Заготовки в машиностроении. Виды заготовок и их характеристики. выделения фрагмента текста

В современном производстве одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование черновых заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающими возможность применения наиболее оптимальных способов их обработки, т. е. обработки с наибольшей производительностью и наименьшими отходами. Это направление требует непрерывного повышения точности заготовок и приближения их конструктивных форм и размеров к готовым деталям, что позволяет соответственно сократить объем обработки резанием, ограничивая ее в ряде случаев чистовыми, отделочными операциями.

Снижение трудоемкости механической обработки заготовок, достигаемое рациональным выбором способа их изготовления, обеспечивает рост производства на тех же производственных площадях без существенного увеличения оборудования и технологической оснастки. Наряду с этим рациональный выбор способов изготовления заготовок применительно к различным производственным условиям определяет степень механизации и автоматизации производства.

Машиностроение является крупнейшим потребителем металла. Так, в прошедшей пятилетке в машиностроении было использовано 40% от общего выпуска металлопроката и свыше 77% от общего выпуска чугуна, стали и цветных металлов, при этом около 53% массы металла отошло в отходы, в том числе и безвозвратные.

Учитывая существенное значение в технологии производства повышения качественных показателей изготовления заготовок, в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года», утвержденных на XXVI съезде КПСС, указано на необходимость ускоренного развития специализированных мощностей по производству отливок и штамповок путем реконструкции на новой технической основе действующих и строительства новых литейных и кузнечно-штамповочных заводов и цехов, повышения качества и точности отливок и штамповок за счет внедрения в производство металлосберегающих (безотходных и малоотходных) технологических процессов.

Последовательное использование передовых технологических процессов изготовления заготовок обеспечит необходимую материальную базу для опережающего развития машиностроения, создаст предпосылки для коренного улучшения использования материалов при резком сокращении их потерь и отходов и доведении среднего коэффициента использования металлопередела до 0,59…0,6.

Выбор вида заготовки для дальнейшей механической обработки во многих случаях является одним из весьма важных вопросов разработки процесса изготовления детали. Правильный выбор заготовки - установление ее формы, размеров припусков на обработку, точности размеров (допусков) и твердости материала, т. е. параметров, зависящих от способа ее изготовления, - обычно весьма сильно влияет на число операций или переходов, трудоемкость и в итоге на себестоимость процесса изготовления детали. Вид заготовки в большинстве случаев в значительной степени определяет дальнейший процесс обработки.

Таким образом, разработка процесса изготовления детали может идти по двум принципиальным направлениям:

• получение заготовки, приближающейся по форме и размерам к готовой детали, когда на заготовительные цехи приходится как бы значительная доля трудоемкости изготовления детали и относительно меньшая доля приходится на механические цехи,
• получение грубой заготовки с большими припусками, когда на механические цехи приходится основная доля трудоемкости и себестоимости изготовления детали.

В зависимости от типа производства оказывается рациональным то или иное из указанных направлений или какое-либо промежуточное между ними. Первое направление соответствует, как правило, массовому и крупносерийному производству, так как дорогостоящее современное оборудование заготовительных цехов, обеспечивающее высокопроизводительные процессы получения точных заготовок, экономически оправдано лишь при большом объеме выпуска изделий. Второе направление типично для единичного или мелкосерийного производства, когда применение указанного дорогого оборудования в заготовительных цехах неэкономично. Не следует, однако, изложенное понимать так, что в пределах единичного и серийного производства не могут быть достигнуты целесообразные решения об удовлетворительном качестве заготовок. Наоборот, экономически целесообразное для всякого производства качество заготовок может быть всегда заранее предопределено при правильном подходе к их выбору, а, следовательно, и к установлению способа их изготовления.

Основными видами заготовок в зависимости от назначения деталей являются:

• отливки из черных и цветных металлов;
• заготовки из металлокерамики;
• кованые и штампованные заготовки;
• заготовки, штампованные из листового металла;
• заготовки из проката; сварные заготовки;

Отливки из черных и цветных металлов (рис. 36) выполняют различными способами. Для заготовок простых форм с плоской поверхностью в условиях единичного и мелкосерийного производства применяют литье в открытые земляные формы, для крупных заготовок - литье в закрытые формы. Ручную формовку в опоках по моделям или шаблонам применяют для мелких и средних отливок деталей, имеющих форму тел вращения. В настоящее время получает распространение литье в жидкие быстротвердеющие смеси. Этот способ исключает необходимость сушки форм в печах. В серийном н массовом производстве применяют машинную формовку по деревянным или металлическим моделям. Отливки сложной конфигурации изготовляют в формах, которые собирают из стержней по шаблонам и кондукторам.

Отливки сложных форм из труднообрабатываемых резанием сплавов изготовляют по выплавляемым моделям , при этом обеспечивается точность размеров по 12…11-му квалитетам и шероховатости поверхности R а =6,3…1,6 мкм. По выплавляемым моделям изготовляют отливки как из черных, так и из цветных сплавов, причем в производстве отливок из сплавов, заливка которых должна производиться в холодные формы, применяют сочетание литья по выплавляемым моделям и способа гипсовой формовки.

Точные отливки с небольшими припусками на механическую обработку получают при литье в оболочковые формы . Этот способ, широко распространенный в настоящее время, основан на свойстве термореактивной смолопесчаной смеси принимать форму подогретой металлической модели и образовывать плотную и быстротвердеющую оболочку. Этот способ литья расширяет возможности автоматизации. Отливки имеют точность размеров по 14…12-му квалитетам и шероховатость R а =0,4 мкм.

К прогрессивным способам изготовления литых заготовок относится способ литья в металлические формы (кокили), который исключает процесс формовки, обеспечивает благоприятные условия охлаждения, а также простоту удаления отливок из формы. Перспективно применение податливых металлических форм, изготовляемых из пакетов чистовой, стали, а также тонкостенных водоохлаждаемых форм, в которых рабочая полость изготовляется в виде сменной штамповки. Применение вакуумного отсасывания при кокильном литье расширяет область его использования для изготовления тонкостенных корпусных деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, а заливка в открытую форму с последующим выжиманием при смыкании полуформ (метод книжной» формовки) позволяет получать крупногабаритные тонкостенные отливки.

Для изготовления отливок с мелкозернистой структурой металла и повышенными механическими свойствами применяют способ центробежного литья , который получил наибольшее распространение при изготовлении отливок деталей, имеющих форму тел вращения (втулок, груб и т. д.), с точностью по 12-му квалитету.

Для изготовления заготовок деталей сложной конфигурации успешно применяют способ литья под давлением . Прочность отливок, изготовленных этим способом, на 30% выше прочности отливок, изготовленных литьем в земляные формы. Этот способ широко применяют в серийном и массовом производстве при изготовлении небольших деталей сложной формы. Современные автоматы для литья под давлением отливок массой до 300 г обеспечивают производительность до 6000…8000 отливок в час. Шероховатость поверхности заготовок R а =2,5…0,32 мкм.

Заготовки из металлокерамики изготовляют из порошков, различных металлов или из смеси их с порошками, например, графита, кремнезема, асбеста и др. Этот вид заготовок применяют для производства деталей, которые не могут быть изготовлены другими методами - из тугоплавких элементов (вольфрама, молибдена, магнитных материалов и пр.), из металлов, не образующих сплавов, из материалов, состоящих из смеси металла с неметаллами (медь - графит), и из пористых материалов.

Способ получения металлокерамических материалов основан на прессовании тонких металлических порошков в требуемой смеси в пресс-формах под давлением 100…600 МПа и последующем спекании при температуре немного ниже температуры плавления основного компонента. Этот способ носит название порошковой металлургии, и с его помощью изготовляют подшипники скольжения (с антифрикционными свойствами ), тормозные диски (с фрикционными свойствами ), самосмазывающиеся втулки, в которых поры на 20…30% объема под давлением заполняются смазкой (пористые), а также детали для электро- и радиотехнической промышленности (магниты). Достоинством порошковой металлургии также является возможность изготовления деталей, не требующих последующей механической обработки.

Кованые и штампованные заготовки (рис. 37) изготовляют различными способами, технологические характеристики которых приведены в табл. 5.

Так, для получения заготовок деталей в единичном и мелкосерийном производстве применяют ковочные молоты и гидравлические ковочные прессы. Заготовки характеризуются сравнительно грубым приближением к форме готовой детали и требуют больших затрат на последующую механическую обработку.

