Машиностроение и механика. Лекции по ткм Какие заготовки используются в машиностроении

Заготовка? предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

Выбрать заготовку? это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски только на обрабатываемые поверхности, наконец, круг дополнительных технических требований и условий, позволяющих разработать технологический процесс ее изготовления.

Формы и размеры заготовки должны обеспечивать минимальную металлоемкость и достаточную жесткость детали, а также возможность применения наиболее прогрессивных, производительных и экономичных способов обработки на станках. В поточно-массовом и серийном производстве стремятся приблизить конфигурацию заготовки к готовой детали, увеличить точность и повысить качество поверхностей. При этом резко сокращается объем механической обработки, а коэффициент использования м достигает величины 0,7?0,8 и более. В условиях мелкосерийного и единичного производства требования к конфигурации заготовки менее жесткие, а желательная величина м > 0,6.

По виду базового технологического метода изготовления выделяют следующие виды заготовок:

Получаемые литьем (отливки);

Получаемые обработкой давлением (кованые и штамповочные поковки);

Заготовки из проката;

Сварные и комбинированные заготовки;

Получаемые методом порошковой металлургии;

Получаемые из конструкционной керамики.

Способ изготовления заготовки во многом определяется материалом, формой и размерами детали, программой и сроками выпуска, техническими возможностями заготовительных цехов, соображениями экономического характера и прочими факторами. Считают, что выбранный способ должен обеспечивать получение такой заготовки, которая позволила бы изготовить деталь (включая полный цикл механической, термической и прочей обработки) наименьшей себестоимости.

Заготовка каждого вида может быть изготовлена одним или несколькими способами, родственными базовому. Так, например, небольшие заготовки простейшей формы из сплава АЛ9 могут быть получены литьем: в землю, в кокиль, в оболочковую форму, по выполняемым моделям, под давлением; способом вакуумного всасывания, штамповкой из жидкого металла и пр. Каждому способу присущи определенные технические возможности по обеспечению точности формы и расположению поверхностей, по точности выполняемых размеров, по шероховатости и глубине дефектного слоя поверхностей, требования к допустимой толщине стенок, к величине литейных (штамповочных) радиусов и уклонов, к размерам и расположению получаемых отверстий и пр. Технические возможности широко представлены в 5, 7, 9, 10, 30 и других справочниках и пособиях.

Исходные данные для выбора заготовки? это чертеж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием массы и марки материала; годовой объем выпуска и принятый тип производства, данные о технологических возможностях и ресурсах предприятия и др. С их учетом принимают метод получения заготовки и разрабатывают чертеж. Чертеж заготовки вычерчивают с необходимым количеством проекций разрезов и сечений. На каждую из обрабатываемых поверхностей устанавливают припуск. Величину припуска принимают по таблицам из указанной литературы. На самые ответственные функциональные поверхности деталей величину припуска определяют расчетно-аналитическим способом (см. раздел 8). Номинальные размеры заготовок получают суммированием (для отверстий вычитанием) номинальных размеров деталей с величиной принятого припуска. Предельные отклонения (или допуски) размеров устанавливают исходя из достигаемой точности (исходного индекса и класса точности Т i) получения заготовки принятым способом [ 5, 7, 10, 15] и др. Одновременно на чертеже обязательно указывают необходимые технические требования к заготовке: твердость материала, обычно в единицах Бриннеля (HB); точность; символами ЕСКД? допустимые погрешности формы и расположения поверхностей; номинальные значения и предельные отклонения технологических уклонов, радиусов, переходов; степень и методы очистки поверхностей (травлением, галтовкой, дробеметной очисткой и т.д.); способы устранения дефектов поверхностей (вмятин, зажимов, утяжек, смещение плоскостей и пр.); способы и качество предварительной обработки (например, обдирка, обрезка, правка, зацентровка и др.); методы контроля размеров и твердости (визуальный, по шаблонам, ультразвуковой и др.); поверхности, принимаемые за черновые технологические базы и т.д.

В соответствии с ГОСТ 26645?85 в технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны нормы точности отливки . Их приводят в следующем порядке: класс размерной точности отливки (обязательно), степень коробления, степень точности поверхностей, класс точности массы (обязательно) и допуск смещения отливки. Например, для отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм:

точность отливки 8-5-4-7 см 0,8 (ГОСТ 26645?85.) Допускаются ненормируемые показатели точности отливок заменять нулями, а обозначение смещения опускать,тогда:

точность отливки 8-0-0-7 (ГОСТ 26645?85.)

В технических требованиях к чертежам поковок из стали, получаемых методами горячей ковки (ГОСТ 7505?89), предусматриваетя отражать их конструктивные характеристики :

1. Класс точности (Т1, Т2, Т3, Т4 и Т5) ? устанавливают в зависимости от технологического процесса и оборудования для изготовления поковки, а также исходя из предъявляемых требований к точности ее размеров.

2. Группу стали (М1, М2 и М3) ? указывают процентное содержание углерода и легирующих элементов в материале поковки.

3. Степень сложности (С1, С2, С3 и С4), являющуюся одной из конструктивных характеристик формы поковок (качественно оценивающих ее), а также используемой при назначении припусков и допусков.

4. Конфигурацию поверхности разъема штампа: П? плоская; И с? симметрично изогнутая; И н? несимметрично изогнутая.

От этих характеристик зависят исходный индекс , допуски на размеры и отклонения формы и расположения поверхностей.

Чертежи заготовок вычерчивают в том же масштабе и на таких же форматах, на каких изображены детали. В контуры заготовки синим цветом или тонкими черными линиями вписывают контуры детали. Массу заготовки рассчитывают по номинальным размерам. В конечном счете, чертеж и технические требования должны содержать достаточно информации для разработки рабочей документации по изготовлению заготовок в заготовительных цехах реальных производств. В пояснительной записке чертеж заготовки располагают непосредственно за текстом.

При выборе заготовки студенты сравнивают 2?3 возможных способа ее изготовления. Из альтернативных принимают наиболее рентабельный, причем рентабельность способа следует обстоятельно и корректно обосновать. Текст пояснительной записки вместе с чертежом заготовки, экономическими расчетами и выводами не должен превышать 2,5?3 с.

Пример 3. Выбрать рациональный способ получения и составить чертеж заготовки детали (рис.1) для изготовления в условиях серийного производства с N = 4800 шт. в год.

Заготовки зубчатых колес подобной формы при серийном их выпуске обычно получают штамповкой в открытых штампах на молотах или кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП). В литературе указывается, что штамповка на КГШП обеспечивает изготовление относительно точных поковок без сдвига в плоскости разъема, у которых припуски на 30% меньше, чем у заготовок, получаемых на молотах. Производительность штамповки на прессах в 1,5?2 раза выше, чем на молотах; работа происходит без ударов. На прессах штампуют и прошивают отверстия. Поковки, получаемые на КГШП, позволяют несколько снизить объем механической обработки и обеспечивают коэффициент использования материала в пределах м = 0,7?0,75.

В случае получения заготовок из проката объем механической обработки резко возрастает, а величина м падает до 0,4 и ниже.

