Заготовки деталей машин. Припуски на механічну обробку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Заготовки деталей машин. Припуски на механічну обробку

1. Загальні відомості про заготовки

2. Коротка характеристика способів одержання заготовок

3. Підготовка заготовок до механічної обробки

4. Визначення виду заготовок і засобів їх виготовлення

5. Техніко-економічне обгрунтування вибору заготовки

6. Практичні рекомендації щодо вибору способу виробництва заготовок

7. Припуски на механічну обробку деталей машин

1. Загальні відомості про заготовки

заготовка припуск деталь лиття

Заготовка - це напівфабрикат з якого виготовляється деталь шляхом змінювання форми, розмірів, властивостей поверхні і (чи) матеріалу.

Заготовки характеризуються:

· матеріалом з якого вона виготовлена;

· конфігурацією і розмірами;

· точністю одержаних розмірів;

· станом поверхні.

Припуск на механічну обробку - це шар металу, який треба видалити з поверхні заготовки з метою одержання потрібних за кресленням форми і розмірів деталі, а також певної якості поверхневого прошарку.

Напуск - це залишок металу на поверхні заготовки (поверх припуску), який обумовлений технологічними вимогами спрощення конфігурації заготовки для полегшення умов її одержання (в більшості випадків напуск видаляється механічним шляхом).

Рисунок 1 - Припуски, напуски і розміри корпусу підшипника (а), пробки (б) і вала (в)



Рисунок 2 Схема нанесення напусків (заштриховано) на поковки типу вала (а), кільця (б) і вилки (в); напуски на уступ (1), виїмку (2), фланець (3), бурт (4), отвір (5) і зіво вилки (6); припуск (7); контур деталі

Рисунок 3 Технологічні напуски на молотові поковки: скіс після розрубування вала (а), скіс уступу вала (б), торцева сфера біля вала після протягування (в), бочкоподібність поковки після осаджування (г), конусність отвору (д, е)



Рисунок 4 Форма напусків для захоплення валів при термічній обробці

Розрізняють три основних види заготовок:

· машинобудівельні профілі;

Рис. 5 Профілі отримані волочінням

· штучні заготовки, які одержують литтям, куванням, штампуванням чи зварюванням;

Рис. 6 Поковки виготовленні вільною ковкою



Рис.7 Підкладний штамп та поковки, штампованні на молоті

Рис. 8 Схема ротаціоної ковки

· комбіновані заготовки - це складні заготовки, які одержують з'єднанням (наприклад, зварюванням) штучних заготовок.

2. Коротка характеристика способів одержання заготовок

Лиття в піщані форми.

75 - 80% виливків виготовляють саме цим методом. Форма і маса заготовки не обмежені. Точність - низька; шорсткість - висока; припуски - великі; вартість заготовки - min,але вартість механічної обробки - max. Виливають сталь, чавун, рідко кольрові метали. Застосовують в одининочному і серійному виробництвах.



Рис. 9 Послідовність виготовлення лиття в піщаній формі

Рисунок 10 Схема послідовності виготовлення виливки

Лиття в оболонкові форми.

Форма складається з двох напівформи д 6-20 мм з формувальної суміші на фенолформальдигідній зв'язці; після складання засипається піском (дробом); точність висока (12 кв-т); шорсткість мала (R_z 10…20 мкм); витрати металу менше на 30-50 %; механічної обробки менше на 40…50%; процес легко механізується; оснастка металева; виготовляють дрібні і середні виливки, тонкостінні з чавуну, вуглецевої і легованої сталі, кольорових металів.

Рисунок 11. Послідовність виготовлення оболонкових форм

Лиття за виплавлювальними моделями.

Застосовується для складних і точних заготовок( нема роз'єму форми); сплави будь-які; модель одноразова з легкоплавного сплаву (парафін); формувальна суміш - рідка суспензія наноситься до 12 шарів, сушіння кожного шару 2ч4 год.; оболонка товщиною 1,5 - 4,0 мм. Точність 11 кв-т; R_z 20 10 мкм; заливання у гарячу форму до 900^єC; механічної обробки - min; виготовляють дрібні, але складні заготовки (звичайно жароміцні, кольорові, високолеговані).

