Методичка ТРдэс. Параграф 6. Параграф Производство заготовок для изготовления деталей. Виды заготовок
 Скачать 122.5 Kb.
|
|
Параграф 6. Производство заготовок для изготовления деталей. Виды заготовок. Основными видами заготовок для деталей, изготовляемых из металлов и их сплавов, являются: а) сортовой материал, изготовляемый прокатом, волочением и т.п. из черных металлов и цветных сплавов (прутки круглого, квадратного и шестигранного сечения, трубы, плоский прокат - листы, полосы, ленты). Некоторые из этих видов заготовок могут применяться и для ряда неметаллических материалов (винипласт, гетинакс, текстолит и др.); б) отливки (литые заготовки); в) поковки и штамповки. Для неметаллических деталей исходным сырьем чаще всего являются различные порошкообразные материалы, применяемые для последующего формообразования прессованием иди другими методами. Выбор метода изготовления заготовки зависит от материала детали и ее массы (габаритов), величины производственной партии, требований к точности формы, размеров и взаимного расположения поверхностей, их шероховатости, а иногда и от некоторых других факторов. При возможности назначения нескольких методов выбирается наиболее экономичный в данных производственных условиях. Заготовки из сортового материала. Сортовой материал следует применять в тех случаях, когда профиль материала соответствует профилю детали. Круглые прутки и трубы применяются в основном для изготовления деталей, имеющих форму тел вращения (осей, валиков, втулок и т.п.). Для деталей, обработка которых предусматривается на токарных автоматах или на прессах-автоматах, следует выбирать калиброванные прутки 7-11 квалитетов. Плоский прокат используется главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производства для деталей, заготовки к которым нецелесообразно изготовлять в виде отливок, объемных штамповок и т.п. Плоский прокат малой толщины применяется для изготовления деталей методом холодной штамповки на прессах. В массовом и крупносерийном производствах для этих деталей целесообразно применять ленты (в бухтах). Необходимые сведения о различных видах проката (размеры, точность изготовления, качество поверхности и др.) заключены в ГОСТах на сортамент. Номинальные значения диаметральных размеров заготовки, соответствующие стандартизованным размерам по сортаменту, определяются по приводимым формулам (с последующим округлением размера до стандартизованного). Необходимые сведения о различных видах проката (размеры, точность изготовления, качество поверхности и др.) заключены в ГОСТах на сортамент. Номинальные значения диаметральных размеров заготовки, соответствующие стандартизованным размерам по сортаменту, определяются по приводимым формулам (с последующим округлением размера до стандартизованного): D1 = D + Zнар. + õзаг., d1= d – Zвн - õзаг., где D1 - наружный расчетный диаметр заготовки; d1 - внутренний расчетный диаметр заготовки; D - наружный диаметр детали по чертежу; d - внутренний диаметр детали по чертежу; Zнар. - припуск на обработку по наружной поверхности; Z - припуск на обработку по внутренней поверхности; õзаг.- учитываемая часть величины допуска заготовки, указанного в сортаменте. При расчете наружного диаметра заготовки следует учитывать только часть, определяемую минусовым отклонением, а при расчете внутреннего – только часть, определяемую плюсовым отклонением от номинала. нением, а при расчете внутреннего - только часть, определяемую плюсовым отклонением от номинала. Величины припусков Zнар. и Zвн. выбираются из табл. 6.1, если допуски на размеры D и d не точнее значений 12- го квалитета, а шероховатость поверхности Ra - не менее 1,25 мкм. На основании рассчитанных размеров D1 и d1 проводится выбор стандартизованных диаметров заготовки по сортаменту. При этом должно быть выдержало условие: наружный диаметр заготовки равен или больше диаметра детали, а внутренний диаметр заготовки равен или меньше диаметра детали. Таблица 6.1. Припуски на диаметр.
