Заготовки и факторы, влияющие на их выбор

 

В машиностроении под заготовкой детали принято понимать полуфабрикат, поступающий на обработку, в результате которой он превращается в годную для сборки готовую деталь.

Наиболее распространенными видами заготовок (полуфабрикатов) являются следующие:

1. Прутки из горячекатаного проката обычной или повышенной точности (круг, квадрат, прямоугольник, полоса и шестигранник).

2. Прутки из холоднокатаного (калибрового) и прессованного проката, указанного выше профиля.

3. Кованые или штампованные поковки: свободная ковка, штамповка на молотах и фрикционных прессах в подкладных и закрытых штампах, штамповка на вертикальных горячештамповочных прессах, штамповка на горизонталъноковочных машинах.

4. Отливки, полученные литьём в песчаные или металлические формы (кокили), оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье под вакуумом или под давлением, центробежное литьё и другое.

5. Штамповка холодно-листовая и газовая вырезка из листа.

6. Трубы - горячекатаные, холоднокатаные, холоднотянутые и прессованные стандартных и специальных различных профилей.

7. Штампо-сварные и сварно-литые заготовки.

8. Штамповка с чеканкой - плоскостная или объёмная, редуцированные заготовки и заготовки, полученные ударным или ротационным выдавливанием.

9. Прессованные и литые заготовки из пластмасс.

10. Спецзаготовки – заготовки из спецрофилей, труб, листового материала и других полуфабрикатов.

В условиях такого многообразия видов заготовок и способов их изготовления, дополнительно учитывая возможности их комбинировать, очевидно, необходимо знать принципы применяемости каждого вида и способа получения с учетом факторов, влияющих на выбор заготовок.

Основными факторами, учитываемыми при выборе заготовки, являются:

· масштаб и серийность выпуска (тип производства);

· тип и конструкция детали (форма и размеры);

· назначение детали в машине, материал и технические условия на изготовление;

· планируемые сроки на технологическую подготовку производства;

· конкретные условия производства (вооруженность завода и кадры);

· экономичность заготовки, выбранной с учетом предыдущих факторов.

Между всеми факторами существует тесная взаимосвязь, например:

· нельзя выбирать заготовку, не учитывая ее размеров, так как может не оказаться требуемых размеров оборудования: прессов и литейных машин;

· нельзя назначать изготовление заготовок штамповкой или литьём, не учитывая серийности и

· масштаба выпуска, так как может оказаться, что затраты на штампы, модели, пресс-формы не окупятся;

· нельзя выбирать заготовку без учета назначения детали в машине, так как может оказаться, что литая заготовка не обеспечивает прочностных и других эксплуатационных требований или материал не обладает литейными свойствами и т.д.

Таким образом, при выборе заготовки все основные факторы нужно учитывать одновременно.

Кроме того, выбор вида заготовки всегда следует связывать со способом её изготовления. Все способы получения заготовок определяются:

1. Технологической характеристикой материала, т.е. его литейными свойствами или способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, а такие структурными изменениями материала, получаемыми в результате применения того или иного метода выполнения заготовки (расположение волокон в прокате, поковках и штамповках, величина зерна в отливках и т.д.).

2. Конструктивными формами и размерами заготовки (например, чем крупнее деталь, тем дороже обходится изготовление штампа, модели или металлической формы).

3. Требуемой точностью выполнения заготовки и качеством поверхности.

4. Величиной программного задания (при больших партиях выгодны те способы изготовления заготовок, которые обеспечивают наибольшее приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали).

5. Производственными возможностями заготовительных цехов предприятия (наличием соответствующего оборудования).

6. Временем, затрачиваемым на технологическую подготовку производства заготовок (на изготовление штампов, моделей, прессформ, нестандартного оборудования и т.п.).

Выбор рациональной заготовки имеет важное экономическое значение для получения высоких технико-экономических характеристик заготовительных цехов и в целом для производства машин.

 

Порядок выбора заготовок

 

От способа получения заготовки для детали зависит не только трудоемкость ее изготовления, но и производительность труда, оборудования на всех последующих этапах обработки. Последнее особенно нужно учитывать, так как одни и те же технические условия на готовую деталь могут быть в одинаковой мере обеспечены различными технологическими способами, резко отличающимися друг от друга по экономичности.

Необходимо путем сопоставления возможных способов изготовления заготовок выбрать такие из них, которые в наибольшей степени отвечают конструктивным, технологическим и экономическим требованиям.