Кокільне лиття - це найбільш дешевий серед спеціальних способів лиття. Форми металеві, використовуються багатократно (50 - 800 виливків). Конструкція форми - рис. 13.В цих формах одержують точність виливків 12 кв-т; R_z 20 мкм Тут дуже велика швидкість кристалізації - не можна одержати складну форму; немає податливості і проникловості. Механічні властивості більше на 10…15 %, витрати металу зменшуються на 10…20% за рахунок скорочення ливникових систем. Трудомісткість механічної обробки менше у 1,5…2 рази, але кокілі коштують дорого. Застосовують для дрібних і середніх виливок з потребою 300…500 шт. на рік. Собівартість знижується на 30%, продуктивність підвищується в 4…6 разів.

Рисунок 12. Послідовність виготовлення виливків литтям за виплавлюваними моделями: а - виливок; б - прес-форма; в - електропіч для розплавлення легкоплавкого сплаву; г - прес-форма, заповнена легкоплавким сплавом; д - легкоплавка модель; е - легкоплавкі моделі з ливниковою системою; ж - легкоплавкі моделі, покриті шаром вогнетривкого матеріалу; з - заформовані легкоплавкі моделі

Рисунок 13. Конструкції кокілів: а - з вертикальною лінією роз'єму; б - нероз'ємний; в - з горизонтальною лінією роз'єму; г - з комбінованим роз'ємом

Відцентрове лиття - форма (виливниця) обертається. Точність і шорсткість як у кокілі. Метал ущільнюється. Не потрібно стержнів, нема ливникової системи (економія металу).Внутрішня поверхня накопичує домішки, неметалеві включення, ці поверхні треба механічно обробляти. Застосовують для труб, втулок, махових і зубчастих коліс, ободів і т. інше.

Лиття під тиском. Форма металева (стержні те ж). Тиск - до 30 кг/см². Точність 9 кв-т; товщина стінки - до 0,5 мм; R_z 40…10 мкм. Форми складні, стійкість не висока. Заготовки складні за конфігурацією з кольорових металів.

Рисунок 14 Схема лиття під тиском:

а - заповнення прес-форми; б - машина лиття під тиском

Машинобудівельні профілі виготовляють прокатуванням, пресуванням, волочінням. Заготовки одержують розрізанням профіля на механічних верстатах або газокисневих розрізальних машинах.

Кування застосовують для виготовлення заготовок масою від 0,2 до 350 кг і більше в одиночному та малосерійному виробництві. Вихідна заготовка - виливок ,прокат. Кування - на молотах і пресах. Припуски великі. Точність мала. Шорсткість висока (R_z 320…80 мкм). Застосовують підкладні штампи.

Рисунок 15. Поковки, що отримують звичайною ковкою (а) і в підкладних штампах (б)

Об'ємне штампування - виконують у відкритих і закритих штампах (рис. 16). Точність 12 кв-т, R_z 80…20 мкм; мікроструктура - щільна. Заготовки з будь-яких пластичних металів. Припуски - у 2-3 рази менше у порівнянні з поковкою.

Рисунок 16 Стадії штамповки у відкритому (а...д) і закритому (е...к) штампувальних рівчаках

Виконують на молотах, пресах і кувальних машинах, номенклатура поковок показана на рис. 17, 18, 19.

Рисунок 17. Заготовка деталі, що отримана штамповкою на молоті (а) і на КГШП (б)

Рис. 18 Номенклатура найбільш поширених поковок, штампованих на молотах, гарячештампувальних пресах.



Рис.19 Номенклатура найбільш поширених поковок, штампованих на горизонтально-кувальних машинах

Заготовки зварні та комбіновані.

Зварювані заготовки виготовляють різними способами зварювання - від електродугового до електорошлакового. В ряді випадків зварювання спрощує виготовлення заготовки, особливо складної конфігурації і великих розмірів. Зварювані заготовки складається з окремих частин, котрі можуть бути з різних матеріалів і виконані різними технологічними методами (лиття, штамповкою, різанням з профілю). Такі заготовки називаються комбінованими. За рахунок спрощення конструкції зварних заготовок та раціонального підбору технологій зварювання забезпечують економію металу до 30…60%, скорочення трудомісткості, і в цілому собівартість виготовлення заготовок. Приклади зварених та комбінованих заготовок показана на рис. 20ч5.24.