Для большего приближения формы заготовки к форме готовой детали в мелкосерийном производстве применяют подкладные штампы . Заготовку, предварительно выполненную свободной ковкой с помощью универсального кузнечного инструмента, помещают в подкладной штамп, где она принимает форму, более близкую к форме готовой детали.

В серийном и массовом производстве заготовки изготовляют на штамповочных молотах и прессах в открытых и закрытых штампах. В первом случае образуется облой, т. е. отход лишнего металла в результате истечения; облой компенсирует неточность в массе исходной заготовки. Во втором случае облой отсутствует, следовательно, расход металла на заготовку меньше. Технологическими процессами, интенсифицирующими технологию штамповки, являются: штамповка заготовок из центробежных отливок и отливок в кокиль, штамповка методом выдавливания в обычных закрытых и разъемных штампах, безоблойная штамповка, штамповка из периодического проката, объемная штамповка из заготовок, полученных непрерывной разливкой стали.

Штамповка заготовок, отлитых методами центробежного и кокильного литья , предназначается для изготовления заготовок типа пустотелых цилиндров, минуя процессы разливки стали в слитки и последующую их прокатку и расковку. При этом процессе заготовки для последующей штамповки или раскатки отливаются на центробежной машине, а затем в горячем виде (при t=1250…1300°С) извлекаются из кокиля или центробежной машины.

Метод выдавливания особенно эффективен при совмещении его с индукционным нагревом для изготовления таких крупных заготовок, как валы, валки, роторы и т. п.

Значительно большую экономию металла можно получить при внедрении прогрессивных технологических процессов штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, штамповки (горячего выдавливания) в цельных и разъемных матрицах, малоотходной штамповки (безоблойной и с противодавлением). Горячее выдавливание является эффективным процессом получения штамповок разнообразной конфигурации, чаще всего в виде стержней с фланцами различной формы, деталей с отростками и т. п., причем выдавливание как операция горячей штамповки часто применяется в качестве заготовительной операции для распределения металла в соответствии с формой детали, благодаря чему сокращаются отходы в облой. Еще более эффективна разновидность технологической схемы выдавливания - штамповка выдавливанием в разъемных матрицах . Наличие второй линии разъема позволяет получать поковки с отростками и поднутрениями, близкими к конфигурации детали. Сущность процесса малоотходной штамповки заключается в получении точных заготовок (преимущественно тел вращения) без облоя в закрытых штампах. Избыток металла (неизбежный при существующих способах резки заготовок) отводится в специальные полости штампа. Одной из разновидностей процесса является штамповка шестерен в штампах с клиновой облойной канавкой.

Существенным фактором экономии проката является применение для ковки и объемной штамповки заготовок, полученных непрерывной разливкой стали, не требующих высокой степени укова; причем эти заготовки без предварительной прокатки можно штамповать.

Из других прогрессивных технологических процессов, внедрение которых обеспечивает более эффективное использование металла, относится вальцовка заготовок на ковочных вальцах , в том числе многоклетьевых и автоматизированных, на которых заготовка требуемого переменного сечения может быть получена за один проход; радиальное обжатие (редуцирование), осуществляемое как в горячем, так и в холодном состоянии; раскатка, применение периодического проката для предварительного формообразования заготовок под штамповку.

Одним из способов производства заготовок из отливок является метод виброштамповки . Преимуществом метода является создание лучших условий деформирования в связи с уменьшением внешнего трения и скорости деформации. Штамповка может осуществляться в одно- и многоручьевых штампах; мелкие заготовки штампуют в многоштучных штампах.

Для получения заготовок из пруткового материала высадкой используют горизонтально-ковочные машины. Этот способ производителен и экономичен. Фасонные, а также пустотелые заготовки цилиндрической формы штампуют на гидравлических прессах. Пустотелые заготовки изготовляют прошивкой отверстия с последующей протяжкой через кольцо или высадкой, а болты, заклепки и подобные детали – на фрикционных винтовых прессах в специальных сборных штампах с разъемными матрицами. При штамповке на фрикционных прессах достигаются высокая точность изготовленных заготовок, уменьшение расхода материала и высокая производительность. Так, при изготовлении заклепок производительность прессов составляет до 1000 шт. в час.

Для изготовления заклепок и других подобных деталей в массовом производстве применяют также холодновысадочные пресс-автоматы. Производительность этих прессов составляет 400 шт. в минуту и более. Опали, полученные холодной высадкой из калиброванного проката, сличаются большой точностью (8-й квалитет). Для получения заготово к периодического профиля или для вытяжки металла в продольном и поперечном сечениях используют ковочные вальцы . Профиль переменного сечения получают, пропуская заготовку через ручей вальцов, сложный профиль - пропуская заготовку через несколько профилированных ручьев.

Точность размеров и шероховатость поверхностей штампованных заготовок повышают холодной калибровкой и плоскостным или объемным проглаживанием (чеканкой). Плоскостную чеканку применяют для небольших участков заготовок, а объемную - для заготовок небольшого размера. Заготовки можно чеканить и в горячем состоянии, однако точность горячей чеканки ниже, чем холодной. Горячую чеканку применяют преимущественно для крупных штампованных готовок.

Штамповкой заготовок из листового металла можно получать изделия простой и сложной конфигурации: шайбы, втулки, сепараторы подшипников качения, баки, кабины автомобилей и т. д. Для этих изделий характерна почти одинаковая толщина стенок, мало отличающаяся от толщины исходного материала (рис. 38).

Холодной листовой штамповкой могут быть получены заготовки на низкоуглеродистой стали, пластичной легированной стали, меди, латуни (с содержанием меди более 60% ), алюминия и некоторых его сплавов, а также из других пластичных листовых материалов толщиной от десятых долей миллиметра до 6…8 мм. Заготовки, получаемые из листа холодной штамповкой, отличаются высокой точностью размеров, во многих случаях не нуждаются в последующей механической обработке и поступают непосредственно на сборку.

Горячей листовой штамповкой могут быть получены заготовки из материала толщиной свыше 8…10 мм, а при низкой пластичности - из материала меньших толщин для изготовления деталей корпусов кораблей, цистерн, котлов, химических машин, аппаратов и др.

Совершенствование технологических процессов листоштамповочного производства в целях более эффективного использования листового проката осуществляется в трех направлениях: замена листа широким рулоном, применение листа без припусков и положительных допусков на габариты и всемерная замена штампованных деталей деталями, изготовленными из гнутых профилей.

Дальнейшее развитие процессов холодной листовой штамповки основывается на применении целевого, комбинированного и универсального оборудования с использованием специальной оснастки, а именно: универсальных блоков для пакетных штампов, электромагнитных блоков для пластинчатых штампов, универсальных штампов для геометрически подобных деталей и для штамповки по элементам, пинцетных штампов для вырубки крупногабаритных деталей и для групповой штамповки, штампов с использованием резины, жидкости и другой эластичной среды и упрощенных штампов (ленточных, литых, пластмассовых, с использованием бетона, дерева и т. д.).

При изготовлении крупногабаритных листовых деталей в настоящее время широко применяют беспрессовую штамповку, называемую гидравлической вытяжкой и основанную на использовании статического гидравлического давления, электрогидравлического эффекта и энергии подводного взрыва взрывчатых веществ. Гидравлическая вытяжка может быть использована для формообразования деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 5 мм и стали толщиной до 3 мм. Высокое давление порядка 20…25 МПа передается либо непосредственно жидкостью, либо посредством резиновой диафрагмы или мешка. Гидравлическая вытяжка отличается более равномерным распределением напряжений в металле, чем при вытяжке пуансонами, и создает более благоприятные условия для формообразования с меньшими утонениями в процессе вытяжки.

К процессам холодной обработки давлением относятся холодная высадка и объемная штамповка выдавливанием . Высадку применяют для образования местных утолщений требуемой формы путем перераспределения и перемещения объема металла. Выдавливание применяют для изготовления полых деталей, деталей меньшей площадью поперечного сечения из толстой заготовки за счет истечения металла в зазор между матрицей и инструментом. В зависимости от направления перемещения металла по отношению к инструменту различают три шин выдавливания: прямое - металл течет в направлении рабочего движения инструмента, обратное - обратно рабочему движению и комбинированное - сочетание прямого и обратного видов. Прямое выдавливание применяют для изготовления сплошных деталей, а иноке пустотелых деталей типа гильз и труб. Обратное выдавливание применяют исключительно для получения пустотелых деталей. Комбинированное-для изготовления деталей сложной формы: с фигурным дном, с дном, имеющим отростки, с дном, расположенным внутри полой детали, и т. п.