Следовательно, наиболее рациональным способом получения заготовки допустимо считать штамповку на КГШП. Спроектируем чертеж заготовки (см. рис. 2). Далее по табл. 22 определим припуски на обрабатываемые поверхности, соответствующие ГОСТ 7505?89, с учетом которых расчетная масса заготовки составит G = 6,42 кг. По указанному стандарту материал поковки? сталь 40Х?относится к группе сталей М2, табл.24 ; конфигурация заготовки соответствует поковке степени сложности С2 ; класс точности? Т4 (поковки, получаемые в открытых штампах на ГКШП, табл. 25 ). Для сочетания G = 6,42 с М2, С2 и Т4 исходный индекс 14, табл. 27 . Пользуясь полученным значением индекса по табл. 28 , установим и перенесем на чертеж допуски и предельные отклонения на диаметр венца 225 мм, толщину венца 29 мм, длину ступицы 45 мм и прочие размеры заготовки колеса. Закончим оформление чертежа записью необходимого минимума технических требований (см. чертеж заготовки).

Ориентировочная стоимость заготовки по методике составит, руб:

где? базовая стоимость 1 т штамповок, руб.; Условно в ценах бывшего СССРC б = 373 ; ? масса заготовки, кг; ? масса готовой детали, кг; ; , и? коэффициенты, зависящие от класса точности, степени сложности, массы, марки материала и объема производства для штамповок класса точности Т4 по ГОСТ 7505?89, ; ?для низколегированной стали М2, ; и, табл. 2.12 ; табл. 2.13 ; ? цена 1 т отходов, руб. , табл. 2.7 .

С учетом значений параметров

Стоимость заготовки, полученной на молоте, в связи с увеличением припусков и общей массы, окажется несколько выше.

Стоимость заготовки из проката стали 40Х стоимостью руб/кг * и табл. 2.6 ? ,где - затраты на материал заготовки, руб; ? технологическая себестоимость резки проката на штучные заготовки, руб.

Длина детали мм (см. рис.1). Оставим минимальные припуски на подрезку торцов по 0,5 мм на сторону и, приняв для заготовок прокат диаметром 255 мм, определим массу заготовки

где? плотность стали, .

По формуле (а) руб. ? превышает стоимость заготовки, полученной на КГШП, даже без. К тому же недопустимо мал.

Таким образом, вариант получения заготовки на КГШП следует считать наиболее приемлемым.

• Отливки , полученные различными методами, применяются для изготовления деталей сложной формы из чугуна, цветных металлов и пециальной литьевой стали (к обозначению марки стали добавляется индекс Л). Методами литья в заготовке могут быть получены отверстия различной формы. Заготовки-отливки характеризуются повышенной шероховатостью поверхности, повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и высокой стоимостью; поковки, применяются для изготовления деталей из пластических металлов менее сложной, чем у отливок, конфигурации, но имеющих большие перепады размеров (например - диаметров). Методами ковки отверстия, как правило, не получают. Исключение составляют случаи, когда получение отверстия другими способами экономически нецелесообразно.
• Заготовки-поковки характеризуются меньшей, чем у отливок шероховатостью поверхности, но большей волнистостью; повышенной твёрдостью поверхностного слоя (корки), большими величинами припусков на обработку и невысокой стоимостью;
• Штамповки применяются для изготовления деталей из пластических металлов более сложной, чем у отливок, конфигурации. При штамповке возможно получение отверстий любой формы и конфигурации. Заготовка-штамповка отличается малой шероховатостью поверхности, высокой точностью, малыми значениями припусков на обработку и самой высокой стоимостью. Заготовки-штамповки применяют в тех случаях, когда имеются поверхности, которые невозможно обработать механически, но требуется их высокое качество;
• Сортовой прокат . Его основное достоинство - дешевизна. Он изготавливается из стали и цветных металлов в виде прутков с различной формой поперечного сечения (круг, квадрат, шестигранник, труба, угольник, тавр и т. п.). Заготовки из проката нашли самое широкое применение благодаря своей простоте и дешевизне. Существенным недостатком является низкий коэффициент использования материала.

Самым первым критерием при выборе типа заготовки служит материал из которого изготавливается деталь: сталь - прокат, поковка, штамповка, реже - отливка; чугун - различные способы литья; цв. металлы - прокат, отливка, реже - штамповка. Вторым критерием являются технологические возможности каждого из типов:

для деталей простой формы предпочтителен прокат; для деталей средних и крупных размеров простой формы с большими перепадами размеров - поковка; менее предпочтительны, из-за высокой стоимости, отливка или штамповка; для деталей сложной формы - отливка или штамповка.

Технико-экономическое обоснование правильности выбора заготовки

Выбор типа заготовки по данным критериям является приблизительным. Им может удовлетворять сразу несколько вариантов заготовок. Например - фланец (см. рис .).
Для более точного определения требуется выполнить экономический расчёт - расчёт технологической себестоимости изготовления детали. Этот расчёт довольно сложен и требует использования большого числа экономических данных реального предприятия. В учебных целях допускается вместо расчёта технологической себестоимости определить стоимость заготовки и прибавить к ней стоимость отличительных операций. Если при этом выбранные методы получения заготовки получаются равноценными, предпочтение следует отдать варианту с более высоким коэффициентом использования материала g. Он показывает - сколько % материала заготовки используется по назначению, а сколько идёт в отходы, в стружку. где q - масса готовой детали, г
Q - масса исходной заготовки, г. где r - плотность материала заготовки, г/мм 3 ;
V - объём заготовки, мм 3 .Прежде чем посчитать объём заготовки её необходимо спроектировать: по чертежу детали рассчитываются величины припусков на обработку, определяются размеры заготовки, разрабатывается её чертёж. Исходя из чертежа, заготовка разбивается на элементарные фигуры (цилиндр, параллелепипед, шар и т. п.), объём которых можно посчитать по известным формулам. Отдельно считаются объёмы тел, отдельно - объёмы пустот. Объём заготовки определится как
Если деталь изготавливается из проката или поковки, то стоимость заготовки определяется по весу материала, требующегося на изготовление детали и весу сдаваемой стружки руб., где S - цена 1 кг материала заготовки (проката ; поковки), руб.;
S отх - цена 1 т отходов , руб. получаемых остальными способами, с достаточной для курсового проектирования точностью определяется по формуле:

Где C i - базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;
k т, k с, k в, k м, k п - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, веса заготовки, марки материала и объёма производства деталей.

В случае, когда выбор типа заготовки влияет на содержание технологического процесса, определяют стоимость отличительных операций:

руб.,

Где Т ст- тарифная ставка рабочего - станочника, руб./час;
k=1,15 - коэффициент, учитывающий зарплату наладчика станка;
Tш.к - штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения данной операции, мин. от сопоставления способов получения заготовок

N - годовая программа, шт.

ВАРИАНТ 1 - поковка	ВАРИАНТ 2 - штамповка
	Масса готовой детали q = 3,058 кГ
Масса заготовки Q=10,409 кГ	Масса заготовки Q=5,794 кГ
Коэффициент использования материала g = 0,39	Коэффициент использования материала g = 0,53
= 11,6 руб.	S заг = 18,02 руб.
=1,25 руб.	Стоимость отличительных операций = 0
Окончательно получаем:
S заг = 11,6 + 1,25 = 12,85 руб.	S заг =18,02 руб.
Годовой экономический эффект Э г = (18,02 - 12,85) · 10 000 = 51700 руб.

Основными видами заготовок для деталей явл-ся заготовки, полученные:

Обработкой давлением;

Резкой сортового и профильного проката;

Комбинированными методами;

Специальными методами.

