книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб
.pdfс. и. ключников
ПОВЫШЕНИЕ
ТОЧНОСТИ
ПОКОВОК
МАШГИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва — 1960
,____ Ч . .. |
9 |
|
s roO iT/ьли мя |
I A n /П Q "Г“ |
|
/ЧЯ» |
ЗНАЙ |
J £ИР V'*' |
|
— — ■...’J |
|
Книга |
содержит обширный материал по техно |
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
средних размеров деталей для автомобилей, |
тракторов, |
сельско |
хозяйственных машин, мотоциклов, вагонов, |
моторов, компрессо |
|
ров, самолетов, врубовых машин, бурового |
инструмента, |
метизов |
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
поковок, на каждую тонну |
веса готовых деталей |
|
|
|
|
Производство заготовок |
|
Отрасли машиностроения |
|
свободной |
штамповкой |
|
|
ковкой |
|
|
|
|
|
Автотракторостроение ... ................................... |
_ |
300 |
|
Транспортное машиностроение........................... |
. |
изо |
350 |
Сельхозмашиностроение........................................... |
|
изо |
430 |
Тяжелое машиностроение .................................... |
|
1500 |
800 |
Строительное и дорожное машиностроение . . . |
1860 |
660 |
|
Общее машиностроение.......................................... |
■ |
2000 |
790 |
Станкостроение........................................................... |
|
2000 |
870 |
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;
Рд — вес детали в кг; |
:■ |
Рп —вес поковки в кг. |
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:
|
К ~ ^куз^яехг |
|
||
|
^мт^куз^мех |
» |
||
К = |
к 1/г |
|
К |
К |
П-мех |
И^лех |
|
||
И |
|
|
||
|
^мт^куз |
|
|
Р'куз |
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
гидравлических прессах, достигает |
мм. |
8