Для формообразования, калибровки, отделки поверхности деталей машин и их упрочнения при обработке давлением в холодном состоянии применяют процессы бесштамповочной обработки, основанные на пластической деформации металлов. К ним относятся накатка шестерен, шлиц и резьб, накатка и раскатка поверхностей шариками п роликами. Эти способы позволяют осуществить размерно-чистовую обработку , улучшить микрогеометрию поверхностей, в ряде случаев упразднив отделочную обработку.

Находит применение также метод обкатки роликами (гидроспининг), успешно заменяющий не только обработку резанием и давильные работы, но и вытяжку. Этот способ заключается в постепенном обжатии роликами листовой, штампованной или литой заготовки, полученной на принудительно вращающейся оправке. Большие давления на ролики, достигающие 25 МПа, создаваемые гидравлическим приводом, позволяют весьма производительно обжимать полые детали цилиндрической, конической н параболической форм, получать летали сложной конфигурации с большим перепадом сечений с точностью в пределах 11-го квалитета и шероховатостью поверхности R а = 0,8…0,4 мкм.

Все операции листовой штамповки можно разделить на разделительные (отрезка, вырубка, пробивка, зачистка), в ходе которых одну часть заготовки отделяют от другой, и формоизменяющие (гибка, вытяжка, обжим, отбортовка, рельефная формовка, формовка), в которых одна часть заготовки перемещается относительно другой без разрушения заготовки (в пределах пластических деформаций).

Исходный толстый лист разделяют на мерные заготовки преимущественно газовой резкой.

Тонкие листы разделяют на заготовки обычно отрезкой на гильотинных и дисковых ножницах.

Горячую листовую штамповку производят преимущественно на гидравлических листоштамповочных и фрикционных винтовых прессах, реже - на кривошипных листоштамповочных прессах. Из специального оборудования для обработки листов в горячем состоянии следует отметить трех- и четырехвалковые гибочные вальцы, предназначенные для гибки листа в обечайку реверсивным прокатыванием листа между постепенно сближающимися валками.

Нагрев перед штамповкой ведут обычно в пламенных камерных печах периодического действия или в методических печах непрерывного действия. Прогрессивен индукционный электронагрев, при котором продолжительность процесса сокращается в 5…6 раз, а толщина слоя окалины уменьшается в 2…3 раза по сравнению со слоем окалины, полученным в пламенных печах. Резко повышается точность штамповки, создаются возможности автоматизации процесса, значительно улучшаются условия труда в прессовых (кузнечно-штамповочных) цехах.

Заготовки из круглого проката для валов в большинстве случаев более целесообразны, чем кованые или штампованные заготовки. Однако если масса заготовки из проката превышает массу штамповки более чем на 15%, лучше применять штампованные заготовки.

Изготовление заготовок из труб также является одним из рациональных способов. Несмотря на то, что тонна горячего проката стоит в среднем в 1,5 раза меньше, чем тонна труб, тем не менее экономия металла при производстве деталей из труб по сравнению с изготовлением из круглого проката может покрыть разницу в стоимости. Исключение может быть сделано только для деталей, которые подвергают дальнейшей неоднократной обработке (сверлению, фрезерованию и др.), и, если коэффициент использования материала ниже 0,5.

Максимального подобия конструктивных форм и размеров заготовок готовым деталям можно достигнуть применением специальных профилей металла. Применение периодического проката , т. е. проката с максимальным подобием заготовки и детали, обеспечивает повышение коэффициента использования металла при штамповке в среднем на 10…15% благодаря сокращению потерь на облой, содействуя одновременно повышению производительности труда как в заготовительных, так и в механообрабатывающих цехах. На рис. 39 приведены схемы периодической прокатки различных заготовок: распределительного вала (α); шаров, изготовленных методом поперечной раскатки (б). В приведенном примере масса заготовок из обычных профилей: распределительного вала - 7,95 кг и шаров 300 мм - 0,164 кг, а при использовании периодического проката - соответственно 6,32 и 0,125 кг, что составляет экономию металла 13 и 24%.

Из готового профильного проката заготовки изготовляют преимущественно в массовом производстве. Во многих случаях этот способ не требует применения механической обработки или ограничивает ее отделочными операциями.

Сварные заготовки позволяют получать изделия такой конфигурации, которая обычно получается в результате литья или обработки резанием. В современном машиностроении часто применяют штампосварные заготовки (рис. 40). Замена деталей, полученных из отливок и изготовленных обработкой резанием, штампосварными значительно снижает себестоимость.

Наряду со штампосварными применяют также и сварно-литые заготовки , например, при изготовлении заготовок для корпусных деталей, отличающихся большим разнообразием конструктивных форм, размеров, массы и материалов. Заготовку делят на ряд простейших частей, получаемых литьем, а затем соединяют их сваркой. Так изготовляют траверсы прессов, статоры турбин, станины станков и др. Этот вид заготовок резко снижает трудоемкость изготовления и металлоемкость изделия.

Применяют также заготовки из штампованных и литых частей, соединенных сваркой.

Заготовки из неметаллических материалов . К неметаллическим материалам, широко применяемым в машиностроении, относятся: пластические массы, древесина, резина, бумага, асбест, текстиль, кожа и др. Неметаллические материалы, обеспечивая необходимую прочность при небольшой массе изготовляемых из них деталей, придают деталям необходимые свойства: химическую устойчивость (к воздействию растворителей), водо-, газо- и паронепроницаемость, высокие изоляционные свойства и др.

Пластическими массами называют материалы, которые на определенной стадии их производства приобретают пластичность, т. е. способность под воздействием давления принимать соответствующую форму и в дальнейшем сохранять ее. В зависимости от химических свойств исходных смолообразных веществ пластические массы, получаемые на их основе, делят на две основные группы:

• термореактивные пластические массы на основе термореактивных смол, отличающиеся тем, что при действии повышенных температур они претерпевают ряд химических изменений и превращаются в неплавкие и практически нерастворимые продукты;
• термопластичные массы (термопласты), получаемые на основе термопластичных смол и отличающиеся тем, что при нагревании они размягчаются, сохраняя плавкость, растворимость и способность к повторному формованию.

Разнообразие физико-химических и механических свойств и простота переработки в изделия обусловливают широкое применение различных видов пластических масс в машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Сравнительно небольшая плотность (1000…2000 кг/м3), значительная механическая прочность и высокие фрикционные свойства позволяют в ряде случаев применять пластические массы в качестве заменителей, например, цветных металлов и их сплавов - бронзы, свинца, олова, баббита и т. п., а при наличии некоторых специальных свойств (например, коррозионная стойкость) пластмассы можно использовать и в качестве заменителей черных металлов. Высокие электроизоляционные свойства способствуют применению пластических масс в электро- и радиопромышленности в качестве заменителей таких материалов, как фарфор, эбонит, шеллак, слюда, натуральный каучук и многие другие. Хорошая химическая стойкость при воздействии растворителей и некоторых окислителей, водостойкость, газо- и паронепроницаемость позволяют применять пластические массы как технически важные материалы в автотракторной, судостроительной и других отраслях промышленности.

Детали из пластических масс получают прессованием, литьем под давлением и литьем в формы. Наиболее распространенным способом получения деталей из пластических масс является способ горячего прессования при необходимом давлении и температуре. В качестве основного оборудования для прессования пластмасс обычно применяют гидравлические прессы. Однако в некоторых случаях можно применять и другие типы прессов, например фрикционные, винтовые. Прессование производят в металлических пресс-формах, устанавливаемых на прессах. Пресс-формы являются основным видом оснастки в производстве изделий из пластических масс. Во время прессования пресс-формы находятся в очень неблагоприятных эксплуатационных условиях. Они воспринимают многократные силовые нагрузки (давление пресса достигает 20…30 МПа, а иногда 60…80 МПа), систематическое воздействие высоких температур (до 190°С) и агрессивное коррозионное воздействие выделяющихся в процессе прессования продуктов химических превращений.

Важным промышленным способом производства деталей из пластмасс является способ литья под давлением . Он во многом сходен со способом литья под давлением металлов. Сущность его заключается в следующем: в загрузочные приспособления специальных машин помещают пластическую массу, затем подают их в обогревающее устройство, где пластмасса расплавляется и под действием поршня (плунжера), передающего давление, впрыскивается в пресс-форму. Машины для литья под давлением пластмасс высокопроизводительны: до 12…16 тыс. шт. за смену. Этим способом можно изготовлять различные детали со сложными резьбами и профилями, тонкостенные детали и т. п. Литье в формы применяют в тех случаях, когда детали изготовляют из связующего без наполнителя. Этот способ применяют также для получения различных литых деталей из термореактивных пластмасс, например, литого карболита, неолейкорита, литого резита, а также из термопластичных материалов - органического стекла, полистирола и др.