Получение заготовок литьём .

По сравнению с другими методами получения заготовок литьё обладает рядом преимуществ:

Высокие коэффициенты использования металла и весовой точности;

Практически неограниченные габариты и масса отливок;

Возможность использования сплавов, не поддающихся пластическому деформированию и трудно обрабатываемых резанием.

Метод получения заготовок литьём в песчано- глинистые формы вследствие своей универсальности применяются во всех типах производства. Этим методом производится около 80…85 % литых заготовок. Могут быть получены самые сложные отливки, практически неограниченных размеров. Отливки имеют равномерную структуру и характеризуются хорошей обрабатываемостью резанием. Литейные уклоны составляют 1-3˚ для деревянных моделей, 1-2˚ -для металлических моделей при ручной формовке, при машинной -0,5-1˚.

К недостаткам этого метода относятся :

Большой расход металла и формовочных материалов;

Большие припуски на м/о;

Большие производственные площади;

Большие капитальные затраты для создания нормальных условий труда;

Значительное кол-во брака.

Литьё в постоянные металлические формы –кокили позволяет увеличить производительность и съём с производственных площадей, увеличить точность и уменьшить шероховатость пов-тей, уменьшить расход металла и формовочных материалов, припуски на м/о, улучшить мех-е свойства материала, уменьшить себестоимость отливок и кол-во брака.

Формы кокилей изготовляются из чугуна или стали литьём с последующей м/о. Применяется также литьё в облицованный кокиль .

Наибольшее применение для литья в кокиль получили цветные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления, а следовательно, более высокую стойкость форм.

Стойкость кокилей составляет: при литье цветных сплавов – до 150 тыс. заливок, при литье чугуна – до 1-5 тыс. заливок, стали – не более 100-500 заливок.

К недостаткам литья в кокиль относятся :

Необходимость упрощения конфигурации отливок и увеличения толщины стенок полых отливок;

Затруднение выхода газов из формы, и как следствие – возможность образования газовых раковин;

Возможность появления отбелённого слоя на пов-ти чугунных заготовок.

Центробежное литьё применяется для получения отливок типа тел вращения (труб, дисков, втулок, цилиндров, шпинделей) и фасонных отливок из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Способ центробежного литья имеет несколько разновидностей: с вертикальной осью вращения, горизонтальной, наклонной, вертикальной, не совпадающей с осью отливки. Позволяет получить по сравнению с предыдущими способами более высокое качество структуры вследствие более организованного размещения атомов металла, меньший расход металла (отсутствуют прибыли, литниковые системы), уменьшить кол-во брака – выход годного литья достигает 95% (на – 20-60% больше, чем при литье в песчано- глинистые формы), снижение себестоимости изготовления отливок на 20-40%.

Недостатками явл-ся ограниченность конфигурации и размеров отливок, сложность формы для отливок сложной конфигурации.

Литьё под давлением позволяет получать точные отливки из цветных сплавов с малой шероховатостью и небольшой толщиной стенок, повышенную прочность отливок на 25-40% по сравнению с литьём в песчано- глинистые формы, уменьшить или полностью устранить припуски на обработку, осуществить высокую автоматизацию процесса, улучшить условия труда, сократить производственный цикл. Этим способом отливают заготовки деталей: корпуса карбюраторов, электромагниты, щиты малых электродвигателей и др.

Литьё под давлением производится на специальных литьевых машинах с горизонтальными или вертикальными камерами прессования; разновидностью литья под давлением явл-ся литьё с применением вакуума.

Недостатком способа явл-ся необходимость применения сложных форм и специального оборудования.

Литьё по выплавляемым моделям даёт возможность получать высокую точность и малую шероховатость поверхностей отливок, уменьшить внутренние напряжения в отливках или устранить совсем, получить минимальные припуски и улучшить условия труда.

Разновидностями способа явл-ся: литьё по растворяемым солевым моделям, литьё по выжигаемым моделям.

Недостатком данных способов явл-ся сложный технологический процесс получения отливок, требующий специального оборудования и специальной оснастки, длительный производственный цикл.

Литьё в оболочковые формы даёт по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы более высокую точность и меньшую шероховатость поверхности, малые припуски на обработку, снижение трудоёмкости по всем элементам процесса, высокую производительность, уменьшение кол-ва формовочных смесей в несколько раз, улучшение условий труда, возможность внедрения комплексной автоматизации.

Оболочковые формы могут быть: песчано-смоляными, химически твердеющими и жидкостекольными.

Недостатки литья в оболочковые формы – дорогая и сложная оснастка, дорогие формовочные смеси, необходимость изготовления точных металлических моделей.

Заготовки, полученные штамповкой жидкого металла , обладают высокой плотностью структуры. Способ позволяет снизить расход металла в 1,5-3 раза по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы, не требует дорогостоящего оборудования и оснастки.

Штамповка жидких металлов имеет несколько разновидностей:

С кристаллизацией под поршневым давлением;

Выжиманием;

Вакуумное всасывание;

Непрерывное литьё и др.

Кроме приведённых выше способов литья существуют и другие, например, литьё в формы: гипсовые, песчано- цементные, кирпичные, шамотно- кварцевые, глинистые, каменные, керамические и др.

В 1988 г. введён в действие единый ГОСТ 26645-85 « Отливки из металлов и сплавов» на отливки, получаемые любым способом из чёрных и цветных металлов и сплавов. Данный стандарт устанавливает допуски размеров, формы, расположения и неровностей поверхности, допуски массы и припуски на обработку. Согласно ГОСТ 26645-85 точность отливки характеризуется четырьмя показателями:

Классом размерной точности (22 класса);

Степенью коробления (11 степеней);

Степенью точности поверхностей (22 степени);

Классом точности массы (22 класса).

Обязательному применению подлежат классы размерной точности и точности массы отливок.

Стандартом предусмотрено 18 рядов припуска отливок.

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны нормы точности отливки в следующем порядке:

Класс размерной точности;

Степень коробления;

Степень точности поврхностей;

Класс точности массы;

Допуск смещения отливки.

Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8мм: Точность отливки 8-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85 .

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны в нижеприведённом порядке значения номинальных масс детали, припусков на обработку. Технологических напусков и массы отливки.

Пример условного обозначения номинальных масс, равных для детали -20,35 кг, для припусков на обработку -3,15 кг, для технологических напусков – 1,35 кг, для отливки – 24, 85 кг.

Масса 20.35-3.15-1.35-24.85 ГОСТ 26645-85 .

Для необрабатываемых отливок или при отсутствии напусков соответствующие величины обозначают «0». Например: Масса 20.35-0-0-20.35 ГОСТ 26645-85 .

Заготовки, получаемые обработкой давлением .

Различают следующие способы получения заготовок обработкой давлением:

Штамповка (горячая и холодная);

Специальные способы.

Все процессы обработки металлов давлением основаны на способности металлов в твёрдом состоянии устойчиво изменять формы и размеры под действием приложенных внешних сил, т.е пластически деформироваться. В процессе пластической деформации металл приобретает не только требуемую форму, но и меняет свою структуру и физико – механические свойства.

Способы получения заготовок давлением в основном явл-ся высокопроизводительными процессами, обеспечивают малые припуски и улучшенную структуру металла.

