книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

с. и. ключников

ПОВЫШЕНИЕ

ТОЧНОСТИ

ПОКОВОК

МАШГИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Москва — 1960

логии изготовления поковок повышенной точности. Дано толкование вопроса о точности поковок. В книге освещен материал о качественном нагре­ ве и разнообразных способах повышения точно­ сти при горячей штамповке, прессовании, выдав­ ливании, раскатке, поперечной прокатке, накатке, калибровке. Отдельно дано изложение способов повышения точности поковок.

Книга предназначается для инженеров-техноло­ гов кузнечного производства, а также может быть полезна для студентов высших учебных за­ ведений при прохождении ими специального

курса.

А/

'1ШЗ

Рецензент канд. техн. наук. А. В. Ребельский

Редактор шж. М. А. Снопков

Редакция литературы по тяжелому машиностроению

Зав. редакцией инж. С. Я. ГОЛОВИН

ГЛАВА I

точность поковок

В современном машиностроении производство деталей метода­ ми обработки давлением имеет большое значение. Многие детали машин, особенно ответственного назначения, изготовляются ковкой и штамповкой. Методом свободной ковки изготовляются поковки

для генераторных валов, корпусов паровых котлов и сосудов высо­

кого давления, турбинных дисков, дизельных коленчатых валов, мощных трубобуров, крупных деталей горнометаллургического и обогатительного оборудования, бандажных колец, зубчатых вен­ цов, прокатных валков, колон и архитравов прессов, штамповых

кубиков, крупных деталей для драглайнов, шаровых мельниц, мощ­

ных дробилок, кранов и других крупных деталей.

В кузнечно-штамповочных цехах методом горячей объемной штамповки изготовляются различные фасонные поковки мелких и

и др.

Значительное место, занимаемое кузнечным производством в

машиностроении, объясняется преимуществами, которые имеет

формообразование деталей методами обработки давлением по сравнению с формообразованием путем механической обработки и в ряде случаев — по сравнению с литьем. Для кузнечного произ­ водства типичным является стремление к повышению производи­ тельности изготовления поковок и максимальному уменьшению обработки их в механических цехах, экономичный расход металла и высокое качество деталей.

Одновременно с совершенствованием технологии машинострое­ ния совершенствуется процесс изготовления поковок. Появляются новые конструкции кузнечных машин,., нагревательных печей, инст­ румента, кузнечных заготовок.

( Улучшаются действующие и разрабатываются новые технологи- /ческие процессы изготовления фасонных деталей методами обра­ ботки давлением.

k Анализ развития кузнечно-прессового производства за послед­ ние 10 лет дает возможность установить следующие его основные

направления: стремление к получению большей точности поковок;

3

постепенное вытеснение динамических методов обработки давле­

нием, близкими к статическому, за счет преимущественного приме­

нения машин кривошипного типа; увеличение мощностей (усилий) кузнечных машин; освобождение кузнечных машин от предвари­ тельного фасонирования заготовок; расширение применения мето­ дов ротационной ковки; увеличение скоростей и качества нагрева кузнечных заготовок; повышение электровооруженности техноло­ гического процесса.

Указанные тенденции кузнечного производства в основном сво­ дятся к одному главному направлению — получению поковок по­ вышенной точности при высокой производительности.

,В формообразовании деталей машин штампы, бойки, валки, на­ катники, ролики, плашки и другой давящий инструмент занимают все большее место, вытесняя металлорежущий инструмент и при­ способления. Происходит процесс приближения размеров, формы и чистоты поверхности поковок к размерам, форме, чистоте поверх­ ности готовых деталей. Этот процесс является экономически про­ грессивным, так как уменьшается затрата ручного труда, машин­ ного времени и расход металла на изготовление деталей. Однако, несмотря на непрерывное совершенствование технологического про­ цесса ковки и штамповки, затраты ручного труда, станочного вре­ мени и потери металла в стружку при механической обработке по­ ковок все еще велики. В табл. 1 приведены данные, показывающие относительное количество стружки, получаемой при механической

обработке поковок в различных отраслях машиностроения.