Рисунок 20 Зварюване зубчате колесо

Рисунок 21 Зварювані тяги

Рисунок 22. Зварювані підшипникові опори



Рисунок 23 . Провушина амортизатора: а - лита; б - зварювана

Рисунок 24 . Напіввісь трактора

3. Підготовка заготовок до механічної обробки

Ливарні заготовки - обрубання ливникових систем, очищення поверхні (дробомети рис. 25, барабани, тощо).



Рис.25 Схема дробоструменевого устаткування

Заготовки зі сталі, чавуну та кольорових металів піддають термічній обробці (відпалювання, нормалізація) для зняття внутрішніх напруг та поліпшення оброблюваності металевим інструментом.

Поковки, штамповки - обрізання облою, проживання отворів, очищення поверхні, випрямлення, калібрування. Технологічна обробка: нормалізація, поліпшення.

Примітка

Термічна обробка заготовок проводиться за ГОСТ 17535-77.

Прокат - випрямлення ,розрізання на заготовки (пилка дискова - верстат моделі 8А66; пилка стрічкова; пилка тертя; відрізні різці; абразивні круги).

Листовий матеріал - газокисневе розрізання на штучні заготовки.

4. Визначення виду заготовок і засобів їх виготовлення

Вибір оптимального методу одержання заготовки визначається на підставі аналізу ряду чинників: матеріалу деталі; технічних вимог щодо її виготовлення; обсягу та серійності випуску; форми поверхонь і розмірів деталей. Метод одержання заготовки, що забезпечує технологічність і мінімальну собівартість, вважається оптимальним.

Найчастіше широко застосовують для отримання заготовок у машинобудуванні такі методи: лиття, обробка металів тиском, зварювання, а також комбінації цих методів. Проте кожний із методів містить велику кількість засобів отримання заготовок.

Види заготовок і засоби їх виготовлення для конкретних деталей визначаються відповідно до чинників:

Матеріал. Визначає метод отримання заготовок. Найбільш широко використовувані матеріали згруповані в 7 груп

Серійність виробництва. Для визначення цього показника необхідно знати масу деталі (відповідно до креслення) і конкретну програму випуску.

Конструкційна форма. Конструкційні форми деталей загального машинобудування класифіковані в 14 видах. Вибір відповідного коду проводиться на підставі порівняння реальної деталі з описом типових деталей.

Маса заготовки. За масою заготовки згруповані у 8 діапазонів.

Найчастіше використовувані засоби отримання заготовок у машинобудуванні, для зручності користування в роботі, закодовані.

Таким чином, визначивши коди за кожним із чотирьох чинників, виявимо перелік можливих видів і засобів отримання заготовок для даної деталі.

1. За кодом матеріалу деталі знаходимо відповідний стовпчик у таблиці.

2. За кодом серійності виробництва уточнюємо місце визначеного стовпчика.

3. Код конструкційної форми деталі визначає остаточне місце стовпчика даних у відповідному коді серійності.

4. Код маси деталі уточнює стовпчик потрібного коду форми деталі, що вказує перелік кодів видів заготовок.

Розшифровування кодів видів заготовок із вказівкою конкретних засобів виготовлення є рекомендаційним для даної деталі на першому етапі вирішення поставленого завдання.

Задача 1. Визначити можливі види та засоби отримання заготовок для деталі "Вал-шестерня" - креслення ТМ1. Річна програма випуску: 10000 шт.

Розв'язання.

1. Визначаємо чотири основні показники деталі:

Матеріал - сталь 25ХГНМТ, для даної марки сталі визначаємо код - 5.

Серійність виробництва - (вид заготовок - штамповки, поковки, прокат - маса 6,3 кг - програма 10000 шт.) визначаємо код - 4.

Конструкційна форма - (основні ознаки деталі) відповідно до креслення визначаємо код - 2.

Маса заготовки -визначаємо код - 4.

2. З огляду на визначені вище коди чотирьох основних показників деталі, визначаємо можливі види та засоби отримання заготовок для даної деталі:

матеріал - 5;

серійність - 4;

конструкційна форма - 2;

маса - 4.

За визначеними раніше кодами 5-4-2-4 з рядка "Види заготовок" виписуємо рекомендовані коди видів - 7, 8, 9, 10.