Материал, из которого получают заготовки давлением, должен обладать ковкостью: прочностью и пластичностью при высокой температуре. Ковкость в основном зависит от химического состава материала и его компонентов. Например, такие элементы, как хром, кремний, углерод и марганец- снижают, а никель – повышает ковкость. Наличие серы (при температуре 800-900 град) вызывает явление красноломкости, фосфора (более 0,03%) хладноломкости.

Ковка .

При ковке формообразование происходит вследствие свободного течения металла в стороны, перпендикулярные к движению формообразующего инструмента – бойка.

Ковкой заготовок на молотах и прессах получают поковки простой конфигурации с большой массой (до 250т). Поковки имеют хорошую структуру металла по всему сечению, т.к течение металла не ограничивается инструментом, и он хорошо проковывается. Ковка не требует специального инструмента и оснастки.

Недостатком явл-ся низкая производительность, большая трудоёмкость, большие припуски и напуски на обработку, низкая точность. Для получения поковок более сложной конфигурации применяют подкладные кольца и штампы. Уменьшить припуски на обработку и снизить трудоёмкость позволяет применение радиально- ковочных машин. Однако область их применения ограничена только телами вращения.

В зависимости от массы поковок для ковки применяют: пневматические молоты, паровоздушные молоты, гидравлические прессы.

Горячая штамповка .

По сравнению с ковкой горячая объёмная штамповка имеет ряд преимуществ:

Более сложная форма поковки и лучшее качество поверхности;

Снижение припусков на обработку;

Экономия металла;

Повышение точности изготовления заготовок;

Уменьшение штамповочных уклонов за счёт наличия в конструкции штамповочного оборудования выталкивателей;

Повышение производительности труда;

Уменьшение трудоёмкости;

Улучшение условий труда.

К недостаткам горячей объёмной штамповки относится:

Дорогостоящая оснастка (инструмент – штамп), что позволяет применять штамповку только при большом объёме выпуска деталей;

Ограничения по массе получаемых поковок;

Дополнительный отход металла в заусенец (10-30% от массы поковки);

Большие усилия деформирования, чем при ковке.

Применение унифицированных блоков штампов со сменными вставками и унификация другой оснастки дают возможность применения штампов даже в мелкосерийном производстве. Хороший эффект дают комбинированные способы изготовления заготовок: ковка и последующая штамповка и т.д.

Горячая объёмная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типов штампов, оборудования, исходной заготовки, способа установки заготовки в штампе и т.п.

В зависимости от оборудования имеются следующие виды объёмной штамповки:

На штамповочных паровоздушных молотах двойного действия;

На кривошипных горячештамповочных прессах;

На горизонтально- ковочных машинах (ГКМ);

На гидравлических прессах;

На высокоскоростных молотах;

На специальных машинах (ковочные вальцы, горизонтально- гибочные машины, ротационно-обжимные и радиально- обжимные машины, электровысадные машины, раскатные машины).

В зависимости от типа штампа штамповка подразделяется на следующие виды:

В открытых штампах;

В закрытых штампах;

В штампах выдавливания.

Штамповка в открытых штампах характеризуется тем, что штамп в процессе деформирования остаётся открытым. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа явл-ся переменным, в него затекает (выдавливается) металл при деформировании, образуя заусенец. Основное назначение этого заусенца – компенсация колебаний исходных заготовок по массе. Этот тип штампа можно применять для деталей любой конфигурации. Однако наличие заусенца увеличивает расход металла, а для обрезки заусенца необходимо применение специальных обрезных прессов и штампов.

При штамповке в закрытых штампах (безоблойная штамповка) штамп в процессе деформирования остаётся закрытым, т.е металл деформируется в закрытом пространстве. Отсутствие заусенца сокращает расход металла, отпадает необходимость в обрезных прессах и инструменте. Макроструктура поковок более качественная, т.к нет нарушения волокон, имеющих место при обрезке заусенца. Однако этот тип штампа применяется для простых деталей, в основном тел вращения.

Штамповка в штампах для выдавливания – наиболее прогрессивна. При этом снижается расход металла (до 30%), повышается коэффициент весовой точности, повышается точность поковки и чистота поверхностей, производительность труда увеличивается в 1,5-2,0 раза.

Недостатки – высокие удельные усилия деформирования, большие энергозатраты и низкая стойкость штамповой оснастки. Применяются для заготовок с высокой пластичностью.

Штамповка на молотах у лучшает точность заготовок, но явл-ся трудоёмким процессом. Большую трудность представляет центрирование половинок штампа относительно друг друга. Процесс плохо поддаётся автоматизации.

Штамповка на прессах (кривошипных, гидравлических, фрикционных) за счёт применения выталкивателей позволяет уменьшить припуски на обработку, штамповочные уклоны в 1,5-2,0 раза по сравнению со штамповкой на молотах, улучшить условия труда, повысить производительность. Отсутствие ударов при работе уменьшает вибрации, повышает стойкость штампов, улучшает центрирование половинок штампов.

Штамповка на горизонтально- ковочных машинах (ГКМ), по сравнению со штамповкой на прессах и молотах. Обеспечивает возможность получения сложных поковок с глубокими полостями и отверстиями, получение заготовок высокого качества без облоя и штамповочных заусенец с небольшими припусками на обработку.

ГКМ представляют собой механический пресс, расположенный в горизонтальной плоскости. В отличие от штампов молотовых и прессовых штампы на ГКМ имеют два взаимно перпендикулярных разъёма и могут быть открытыми и закрытыми. Наличие двух разъёмов в штампе создаёт лучшие условия для выполнения высадочных работ и позволяет значительно уменьшить штамповочные уклоны (наружные 15´ - 1 град, внутренние 30´-2 град), вплоть до их отсутствия.

Поковки, получаемые на ГКМ, обычно имеют форму тел вращения.

Недостатком явл-ся необходимость применения прутка (проката) повышенной точности.

При разработке чертежа поковки пользуются ГОСТ 7505-89, данные которого распространяются на штампуемые детали массой до 250 кг, изготавливаемые горячей объёмной штамповкой из чёрных металлов на различных видах штамповочного оборудования.

При определении припусков и допускаемых отклонений размеров необходимо определить исходный индекс.

Исходный индекс – это условный показатель, учитывающий конструктивные характеристики (класс точности, группу стали, степень сложности, конфигурацию поверхности разъёма) и массу поковки. Стандарт устанавливает 23 исходных индекса. Исходными данными для определения исходного индекса явл-ся:

- масса поковки;

Группа стали;

Степень сложности поковки;

Класс точности поковки.

М1 – углеродистая и легированная сталь с содержанием углерода до 0,35% и легирующих элементов до 2%;

М2 – углеродистая сталь с содержанием углерода свыше 0,35 до 0,65% и легированная, за исключением указанной в группе М1.

Степень сложности поковки (всего 4) определяют путём вычисления отношения массы (объёма) поковки к массе (объёму) геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.

Стандарт предусматривает пять классов точности поковок.

На чертеже поковки должны быть указаны: исходный индекс, класс точности, группа стали и степень сложности поковки.

Холодная штамповка.

Объёмная холодная штамповка;

Листовая штамповка;

Штамповка на горизонтально- гибочных машинах;

Вальцовка;

Раскатка;

Накатка;

Калибровка.

Объёмная холодная штамповка делится на ряд видов:

Выдавливание;

Высадку;

Радиальное обжатие;

Редуцирование и др.

