Види заготовок у машинобудуванні. Основні принципи вибору способу одержання заготовок Заготівлі та заготівельне виробництво

Вид заготовок	Частка заготовок	Вид заготовок	Частка заготовок,
Зварні конструкції		Поковки:
Виливки	39,65	штамповані
у тому числі з:		зі злитків
чавуну	28.28	Вироби із металевих порошків	0,05
сталі
кольорових металів	2,07

Нині середня трудомісткість заготівельних робіт у машинобудуванні становить 40...45% загальної трудомісткості виробництва машин. Головна тенденція у розвитку заготівельного виробництва полягає у зниженні трудомісткості механічної обробки при виготовленні деталей машин за рахунок підвищення точності їх форми та розмірів.

Основні поняття про заготівлі та їх характеристика

Заготівля, основні поняття та визначення

Заготівлею, згідно з ГОСТ 3.1109-82, називається предмет праці, з якого зміною форми, розмірів, властивостей поверхні та (або) матеріалу виготовляють деталь.

Розрізняють три основні види заготовок: машинобудівні профілі, штучні та комбіновані. Машинобудівні профілі виготовляють постійного перерізу (наприклад, круглого, шестигранного або труби) або періодичного. У великосерійному та масовому виробництвізастосовують також спеціальний прокат. Штучні заготовки отримують литтям, куванням, штампуванням або зварюванням. Комбіновані заготовки - це складні заготовки, одержувані з'єднанням (наприклад, зварюванням) окремих більш простих елементів. В цьому випадку можна знизити масу заготівлі, а для більш навантажених елементів використовувати найбільш підходящі матеріали.

Заготівлі характеризуються зміною та розмірами, точністю отриманих розмірів, станом поверхні тощо.

Форми та розміри заготовки значною мірою визначають технологію як її виготовлення, так і подальшої обробки. Точність розмірів заготівлі є найважливішим чинником, що впливає вартість виготовлення деталі. При цьому бажано забезпечити стабільність розмірів заготівлі в часі та в межах партії, що виготовляється. Форма та розміри заготівлі, а також стан її поверхонь (наприклад, відбіл чавунних виливків, шар окалини на поковках) можуть суттєво впливати на подальшу обробку різанням. Тому для більшості заготовок необхідна попередня підготовка, Що полягає в тому. що їм надається такий стан або вид, при якому можна проводити механічну обробку металорізальних верстатах. Особливо ретельно ця робота виконується, якщо подальша обробка здійснюється на автоматичних лініях чи гнучких" автоматизованих комплексах. До операцій попередньої обробки відносять зачистку, правку, обдирання, розрізання, центрування, а іноді і обробку технологічних баз.

Припуски, напуски та розміри

Припуск на механічну обробку це шар металу, що видаляється з поверхні заготовки з метою отримання необхідних за кресленням форми і розмірів деталі. Припуски призначають тільки ті поверхні, необхідні форма і точність розмірів яких можуть бути досягнуті прийнятим способом отримання заготовки.

Припуски ділять на загальні та операційні. Загальний припуск на обробку це шар металу, необхідний для виконання всіх необхідних технологічних операцій, що здійснюються над даною поверхнею. Операційний припуск - це шар металу, що видаляється під час виконання однієї технологічної операції. Припуск вимірюється за нормаллю до поверхні. Загальний припуск дорівнює сумі операційних.

Розмір припуску істотно впливає собівартість виготовлення деталі. Завищений припуск збільшує витрати, витрата матеріалу, ріжучого інструменту та електроенергії. Занижений припуск вимагає застосування більш дорогих способів одержання заготовки, ускладнює встановлення заготовки на верстаті, вимагає вищої кваліфікації робітника. Крім того, він часто є причиною появи шлюбу під час механічної обробки. Тому призначається припуск повинен бути оптимальним для даних умов виробництва.