Детали из слоистых пластиков широко распространены в машиностроении. Например, текстолитовые зубчатые колеса отличаются от металлических бесшумностью работы и устойчивостью против влияния различных агрессивных сред. В ряде случаев текстолитовые зубчатые колеса почти совсем вытеснили зубчатые колеса из цветных металлов. Их применяют для передачи вращения от электродвигателей в быстроходных металлообрабатывающих станках, устанавливают на распределительных валах двигателей внутреннего сгорания. В химической промышленности текстолитовые зубчатые колеса применяют в различных аппаратах и приборах, где они гораздо лучше, чем зубчатые колеса из бронзы и латуни, сопротивляются различным агрессивным воздействиям. Помимо зубчатых колес из текстолита изготовляют ролики, кольца и т. п.

Древесина различных пород, являющаяся сравнительно дешевым материалом, применяется во многих отраслях современного машиностроения. Например, в сельскохозяйственном машиностроении и автотракторостроении используется древесина сосны, ели, кавказской пихты, лиственницы, дуба, бука, ясеня, березы, клена, граба, ильмы, вяза. Из древесины твердых лиственных пород и лиственницы изготовляют ответственные детали сельскохозяйственных машин, подвергающиеся большим нагрузкам.

Древесные материалы применяют в машиностроении как конструкционные материалы, главным образом в виде шпона, клееной фанеры, пельнопрессованной древесины и древесных пластиков.

Для повышения устойчивости древесины против гниения ее специально обрабатывают: сушат на воздухе и в специальных сушильных камерах, а также пропитывают медным купоросом, хлористым цинком или креозотом и окрашивают.

Из древесных материалов методами холодного и горячего гнутья можно получать изделия сложной криволинейной формы. Метод холодного гнутья заключается в том, что на шаблоне выгибают и запрессовывают заготовку в виде набора тонких деревянных пластинок, покрытых клеем, без подогрева. При горячем гнутье заготовку предварительно проваривают или пропаривают, вследствие чего она приобретает пластичность, затем выгибают на шаблоне и в таком положении зажимают и помещают в сушильную камеру.

Наряду с обычной древесиной (так называемым массивом) в машиностроении применяют фанеру и слоистые древесные материалы. Фанера представляет собой листовой материал, изготовленный путем склеивания между собой нескольких тонких деревянных листов (шпона). Для изготовления нагруженных деталей применяют многослойную, или плиточную, фанеру толщиной 25…30 мм.

Тонкие листы (шпон), пропитанные специальными смолами и подвергнутые горячему прессованию, образуют так называемые древесно-слоистые пластики , широко применяемые в текстильном и электротехническом машиностроении, а также в качестве заменителя подшипников из цветных металлов в гидравлических машинах, механизмах, работающих в абразивной среде.

Механическую обработку изделий из древесины производят на металлорежущих и деревообрабатывающих станках.

Виды заготовок в машиностроении

Под заготовкой понимается изделие, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь. Для получения детали из заготовки ее подвергают механической обработке, в результате которой удалением слоя материала с отдельных (или всех) ее поверхностей получают заданные конструктором на чертеже геометрическую форму, размер и свойства поверхностей детали. Удаляемый слой материала называется припуском. Он необходим для надежного обеспечения геометрических характеристик и чистоты рабочих поверхностей детали. Величина припуска зависит от глубины дефектов поверхности и определяется видом и способом получения заготовки, ее массой и габаритами.

Выделяют следующие виды заготовок:

Дефекты, влияющие на прочность и внешний вид заготовки, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, пропитка различными химическими составами, правка).

Заготовительное производство является составной частью любого автотракторного завода, образуя первый технологический передел.

Заготовка каждого вида может быть изготовлена одним или несколькими способами, родственными базовому. Так, например, отливка может быть получена литьем в песчаные или оболочковые формы, в кокиль и т.д.

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например пруток горячекатаного проката, из которого разрезкой могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Заготовки из конструкционной керамики применяют для тепло- напряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

Заготовки из проката (получаемые отрезкой);

Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производствах. Прокат выбранного профиля резкой превращают в штучные заготовки, из которых последующей механической обработкой изготовляют детали. Совершенство заготовки определяется близостью выбранного профиля проката к поперечному сечению детали (с учетом припусков на обработку).

Заготовки принято различать по виду, отражающему характерные особенности базового технологического метода их изготовления.

Заготовки простой конфигурации (с напусками) дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки. Однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала. Очевидно, что для каждого конкретного метода изготовления заготовки существует оптимальная точность и оптимальный объем выпуска.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требуют незначительной, часто только отделочной обработки.

Заготовку перед первой технологической операцией процесса изготовления детали называют исходной.

Кроме припусков при механической обработке удаляются напуски, которые составляют часть объема заготовки, добавляемую иногда для упрощения технологического процесса ее получения.

Литьем получают заготовки фактически любых размеров простой и очень сложной конфигурации почти из всех металлов и сплавов, а также и из других материалов (пластмассы, керамики и т.д.). Качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, трещины, получающиеся в горячем или холодном состоянии), которые часто обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки, а также машиностроительные профили. Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых. Машиностроительные профили изготовляют прокаткой, прессованием, волочением.

Отмеченные на чертеже заготовки базы для механической обработки должны служить исходными базами при изготовлении и проверке технологической оснастки (моделей и приспособлений), должны быть чистыми и гладкими, без заусенцев, остатков литников, прибылей, выпоров, литейных и штамповочных уклонов.

Поверхности отливок должны быть чистыми и не должны иметь пригаров, спаев, ужимин, плен, намывов и механических повреждений. Заготовка должна быть очищена или обрублена, места подвода литниковой системы, заливы, заусенцы и другие дефекты должны быть зачищены, удалена окалина. Особенно тщательно должны быть очищены полости отливок. Необрабатываемые наружные поверхности заготовок при проверке по линейке не должны иметь отклонений от прямолинейности более заданных. Заготовки, у которых отклонение от прямолинейности оси (кривизна) влияет на качество и точность работы машины, подлежат обязательному естественному или искусственному старению согласно технологическому процессу, обеспечивающему снятие внутренних напряжений, и правке.

Получаемые литьем (отливки);

Получаемые методами порошковой металлургии.

Получаемые обработкой давлением (кованые и штампованные заготовки);

Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утвержденным техническим условиям. Поэтому их подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т.д. Обычно проверяют химический состав, механические свойства материала, структуру, наличие внутренних дефектов, размеры, массу заготовки.

Развитие машиностроения привело к появлению заготовок, получаемых из конструкционной керамики.

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. В комбинированной заготовке, кроме того, каждый составной элемент представляет собой самостоятельную заготовку соответствующего вида (отливка, штамповка и т.д.), изготовленную выбранным способом по самостоятельному технологическому процессу. Сварные и комбинированные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

У заготовок сложной конфигурации с отверстиями и внутренними полостями (типа корпусных деталей) в заготовительном цехе проверяют размеры и расположение поверхностей. Для этого заготовку устанавливают на станке, используя ее технологические базы, имитируя схему установки, принятую для первой операции обработки. Отклонения размеров и формы поверхностей должны соответствовать требованиям чертежа заготовки. Заготовки должны быть выполнены из материала, указанного на чертеже, обладать соответствующими ему механическими свойствами, не должны иметь внутренних дефектов (для отливок -- рыхлоты, раковины, посторонние включения; для поковок -- пористость и расслоения, трещины по шлаковым включениям, «шиферный» излом, крупнозернистость, шлаковые включения; для сварных конструкций -- непровар, пористость металла шва, шлаковые включения).

заготовка керамика конструкционный деталь

Основными видами заготовок для деталей явл-ся заготовки, полученные:

Обработкой давлением;

Резкой сортового и профильного проката;

Комбинированными методами;

Специальными методами.

Получение заготовок литьём .

По сравнению с другими методами получения заготовок литьё обладает рядом преимуществ:

Высокие коэффициенты использования металла и весовой точности;

Практически неограниченные габариты и масса отливок;

Возможность использования сплавов, не поддающихся пластическому деформированию и трудно обрабатываемых резанием.