Номинальный размер длины заготовки - L1 получаемой из прутка, определяется по формуле: L1 = L + 2l1 + l2 + ( l3 + l4 ): n, мм., где: L – размер детали по чертежу; l1 – припуск на подрезку торца с одной стороны; l2 – припуск на отрезку детали; l3 – длина отрезка, необходимого для зажима прутка в патроне или цанге при обработке последней детали; l4 - припуск на отрезку прутка в заготовительном цехе (участке); n - количество деталей, получаемых из прутка. Так как длина прутка, подаваемая на токарные или токарно-револьверные станки, не должна превышать длины шпинделя, то количество деталей - n можно определить из неравенства: ( L + 2l1 + l2 ) n + l3 < 600 – 800 мм. Величины l1, l2, l3, l4 выбираются из табл. 6.2. Таблица 6.2:
Определение припусков и назначение номинальных размеров плоских заготовок. Номинальные размеры плоских заготовок, соответствующие стандартизованным размерам по сортаменту (по высоте или ширине), определяются с последующим округлением размера до стандартизованного по формуле: B1 = B + 2Zo + õзаг., где: B1 - расчетный размер заготовки (высота или ширина); В- размер детали по чертежу; Zo - припуск на сторону; õзаг.- учитываемая часть указанного в сортаменте поля допуска заготовки, определяемая минусовым отклонением. Величина припуска - Zo выбирается из табл. 6.3, если допуск на размер В не точнее значений 12-го квалитета, а шероховатость поверхности по параметру Ra - не менее 1,25 мкм. Таблица 6.3. Припуски на размер В на сторону.
На основании рассчитанного размера В, (или двух размеров - толщины и ширины или длины) выбирается стандартизованный размер (размеры) по сортаменту. При этом размер заготовки должен быть больше размера детали. При расчете размера заготовки, получаемого путем отрезки (вырезка заготовки из плиты, отрезка полосы от листа, отрезка мерной заготовки по длине из прутка и т.п.) следует пользоваться формулой: В1 = В + 2Zo + lp + õзаг., где В - размер детали по чертежу (или сумма размеров на n деталей при групповой заготовке); Zo - припуск на сторону, определяемый по табл. 2.3; lp - ширина реза (выбирается по табл.6.4); õзаг., - учитываемая часть поля допуска на отрезку заготовки, определяемая минусовым отклонением (см. табл. 6.4). Таблица 6.4
Примечание. Прочерк в графах указывает на неприменимость данного вида оборудования для резки материала. Если деталь изготовляется методом холодной штамповки из мерной по ширине ленты (полосы), то при однорядном раскрое (см. рис.2.1) A1 = A + Zo; B1 = B + 2Z1 + õзаг., где A1, и B1 - расчетные размеры заготовки соответственно вдоль и поперек ленты (полосы); A и B - размеры детали соответственно вдоль и поперек ленты (полосы); Zo - величина перемычки между деталями вдоль заготовки; Z1 - величина боковой перемычки по краю заготовки. Величины Zo и Z1 выбираются по табл. 2.5; õзаг - учитываемая часть поля допуска на изготовление ленты (полосы), определяемая минусовым отклонением (см. сортамент на материалы). На основании рассчитанного размера В1 по сортаменту выбирается стандартный размер ширины заготовки, при этом должно быть выдержано условие В1 >> В, где В1 - размер заготовки по сортаменту.        Zo Zo      Z1 Z1                  B1 B1    Рис.6.1. Таблица 6.5.