Этот способ формообразования устраняет потери металла и отходы в окалину, имеющие место при нагреве металла, обеспечивает получение более точных размеров заготовки и качество поверхности. В рез-те холодного деформирования в металле ликвидируются некоторые внутренние дефекты, обеспечивается однородность его структуры, происходит упрочнение поверхностного слоя.

Заготовки из пластмасс .

Пластмассы – неметаллические материалы, которые получают на основе высокомолекулярных соединений – полимеров.

Пластмассы, получаемые из искусственных и естественных смол и их смесей с различными веществами, можно формировать прессованием, литьём и выдавливанием. Они обладают ценными физико- механическими свойствами(стойкость к агрессивным средам, электротеплоизоляционные, антифрикционные и др), из них легко изготовить детали сложной конструкции.

Пластмассы применяют: для изготовления некрупных деталей (пробок, заглушек, прокладок, вкладышей, зубчатых колёс, крыльчаток и др). Однако пластмассам свойственна низкая ударная вязкость, недостаточная прочность, невысокая теплостойкость, старение.

Основные положения к выбору оптимальной заготовки .

Выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим требуемое качество детали, производительным, нетрудоёмким процессом.

Главным при выборе заготовки явл-ся обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости.

Решение задач формообразования деталей целесообразно перенести на заготовительную стадию и тем самым снизить расходы материала, уменьшить долю затрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали.

В первую очередь при выборе заготовки следует определить, каким методом наиболее целесообразно получить заготовку для данной детали. При этом надо ориентироваться на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств детали. Далее, пользуясь качественной оценкой, наметить предварительно способ её получения.

Предварительно выбор материала и способа получения заготовки на основе экономических показателей может производиться по таблицам или графикам, приведенным в литературе. Графики показывают зависимость себестоимости получения заготовки от программы выпуска деталей и точности изготовления.

Окончательный выбор заготовки производится на основе экономических расчётов себестоимости получения заготовки и себестоимости её дальнейшей м/о.

По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоёмкость и себестоимость последующей м/о заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, т.к не требуют последующей трудоёмкой обработки и повышенного расхода материала.

В качестве заготовок деталей машин применяются:

1.Прокат . Используют калиброванные прутки и горячекатаную сталь повышенной и обычной точности. По ГОСТу 7417 калиброванные прутки изготовляют ф 3-30 мм по классу точности 2 , диаметром 3-65 мм по 3-му классу точности и 3-100 мм по 4-5-му классу точности.

При креплении в цанговых зажимах применяются калиброванные прутки 5-го класса точности. Заготовки из калиброванных прутков 4-го и высших классов точности обычно не обрабатываются лезвийным инструментом, а шлифуют.

В условиях крупносерийного и массового пр-ва целесообразно использовать прокат спец-х профилей; при этом почти полностью исключается или значительно сокращается м/о.Профильное холодное волочение обеспечивает 4-й класс точности и 6-й класс чистоты. Наиболее целесообразно применять профильное волочение для деталей с одинаковым профилем по всей длине.

Механической обработке заготовок из проката предшествует правка и отрезка.

Отрезка заготовок производится на токарных и токарно-отрезных станках, дисковых, ленточных и ножовочных пилах, кривошипных и эксцентриковых прессах.

Способ отрезки на прессах обеспечивает высокую производительность, но при нём не достигается перпендикулярность реза к оси прутка и происходит смятие конца заготовки.

При отрезке на ножовочных и ленточных пилах сокращается расход металла, однако производительность этих способов невелика.

При выборе способа отрезки заготовки учитывается экономическая целесообразность того или иного способа.

Заготовки из листового проката отрезаются от листа или полосы на гильотинных ножницах, пресс- ножницах, при помощи газовой резки по разметке на спец-х машинах, работающих по копирам и позволяющих одновременно вырезать несколько заготовок с достаточно высокой точностью.

Заготовки деталей из листового металла изготовляются путём вырубки (плоские детали разной конфигурации), гибки, вытяжки и совмещения этих методов. Штамповку целесообразно применять при изготовлении значительного кол-ва деталей; при этом стоимость изготовления штампов компенсируется снижением затрат на изготовление деталей. Штамповку у деталей из листового материала производят на механических (кривошипных и эксцентриковых) гидравлических прессах.

2.Поковки. Их применяют для деталей сложной конфигурации большого сечения или деталей, имеющих большую разницу в сечениях по длине (шестерни, диски, ступенчатые и фланцевые валы). Поковки изготовляют на пневматических и паровоздушных молотах и гидравлических прессах из сортового проката или из слитков.

Точность заготовок, изготовленных свободной ковкой, невысокая, поэтому они имеют значительные припуски на обработку. Допуски на размеры поковок, изготовленных свободной ковкой на прессах, составляют 12-72 мм в завис-ти от конфигурации и р-ров поковки.

Свободной ковкой трудно получить заготовки сложной конфигурации с выступами, рёбрами, выемками.

Свободной ковкой получают заготовки в индивидуальном и мелкосерийном производстве в тех случаях, когда при применении проката расходуется большое кол-во металла на стружку, а также для повышения механических св-в материала.

3.Штамповки. Штампованные заготовки используют для про-ва деталей сложной конфигурации. При штамповке в закрытытх штампах ф-ма и р-ры заготовок определяются ф-мой и р-рами ручьёв штампа. В закрытых штампах можно получить детали сложной конфигурации – с рёбрами, выступами, изгибами. Производительность труда при этом высокая.

Например, производительность труда при штамповке сложных небольших деталей в нескольких ручьях составляет 200-400 деталей в час, а при штамповке более крупных деталей массой около 100 кг – до 100 деталей в час. Высокая точность загот-к позволяет значительно уменьшить припуски на обработку и в отдельных случаях, применяя чеканку. Совсем отказаться от припуска.

Но штамповка в закрытытх штампах применяется только при значительном кол-ве деталей в серии. Это объясняется высокой стоимостью ковочных и отрезных штампов.

Штамповки изготовляют на паро-воздушных и фрикционных молотах, на фрикционных, кривошипных и гидравлических прессах и на горизонтально- ковочных и ротационных машинах.

При небольших сериях штамповки могут быть изготовлены в подкладных штампах на ковочных молотах.

На горизонтальных ковочных машинах изготовляют детали типа клапанов, валов с фланцами, валов-шестерён, втулок, рычагов. При этом можно получить заготовку без штамповочных уклонов или с очень малыми штамповочными уклонами, с прошитыми глухими или сквозными отверстиями, а также заготовки с большой разницей сечения по длине.

Припуски на штампованных заготовках принимаются в пределах 0,5-5 мм и зависят от способа изготовления и раз-ров детали; допуски на изготовление обычно не превышают половины величины припуска.

В последнее время появились новые способы получения штампованных заготовок из сортового и листового проката;

Штамповка с применением взрывчатых вещ-в, при котор. взрывной волной, действующей на заготовку через водную или воздушную среду, ей придаётся форма матрицы, изготовленной из металла, бетона и др. материалов;

Штамповка в электромагнитном поле, при котор. под действием мощного кратковременного электромагнитного импульса заготовке придаётся ф-ма матрицы.

Преимуществами этих способов явл-ся возможность получения крупных заготовок при отсутствии мощного оборудования, простота оснастки и её невысокая стоимость, возможность штамповки заготовок из материалов, трудно штампуемых другими способами.

