]. Дополнительный припуск служит для компенсации несоосности различных ступеней в заготовке вала.

Поковки, получаемые ковкой на молотах по точности не разделяются (ГОСТ 7829-70), область применения - единичное и мелкосерийное производство.

Припуски основные, дополнительные и допуски на линейные размеры приведены в табл. 39 - 46 [2].

Допуски формы и биение поверхностей поковок, полученных ковкой, приводятся в табл. 20, стр. 138 [3].

Поковки, полученные штамповкой по точности подразделяются на пять классов и обозначаются Т1, Т2....Т5 (ГОСТ 7505-89).

Для серийного производства применяют поковки классов точности Т4 и Т5, для крупносерийного и массового ТЗ, Т2, Т1.

При пламенном нагреве заготовок в печи во время термообработки допускается принимать точность заготовок на один класс грубее, чем по рекомендациям ГОСТ 7505-89 (см. ГОСТ 7505-89 приложение 1 табл. 19).

При пламенном нагреве заготовок класса точности Т5 рекомендуется увеличивать припуск на механическую обработку на 0,5 … 1,0мм на сторону в зависимости от массы поковки (пункт 4.8 ГОСТ 7505-89).

Общий припуск на поковки, получаемые штамповкой, включает основной припуск на сторону и дополнительный. Дополнительный припуск учитывает погрешности формы поковки (табл. 4, 5, 6 по ГОСТ 7505-89). Основной припуск на сторону и допуски назначаются в зависимости от исходного индекса на заготовку (п. 3.1 ГОСТ 7505 - 89) или рис. 5.21 [1].

Перед нахождением исходного индекса определяется класс точности поковки, группа стали и степень сложности (см. табл. 1 ГОСТ 7505-89) или стр. 111 - 113 [1].

Допуски формы и расположения поверхностей штампованных поковок приводятся в табл. 24, стр. 148 [3] или табл. 13, стр. 185-187 [2] или ГОСТ 7505-89.

Заготовки из проката.

Сортовой прокат бывает высокой точности, повышенной и обычной.

Сортамент (размеры сечения) и предельные отклонения на диаметры проката круглого сечения см. стр. 169, табл. 62 [3] или ГОСТ 2590-71.

Сортамент и отклонения на прокат других сечений приведены в табл. 63, 64, 65 на стр. 170 [3] или в ГОСТ 2591-71, ГОСТ 103-76, ГОСТ 2879-69.

3. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВИДА И СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Основными критериями окончательного выбора вида и способа получения заготовок является величина, равная сумме стоимости заготовки и стоимости ее механической обработки – С_Σ.

С_Σ = С_заг + С_мех,

где С_Σ – суммарная стоимость заготовки и механической обработки;

С_заг – стоимость заготовки;

С_мех – стоимость механической обработки.

Например, поковка, полученная ковкой в условиях мелкосерийного производства, стоит меньше, чем поковка, для той же детали, полученная штамповкой. Но из - за больших припусков и напусков в кованной заготовке ее обработка обойдется дороже, чем штампованной поковки. Штучные заготовки из проката намного дешевле поковок, но их механическая обработка обойдется дороже из - за больших припусков и напусков. Поэтому сравнение вариантов получения заготовок нужно делать по С_Σ.

Стоимость механической обработки укрупнено может быть подсчитана по формуле:

где – затраты на механическую обработку, отнесенные к 1т. стружки, (грн);

– масса заготовки, кг;

q – масса детали, кг;

K_i – коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.;

– текущие затраты на механическую обработку, отнесенные к 1т. стружки принимаются по табл. 9.1, стр. 206 [1].

Масса поковки или отливки Q может быть найдена через коэффициент весовой точности К_в.т.:

где – масса заготовки;

q – масса детали;

К_В.Т. – коэффициент весовой точности.

Для укрупненных расчетов можно принимать К_В.Т. равным коэффициенту использования металла К_И.М..

Массу штучной заготовки из проката можно найти по формуле:

,

где - масса штучной заготовки из проката, кг;

S_сеч – площадь поперечного сечения заготовки, см²;

L – длина заготовки, см;

γ – удельный вес (плотность) материала заготовки, г/см³, [4].