Экономическая целесообразность заготовки может быть оценена следующими двумя параметрами:

· металлоемкостью или коэффициентом использования металла;

· стоимостью изготовления и последующей обработки.

Под металлоемкостью конструкции детали нужно понимать степень соответствия расходуемого металла, идущего на изготовление детали с весом ее в готовом (деловом) виде.

Степень соответствия можно выразить отношением массы детали к массе заготовки или массы заготовки к массе исходного металла для ее изготовления:

, (5.1)

где К_зг – коэффициент, характеризующий величину припусков и допусков на изготовление заготовки; К_и – коэффициент, который характеризует величину отходов, (облой, угар, некратность разрезки и т.п.) заготовительных цехов; q – масса детали; Q _зг – масса заготовки; Q _и – масса исходного металла, идущего на изготовление тем или иным способом заготовки.

Отношение массы детали к массе исходного металла принято называть коэффициентом металлоемкости детали, который характеризует общий расход металла:

или

(1.2)

 

Величина 1–К_зг показывает в долях массу заготовки, массу припуска и напуска заготовки, превращающихся в процессе обработки в стружку (отходы обработки).

Величина 1–К_и определяет в долях массу исходного металла, массу отходов исходного металла, получаемого при изготовлении заготовки (облой, угар, литники, выпора, некратность раскроя и др.).

К_зг зависит от типа производства (серийности и масштаба выпуска), конструкции детали (размеров, веса и формы), материала и характера термической обработки, точности детали и технических условий на изготовление.

К_и зависит от конструкции заготовки, величины и веса, точности заготовки, от материала и категории прочности, технологии изготовления заготовки и серийности производства.

Зависимость от многих факторов говорит о том, что точно определить К_зг и К_и можно только после разработки конструкции заготовки, технологического процесса и оснастки для ее изготовления. В других случаях можно говорить только об ориентировочных значениях коэффициентов К_зг и К_и.

Настоящая методика определения и расчета ориентировочных коэффициентов К_м, К_зг и К_и базируется на принятой конструкторско- технологической классификации деталей и статистических данных по использованию металла в различных отраслях машиностроения.

Порядок выбора рациональной заготовки можно принять следующий:

1. Выбирают несколько видов заготовок, которые с учетом рассмотренных выше факторов, влияющих на характер заготовка, могут быть использованы для изготовления детали.

2. По выбранным вариантам заготовок определяют коэффициенты К_зг и К_и, которые позволят дать количественную оценку различных вариантов заготовок с позиций расхода металла.

3. На основе количественной оценки различных вариантов заготовок выбирают наиболее выгодный вариант, т.е. рациональную заготовку. Последняя должна быть оценена качественно с позиции величины припусков и допусков.

Количественную опенку различных допустимых вариантов заготовок проводят путем проведения анализов заготовок на металлоемкость и стоимость.

 

Таблица 5.I

 

Значение К_зг.р (средний допустимый уровень использования металла по типовым деталям). Детали с частичной механической обработкой. Масса беловой детали 1,0 … 8,0 кг, сталь конструкционная, детали одноступенчатые.

 

Тип деталей	Прокат	Поков-ка	Штамповка	Вырезка	Трубы	Литье	Рас-катка	Штампо-сварные и сварно-литые заготовки
сорто-вой	калиб-ровый	профиль-ный	осевая	плос-костная	лис-товая	в землю	точное
Валы сплошные	0,75	0,97	0,85	0,65	0,85	0,80	-	-	-	0,76	0,82	-	0,80
Валы пустотелые	0,55	0,70	0,80	0,45	0,55	0,60	-	-	0,70	0,65	0,80	-	0,75
Диски	0,75	0,85	-	0,68	0,80	0,75	0,85	0,75	-	0,70	0,80	-	0,75
Втулки	0,58	0,75	-	0,58	0,75	0,70	0,80	0,70	0,80	0,70	0,80	0,75	-
Трубы	0,50	0,65	-	0,40	0,65	-	-	-	0,75	0,55	0,74	0,70	-
Кольца	0,45	-	-	0,25	0,60	0,5	0,75	0,70	0,65	0,65		0,80	0,70
Кронштейны и фитинги	0,40	-	0,59	0,38	-	0,65	-	-	-	0,75	0,85	-	0,90
Коробчатые	-	-	0,40	0,25	-	0,55	-	-	-	0,60	0,75	-	0,80
Крупные кольца	-	-	-	0,15	-	0,25	0,40	0,45	-	0,50	0,64	0,70	0,78