4.Отливки из стали, чугуна и цветных металлов. Их применяют в качестве заготовок для деталей сложной конфигурации.

Способы получения отливок:

1)литьё в земляные формы, котор. служат для изготовления только одной детали и при извлечении заготовки разрушаются;

2)литьё в оболочковые формы, изготовленные из песка, плакированного бакелитовыми или др. полимизирующими связками. В оболочковых ф-мах можно получить отливки высокой точности (4-5 класс) с чистотой пов-ти 4-5-го класса и малыми уклонами, что позволяет уменьшить припуски на м/о;

Малые литейные уклоны, что позволяет значительно сократить припуски на м/о, а в некотор. случаях оказаться от обработки;

3)литьё по выплавляемым моделям. Применяется для деталей из стали и цветных металлов. По выплавляемым моделям можно получить детали очень сложной конфигурации, с отв-ми, каналами, тонкими рёбрами и выступами, с точностью по 4-7 му классам и чистотой пов-ти 3-4 класса. Применение этого дорогостоящего метода получения заготовок целесообразно в тех случаях, когда точное литьё позволяет отказаться от м/о. Точным литьём изготовляют детали (грузы регуляторов, толкатели топливных насосов, крыльчатки водяных насосов). Этим методом можно получить отв-я ф до 2,5 мм и стенки толщиной до 0,3 мм;

4).центробежный способ литья. Этим способом получают заготовки для деталей, имеющих форму тел вращения (втулки, трубы, гильзы) и заготовки для деталей фасонного профиля, имеющих ось симметрии (рычаги, вилки и т.п);

5) литьё способом вакуумного всасывания. Этим способом изготовляют втулки и др.заготовки несложной формы;

6) литьё методом выжимания. Применяется для изготовления тонкостенных крупногабаритных деталей типа крышек, тонкостенных плит и др.

5.Штамповки из жидкого металла. Их используют для изготовления заготовок из цветных металлов. Заготовки получают путём заливки в подогретый штамп жидкого металла, котор. при охлаждении до полужидкого состояния под давлением пуансона заполняет форму и кристаллизуется. Кристаллизация под давлением обеспечивает плотность структуры, высокую точность и чистоту поверх-ти. Этот способ применяется для изготовления ответственных заготовок.

6.Металлокерамические заготовки. Их получают путём прессования заготовок из смеси металлических порошков в прессформах с последующим спеканием и калибровкой. Этим методом можно получить детали со спец-ми свойствами: жаростойкие(вставки седел клапанов)

Антифрикционные (втулки, подшипники),фрикционные, а также детали, не требующие доп.обработки.

Поковки, штамповки, отливки из чугуна, стали и лёгких сплавов перед м/о часто подвергают т/о: нормализации, отжигу, улучшению, старению, закалке и т.д. Это позволяет придать матер-лу заготовок повышенные мех-е св-ва, улучшить обрабатываемость или устранить внутренние напряжения, возникшие при остывании заготовки и вызывающие коробление деталей в процессе обработки и эксплуатации.

Вид заготовки оказывает значительное влияние на хар-р ТП, трудоёмкость и экономичность обработки.

При выборе заготовки желательно, чтобы её ф-ма максимально приближалась к форме готовой детали.Это позволяет лучше использовать материал и уменьшить затраты на снятие припуска.

Однако, при усложнении формы и повышении точности заготовок увеличивается стоимость изготовления, т.к. требуется применять более сложные и дорогие оснастку и оборудование. Поэтому для одинаковых деталей различных серий выбирают разные заготовки.

Если выпускается несколько десятков коленчатых валов двигателей, то применяется заготовка - поковка;

Если же необходимо производить несколько тысяч таких коленчатых валов, заготовка выполняется – штамповкой.

При определении ф-мы и р-ров заготовки необход. предусмотреть припуск, достаточный для получения требуемой чистоты обрабатываемых пов-тей с учётом компенсации погрешностей, вызываемых неточностью изготовления заготовки и её деформацией, а также погрешностей установки заготовки при обработке.

Вопросы для квалификационного испытания
учителя технологии

1. Официальным изданием Министерства образования и науки РФ является (выберите правильный ответ ):

«Вестник образования».

«Бюллетень Министерства образования и науки РФ. Высшее и среднее профессиональное образование».

«Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти».

«Собрание законодательства РФ».

2. Основные положения о правах ребенка закреплены в (во) (выберите правильный ответ ):

Конвенции о правах ребенка.

Всеобщей декларации прав человека.

Конституции РФ.

Международном пакте о гражданских правах.

3. Учебная нагрузка, режим занятий обучающегося в общеобразовательном учреждении определяется (выберите правильный ответ ):

Решением Совета образовательного учреждения.

Уставом образовательного учреждения на основе рекомендаций, согласованных с органами здравоохранения.

Расписанием учебных занятий.

СанПинами.

4. К основным направлениям развития общего образования в соответствии с инициативой Президента РФ «Наша новая школа» НЕ относится (выберите правильный ответ ):

Переход на новые образовательные стандарты.

Дополнительное денежное вознаграждение за выполнение функций классного руководителя;

Расширение самостоятельности школ;

Совершенствование учительского корпуса;

Сохранение и укрепление здоровья школьников

5. Правовой акт, регулирующий социально-трудовые отношения в организации и заключаемый работниками и работодателем называется (выберите правильный ответ):

Трудовым договором.

Коллективным договором.

Двусторонним договором.

Трудовым соглашением.

6. Федеральный государственный образовательный стандарт устанавливает требования к следующим результатам обучения (выберите правильный ответ) :

Знаниям, умениям, навыкам.

Социальным компетентностям.

Преодолению порога успешности при сдаче ЕГЭ.

Личностным, метапредметным, предметным результатам.

7. Укажите линию учебно-методических комплектов по технологии, которая вошла в Федеральный перечень учебников, рекомендованных к использованию в 2011-2012 учебном году (выберите правильный ответ):

- коллектив под руководством:

Конышевой Н.М.

Симоненко В.Д.

Под редакцией Хотунцев Ю.Л.

Под редакцией Афонина И.В.

Под редакцией Сасовой И.А.

9. Приведите в систему перечисленные этапы урока при системно - деятельностном подходе (выберите правильный ответ):

А. актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии;

Б. выявление места и причины затруднения;

В. мотивация к учебной деятельности;

Г. рефлексия учебной деятельности;

Д. построение проекта выхода из затруднения;

Е. самостоятельная работа с самопроверкой по эталону;

Ж. реализация построенного проекта;

З. первичное закрепление с проговариванием во внешней речи:

И. включение в систему знаний и повторение.

З, А, Г, Д, В, Ж, И, Б, Е;

В, Б, А, Д, З, Ж, И, Е,Г;

В, А, Б, Д, Ж, З, Е, И, Г.

10. Укажите верное определение термина «учебная задача»:

Учебная задача - это сообщение темы урока.

Учебная задача – это конкретное задание ученику для выполнения на уроке.

Учебная задача – это цель, личностно значимая для ученика, которая мотивирует изучение нового материала.

Учебная задача – это решение математической задачи разными способами.

11. Укажите основные виды учебно–технологической документации, которые использует учитель на уроках технологии (выберите два правильных ответа ):

1. Чертежи.

   Фотографии.