Для стальных заготовок γ = 7,8 г/см³.

Величины коэффициентов весовой точности К_в.т. или коэффициентов использования металла К_И.М., коэффициента изменения цен К_i, рекомендуется согласовывать с руководителем курсового или дипломного проектирования.

Коэффициенты использования металла для ступенчатых валов, получаемых ковкой, штамповкой или из проката приведены в литературе [3] стр. 151, табл. 31.

Стоимость штучной заготовки

Стоимость заготовки, полученной из проката находится по формуле [6]:

,

где S – цена 1т. материала заготовки, грн;

K_i - коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.;

Q, q - масса заготовки и детали, кг.;

- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после механической обработки, грн.

Значение и см. [6] стр. 31-32, табл. 2.6, табл. 2.7.

Стоимость заготовок полученных ковкой, штамповкой или отливок, определяется по методике, приведенной в литературе [5] стр. 420 – 424.

,

где Ц - оптовая цена 1т. заготовок, грн;

Q, q - масса заготовки и детали, кг;

- коэффициент транспортно - заготовительных расходов;

- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после механической обработки, грн;

K_i - коэффициент изменения цен.

где Ц - оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн;

K_i - коэффициент изменения цен;

α и β - коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала;

Q - масса заготовки, кг;

γ - процент скидок (знак «- «) или доплат (знак «+ «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала.

Значения коэффициентов α и β выбираются по литературе [5]:

Для поковок, полученных ковкой - стр. 420, табл. 5;

Для поковок, полученных штамповкой - стр. 421, табл. 7;

Для отливок в песчаные формы - стр. 421, табл. 6.

Процент скидок или доплат в зависимости от группы серийности принимается по литературе [5]:

Для поковок, полученных ковкой - стр. 421, табл. 9;

Для поковок, полученных штамповкой - стр. 421, табл. 10;

Для отливок в песчаные формы - стр. 422, табл. 11.

Группы серийности [5]:

Для поковок, полученных ковкой - стр. 421, табл. 8;

Для поковок, полученных штамповкой - стр. 424, табл. 13;

Для отливок в песчаные формы - стр. 423, табл. 12.

При выборе группы серийности учитывается годовая программа выпуска деталей, т.е. годовой заказ.

При установлении по табл. 10 доплат к оптовой цене поковок, полученных штамповкой 5 группы серийности, принимать процент доплат выше, чем для 4 группы серийности.

Группа сложности отливок и поковок определяется по рекомендациям [1] стр. 43, стр. 101, стр. 112.

4. ПРИМЕР ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ВИДА И СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

В ниже приведенном примере экономического обоснования изложена, как методика, так и пример возможного оформления расчетов.

Выбор и обоснование видов заготовок и способов их получения

В данном разделе проекта необходимо выбрать вид и способ получения заготовки для детали «вал», изготовляемой в условиях среднесерийного производства.

Для заданных условий заготовкой вала может являться штучная заготовка из горячекатаного проката или поковка, полученная ковкой. Применение штамповки маловероятно, так как объем партии 42 штуки в месяц, но сравнить и этот вариант необходимо.

Во всех случаях сравнение необходимо выполнить по стоимости заготовки и стоимости механической обработки.

С_Σ = С_заг + С_мех,

где С_Σ – суммарная стоимость заготовки и механической обработки;

С_заг – стоимость заготовки;

С_мех – стоимость механической обработки.

Стоимость механической обработки может быть выражена через затраты, отнесенные к одной тонне стружки.

где – затраты на механическую обработку, отнесенные к 1т. стружки, […];

– масса заготовки, кг;

q – масса детали, кг;

K_i – коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.

Стоимость заготовки из проката находится по методике [...]:

,

где S – цена 1т. материала заготовки;

K_i – коэффициент изменения цен;

Q и q - масса заготовки и детали в кг;

– цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после механической обработки.