Таблица 1

Количество металла (в кг), уходящего в стружку при механической обработке

Как правило, у наиболее ответственных и 'сложных по форме поковок, изготовляемых на гидравлических прессах, вес срезаемой стружки при механической обработке по всей поверхности превы­ шает вес готового изделия.

Достаточно напомнить, что ежегодно расходуется 12—15 млн. т

металла на изготовление деталей механической обработкой непо­ средственно из проката, с образованием стружки около 2,5 млн. т.

4

Количество .металла, уходящего в стружку при обработке поко­ вок, ежегодно составляет (в масштабе СССР) не менее 2,8 млн. т.

Не только при свободной ковке, но и при горячей объемной штамповке нередки случаи, когда количество срезаемого .металла в стружку достигает громадных размеров. Так, например, прядиль­ ные кольца, выпускаемые в количестве 1,5—2 млн. шт. в год, в ре­ зультате грубой штамповки имеют большие припуски и напуски на заготовках, вследствие чего 90% от веса готовой детали металла уходит в стружку. На сепараторном заводе «Смычка» поковка ко­ жуха барабана сепаратора весит 12,6 кг, а вес чистого изделия 2,33 кг; поковка основания барабана (также штампованная) —■ 11,8 кг при чистом весе 2,37 кг. Только по этим двум деталям от­ ходы металла в стружку составляют около 500 т в год.

Хотя в течение последних лет на вопросы точности поковок об­ ращено особое внимание, все же в кузнечно-прессовом производ­ стве понятие точности поковок остается недостаточно определен­

ным.

Существующее понятие точности учитывает лишь одну сторону вопроса—точность полученных размеров поковки по отношению к номинальным размерам по чертежу поковки и не учитывает второй стороны — точности размеров поковки по отношению к номиналь­

ным размерам готовой детали, между тем как точность поковки по отношению к готовой детали является наиболее полным и ис­ черпывающим понятием действительной ее точности.

Точность поковки в отношении ее номинальных размеров опре­ деляется линейными отклонениями полученного размера от номи­

нального. Эта точность отражает погрешности процесса ковки

(штамповки): недоштамповку, износ штампа, смещение штампа, колебание температуры окончания операции и пр. Отклонения от номинального размера поковки ограничиваются нормативным до­

пуском (ГОСТ 7505-55). Очевидно, что средняя точность изготов­

ленной партии поковок будет выражаться полем допуска, в преде­ лы которого укладываются размеры всех поковок. Точность отдельной поковки всегда выражается отклонением полученного размера от номинального.

Допуски и отклонения в пределах этих допусков существуют как нормативные категории. Точность поковки в отношении номи­ нальных размеров детали выражается отклонениями размеров и формы поковки от готовой детали.

Измерителем точности в первом приближении условно может служить коэффициент использования металла при механической обработке поковок

где Кмех—коэффициент использования металла при механической обработке поковок;

5

Коэффициент Кмех условимся считать коэффициентом точности

поковок.

Очевидно, предельное значение точности поковки будет при

Кмех = I-

Принятый для поковок эталон точности — поковка с номиналь­ ными размерами является измерителем, ограниченным узкопотре­

бительскими функциями кузнечных цехов. Развитие металлообра­ батывающей промышленности н общегосударственные интересы все больше и больше выдвигают требование к установлению вто­

рого и более существенного эталона точности поковок — детали с

номинальными размерами.

Два эталона—-две категории точности. В обоих случаях рас­ сматриваются колебания размеров изготовленных поковок, но в первом случае — в отношении номинальных размеров поковки, во втором — номинальных размеров детали.

Первая категория точности по существу является ковочной точ­ ностью поковок, так как она выражает точность непосредственно данной кузнечной (формоизменяющей) операции.