Метод получения заготовок литьём в песчано- глинистые формы вследствие своей универсальности применяются во всех типах производства. Этим методом производится около 80…85 % литых заготовок. Могут быть получены самые сложные отливки, практически неограниченных размеров. Отливки имеют равномерную структуру и характеризуются хорошей обрабатываемостью резанием. Литейные уклоны составляют 1-3˚ для деревянных моделей, 1-2˚ -для металлических моделей при ручной формовке, при машинной -0,5-1˚.

К недостаткам этого метода относятся :

Большой расход металла и формовочных материалов;

Большие припуски на м/о;

Большие производственные площади;

Большие капитальные затраты для создания нормальных условий труда;

Значительное кол-во брака.

Литьё в постоянные металлические формы –кокили позволяет увеличить производительность и съём с производственных площадей, увеличить точность и уменьшить шероховатость пов-тей, уменьшить расход металла и формовочных материалов, припуски на м/о, улучшить мех-е свойства материала, уменьшить себестоимость отливок и кол-во брака.

Формы кокилей изготовляются из чугуна или стали литьём с последующей м/о. Применяется также литьё в облицованный кокиль .

Наибольшее применение для литья в кокиль получили цветные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления, а следовательно, более высокую стойкость форм.

Стойкость кокилей составляет: при литье цветных сплавов – до 150 тыс. заливок, при литье чугуна – до 1-5 тыс. заливок, стали – не более 100-500 заливок.

К недостаткам литья в кокиль относятся :

Необходимость упрощения конфигурации отливок и увеличения толщины стенок полых отливок;

Затруднение выхода газов из формы, и как следствие – возможность образования газовых раковин;

Возможность появления отбелённого слоя на пов-ти чугунных заготовок.

Центробежное литьё применяется для получения отливок типа тел вращения (труб, дисков, втулок, цилиндров, шпинделей) и фасонных отливок из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Способ центробежного литья имеет несколько разновидностей: с вертикальной осью вращения, горизонтальной, наклонной, вертикальной, не совпадающей с осью отливки. Позволяет получить по сравнению с предыдущими способами более высокое качество структуры вследствие более организованного размещения атомов металла, меньший расход металла (отсутствуют прибыли, литниковые системы), уменьшить кол-во брака – выход годного литья достигает 95% (на – 20-60% больше, чем при литье в песчано- глинистые формы), снижение себестоимости изготовления отливок на 20-40%.

Недостатками явл-ся ограниченность конфигурации и размеров отливок, сложность формы для отливок сложной конфигурации.

Литьё под давлением позволяет получать точные отливки из цветных сплавов с малой шероховатостью и небольшой толщиной стенок, повышенную прочность отливок на 25-40% по сравнению с литьём в песчано- глинистые формы, уменьшить или полностью устранить припуски на обработку, осуществить высокую автоматизацию процесса, улучшить условия труда, сократить производственный цикл. Этим способом отливают заготовки деталей: корпуса карбюраторов, электромагниты, щиты малых электродвигателей и др.

Литьё под давлением производится на специальных литьевых машинах с горизонтальными или вертикальными камерами прессования; разновидностью литья под давлением явл-ся литьё с применением вакуума.

Недостатком способа явл-ся необходимость применения сложных форм и специального оборудования.

Литьё по выплавляемым моделям даёт возможность получать высокую точность и малую шероховатость поверхностей отливок, уменьшить внутренние напряжения в отливках или устранить совсем, получить минимальные припуски и улучшить условия труда.

Разновидностями способа явл-ся: литьё по растворяемым солевым моделям, литьё по выжигаемым моделям.

Недостатком данных способов явл-ся сложный технологический процесс получения отливок, требующий специального оборудования и специальной оснастки, длительный производственный цикл.

Литьё в оболочковые формы даёт по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы более высокую точность и меньшую шероховатость поверхности, малые припуски на обработку, снижение трудоёмкости по всем элементам процесса, высокую производительность, уменьшение кол-ва формовочных смесей в несколько раз, улучшение условий труда, возможность внедрения комплексной автоматизации.

Оболочковые формы могут быть: песчано-смоляными, химически твердеющими и жидкостекольными.

Недостатки литья в оболочковые формы – дорогая и сложная оснастка, дорогие формовочные смеси, необходимость изготовления точных металлических моделей.

Заготовки, полученные штамповкой жидкого металла , обладают высокой плотностью структуры. Способ позволяет снизить расход металла в 1,5-3 раза по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы, не требует дорогостоящего оборудования и оснастки.

Штамповка жидких металлов имеет несколько разновидностей:

С кристаллизацией под поршневым давлением;

Выжиманием;

Вакуумное всасывание;

Непрерывное литьё и др.

Кроме приведённых выше способов литья существуют и другие, например, литьё в формы: гипсовые, песчано- цементные, кирпичные, шамотно- кварцевые, глинистые, каменные, керамические и др.

В 1988 г. введён в действие единый ГОСТ 26645-85 « Отливки из металлов и сплавов» на отливки, получаемые любым способом из чёрных и цветных металлов и сплавов. Данный стандарт устанавливает допуски размеров, формы, расположения и неровностей поверхности, допуски массы и припуски на обработку. Согласно ГОСТ 26645-85 точность отливки характеризуется четырьмя показателями:

Классом размерной точности (22 класса);

Степенью коробления (11 степеней);

Степенью точности поверхностей (22 степени);

Классом точности массы (22 класса).

Обязательному применению подлежат классы размерной точности и точности массы отливок.

Стандартом предусмотрено 18 рядов припуска отливок.

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны нормы точности отливки в следующем порядке:

Класс размерной точности;

Степень коробления;

Степень точности поврхностей;

Класс точности массы;

Допуск смещения отливки.

Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8мм: Точность отливки 8-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85 .

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны в нижеприведённом порядке значения номинальных масс детали, припусков на обработку. Технологических напусков и массы отливки.

Пример условного обозначения номинальных масс, равных для детали -20,35 кг, для припусков на обработку -3,15 кг, для технологических напусков – 1,35 кг, для отливки – 24, 85 кг.

Масса 20.35-3.15-1.35-24.85 ГОСТ 26645-85 .

Для необрабатываемых отливок или при отсутствии напусков соответствующие величины обозначают «0». Например: Масса 20.35-0-0-20.35 ГОСТ 26645-85 .

Заготовки, получаемые обработкой давлением .

Различают следующие способы получения заготовок обработкой давлением:

Штамповка (горячая и холодная);

Специальные способы.

Все процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлов в твёрдом состоянии устойчиво изменять формы и размеры под действием приложенных внешних сил, т.е пластически деформироваться. В процессе пластической деформации металл приобретает не только требуемую форму, но и меняет свою структуру и физико – механические свойства.

Способы получения заготовок давлением в основном явл-ся высокопроизводительными процессами, обеспечивают малые припуски и улучшенную структуру металла.

Материал, из которого получают заготовки давлением, должен обладать ковкостью: прочностью и пластичностью при высокой температуре. Ковкость в основном зависит от химического состава материала и его компонентов. Например, такие элементы, как хром, кремний, углерод и марганец- снижают, а никель – повышает ковкость. Наличие серы (при температуре 800-900 град) вызывает явление красноломкости, фосфора (более 0,03%) хладноломкости.

Ковка .

При ковке формообразование происходит вследствие свободного течения металла в стороны, перпендикулярные к движению формообразующего инструмента – бойка.

Ковкой заготовок на молотах и прессах получают поковки простой конфигурации с большой массой (до 250т). Поковки имеют хорошую структуру металла по всему сечению, т.к течение металла не ограничивается инструментом, и он хорошо проковывается. Ковка не требует специального инструмента и оснастки.

Недостатком явл-ся низкая производительность, большая трудоёмкость, большие припуски и напуски на обработку, низкая точность. Для получения поковок более сложной конфигурации применяют подкладные кольца и штампы. Уменьшить припуски на обработку и снизить трудоёмкость позволяет применение радиально- ковочных машин. Однако область их применения ограничена только телами вращения.

В зависимости от массы поковок для ковки применяют: пневматические молоты, паровоздушные молоты, гидравлические прессы.

Горячая штамповка .

По сравнению с ковкой горячая объёмная штамповка имеет ряд преимуществ:

Более сложная форма поковки и лучшее качество поверхности;

Снижение припусков на обработку;

Экономия металла;

Повышение точности изготовления заготовок;

Уменьшение штамповочных уклонов за счёт наличия в конструкции штамповочного оборудования выталкивателей;

Повышение производительности труда;

Уменьшение трудоёмкости;

Улучшение условий труда.