Стоимость заготовок - поковок, полученных штамповкой или ковкой определяется по методике приведенной в литературе [...]:

,

где Ц - оптовая цена 1т. заготовок, грн;

Q, q - масса заготовки и детали, кг;

- коэффициент транспортно - заготовительных расходов;

- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной при механической обработке, грн;

K_i - коэффициент изменения цен

,

где Ц - оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн;

K_i - коэффициент изменения цен;

α и β - коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала;

Q - масса заготовки, кг;

γ - процент скидок (знак «- «) или доплат (знак «+ «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала заготовки.

Выбор заготовки для вала

Вариант I - Заготовка из горячекатаного проката Ø 70мм, = 430мм.

=

Вариант II - Поковка, полученная ковкой на молотах.

Группа сложности поковки - I,

Группа серийности - I.

=

Вариант III - Поковка, полученная штамповкой в закрытых штампах на ГКМ.

Группа сложности поковки –I,

Группа серийности - 4.

Экономически выгодной оказалась заготовка - поковка, полученная штамповкой на ГКМ.

5. ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ЗАГОТОВКИ

В графической части проекта выполняется чертёж заготовки, полученной литьём, ковкой, штамповкой или сварной заготовки.

Не допускается выполнять чертёж штучной заготовки из сортового проката.

Поковки и отливки изображаются в том же масштабе, что и чертёж детали, но формат самого чертежа может быть меньше, т.к. не все виды, разрезы и сечения могут показываться на чертеже заготовки.

Для заготовок сложной формы с габаритными размерами менее 50мм чертёж допускается выполнять в масштабе 2:1, а для крупных с простой формой в масштабе 1:2.

В основной надписи чертежа (в штампе) указывается наименование детали по чертежу и ниже в скобках вид заготовки.

5.1. Поковки, получаемые ковкой.

Контур детали показывается тонкой штрих пунктирной линией с двумя точками, контур заготовки - сплошной основной линией.

На чертеже заготовки изображаются радиусы, ковочные скосы и напуски, если они есть.

Припуски на поковку должны быть рассчитаны с учётом дополнительных припусков, компенсирующих отклонение от соосности или симметричности различных поверхностей заготовки.

Номинальные размеры в заготовке, полученной ковкой на молотах, проставляются на чертеже после округления в большую сторону до ближайших целых чисел. На номинальные размеры заготовки обязательно устанавливаются и указываются на чертеже предельные отклонения.

На чертеже всегда указывается общая длина заготовки. В поковках вала длину ступени, которая куётся последней, не проставляют на чертеже - это свободный размер. Длины ступеней заготовки вала проставляют от торца ступени, которую куют первой, т.е. - наибольшего диаметра.

Под размерами поковки, ниже размерной линии, указывают в скобках номинальные размеры, относящиеся к детали.

На главном виде заготовки или в технических требованиях обязательно указывают угол косины руба на торцах, который получается после обрубки крайних ступеней вала для получения заданных размеров по длине.

На чертеже поковки допускается помещать таблицу для данных, не указанных на изображениях и в технических требованиях.

В технических требованиях на чертеже поковки, получаемой ковкой указывают:

- группу испытаний механических свойств заготовки по ГОСТ-8479-70 с указанием пределов твердости, если это требование было указано на чертеже детали;

- вид термообработки и пределы твёрдости заготовки, если они не указаны в пункте 1;

- допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей заготовки, если они не указаны на видах заготовки;

- виды, размеры и количество допускаемых дефектов заготовки;

- не оговоренные радиусы и уклоны;

- способ очистки от окалины;

- может указываться ГОСТ, по которому рассчитывались припуски и допуски на заготовку и указывающий на вид оборудования для получения поковки. (ГОСТ 7829-70 - ковка на молотах, ГОСТ 7062-90 - ковка на прессах).

Пример технических требований на поковку, получаемую ковкой на молотах.

1. Гр. III, НВ... ГОСТ 8479-70.

2. Заготовку подвергнуть изотермическому отжигу.

3. Отклонение от круглости поверхностей А и Б не более... мм, остальных поверхностей в пределах допуска на размер.

4. Кривизна оси заготовки не более...мм.

5. Отклонение от соосности ступеней вала А и Б относительно оси поверхности В не более... мм.

6. На обрабатываемых поверхностях поковки допускаются поверхностные дефекты глубиной не более 75% припуска на сторону, на необрабатываемых поверхностях - глубиной не более половины допуска на размер.

