ТКМ Лекции / Lektsia / Lektsia_6

Лекция 6 Основные понятия о заготовках и методах их получения

В машиностроении заготовкой называют предмет труда, из которого путем изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь. Одну и ту же деталь можно изготовить из заготовок, полученных различными технологическими процессами. Одним из основополагающих принципов выбора процесса получения заготовки является ориентация на такой процесс изготовления, который обеспечит ей максимальное приближение к готовой детали.

Поэтому заготовки характеризуются следующими показателями: формой, которая в значительной степени определяет технологию ее изготовления и последующей обработки (1); точностью размеров и состоянием поверхности, которые являются факторами, влияющим на стоимость изготовления детали (2). Точность размеров – это степень приближения действительных значений размеров деталей машин к размерам, заданным на чертеже. Под состоянием поверхности понимают шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Точность заготовки технологически определяется понятиями о припусках и напусках. Под припуском на механическую обработку понимают слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали (рисунок 6.1, б). Припуски делят на общие и операционные.

– под общим припуском на обработку понимают слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью;

– под операционным припуском понимают слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Технологическая операция – это часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, под одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.

Завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материала, режущего инструмента и электроэнергии. Заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовки и высокой квалификации рабочего. Поэтому назначаемый припуск должен быть оптимальным для данных условий производства.

Рисунок 6.1 – Деталь типа «вал» (а); заготовка для детали с общим припуском на обработку (б)

Под напуском понимают избыток металла на поверхности заготовки (сверх припуска), обусловленный упрощением конфигурации заготовки для облегчения условий ее получения. Например, штамповочные уклоны или литейные радиусы (рисунок 6.1, б).

В себестоимости изготовления детали значительную долю составляют затраты на материал (около 60 %). Выбор процесса получения заготовки по критерию затрат на материалы определяют следующие показатели:

– Коэффициент выхода годного металла (КВГ) характеризует расход металла в заготовительном цехе, размер брака, технологических отходов, определяется по формуле:

КВГ = М₂ /М₁;

где М₁ – масса исходного металла; М₂ – масса заготавливаемого металла;

– Коэффициент весовой точности (КВТ) отражает степень приближения формы и размеров заготовки к форме и размерам детали, т.е. характеризует объем механической обработки, определяется по формуле:

КВТ = М₃ /М₂;

где М₂ – масса заготавливаемого металла; М₃ – масса готовой детали;

– Коэффициент использования металла (КИМ) отражает общий расход металла на изготавливаемую деталь, определяется по формуле:

КИМ = М₃ / М₁;

где М₃ – масса готовой детали; М₁ – масса исходного металла.

В современном машиностроении применяют основные методы получения заготовок, которые классифицированы и показаны на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Основные методы получения заготовок

Литьем получают заготовки практически любых размеров, как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости и криволинейные поверхности, пересекающиеся под различными углами. Точность размеров и качество поверхности зависят от способа литья. Наиболее часто этим методом получают заготовки для корпусных деталей, станин станков. Подробно этот метод рассмотрен в лекции 7. Обработкой металлов давлением получают машиностроительные профили, кованные и штампованные заготовки. Подробно этот метод рассмотрен в лекциях 8 и 9.

Сварные заготовки изготавливают различными способами сварки. В ряде случаев сварка упрощает изготовление заготовки, особенно сложной конфигурации. Подробно этот метод рассмотрен в лекции 10. Порошковая металлургия наиболее перспективный метод получения заготовок. Сырьем для получения заготовок служат полимерные массы и порошки различных материалов. Наиболее характерной особенностью таких заготовок является то, что они по форме и размерам могут соответствовать форме и размерам готовых деталей и требуют лишь незначительной, финишной обработки. Подробно этот метод рассмотрен в лекции 11.

Выбор метода получения заготовки в машиностроении определяется факторами, которые классифицированы и показаны на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Факторы, влияющие на выбор техпроцесса получения заготовки

К группе конструктивных факторов относятся: геометрия и форма выпускаемых деталей, размер выпускаемых деталей. К группе производственных факторов относятся: степень электрификации, механизации и автоматизации производства, применение новой техники и прогрессивной технологии, уровень техники безопасности. Под технологическими факторами понимают: марку материала, шероховатость поверхности, точность размеров и производительность процесса. Учитывая данные факторы, технолог выбирает метод получения заготовки.

Контрольные вопросы к лекции 6:

1. Дайте определение понятию «заготовка»

2. Какими основными показателями характеризуются заготовки.

3. Дайте определение понятиям «припуск», «общий припуск», «операционный припуск».

4. Объясните формулу расчета коэффициента использования металла (КИМ).

5. Дайте основную классификацию методов получения заготовок.

6. В чем состоит преимущества метода получения заготовок порошковой металлургией.

7. Перечислите и охарактеризуйте факторы, определяющие выбор метода получения заготовки.