   Технологические карты.

   Учебники.

   Рисунки изделия.

12. Укажите характер деятельности обучающихся по «методу проектов»:

Занимательный.

Репродуктивный.

Преобразующий.

Традиционный.

13. Выберите название документа, в котором указывается последовательность изготовления изделия:

2. Технологическая карта.

   Текстовый документ.

14. Выберите правильное определение понятия «Заготовка»:

Предмет производства, из которого путем изменения формы, размеров, свойств поверхностей или материала изготавливают деталь.

Предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке.

Исходный предмет труда, используемый для изготовления изделий.

15. Укажите условия, которым должны соответствовать технические характеристики оборудования в кабинете труда (выберите три правильных ответа ):

Соответствовать психофизическим возможностям обучающихся.

Быть компактными.

Иметь срок эксплуатации не более 5 лет.

Обеспечивать выполнение основных технологических операций.

Иметь светлую, не напрягающую глаза окраску.

16. Принципы обучения – это

приемы работы по организации процесса обучения;

тезисы теории и практики обучения и образования, отражающие ключевые моменты в раскрытии процессов, явлений, событий;

базовые идеи теории обучения;

средства народной педагогики и современного педагогического процесса.

17. Педагогическая технология – это:

набор операций по конструированию, формированию и контролю знаний, умений, навыков и отношений в соответствии с поставленными целями;

инструментарий достижения цели обучения;

совокупность положений, раскрывающих содержание какой-либо теории, концепции или категории в системе науки;

устойчивость результатов, полученных при повторном контроле, а также близких результатов при его проведении разными преподавателями.

18. Контроль результатов обучения – это:

проверка результатов усвоения знаний, умений, навыков, а также развития определенных компетенций;

ведущий вид обратной связи учителя с учеником в процессе обучения;

система оценочно-отметочной деятельности, направленная на формирование адекватного представления об объективно протекающих процессах в социальном континууме;

механизм проверки только знаний учащихся.

19. Социализация личности – это:

адаптивность, активность;

автономность;

освоение нравственных ценностей социума;

все вышеперечисленное.

20. Современное традиционное обучение, как технология, опирается на

педагогику требований;

педагогику сотрудничества;

православную педагогику;

школу творчества И.П. Волкова.

21. Согласно Л.С. Выготскому, ведущая роль в развитии психики школьника принадлежит

учению;

воспитанию;

22. С точки зрения психологии процесс воспитания – это:

процесс развития интеллектуальной сферы ребенка;

составная часть процесса обучения;

ведущая профессиональная функция педагогов;

процесс развития мотивационно-потребностной сферы ребенка.

23. Принцип организации учебного процесса как диалога учителя с учениками и учеников между собой называется принципом

диалогизации;

проблематизации;

персонализации;

индивидуализации.

24. К внутренним критериям сформированности навыка относят

повышение скорости выполнения задания;

повышение самостоятельности при выполнении задания;

снижение числа ошибок при выполнении задания;

отсутствие направленности сознания на форму выполнения задания.

25. К методам проведения социальных исследований относятся:

тестирование;

анкетирование;

опрос;

все выше перечисленное.

26. Устройствами ввода информации являются (выберите несколько вариантов ответа):

сканер

1. клавиатура

27. В текстовом редакторе копирование становится возможным после:

установки курсора в определенное место

выделения фрагмента текста

сохранения файла

распечатки файла

28. Поиск информации в Интернете по ключевым словам предполагает:

ввод слова (словосочетания) в поисковую строку

ввод слова (словосочетания) в адресную строку

29. Электронная почта позволяет передавать

только сообщения

сообщения и вложенные файлы

видеоизображения

30. В качестве рабочего места учителя как пользователя информационной образовательной среды может выступать: (выберите несколько вариантов ответа)

Отдельное рабочее место в Информационном центре, библиотеке, медиатеке и т.д.

Отдельный компьютер в любом месте школы для доступа родителей к информационному пространству школы

Компьютерный класс с 10-15 рабочими местами учеников и ПК учителя

Один или несколько компьютеров на рабочих местах в учительской

Отдельный компьютер на рабочих местах сотрудников администрации

Отдельный компьютер с мультимедиапроектром и другим подключенным оборудованием .

Методические указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломных проектах для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» Саров 2009 Министерство образования Нижегородской области ГОУ СПО «Саровский политехнический техникум»

Проектирование штампованных поковок

Методические указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломных проектах для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения»

Составила: Суняйкина Н.Н. - преподаватель высшей категории специальных дисциплин ГОУ СПО СПТ

Рецензент: Халдеев В.Н. - к.т.н., зам. зав. кафедры «Технология машиностроения» ФГОУ ВПО

«Саровский государственный физико-технический институт»

Настоящие методические указания обобщают теоретические и практические вопросы по теме «Выбор заготовок», даны характеристики основным методам получения заготовок, в частности заготовкам, получаемых штамповкой, рассмотрены основные требования выполнения практических работ и разделов курсовых и дипломных проектов по определению размеров заготовок, получаемых штамповкой, назначению припусков и допусков на поверхности штампованных заготовок, оформлению чертежа штамповки. Приведен справочный материал по теме. Комплексно изложен порядок выполнения расчетов.

Пособие предназначено для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» начального, среднего и высшего профессионального образования, а также для руководителей курсовых и дипломных проектов.

Согласовано заседанием выпускной ПЦК ГОУ СПО СПТ

Утверждено заседанием методического совета ГОУ СПО СПТ

Протокол № ___ от “____” _____________20 г

1. Виды заготовок и их характеристики………………..............................……. 4

2. Выбор вида и метода получения заготовки………………………………..... 6

3. Штампованные поковки……..………………………………………………. 8

4. ГОСТ 7505 - 89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски

и кузнечные напуски»……………………………………………………….. 15

5. ГОСТ 3.1126 - 88 «Правила выполнения чертежей поковок»……………. 24




6. Пример расчета заготовки, получаемой горячей объемной штамповкой… 25

7. Лабораторная работа по курсу «Технология машиностроения»………….. 32

Список использованной литературы………………………………………….. 34

ВИДЫ ЗАГОТОВОК И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Заготовка — предмет производства, из которого измене-нием формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготавливают деталь или неразъем-ную сборочную единицу.

Заготовка перед первой технологической операцией называется исходной заготовкой.

Выбор заготовки заключается в установлении метода ее изготовления, расчете или выборе припусков на обра-ботку резанием и определении размеров исходной заго-товки.

Метод изготовления заготовки определяется формой и размерами детали, технологическими свойствами мате-риала, его температурой плавления, структурной характеристикой (направление волокон и размеры зерна). При выборе заготовки учитываются сортамент материала (про-кат), имеющееся оборудование, производственная програм-ма, тип производства, степень его механизации и автома-тизации. Оптимальный вариант изготовления заготовки устанавливается на основании технико-экономических расчетов. Повышение точности заготовок (уменьшение припусков) позволяет экономить металл, снижать стои-мость и трудоемкость обработки резанием, но при этом может возрасти стоимость изготовления исходных загото-вок. При малой производственной программе применение некоторых технологических процессов изготовления за-готовки (горячая штамповка и др.) может оказаться эко-номически нецелесообразным в связи с высокой стоимос-тью технологического оборудования и оснастки.