Визначаємо коди видів заготовок:

7 - штампування на молотах і пресах;

8 - штампування на горизонтально-кувальних машинах;

9 - вільне кування;

10 - прокат.

Визначивши можливі види отримання заготовок для деталі "Вал-шестерня", завершуємо даний етап.

5. Техніко-економічне обґрунтування вибору заготовки

Проведені на першому етапі дослідження дозволяють визначити рекомендовані засоби отримання заготовок. Прийняття остаточного рішення про вибір конкретного засобу з рекомендованих переліком (результати етапу 1) здійснюється шляхом порівняння після визначення собівартості отримання заготовки для кожного з можливих видів.

Визначення собівартості виробництва заготовок (без урахування витрат на попередню механічну обробку), отриманих шляхом лиття і обробки тиском, здійснюється за залежністю:

, (1)

Де - базова вартість заготовок, грн./т

- маса деталі, кг (див. креслення деталі);

- маса заготовки, кг:

; (2)

- коефіцієнт вагової точності;

- коефіцієнт доплати за термічну обробку та очищення заготовок, грн./т;

- коефіцієнт, який враховує точнісні характеристики заготовок;

- коефіцієнт, який враховує серійність випуску заготовок;

- вартість відходів (стружки), грн./т;

- коефіцієнт, який враховує інфляцію (для цін до 1991 року).

Порівняння засобів виробництва заготовок за їх собівартістю дає підставу для прийняття остаточного рішення щодо оптимального методу та засобу отримання.

Задача 2. Визначити собівартість виготовлення заготовки "Вал-шестерня", отриманої штампуванням на молотах - креслення ТМ1. Річна програма становить 10000 шт.

Розв'язання.

Визначаємо собівартість виробництва заготовки, отриманої штампуванням на молотах, за залежністю:

; (табл. 7.8); кг

(кг)

;

кг ; грн.^*;

кг; грн.^*

( грн.)^*

; - для штамповок, поковок і прокату не враховується;

; грн./т;

(грн.)^*

Вартість заготовки-штамповки для ТМ1 - 17,5 грн.^*

Аналогічно визначається вартість отримання заготовок за варіантами задачі 5.1, чим завершується другий етап рішення задачі на вибір засобу отримання заготовки.

6. Практичні рекомендації щодо вибору способу виробництва заготовок

У якості загальних рекомендацій можна вказати такі:

А - корпусні коробчаті деталі, в яких монтують робочі механізми та вузли машин (корпуси двигунів, станини, коробки передач, редуктори та ін.) переважно виготовляють литтям незалежно від типу виробництва.

Б - Корпусні деталі відкритого типу на яких монтують робочі механізми та двигуни (рами, корпуси), а також деталі, що зв'язують окремі вузли машин і одночасно виконують функції корпусних, але з меншими розмірами (кронштейни, траверси та ін.) в малосерійному та одиничному виробництві раціонально виготовляти зварними або виливаними.

В - Деталі вузлів машин:

1) зубчасті колеса, маховики, маточини, кришки корпусів підшипників, важелі, тяги та інше в серійному виробництві виготовляють литтям в тих випадках, коли їх виготовлення штампуванням нерентабельне; в одиничному та малосерійному виробництві їх виготовляють литтям;

2) гладкі та ступінчасті вали, втулки, кільця в одиничному і серійному виробництві доцільно виготовляти із прокату;

3) балки, кронштейни, плити в одиночному і малосерійному виробництві доцільно виготовляти з профільного сортового прокату (кутники, швелери та ін.) з застосуванням зварювання.

У великосерійному і масовому виробництві деталі 2 і 3 груп раціонально виготовляти з періодичного і спеціального сортового прокату та пресованих профілів.

7. Припуски на механічну обробку деталей машин

Припуски на механічну обробку заготовок визначаються при розробці креслення заготовки. Припуски можуть визначатись аналітичним шляхом, тобто розрахунком і табличним методом, тобто використовуючи накопичений досвід.

Аналітичний метод розрахунку припусків

Цей метод заснований на формулі Ковака

(3)

де - мінімальний припуск на виконання переходу;

- висота мікронерівностей на попередньому переході;

- глибина дефектного прошарку на попередньому переході;

- сумарна кривизна заготовки на попередньому переході;

- похибка установлення заготовки на виконуваному переході.

