1.3. Размеры и геометрия заготовки

Для изготовления детали, отвечающей всем заданным требованиям, используется заготовка, размеры которой отличаются от размеров детали на величину припуска. Припуск – минимально необходимый слой металла, удаляемый в процессе механической обработки с целью обеспечения заданной точности и качества обработанной поверхности. Припуск откладывается по нормали к поверхности, подлежащей обработке. В итоге наружная поверхность заготовки будет иметь больший размер в сравнении с деталью, внутренняя – меньший (рис. 1.3.1). В дисциплине «Основы технологии машиностроения» подробно рассматривается методика расчета припусков.

При выполнении каждой операции механической обработки с заготовки удаляется соответствующий припуск. Таким образом, за все операции технологического процесса изготовления детали с заготовки удаляется суммарный припуск Z_с. Очевидно, что при обработке наружной поверхности тела вращения, суммарный припуск на диаметр будет равен разности диаметра заготовки d₃ и диаметра окончательно обработанной детали d_д: 2Z_с = d₃ – d_∂, при обработке отверстия суммарный припуск равен разности диаметра отверстия детали и диаметра заготовки Д₃: 2Z_с = Д_о – Д₃.

Рис. 1.3.1. Припуски 1, размеры детали А₃, d₃, D_∂ и заготовки A₃, d₃, D_∂

Но геометрическая форма заготовки не всегда повторяет форму обрабатываемой детали. Это определяется тем, что некоторые участки поверхности заготовки либо не могут быть сформированы используемым способом производства, либо невозможно с заданной геометрией изготовить штамп или литейную форму. В этих случаях упрощают геометрическую форму заготовки, заменяя фасонную поверхность, например, поверхностью тела вращения (рис. 1.3.2), для чего сверх припуска добавляют слой металла, называемый напуском. Напуск – объем металла, добавляемый к заготовке сверх припуска для упрощения ее формы.

В итоге заготовка будет иметь простую геометрию, облегчающую процесс ее производства. Однако при механической обработке с заготовки придется удалять больший объем металла, в который входит как припуск, так и напуск. Такое положение будет способствовать уменьшению коэффициента весовой точности К_им и коэффициента использования металла К_им.

Рис. 1.3.2. Припуски 1 и напуски 2 на поковке

1.4. Оценка использования материала в заготовительных и механических цехах

На машиностроительных заводах заготовка, произвденная в заготовительном цехе (кузнечном, литейном), поступает в механический цех, где ее обрабатывают, получая деталь.

Для производства заготовки массой M_з необходимо использовать определенную массу металла М_о, которая больше М_з, в связи с разного рода потерями. Оценку использования металла в заготовительных цехах ведут с применением коэффициента выхода годного:

.

Заготовка массой М_з поступает в механический цех, в котором после ее обработки получают деталь массой М_д. Оценку использования металла в механическом цехе проводят с применением коэффициента весовой точности:

.

Общую оценку применения металла в заготовительном и механическом цехах осуществляют по коэффициенту использования металла:

В различных отраслях промышленности коэффициент К_им разный. Так, в приборостроительной промышленности он составляет 56%, в электротехнической – 61%, в автомобильной – 70...75%, а в среднем по народному хозяйству страны – около 50%. Подсчитано, что экономия металла в пределах страны всего 1% дает 1,4 млн. тонн металла, достаточного для изготовления 300000 грузовых автомобилей. Все это определяет высокую актуальность работ по повышению коэффициента К_им, выбору наиболее целесообразного способа производства заготовок.

Только автомобильная промышленность потребляет около 30% от всего количества черных металлов, используемых в народном хозяйстве. В связи с этим становится важным снижение массы, (которая приблизительно составляет у автомобиля «Жигули» – 0,6 т, «Волга» – 1,1 т, «ЗИЛ» – 2,4 т, «КамАЗ» – 5,0 т) автомобиля, которая также способствует уменьшению расхода топлива, повышению производительности труда, снижению себестоимости изготовления автомобиля.