Изготовления заготовок деталей машин

ЦЕЛЬ: Ознакомиться с основными методами изготовления заготовок деталей машин.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

Заготовка — это первоначальное состояние детали до обработ­ки. Выбор заготовки для механической обработки во многих случа­ях является важным вопросом проектирования процесса изготов­ления детали.

От правильного выбора заготовки (т. е. ее формы, размеров при­пусков на обработку, точности размеров и твердости материала) зависит число операций и переходов, трудоемкость и в результате стоимость изготовления детали в целом.

Если заготовку обрабатывают на станках с применением спе­циальных приспособлений и предварительно настроенных инст­рументов, то она должна обладать стабильной точностью размеров и иметь ярко выраженные технологические базы. Несоблюдение этих требований может вызвать значительные погрешности при установке заготовки на станках и привести к повреждению на­строенных инструментов.

Для получения заготовок из стали и цветных металлов с деформированной макроструктурой, имеющих форму и размеры близкие к форме деталей машин, целесообразно применять метод обработки давлением (ковку, объемную и листовую штамповку).
Ковку применяют для изготовления заготовок в единичном производстве путем пластической деформации профилей или слитков. При производстве крупных и уникальных заготовок массой до 250 т ковка - единственно возможный способ обработки давлением.
Заготовки, полученные объемной штамповкой, отличаются более высокой точностью размеров, качеством поверхностного слоя по сравнению с коваными поковками. Применение этого вида обработки давлением для получения заготовок деталей машин экономически целесообразно в условиях крупносерийного и массового производств. При изготовлении поковок объемной штамповкой применяют сортовые и периодические профили массой менее 400 кг. По точности и шероховатости поверхностей заготовки, получаемые холодной объемной штамповкой, не уступают изделиям, изготавливаемым специальными способами литья. При этом механические свойства поковок выше, чем отливок.
Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразные плоские и пространственные изделия массой от долей граммов до десятков килограммов. В качестве заготовок при листовой штамповке используют полученные прокаткой листы, полосы или ленты, толщина которых обычно не превышает 10 мм. При заданной прочности и жесткости этим видом обработки давлением получают изделия минимальной массы с высокой точностью размеров и качеством поверхности. Это позволяет сократить количество отделочных технологические операций механической обработки резанием.
Методами порошковой металлургии получают заготовки, которые по размерам и форме близки к форме и размерам деталей, поэтому при изготовлении изделий требуется небольшой объем механической обработки. Технологии порошковой металлургии позволяют практически полностью исключить из производства обычные металлургические процессы, а также значительно улучшить экологические условия. Коэффициент использования металла увеличивается до 0,98, производительность труда возрастает в 2 раза по сравнению с изготовлением деталей из сортовых профилей, получаемых в условиях металлургического производства. Статистические данные свидетельствуют о том, что перевод тонны деталей из стали на изготовление методом порошковой металлургии обеспечивает в машиностроении экономию 2 т профилей и высвобождает 80 металлорежущих станков.

Методом литья получают заготовки практически любых размеров, как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности заготовки зависят от способа литья. Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и сплавов. В некоторых случаях внутри стенок образуются дефекты (усадочные раковины, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки.
Сварные заготовки изготавливают различными видами сварки - от электрошлаковой до сварки трением. В ряде случаев сварка упрощает изготовление заготовок сложной конфигурации. Слабым местом сварной заготовки является шов или околошовная зона. Как правило, их прочность ниже, чем основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки или технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, трещины), которые трудно исправить последующей обработкой. Заготовки сложной конфигурации дают значительный экономический эффект при изготовлении элементов изделий штамповкой, литьем, прокаткой, с последующим соединением их сваркой. Такие заготовки применяют при изготовлении крупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования и т.п.

Программа выпуска продукции, т.е. количество изделий, выпускаемых в течение определенного времени (обычно за год), является одним из важнейших факторов, определяющих выбор метода и способа производства заготовок.
В условиях единичного производства и для простых по конфигурации деталей часто заготовками являются профили (сортовой прокат, трубы и т.п.), получаемые в условиях металлургического производства. Стоимость механической обработки заготовок при изготовлении деталей в этом случае высока. Однако такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций и возможности автоматизации процесса механической обработки.
При крупносерийном и массовом производстве конструкции заготовок следует максимально приближать к конфигурациям деталей. Например, для изготовления ступенчатого вала из стали45 (рис.) целесообразно применить поковку, получаемую объемной штамповкой.

 

Вал ступенчатый: а - деталь; б - штампованная поковка; в - заготовка из горячекатаного проката

 

Наиболее эффективными технологическими способами изготовления заготовок в крупносерийном и массовом производстве являются специальные виды прокатки (поперечно-винтовая, поперечно-клиновая, прокатка в винтовых калибрах), которые позволяют получить периодические профили. Применение таких заготовок дает возможность повысить коэффициент использования материала и производительность труда.
При конструировании деталей необходимо учитывать возможности предприятия, на котором предполагается их изготовление. Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных служб и т.д.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

 

I. 1. ЗАДАНИЕ

Ознакомиться с основными методами изготовления заготовок деталей машин.

2. Дать ответы на контрольные вопросы.

 

II. Сформировать отчет по выполнению практической работы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Суть производства прокатных профилей.

2. Сущность обработки металлов давлением (штамповка).

3. Способы получения поковок (горячая объемная штамповка, штамповка холодным выдавливанием, листовая штамповка).

4. Сущность литейного производства.

5. Классификация литых заготовок (литье в песчаные формы, литье в кокиль, литье под давлением).

6. Метод порошковой металлургии.

7. Пайка изделий из металла.

8. Сварка и её виды.

 

ЛИТЕРАТУРА

a. Материаловедение и технология металлов: Учебное пособие под редакцией Фетисова Г.Н..- Издательство «Высшая школа», 2001год

b. Технология конструкционных материалов: Учебник / А.М. Дальский и др. Под общей ред. А.М. Дальского.- М.: Машиностроение, 2002.- 512с.

 

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5