7. На поверхностях поковки не должно быть трещин, заковов, плен и песочин.

8. Неуказанные радиусы 7мм.

9. Заготовку очистить от окалины механическим способом.

10. Припуски, допуски и остальные технические требования по ГОСТ
7829-70.

Следует иметь в виду, что не все технические требования из приведенного примера могут быть указаны на чертеже поковки.

Правила выполнения чертежей поковок, полученных ковкой и штамповкой даются в ГОСТе 3.1126-88.

Технические требования на поковки, полученные ковкой и штамповкой в ГОСТ 8479-70.

Допускаемые погрешности формы и расположения поверхностей поковок см.[3] стр. 186-187, стр.138 табл.20.

Способы очистки поковок даются в литературе [7] том 2, стр. 544 табл.44 или [1] стр.141.

Теоретические сведения о поковках, получаемых ковкой на молотах или прессах приведены на стр. 99-107 [1].

5.2. Поковки, получаемые штамповкой.

Контур детали показывается тонкой штрих пунктирной линией с двумя точками, контур заготовки - сплошной основной линией.

На чертеже заготовки изображаются радиусы и штамповочные уклоны с указанием их величин на виде заготовки или в технических требованиях.

На чертеже поковки, полученной штамповкой, показывается одна или несколько линий разъёма штампов, которые обозначаются тонкой штрих пунктирной линией со значками — х на концах (см. [1] стр. 127 и стр. 129).

Припуски на поковки, полученные штамповкой, должны включать основной припуск, а также дополнительный припуск, учитывающий отклонения формы и расположения поверхностей (см. ГОСТ 7505-89 табл.3, табл.4, табл.5, табл.6).

Общий припуск на сторону для поковок класса точности Т5 увеличивается в случае термообработки с пламенным нагревом.

Номинальные размеры, проставляемые на чертеже штампованной заготовки, округляются в большую сторону до 0,5мм. Номинальные размеры указываются с предельными отклонениями. Если предельные отклонения не указаны, то допуск на этот размер считается равным 1,5 допуска соответствующего размера в заготовке по ГОСТ 7505-89. Ниже размерной линии под номинальным размером заготовки допускается приводить номинальный размер детали без отклонений.

На чертеже указываются исходные базы - это поверхности, используемые для установки заготовки на первой операции механической обработки.

Линейные размеры на чертеже поковки должны быть проставлены от указанных исходных баз.

Размеры на чертеже заготовки проставляются без учёта штамповочных уклонов, т.е. размерные линии проводят от вершин уклонов.

Если величины штамповочных уклонов и радиусов в большинстве своём одинаковы, то их указывают в технических требованиях.

Допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей устанавливаются по ГОСТ 7505-89 и проставляются на чертеже заготовки условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 3.1126-88 или [8] стр. 354, табл.2.2, стр. 367 табл. 2.7. Допускается отклонения формы и расположения оговаривать в тексте технических требований.

Величины штамповочных уклонов и радиусов принимаются по ГОСТ 7505-89 или [1].

На чертеже поковки, полученной штамповкой, допускается помещать таблицу для дополнительных данных.

В технических требованиях на чертеже поковки, полученной штамповкой, указывают:

- группу испытаний механических свойств заготовки по ГОСТ 8479-70 с указанием пределов твёрдости, если это требование было указано на чертеже детали;

- вид термообработки и пределы твёрдости заготовки, если твёрдость не указана в пункте 1;

- допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей заготовки, если они не указаны на видах заготовки условными обозначениями;

- допускаемое смещение по плоскости разъёма штампа;

- виды, размеры и количество допускаемых дефектов заготовки;

- не оговоренные штамповочные уклоны и радиусы закруглений;

- допускаемый заусенец;

- допуски на размеры с неуказанными отклонениями;

- способ очистки от окалины;

- группу стали М..., степень сложности С..., класс точности Т..., исходный индекс...;

- может указываться ГОСТ, по которому рассчитывались припуски, допуски на заготовку и остальные технические требования (ГОСТ 7505-89 и ГОСТ 8479-70).

Поиск по сайту: