1. Общие положения по выбору рациональной заготовки

1. Классификация методов формообразования заготовок

Распространенные виды заготовок (полуфабрикатов) для деталей машин из металлических материалов можно разделить на следующие группы (классы) по характеру их производства:

1. Металлургическое производство: сортовой, трубный, листовой, профильный, фасонный, периодический прокат с широкой номенклатурой из различных материалов. Виды таких металлических изделий стандартизированы и нормализованы государственными и отраслевыми стандартами.

2. Литейное производство: отливки, получаемые различными методами, отличающиеся между собой сложностью конфигураций, массой и габаритными размерами, точностью размеров и качеством поверхностей, марками литейных сплавов и длительностью производственного цикла.

3. Кузнечно-штамповочное производство: поковки, изготовляемые преимущественно горячей (реже - холодной) обработкой давлением на различном кузнечнопрессовом и специальном оборудовании, отличающиеся между собой техническими и экономическими показателями.

4. Порошковая и гранульная металлургия: заготовки, получаемые путем горячего или холодного прессования металлических порошков и гранул с одновременным формообразованием и последующим высокотемпературным спеканием.

5. Комбинированное производство: заготовки изготовляются путем сварки (пайки) из отдельных элементов, получаемых холодной (листовой) штамповкой, литьем, обработкой давлением и т.д. Характерно при производстве крупногабаритных заготовок сложной (ветвистой) формы.

1.2 Выбор метода формообразования заготовки

Выбор метода формообразования заготовки качественно определяется следующими факторами:

- требованиями к уровню конструктивной прочности (ψ, σ_0.2, σ, KCU, KCV) и герметичности материала заготовки. Указанные требования диктуются видом напряженного состояния, уровнем рабочих напряжений и характером нагрузки (статические, динамические);

- технологическими свойствами материала детали (литейные сплавы, ковкие, универсальные); при этом необходимо учитывать такие свойства, как обрабатываемость резанием, свариваемость, влияющие на технологию дальнейшей обработки заготовки;

- типом производства или размером единичной партии изготовляемых деталей; чем больше объем производства, тем экономически целесообразней использовать более точные (значит и более дорогие) заготовки;

- конструктивными формами и размерами детали (чем больше габаритные размеры и сложнее конфигурация, тем дороже изготовление металлических форм, штампов и т.п.);

- требуемой точностью размеров детали, качеством поверхности (шероховатость, глубина дефектного слоя) и другими техническими требованиями, указанными в чертеже детали);

- длительностью технологической подготовки заготовительного производства.

В большинстве случаев выбор вида заготовки должен быть основан технико-экономическим расчетом, в результате которого определяется так называемая рациональная заготовка. Под рациональной заготовкой для определенного типа производства понимается такая экономически целесообразная заготовка, которая гарантирует качественные характеристики (конструктивная прочность, герметичность, стойкость и т.д.) готовой детали и себестоимость получения детали из такой заготовки была бы наименьшей при данных производственных условиях.

Из этого определения следует:

1. Если качественным характеристикам (требованиям эксплуатации) отвечает только один вид заготовки (например, поковка), то независимо от того, какая будет рациональная заготовка, выбирается поковка. В дальнейшем проводится технико-экономический анализ методов формообразования поковки (ковка, штамповка на молотах, прессах, ГКМ и т.п.). В практике машиностроения таких случаев сравнительно немного и они преимущественно относятся к командным деталям изделий, испытывающим высокие статические и динамические (импульсные) нагрузки: стволы спортивно-охотничьего оружия, детали автоматики, трубопроводы и емкости высокого давления, валы и диски турбин, корпуса двигателей и т.д.

2. Если требованиям эксплуатации детали для заданного типа производства удовлетворяют несколько видов заготовок (например, поковка, отливка, заготовка, получаемая методом порошковой металлургии), а таких случаев в практике машиностроения большинство, то для определения рациональной заготовки следует провести многостадийный технико-экономический анализ по выбору рациональной заготовки.

Кроме понятия «рациональная заготовка» есть понятие «прогрессивная заготовка», под которой следует понимать заготовку, полученную по прогрессивной технологии, обеспечивающий максимальное приближение заготовок к форме и размерам готовых деталей.

Прогрессивная заготовка, как правило, имеет высокий коэффициент использования металла, но экономически не всегда целесообразна (целесообразность ее проявляется в условиях массового и крупносерийного производств).