Вторая категория точности является результирующей точно­

стью поковок, так как она рассматривает полученную поковку по отношению к конечному продукту — детали машины и в отличие от ковочной точности зависит от всего комплекса операций техно­ логического процесса: подготовки материала, раскроя, нагрева,

формоизменяющей операции, доводочных и отделочных (финиш­ ных) операций.

Колебание ковочной точности у отдельных поковок обычно про­

исходит одновременно и связано с выполнением данной ковочной операции.

Повышение результирующей точности поковок обычно связано

с длительным процессом, осуществлением всего технологического процесса, т. е. комплекса операций.

В тесной связи с точностью поковок находятся показатели ме­ таллоемкости при изготовлении деталей из поковок.

Под металлоемкостью поковок следует понимать удельный рас­ ход металла в кузнечном цехе на единицу веса готовых деталей.

Металлоемкость выражается коэффициентом, который всегда

больше единицы, так как при изготовлении поковок даже с идеаль­ ной точностью в кузнечном цехе будут отходы металла.

В общем виде коэффициент металлоемкости Кмт может быть

выражен

Д' РМ 1

рд

На практике средний коэффициент металлоемкости составляет: по кованым поковкам 2,22—3,33; по штампованным поковкам

1,66—2,22.

В промышленности часто пользуются коэффициентом использо­ вания металла по всему производственному циклу поковок, кото­

6

рый выражает отношение веса готовой детали к весу металла, из­ расходованного на изготовление поковки для этой детали.

Очевидно, что

К =

Средний коэффициент использования металла в машинострое­ нии составляет: по кованым поковкам 0,30—0,45; по штампован­ ным поковкам 0,45—0,60.

Для выяснения результирующей точности решающее значение имеет коэффициент использования металла при механической обра­ ботке КМех > который одновременно является и показателем выхода годного при обработке поковок в механическом цехе.

Для полной ясности вопроса точности поковок следует устано­ вить взаимосвязь с коэффициентом использования металла в кузнечном цехе Ккуз , а также с Кят.

Между указанными выше коэффициентами существует следую­ щая взаимосвязь:

Таким образом, точность поковок-определяется прямой зависи­ мостью по отношению к коэффициенту использования металла по

всему циклу обработки, и обратной зависимостью по отношению к коэффициентам металлоемкости и использования металла в куз­ нечном цехе.

точность поковок по ОТНОШЕНИЮ к ИХ НОМИНАЛЬНЫМ РАЗМЕРАМ

При сравнении абсолютных значений отклонений от номиналь­ ного размера отштампованных в партии поковок наибольшую точ­ ность будут иметь те из них, которые получили наименьшие откло­ нения, и наоборот. Однако для поковок разных наименований и

размеров численно одинаковые отклонения не дают основания от­ носить их к одинаковой точности. В общем виде, допустимые от­ клонения тем больше, чем больше размеры поковок. Поковки одного наименования в зависимости от способа их изготовления могут

иметь разные отклонения, а следовательно и разную точность.

В общем виде точность партии поковок на размер А можно вы­ разить, как

1

где +а — положительное отклонение одной части партии поковок, равное от 0 до +а;

—б — отрицательное отклонение другой части партии поковок, равное от 0 до —б.

Точность отдельной поковки на размер А можно выразить

А ± х,

где х равно одному из частных значений отклонения в пределе от О до +х или от 0 до —х.

Фиг. 1. Допуски на недоштамповку (или износ штам­ пов) в зависимости от веса поковки для трех групп точности (по ГОСТ 7505-55).

На фиг. 1 показаны отклонения на недоштамповку (или износ штампов) в зависимости отвеса (размеров) поковок для трех групп точности согласно ГОСТ 7505-55.

На фиг. 2 графически показаны отклонения на смещение при

штамповке также для трех групп точности.

Точность поковок, изготовляемых свободной ковкой на молотах (согласно ГОСТ 7829-55), колеблется от 1г мм до ±9 мм.

Точность крупных поковок, изготовляемых свободной ковкой на

8