Расчет массы заготовки из сортового материала проводится по формуле: Q = V γ, кг, где V - объем заготовки, м3; γ – плотность, кг/ м3 V = 0,25 π D12 L1 - для сплошного круглого прутка. V = 0,25 π [ D12 - d12 ] L1 – для трубы. V = A1 B1 S1 – для заготовки из плоского проката, где: D1 – наружный диаметр заготовки, выбранный по сортаменту, м; L1 - длина заготовки с учетом всех отходов по длине прутка, м; A1, B1, S1 – длина, ширина и толщина заготовки с учетом припусков на отрезку ( от полосы, листа и т.п.), м. Отливки и штамповки. Выбор метода получения заготовки. Отливки применяются для изготовления корпусных и других деталей сложной конфигурации (корпусов, кронштейнов, стоек, плат, фланцев и т.п.). Для получения отливок наиболее распространены виды литья: в песчано-глинистые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением, в оболочковые формы. Выбор того или иного вида литья зависит: от материала детали; точности и шероховатости поверхностей, получаемых при изготовлении заготовки данным методом; от конфигурации; от размера и массы детали; а также от типа производства. В приборостроении применяются также заготовки, получаемые штампованием нагретого металла (горячее штампование) и расплавленного металла (штампование жидкого металла) под прессами и молотами в штампах. Заготовки, получаемые горячим штампованием, целесообразно применять для изготовления толстостенных, сравнительно простых по конфигурации деталей в тех случаях, когда их нельзя или неэкономично изготовлять из литых заготовок или сортового материала и когда штампованная заготовка позволяет значительно уменьшить объем механической обработки. Штамповки из жидкого металла получаются с более тонкими стенками, более сложной конфигурации и с отверстиями. Допустимые отклонения на размеры отливок в песчано-глинистые формы указаны в табл. 6.6. Поверхности детали, для которой выбирается заготовка, могут выполняться без припуска на механическую обработку, если достижимые точность и шероховатость, указанные в табл. 6.6 соответствуют заданным или грубее их. Исключение составляют те поверхности, которые в последующем служат технологической или конструкторской (основной или вспомогательной) базами и подлежат обработке из соображений применения "чистовой" базы. Таблица 6.6. Допустимые отклонения, мм.
Обработка заготовок давлением. Обработка металлов давлением основана на способности металлов и ряда неметаллических материалов в определённых условиях получать пластические, остаточные деформации в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. Одним из существенных достоинств обработки металлов давлением является возможность значительного уменьшения отходов металла по сравнению с обработкой резанием. Другим достоинством является возможность повышения производительности труда, т.к. в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, которые можно использовать для получения деталей с требуемыми служебными свойствами (прочностью, жесткостью, сопротивлением износу, и т.п.) при наименьшей их массе. Эти и другие достоинства приводят к тому, что удельный вес обработки давлением неуклонно возрастает. Получение заготовок прокатом. Прокатное производство имеет огромное значение в экономике государства. Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. Силами трения заготовка втягивается между валками, а силы давления, нормальные к поверхности валков, уменьшают поперечные размеры заготовки. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую. При продольной прокатке заготовка деформируется между двумя валками, вращающимися в разные стороны и перемещается перпендикулярно осям валков, при этом получается плоская заготовка. При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке, которая, перемещаясь вдоль оси валков, деформируется и получается заготовка в виде тела вращения. При поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движение (заготовки сложной формы). Форма поперечного сечения прокатного изделия называется его профилем. Совокупность различных профилей разных размеров называется сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на 4 основных группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката. Профили сортового проката подразделяют на простой формы и сложной формы. Квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник - это прокат простой формы, а швеллеры, двутавр, рельсы, уголки – сложной, фасонной формы. Трубы стальные разделяют в основном на бесшовные диаметром 30 -650 мм и сварные 10 - 1420мм. В качестве примера специальных видов проката можно указать на колеса, кольца, зубчатые колёса и т.д. Получение заготовок ковкой. Ковка - вид горячей обработки металлов давлением при котором металл деформируется под воздействием ударов универсального инструмента - молота. Металл свободно течёт в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента. Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют кованными поковками или просто поковками. Ковку подразделяет на ручную и машинную. Последняя производится на молотах и гидравлических прессах. Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжёлых заготовок, особенно в единичном производстве. Как правило, на каждом приборостроительном предприятии имеется хотя бы один молот или гидравлический пресс. Получение заготовок прессованием. Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме через отверстие матрицы. Форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а длина её пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению давящего инструмента. Прессованием изготавливают прутки диаметром 3 - 250 мм, трубы диаметром 20 - 400 мм со стенками толщиной 1,5-12мм и другие профили. Прессованием также, получают профили из конструкционных, нержавеющих и специальных сталей и сплавов. Точность прессованных профилей выше, чем прокатных. К недостаткам прессования надо отнести большие отходы металла, т.