К недостаткам горячей объёмной штамповки относится:

Дорогостоящая оснастка (инструмент – штамп), что позволяет применять штамповку только при большом объёме выпуска деталей;

Ограничения по массе получаемых поковок;

Дополнительный отход металла в заусенец (10-30% от массы поковки);

Большие усилия деформирования, чем при ковке.

Применение унифицированных блоков штампов со сменными вставками и унификация другой оснастки дают возможность применения штампов даже в мелкосерийном производстве. Хороший эффект дают комбинированные способы изготовления заготовок: ковка и последующая штамповка и т.д.

Горячая объёмная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типов штампов, оборудования, исходной заготовки, способа установки заготовки в штампе и т.п.

В зависимости от оборудования имеются следующие виды объёмной штамповки:

На штамповочных паровоздушных молотах двойного действия;

На кривошипных горячештамповочных прессах;

На горизонтально- ковочных машинах (ГКМ);

На гидравлических прессах;

На высокоскоростных молотах;

На специальных машинах (ковочные вальцы, горизонтально- гибочные машины, ротационно-обжимные и радиально- обжимные машины, электровысадные машины, раскатные машины).

В зависимости от типа штампа штамповка подразделяется на следующие виды:

В открытых штампах;

В закрытых штампах;

В штампах выдавливания.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что штамп в процессе деформирования остаётся открытым. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа явл-ся переменным, в него затекает (выдавливается) металл при деформировании, образуя заусенец. Основное назначение этого заусенца – компенсация колебаний исходных заготовок по массе. Этот тип штампа можно применять для деталей любой конфигурации. Однако наличие заусенца увеличивает расход металла, а для обрезки заусенца необходимо применение специальных обрезных прессов и штампов.

При штамповке в закрытых штампах (безоблойная штамповка) штамп в процессе деформирования остаётся закрытым, т.е металл деформируется в закрытом пространстве. Отсутствие заусенца сокращает расход металла, отпадает необходимость в обрезных прессах и инструменте. Макроструктура поковок более качественная, т.к нет нарушения волокон, имеющих место при обрезке заусенца. Однако этот тип штампа применяется для простых деталей, в основном тел вращения.

Штамповка в штампах для выдавливания – наиболее прогрессивна. При этом снижается расход металла (до 30%), повышается коэффициент весовой точности, повышается точность поковки и чистота поверхностей, производительность труда увеличивается в 1,5-2,0 раза.

Недостатки – высокие удельные усилия деформирования, большие энергозатраты и низкая стойкость штамповой оснастки. Применяются для заготовок с высокой пластичностью.

Штамповка на молотах у лучшает точность заготовок, но явл-ся трудоёмким процессом. Большую трудность представляет центрирование половинок штампа относительно друг друга. Процесс плохо поддаётся автоматизации.

Штамповка на прессах (кривошипных, гидравлических, фрикционных) за счёт применения выталкивателей позволяет уменьшить припуски на обработку, штамповочные уклоны в 1,5-2,0 раза по сравнению со штамповкой на молотах, улучшить условия труда, повысить производительность. Отсутствие ударов при работе уменьшает вибрации, повышает стойкость штампов, улучшает центрирование половинок штампов.

Штамповка на горизонтально- ковочных машинах (ГКМ), по сравнению со штамповкой на прессах и молотах. Обеспечивает возможность получения сложных поковок с глубокими полостями и отверстиями, получение заготовок высокого качества без облоя и штамповочных заусенец с небольшими припусками на обработку.

ГКМ представляют собой механический пресс, расположенный в горизонтальной плоскости. В отличие от штампов молотовых и прессовых штампы на ГКМ имеют два взаимно перпендикулярных разъёма и могут быть открытыми и закрытыми. Наличие двух разъёмов в штампе создаёт лучшие условия для выполнения высадочных работ и позволяет значительно уменьшить штамповочные уклоны (наружные 15´ - 1 град, внутренние 30´-2 град), вплоть до их отсутствия.

Поковки, получаемые на ГКМ, обычно имеют форму тел вращения.

Недостатком явл-ся необходимость применения прутка (проката) повышенной точности.

При разработке чертежа поковки пользуются ГОСТ 7505-89, данные которого распространяются на штампуемые детали массой до 250 кг, изготавливаемые горячей объёмной штамповкой из чёрных металлов на различных видах штамповочного оборудования.

При определении припусков и допускаемых отклонений размеров необходимо определить исходный индекс.

Исходный индекс – это условный показатель, учитывающий конструктивные характеристики (класс точности, группу стали, степень сложности, конфигурацию поверхности разъёма) и массу поковки. Стандарт устанавливает 23 исходных индекса. Исходными данными для определения исходного индекса явл-ся:

- масса поковки;

Группа стали;

Степень сложности поковки;

Класс точности поковки.

М1 – углеродистая и легированная сталь с содержанием углерода до 0,35% и легирующих элементов до 2%;

М2 – углеродистая сталь с содержанием углерода свыше 0,35 до 0,65% и легированная, за исключением указанной в группе М1.

Степень сложности поковки (всего 4) определяют путём вычисления отношения массы (объёма) поковки к массе (объёму) геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.

Стандарт предусматривает пять классов точности поковок.

На чертеже поковки должны быть указаны: исходный индекс, класс точности, группа стали и степень сложности поковки.

Холодная штамповка.

Объёмная холодная штамповка;

Листовая штамповка;

Штамповка на горизонтально- гибочных машинах;

Вальцовка;

Раскатка;

Накатка;

Калибровка.

Объёмная холодная штамповка делится на ряд видов:

Выдавливание;

Высадку;

Радиальное обжатие;

Редуцирование и др.

Этот способ формообразования устраняет потери металла и отходы в окалину, имеющие место при нагреве металла, обеспечивает получение более точных размеров заготовки и качество поверхности. В рез-те холодного деформирования в металле ликвидируются некоторые внутренние дефекты, обеспечивается однородность его структуры, происходит упрочнение поверхностного слоя.

Заготовки из пластмасс .

Пластмассы – неметаллические материалы, которые получают на основе высокомолекулярных соединений – полимеров.

Пластмассы, получаемые из искусственных и естественных смол и их смесей с различными веществами, можно формировать прессованием, литьём и выдавливанием. Они обладают ценными физико- механическими свойствами(стойкость к агрессивным средам, электротеплоизоляционные, антифрикционные и др), из них легко изготовить детали сложной конструкции.

Пластмассы применяют: для изготовления некрупных деталей (пробок, заглушек, прокладок, вкладышей, зубчатых колёс, крыльчаток и др). Однако пластмассам свойственна низкая ударная вязкость, недостаточная прочность, невысокая теплостойкость, старение.

Основные положения к выбору оптимальной заготовки .

Выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим требуемое качество детали, производительным, нетрудоёмким процессом.

Главным при выборе заготовки явл-ся обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости.

Решение задач формообразования деталей целесообразно перенести на заготовительную стадию и тем самым снизить расходы материала, уменьшить долю затрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали.

В первую очередь при выборе заготовки следует определить, каким методом наиболее целесообразно получить заготовку для данной детали. При этом надо ориентироваться на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств детали. Далее, пользуясь качественной оценкой, наметить предварительно способ её получения.

Предварительно выбор материала и способа получения заготовки на основе экономических показателей может производиться по таблицам или графикам, приведенным в литературе. Графики показывают зависимость себестоимости получения заготовки от программы выпуска деталей и точности изготовления.

Окончательный выбор заготовки производится на основе экономических расчётов себестоимости получения заготовки и себестоимости её дальнейшей м/о.

По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоёмкость и себестоимость последующей м/о заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, т.к не требуют последующей трудоёмкой обработки и повышенного расхода материала.

В качестве заготовок деталей машин применяются:

1.Прокат . Используют калиброванные прутки и горячекатаную сталь повышенной и обычной точности. По ГОСТу 7417 калиброванные прутки изготовляют ф 3-30 мм по классу точности 2 , диаметром 3-65 мм по 3-му классу точности и 3-100 мм по 4-5-му классу точности.

При креплении в цанговых зажимах применяются калиброванные прутки 5-го класса точности. Заготовки из калиброванных прутков 4-го и высших классов точности обычно не обрабатываются лезвийным инструментом, а шлифуют.

В условиях крупносерийного и массового пр-ва целесообразно использовать прокат спец-х профилей; при этом почти полностью исключается или значительно сокращается м/о.Профильное холодное волочение обеспечивает 4-й класс точности и 6-й класс чистоты. Наиболее целесообразно применять профильное волочение для деталей с одинаковым профилем по всей длине.