Наиболее распространены следующие виды заготовок:

Заготовки из проката и спецпрофилей;

Литые заготовки;

Кованые и штампованные заготовки;

Комбинированные заготовки;

Заготовки, получаемые методом порошковой металлургии.

Заготовки из проката

Из сортового круглого горячекатаного проката получают оптимальные заготовки для изготовления ступенчатых валов с небольшим перепадом диаметров, осей, ходовых винтов, штоков и других подобных деталей протяжённой цилиндрической формы при любых типах производства.

Круглый, квадратный, шестигранный, полосовой и листовой прокат широко используют в единичном производстве для изготовления деталей любой конфигурации. Даже при низком коэффициенте использования металла это часто оказывается выгоднее, чем применять специальные методы получения точных заготовок, требующие сложной дорогостоящей оснастки. Естественно, что при малом объёме выпуска такая оснастка не может себя окупить

Трубный прокат выгоден для изготовления пустотелых валов, колец, цилиндров, гильз и т.д.

Профильный сортовой прокат в виде уголков, швеллеров и т.д. используется для сварных металлоконструкций, рам, станин, корпусов и др.

В условиях крупносерийного и массового производства применяют прокат периодического профиля, полученный поперечно-винтовой прокаткой. После разрезки такого проката получают ступенчатые заготовки, приближенные по форме к готовой детали.

Литые заготовки

Литые заготовки применяются в тех случаях, когда:

Материал не позволяет получить заготовку другим способом;

При больших габаритах заготовки, которые нельзя получить другими способами;

Если литая заготовка выгоднее по экономическим соображениям.

Литьё в песчано-глинистые формы используется при всех типах производства, так как отличается технологической универсальностью. Этим методом получают ~80% всех отливок, и лишь 20% приходится на все остальные способы литья. В массовом производстве применяют более точные заготовки, полученные машинной формовкой по металлическим моделям, в единичном - с низкой точностью, при ручной формовке по деревянным моделям.

В серийном и массовом производстве, помимо литья в песчано-глинистые формы, применяют следующие специальные способы литья.

Литьём в оболочковые формы получают заготовки сложной конфигурации. Они значительно точнее отливок, полученных в песчано-глинистых формах, но требуют более сложной оснастки и поэтому дороже.

Литьё по выплавляемым моделям выгодно для изготовления сложных и точных заготовок из труднообрабатываемых материалов. Этот способ самый трудоёмкий среди методов литья, но может окупаться за счёт существенного снижения расхода материала и трудоёмкости механической обработки.

Литьё в металлические формы (в кокиль) имеет две отличительные особенности:

Металлические формы могут применяться многократно;

Металлические формы обеспечивают интенсивный теплоотвод и высокую скорость охлаждения расплавленного металла.

Последнее обстоятельство снижает жидкотекучесть металла и не позволяет получать тонкостенные заготовки. Но это же свойство играет положительную роль, способствуя образованию более прочной мелкозернистой структуры металла

Литьё под давлением позволяет ускорить заполнение металлической формы и получать сложные точные отливки с тонкими стенками (до 1 мм) из цветных сплавов.

Центробежное литьё применяется для получения заготовок типа тел вращения: труб, гильз, цилиндров и т.п. Как и литьё под давлением, обеспечивает быстрое заполнение металлической формы и получение плотной (без раковин и пор) отливки, но это создаётся за счёт «утяжеления» металла центробежными силами. Отрицательным качеством центробежного литья является повышение ликвации сплавов под действием центробежных сил: более тяжёлые компоненты сплава перемещаются на периферийные слои заготовки.

Поковки и штампованные заготовки

Такие заготовки применяют в следующих случаях:

1) Для изготовления заготовок с большим перепадом сечений (ступенчатых и коленчатых валов, рычагов и т.п.

2) При больших габаритах заготовки, превышающих размеры прокаты.

3) Для придания высоких механических свойств особо ответственным деталям.

Ковка является универсальным методом производства заготовок массой от 10 г до 350 т. При ковке формообразование производится последовательным деформированием отдельных участков заготовки, что позволяет получать крупногабаритные заготовки. В основном она применяется в единичном производстве из-за низкой производительности и невысокой точности заготовок.

Для повышения точности и качества поверхностей поковок применяют ковку в подкладных штампах.

В серийном и массовом производстве применяют горячую объёмную штамповку. Штамповка гораздо производительнее свободной ковки. Штампованные заготовки значительно точнее, имеют более качественные поверхности, однако для их изготовления требуются сложные дорогостоящие штампы. Штамповку выполняют на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) и другом оборудовании. Масса штампованных заготовок от 0,5 до 30 кг. Штамповка бывает в открытых и закрытых штампах. Перспективны штамповка выдавливанием и холодная объёмная штамповка.

Комбинированные методы

Комбинированные методы применяют для изготовления крупных и сложных заготовок. Конструкцию таких заготовок расчленяют на простые элементы, которые отливают, штампуют, вырезают из проката, а затем соединяют сваркой в единую заготовку. Иногда элементы заготовок перед сваркой предварительно обрабатывают. Вместо сварки может применяться частичная заливка предварительно обработанных элементов, полученных другими способами. В комбинированных заготовках можно применять различные материалы для получения отдельных элементов, обеспечивая их особые качества.

Метод порошковой металлургии.

Полуфабрикатом для получения заготовок являются мелкодисперсные порошки исходных материалов. Заготовку прессуют из порошка в пресс-форме и спекают в монолит термообработкой. В состав шихты для спекания можно включать порошки твёрдых тугоплавких материалов и получать псевдосплавы с уникальными свойствами, например, медь-вольфрам, карбид вольфрама - кобальт (инструментальный твёрдый сплав) и т.п. Метод порошковой металлургии позволяет получать также пористые материалы для подшипников. Этим методом можно получать заготовки с точностью 7 квалитета без термообработки. Однако высокая стоимость оснастки делает метод эффективным только при очень больших объёмах выпуска.

Перед поступлением на обработку резанием исход-ные заготовки подвергают очистке, правке и термиче-ской обработке в зависимости от методов их изготовления и предъявляемых, требований. Отливки очищают от формовочной земли и стержней, затем удаляют литники, выпоры, отрезают прибыли, зачищаются заусенцы и слу-чайные приливы. Очистку производят на стационарных и переносных шлифовально-обдирочных станках, зуби-лами, стальными щетками. Для механизации процесса очистки применяют дробеструйные установки, вращаю-щиеся (галтовочные) барабаны. Заготовка, полученная горячей штамповкой, в месте разъема штампа обычно имеет облой, который обрезают или вырубают в штам-пах на обрезных кривошипных прессах. После обрезки производят термическую обработку и правку в горячем или холодном состоянии. Термическая обработка с це-лью получения заданных микроструктуры и механичес-ких свойств, включает нормализацию, улучшение и дру-гие процессы.

Штамповки очищают от окалины и заусенцев дробес-труйной обработкой, травлением, галтовкой во вращаю-щихся барабанах. Для получения точных размеров неко-торые штампованные заготовки проходят калибровку и чеканку в холодном или горячем состоянии. Перед этой операцией производят отжиг или нормализацию и очист-ку от окалины. На чеканку дается припуск от 0,2 до 0,8 мм на сторону в зависимости от площади чеканки. Длинные заготовки из проката правят вручную, на прес-сах или на специальных многороликовых правильно-калибровочных станках за 1-2 хода.