к. весь металл не может быть выдавлен из контейнера. Масса прессостатка может достигать 40% от массы исходной заготовки. Получение заготовок волочением. Волочением называется процесс протягивания заготовки через сужающуюся полость матрицы, площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения матрицы. Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии. Исходными заготовками служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Вследствие того, что к заготовке при волочении приложено тянущее усилие в отверстии волоки (очаге деформации) и после выхода из нее металл испытывает растяжение. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 – 10 мм и фасонные профили. Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 500 мм, стальные прутки диаметром 3-150мм. Волочение обеспечивает точность размеров, высокое качество поверхности, получение очень тонких профилей. Получение заготовок штамповкой. Штамповкой называют процесс изменения формы и размеров заготовки с помощью специализированного инструмента-штампа. Для каждой детали изготавливают свой штамп Различают холодную штамповку и горячую объёмную штамповку. Холодная штамповка в свою очередь подразделяется на объёмную штамповку сортового материала и холодную листовую штамповку листового материала. Холодная объёмная штамповка заключается в выдавливании материала находящегося при обычной температуре в полость матрицы для получения требуемой формы. При этом применяется холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объёмная штамповка. Наиболее широко распространена холодная листовая штамповка. Достоинства листовой штамповки: Возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости. Достаточно высокие точность размеров и формы. Сравнительные простота механизации и автоматизации, обеспечивающие высокую производительность (30-40 тыс. деталей в смену). Хорошая приспосабливаемость к производству. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10мм и лишь в сравнительно редких случаях более 20мм. Технологический процесс получения деталей путём холодной штамповки содержит ряд операций: обрезка, вырубка, гибка, вытяжка с утолщением стенки и без, отбортовка, обжим, чистовая штамповка и др.Существуют следующие виды штамповки: простого, последовательного и совмещённого действия. Штамп последовательного действия выполняет операции в различных позициях по направлению подачи, так что для очередной операции заготовка перемещается на шаг подачи. Штамп совмещённого действия все операции выполняет в одной позиции без перемещения заготовки в направлении подачи. Штамп простого действия – это штамповка, как правило, простых по форме деталей или отдельных элементов детали (поэлементная штамповка). Для обеспечения штамповки применяют оборудование – пресса кинематического и гидравлического действия. В современном приборостроении применяются и штамповочные пресса с числовым программным управлением. Такое оборудование используется для изготовления опытных образцов изделий. Штамповка вообще применяется в массовом и крупносерийном производстве, а при организации группового производства и в мелкосерийном производстве. Горячая объёмная штамповка- это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью штампа. Штамповка вообще применяется в массовом и крупносерийном производстве, а при организации группового производства и в мелкосерийном производстве. Получение заготовок литьём. Литейным называется производство, занимающееся изготовлением фасонных деталей или заготовок путём заливки расплавленного металла в форму полость, которой имеет конфигурацию детали. После затвердения металла в форме получается отливка. Заготовки в дальнейшем подвергают механической обработке. В литейном производстве применяют специальные литейные сплавы, которые обладают широким диапазоном механических и физических свойств, особенно железоуглеродистые сплавы, серый чугун (высокопрочный, ковкий) и стали (углеродистая и легированная). Отливка образуется в литейной форме следующим образом. В жидком металле при высоких температурах атомы движутся беспорядочно. После заливки металл в форме охлаждается и затвердевает около центров кристаллизации с образованием кристаллических решеток твёрдых фаз. Вокруг центров кристаллизации происходит рост кристаллов металла, вначале у стенок формы, а затем внутри тела отливки. Большое значение имеют литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадка, склонность к ливации. Последнее это свойство сплава характеризует появление неоднородности химического состава в различных частях отливки. Существенным недостатком является и появление газовых раковин. В отечественном приборостроении наибольшее количество отливок получают из различных алюминиевых сплавов, реже применяют отливки из сталей и серого чугуна. В качестве материалов для литья применяют серый чугун марок: СЧ00,. СЧ12-28 ..... СЧ-44-64 и др. Литейные стали, применяются следующих марок: 15Л,25Л....55Л и др. Буква Л означает, что сталь литейная, а число указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяются также в особых случаях и жаропрочные литейные стали, например: 18Н12МЗТЛ. Литейные медные сплавы: Бр.ОЦСН 3-7-5-1 и другие цветные сплавы. Литейные аллюминиевые сплавы: АЛ1, АЛ2...АЛ27 и другие, обладают высокими литейными свойствами, а литейные формы выдерживают большое количество заливок. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||