Механической обработке заготовок из проката предшествует правка и отрезка.

Отрезка заготовок производится на токарных и токарно-отрезных станках, дисковых, ленточных и ножовочных пилах, кривошипных и эксцентриковых прессах.

Способ отрезки на прессах обеспечивает высокую производительность, но при нём не достигается перпендикулярность реза к оси прутка и происходит смятие конца заготовки.

При отрезке на ножовочных и ленточных пилах сокращается расход металла, однако производительность этих способов невелика.

При выборе способа отрезки заготовки учитывается экономическая целесообразность того или иного способа.

Заготовки из листового проката отрезаются от листа или полосы на гильотинных ножницах, пресс- ножницах, при помощи газовой резки по разметке на спец-х машинах, работающих по копирам и позволяющих одновременно вырезать несколько заготовок с достаточно высокой точностью.

Заготовки деталей из листового металла изготовляются путём вырубки (плоские детали разной конфигурации), гибки, вытяжки и совмещения этих методов. Штамповку целесообразно применять при изготовлении значительного кол-ва деталей; при этом стоимость изготовления штампов компенсируется снижением затрат на изготовление деталей. Штамповку у деталей из листового материала производят на механических (кривошипных и эксцентриковых) гидравлических прессах.

2.Поковки. Их применяют для деталей сложной конфигурации большого сечения или деталей, имеющих большую разницу в сечениях по длине (шестерни, диски, ступенчатые и фланцевые валы). Поковки изготовляют на пневматических и паровоздушных молотах и гидравлических прессах из сортового проката или из слитков.

Точность заготовок, изготовленных свободной ковкой, невысокая, поэтому они имеют значительные припуски на обработку. Допуски на размеры поковок, изготовленных свободной ковкой на прессах, составляют 12-72 мм в завис-ти от конфигурации и р-ров поковки.

Свободной ковкой трудно получить заготовки сложной конфигурации с выступами, рёбрами, выемками.

Свободной ковкой получают заготовки в индивидуальном и мелкосерийном производстве в тех случаях, когда при применении проката расходуется большое кол-во металла на стружку, а также для повышения механических св-в материала.

3.Штамповки. Штампованные заготовки используют для про-ва деталей сложной конфигурации. При штамповке в закрытытх штампах ф-ма и р-ры заготовок определяются ф-мой и р-рами ручьёв штампа. В закрытых штампах можно получить детали сложной конфигурации – с рёбрами, выступами, изгибами. Производительность труда при этом высокая.

Например, производительность труда при штамповке сложных небольших деталей в нескольких ручьях составляет 200-400 деталей в час, а при штамповке более крупных деталей массой около 100 кг – до 100 деталей в час. Высокая точность загот-к позволяет значительно уменьшить припуски на обработку и в отдельных случаях, применяя чеканку. Совсем отказаться от припуска.

Но штамповка в закрытытх штампах применяется только при значительном кол-ве деталей в серии. Это объясняется высокой стоимостью ковочных и отрезных штампов.

Штамповки изготовляют на паро-воздушных и фрикционных молотах, на фрикционных, кривошипных и гидравлических прессах и на горизонтально- ковочных и ротационных машинах.

При небольших сериях штамповки могут быть изготовлены в подкладных штампах на ковочных молотах.

На горизонтальных ковочных машинах изготовляют детали типа клапанов, валов с фланцами, валов-шестерён, втулок, рычагов. При этом можно получить заготовку без штамповочных уклонов или с очень малыми штамповочными уклонами, с прошитыми глухими или сквозными отверстиями, а также заготовки с большой разницей сечения по длине.

Припуски на штампованных заготовках принимаются в пределах 0,5-5 мм и зависят от способа изготовления и раз-ров детали; допуски на изготовление обычно не превышают половины величины припуска.

В последнее время появились новые способы получения штампованных заготовок из сортового и листового проката;

Штамповка с применением взрывчатых вещ-в, при котор. взрывной волной, действующей на заготовку через водную или воздушную среду, ей придаётся форма матрицы, изготовленной из металла, бетона и др. материалов;

Штамповка в электромагнитном поле, при котор. под действием мощного кратковременного электромагнитного импульса заготовке придаётся ф-ма матрицы.

Преимуществами этих способов явл-ся возможность получения крупных заготовок при отсутствии мощного оборудования, простота оснастки и её невысокая стоимость, возможность штамповки заготовок из материалов, трудно штампуемых другими способами.

4.Отливки из стали, чугуна и цветных металлов. Их применяют в качестве заготовок для деталей сложной конфигурации.

Способы получения отливок:

1)литьё в земляные формы, котор. служат для изготовления только одной детали и при извлечении заготовки разрушаются;

2)литьё в оболочковые формы, изготовленные из песка, плакированного бакелитовыми или др. полимизирующими связками. В оболочковых ф-мах можно получить отливки высокой точности (4-5 класс) с чистотой пов-ти 4-5-го класса и малыми уклонами, что позволяет уменьшить припуски на м/о;

Малые литейные уклоны, что позволяет значительно сократить припуски на м/о, а в некотор. случаях оказаться от обработки;

3)литьё по выплавляемым моделям. Применяется для деталей из стали и цветных металлов. По выплавляемым моделям можно получить детали очень сложной конфигурации, с отв-ми, каналами, тонкими рёбрами и выступами, с точностью по 4-7 му классам и чистотой пов-ти 3-4 класса. Применение этого дорогостоящего метода получения заготовок целесообразно в тех случаях, когда точное литьё позволяет отказаться от м/о. Точным литьём изготовляют детали (грузы регуляторов, толкатели топливных насосов, крыльчатки водяных насосов). Этим методом можно получить отв-я ф до 2,5 мм и стенки толщиной до 0,3 мм;

4).центробежный способ литья. Этим способом получают заготовки для деталей, имеющих форму тел вращения (втулки, трубы, гильзы) и заготовки для деталей фасонного профиля, имеющих ось симметрии (рычаги, вилки и т.п);

5) литьё способом вакуумного всасывания. Этим способом изготовляют втулки и др.заготовки несложной формы;

6) литьё методом выжимания. Применяется для изготовления тонкостенных крупногабаритных деталей типа крышек, тонкостенных плит и др.

5.Штамповки из жидкого металла. Их используют для изготовления заготовок из цветных металлов. Заготовки получают путём заливки в подогретый штамп жидкого металла, котор. при охлаждении до полужидкого состояния под давлением пуансона заполняет форму и кристаллизуется. Кристаллизация под давлением обеспечивает плотность структуры, высокую точность и чистоту поверх-ти. Этот способ применяется для изготовления ответственных заготовок.

6.Металлокерамические заготовки. Их получают путём прессования заготовок из смеси металлических порошков в прессформах с последующим спеканием и калибровкой. Этим методом можно получить детали со спец-ми свойствами: жаростойкие(вставки седел клапанов)

Антифрикционные (втулки, подшипники),фрикционные, а также детали, не требующие доп.обработки.

Поковки, штамповки, отливки из чугуна, стали и лёгких сплавов перед м/о часто подвергают т/о: нормализации, отжигу, улучшению, старению, закалке и т.д. Это позволяет придать матер-лу заготовок повышенные мех-е св-ва, улучшить обрабатываемость или устранить внутренние напряжения, возникшие при остывании заготовки и вызывающие коробление деталей в процессе обработки и эксплуатации.

Вид заготовки оказывает значительное влияние на хар-р ТП, трудоёмкость и экономичность обработки.

При выборе заготовки желательно, чтобы её ф-ма максимально приближалась к форме готовой детали.Это позволяет лучше использовать материал и уменьшить затраты на снятие припуска.

Однако, при усложнении формы и повышении точности заготовок увеличивается стоимость изготовления, т.к. требуется применять более сложные и дорогие оснастку и оборудование. Поэтому для одинаковых деталей различных серий выбирают разные заготовки.

Если выпускается несколько десятков коленчатых валов двигателей, то применяется заготовка - поковка;

Если же необходимо производить несколько тысяч таких коленчатых валов, заготовка выполняется – штамповкой.

При определении ф-мы и р-ров заготовки необход. предусмотреть припуск, достаточный для получения требуемой чистоты обрабатываемых пов-тей с учётом компенсации погрешностей, вызываемых неточностью изготовления заготовки и её деформацией, а также погрешностей установки заготовки при обработке.