Всі складові , визначаються, як правило, з довідника технолога машинобудівника, залежно від якості поверхні та умов обробки (див.[11] табл. 1ч30, стр.180-191).

Схеми розташування припусків для методу автоматичного одержання розмірів показано на рис. 26. За цією схемою визначаються розміри заготовки на виконуваному переході.

З рис. 26 маємо:

аа

аа (4)

Рис. 26 Схеми розташування припусків і допусків, метод автоматичного отримання розмірів на налагоджених верстатах.

Табличний метод призначення припусків

При застосуванні цього методу треба визначити основні характеристики заготовки та залежно від них призначити припуски на оброблювані поверхні.

Призначення припусків на ливарні заготовки

1. Визначається клас точності розмірів і мас та ряди припусків залежно від методу одержання виливки ,його габаритів та матеріалу за ГОСТ 26645-85.

2. Призначаються допуски на оброблювані поверхні залежно від класу точності і номінального розміру за ГОСТ 26645.

3. Призначаються припуски: основні, залежно від допусків на відповідний розмір виливка і ряду припусків і додаткові залежно від зміщення та жолоблення елементів виливки.

Загальний припуск на механічну обробку визначається як сума основного і додаткового припусків.

Призначення припусків на штамповані заготовки

1. Визначаються основні характеристики поковки: клас точності, група сталі ,ступінь складності, конфігурація поверхні розняття штампа.

Клас точності - залежить від методу штампування:

Штампування	Клас точності
Прецезійне	Т1
Об'ємне (гаряче, холодне) калібрування	Т1, Т2
На гарячештампувальному верстаті	Т2, Т3
На ГКМ, на гвинтовому та гідравличному пресах	Т4, Т5
На КГШП:
Відкрите	Т4, Т5
закрите	Т2, Т3
Видавлюванням	Т3, Т4
На ППШМ	Т4, Т5

Групи сталі

М1 - вуглецю до 0,35%, легуючих елементів до 2%

М2 - вуглецю до 0,35-0,65%, легуючих елементів 2-5%

М3 - вуглецю понад 0,65%, легуючих елементів понад 5%

Ступінь складності

За конфігурацією поверхні розняття штампа

розрізняють поковки з плоскою (П), симетричною (Зс) чи несиметричною (Зн) зігнутою поверхнею розняття.

2. Залежно від класу точності, групи сталі та ступеню складності поковки за рис. 27 визначається вихідний індекс поковки.

3. Призначають основний припуск залежно від вихідного індексу, лінійних розмірів і шорсткості поверхні деталі. Призначають додатковий припуск для компенсації зміщення поверхні розняття штампа, зігнутості поковки, відхилення міжосьової відстані. Загальний припуск це сума основного і додаткових припусків.

Рисунок 27. Визначення вихідного індексу

Припуски на заготовки з прокату.

Нормативні матеріали для розрахунку припусків. Призначення припусків табличним методом.

Запитання для самоконтролю

1. Що розуміють під заготовкою, напуском та припуском на механічну обробку?

2. Які види заготовок застосовують для виготовлення деталей машин?

3. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям в піщані формі?

4. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям в оболонковій формі?

5. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям за виплавлювальними моделями?

6. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям у кокіль?

7. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям відцентровим?

8. В чому полягають основні особливості заготовок, що отримані литтям під тиском?

9. Якими методами виготовляють машинобудівельні профілі, та якими методами їх розрізають на заготовки?

10. В чому полягає суть та основні характеристики метода отримання заготовок "вільним куванням"?

11. В чому полягає суть та основні характеристики метода отримання заготовок "об'ємним штампуванням"?

12. В чому полягає суть та основні характеристики метода отримання заготовок "зварюванням"?

13. Як підготовлюються заготовки отримані різними способами до механічної обробки?

14. За якими критеріями вибираються методи та засоби одержання заготовок?

15. Якими методами визначаються припуски на механічну обробку деталей машин?

16. В чому полягає суть аналітичного методу розрахунку припусків?

17. В чому полягає суть визначення припусків табличним методом?

Размещено на Allbest.ru

...