Все виды и марки материалов, входящих в состав готового машиностроительного изделия, прежде чем превратиться в него, претерпевают в ходе производственного процесса ряд последовательных структурных и параметрических превращений. В общем случае схема превращения исходных материалов в готовое изделие показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1.

Процессы получения заготовок тесно связаны с последующей размерной обработкой. Трудоемкость последней в большой степени зависит от точности выполнения заготовок и приближения их конфигурации к конфигурации готовых деталей. Поэтому технология машиностроения развивается в направлении комплексного процесса изготовления деталей, включающего получение заготовки и последующую размерную обработку. Максимальное приближение геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали – главная задача заготовительного производства.

Определение понятия детали и сборочной единицы было дано в гл. 2. Дополним их понятиями полуфабриката и заготовки.

Полуфабрикат – конструкционный материал, прошедший одну или несколько стадий обработки (лист, труба, пруток, профиль и т.п.), предназначенный для изготовления заготовок и деталей. Полуфабрикат является промежуточным звеном в цепочке от материалов, до готовой продукции.

Заготовка – предмет производства, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности или материала изготовляют элементы конструкции изделия. К заготовкам деталей относят: отливку, штамповку, прокатку, ковку и др.

К заготовительным процессам преобразования полуфабрикатов в заготовки относят: разрезку, рубку, правку и т.п.

Правка – операция, связанная с устранением или уменьшением местных и общих деформаций заготовки. Правка проката предшествует его резке на мерные заготовки, которые в некоторых случаях также подвергают правке. Правкой уменьшают припуск па последующую механическую обработку заготовки. Ее выполняют па правильных валках, прессах, правильно-растяжных машинах, правильно-калибровочных станках и т.д. (рис. 6.2).

Рис. 6.2.

а – для прутка, труб; б – для листа

Показанный на рис. 6.2, а станок предназначен для правки любого прутка: холоднотянутого, горячекатаного, гладкого или рифленого, а также резки его в размер. На рис. 6.2, б показан станок для правки крупногабаритного листового материала.

Резку заготовок из проката обычно проводят по упору па ленточнопильных станках, отрезных ножовочных станках, дисковых пилах и др.

В настоящее время средняя трудоемкость заготовительных работ в машиностроении составляет 40–45% общей трудоемкости производства изделий машиностроения. Главная тенденция в развитии заготовительного производства состоит в снижении трудоемкости механической обработки при изготовлении деталей машин за счет повышения точности их формы и размеров.

Выбор рационального вида заготовок (материала, способа изготовления, конструктивной формы) – один из важнейших факторов борьбы за экономное расходование машиностроительных материалов и снижение себестоимости деталей. Он определяется функциональными требованиями к детали, характером производства, экономической целесообразностью. Существует универсальная технологическая классификация методов изготовления заготовок и деталей, позволяющая в первом приближении начать выбор.

Исходя из конструктивных форм, габаритных размеров, марки материала и необходимого количества выпускаемых деталей в единицу времени определяют метод получения заготовки. При этом основываются только на технологических свойствах данного материала, таких как возможность литья, штампуемость, прессуемость, свариваемость, обрабатываемость резанием. Выбор метода получения заготовки схематично представлен на рис. 6.3.

Рис. 6.3.

В процессе изготовления заготовок и деталей применяют различные виды энергии: механическую, тепловую, акустическую, электрическую, магнитную, световую, химическую, радиационную и др. и их сочетания: электромагнитную, электротермическую, электрохимическую; термомеханическую и др.

Используемые энергетические поля разделяют на стационарные и нестационарные, волновые, импульсные и т.п.

Припуск на механическую обработку – это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски назначают только на те поверхности, требуемые форма и точность размеров которых не могут быть достигнуты принятым способом получения заготовки.

Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку – это слой материала, необходимый для выполнения всех технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Oneрационный припуск – это слой материала, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Припуск измеряют по нормали к рассматриваемой поверхности. Общий припуск равен сумме операционных. В качестве примера на рис. 6.4 показан общий припуск на обработку заготовок (проката, поковки, отливки).

Рис. 6.4.

а – из проката; б – поковки; в – отливки

Помимо припуска заготовки часто формируются с напуском.

Напуск – это избыток материала на поверхности заготовки сверх припуска, обусловленный технологическими требованиями упростить конфигурацию заготовки для облегчения условий ее получения. В большинстве случаев он удаляется последующей механической обработкой, реже остается в детали, например, в виде штамповочных уклонов, увеличенных радиусов закруглений и др.

Все заготовки, независимо от методов их получения, должны иметь минимальный припуск, а следовательно, их геометрические размеры должны приближаться к геометрическим размерам готовых деталей, но при этом обеспечивать заданное по рабочей документации качество (по размерам и шероховатости поверхности). Обеспечение минимального припуска повышает коэффициент использования материала и уменьшает трудоемкость дальнейшей обработки.

Заготовки в процессе их формирования должны соответствовать также следующим требованиям:

• химический состав, структура и зернистость материала должны быть одинаковыми по всему объему заготовки для обеспечения стабильности механических и физических свойств материала заготовки;
• все поверхности не должны иметь раковин, трещин, спаев и механических повреждений, которые могут привести к выпуску некачественных деталей;
• поверхности, используемые как базовые на первой операции их обработки, должны быть чистыми, без заусенцев, остатков литников, прибылей, окалины и других дефектов, иначе это приведет к значительным погрешностям установки при дальнейшей обработке или сборке;
• все внутренние напряжения должны быть сняты за счет применения термообработки (обжига).

Комбинированные методы целесообразно применять для изготовления сложных и крупных заготовок. Обычно их расчленяют на отдельные элементы, изготовляемые прогрессивными способами с последующим их соединением сваркой или пайкой. Примеры заготовок: листоштампованные элементы, соединенные точечной или шовной сваркой или пайкой в одну сложную заготовку; полученные газовой резкой элементы из листового проката (или отливки), соединенные шовной сваркой в крупногабаритные заготовки (фундаментальные кольца гидротурбин, рамы стационарных двигателей внутреннего сгорания); штампованные или обработанные резанием заготовки, залитые в одну сложную заготовку (диафрагмы паровых турбин с залитыми лопатками); средние по размеру отливки, соединенные термитной сваркой в одну крупную и сложную заготовку.

заготовка - 3.10 заготовка (workpiece): Детали и материалы, предназначенные для обработки лазерным лучом. Источник: ГОСТ ЕН 12626 2006: Безопасность металлообрабатывающих станков. Станки для лазерной обработки 3.3 Заготовка часть пробы, обработанная или… …

В разных производствах полупродукт, служащий для изготовления готового изделия. Например, в металлургии полупродукт, получающийся из слитка в результате его предварительной обработки прокаткой на Блюмингах, Слябингах или т. н.… …

изготовление детали - 3.8.4. изготовление детали: Технологический процесс (последовательность технологических операций), в ходе которого исходный материал (заготовка) преобразуется в готовую деталь, отвечающую заданным конструкторским требованиям. В ИИС… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Комплекс технол. операций и приемов, с помощью к рых из полимерных материалов изготовляют (формуют) изделия с заданными формой, размерами и св вами. Ниже рассматриваются осн. вопросы переработки разл. полимерных материалов (П. м.), в т. ч.… … Химическая энциклопедия

СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК, устройство для выполнения точно размеченных и гладко обработанных отверстий в металлических деталях. Просверленные отверстия расширяют при помощи резца, обычно с наконечником из стали, карборунда или алмаза, которые закрепляют … Научно-технический энциклопедический словарь

ГОСТ Р ИСО 857-1-2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения - Терминология ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения оригинал документа: 6.4 автоматическая сварка: Сварка, при которой все операции механизированы (см. таблицу 1).… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Большая советская энциклопедия

I Кузнечно штамповочное производство отрасль тяжёлого машиностроения, производящая различные металлические изделия (от деталей машин до предметов домашнего обихода) ковкой (См. Ковка), штамповкой (См. Штамповка), Прессованием. В основе… … Большая советская энциклопедия

Машины для изготовления частей других машин в основном путем снятия с заготовки стружки режущим инструментом. Многое из того, что производится в результате человеческой деятельности в настоящее время, делается на металлорежущих станках или с… … Энциклопедия Кольера

77.180 - Устатковання для металургійної промисловості ГОСТ 3.1125 88 ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок. Взамен ГОСТ 2.423 73 ГОСТ 3.1401 85 ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технологические процессы литья … Покажчик національних стандартів

Специальный вид обработки металлов давлением и считается одним из прогрессивных технологических процессов. Содержание 1 Достоинства … Википедия