Оптимальний припуск залежить від матеріалу, розмірів та конфігурації заготовки, виду заготовки, деформації заготовки при її виготовленні, товщини дефектного поверхневого шару та інших факторів. Відомо, наприклад, що чавунні виливки мають дефектний поверхневий шар, що містить раковини, піщані включення; поковки, отримані куванням, мають окалину; поковки, отримані гарячим штампуванням, мають обезуглерожений поверхневий шар.

Оптимальний припуск може бути визначений розрахунково-аналітичним методом, який у курсі «Технологія машинобудування». В окремих випадках (наприклад, коли ще не розроблена технологія механічної обробки) припуски на обробку різних видівзаготовок вибирають за стандартами та довідниками.

Справжній шар металу, що знімається на першій операції, може коливатися в широких межах, т.к. Крім операційного припуску часто доводиться видаляти напуск.

Напуск - це надлишок металу на поверхні заготівлі (понад припуску), зумовлений технологічними вимогами спростити конфігурацію заготівлі для полегшення умов її одержання. Найчастіше напуск видаляється механічної обробкою, рідше залишається у виробі (штампувальні ухили, збільшені радіуси закруглень та інших.).

У процесі перетворення заготовки на готову деталь її розміри набувають ряду проміжних значень, які називаються операційними розмірами. На рис.2.1. на деталях різних класів показані припуски, напуски та операційні розміри. Операційні розміри зазвичай проставляють з відхиленнями: для валів – у мінус, для отворів – у плюс.

Вибір способу отримання заготовок

Технологічні можливості основних способів одержання заготовок

Основні способи виробництва заготовок – лиття, обробка тиском, зварювання. Спосіб отримання тієї чи іншої заготівлі залежить від службового призначення деталі та вимог, що висуваються до неї, від її конфігурації та розмірів, виду конструкційного матеріалу, типу виробництва та інших факторів.

Литтям отримують заготовки будь-яких розмірів як простої, так і дуже складної конфігурації. При цьому виливки можуть мати складні внутрішні порожнини з криволінійними поверхнями, що перетинаються під різними кутами. Точність розмірів та якість поверхні залежать від способу лиття. Деякими спеціальними способами лиття (лиття під тиском, за моделями, що виплавляються) можна отримати заготовки, що вимагають мінімальної механічної обробки.

Виливки можна виготовляти практично з усіх металів. сплавів. Механічні властивості виливки значною мірою залежать від умов кристалізації металу у формі. У деяких випадках усередині стінок можливе утворення дефектів (усадкові рихлоти, пористість, гарячі та холодні тріщини), які виявляються лише після чорнової механічної обробки при знятті ливарної кірки. .

Обробкою металів тиском отримують машинобудівні профілі, ковані та штамповані заготовки.

Машинобудівні профілі виготовляють прокаткою, пресуванням, волочінням. Ці. методи дозволяють отримати заготовки, близькі до готової деталі по поперечному перерізу (круглий, шестигранний, квадратний прокат; зварні та безшовні труби). Прокат випускають гарячекатаний та калібрований. Профіль, необхідний виготовлення заготовки, можна прокалібрувати волочением. При виготовленні деталей з каліброваних профілів можливе оброблення без застосування лезового інструменту.

Кування застосовується виготовлення заготовок в одиничному виробництві. При виробництві великих і унікальних заготовок (масою до 200...300 т) кування - єдиний можливий спосібобробки тиском. Штампування дозволяє отримати заготовки, ближчі за конфігурацією до готової деталі (масою до 350...500 кг). Внутрішні порожнини поковок мають простішу конфігурацію, ніж виливків, і розташовуються лише вздовж напрямку руху робочого органу молота (преса). Точність та якість заготовок, отриманих холодним штампуванням, не поступаються точності та якості виливків, отриманих спеціальними методами лиття.

Обробкою тиском отримують заготовки із досить пластичних металів. Механічні властивості таких заготовок завжди вищі, ніж литі. Обробка тиском створює волокнисту макроструктуру металу, яку потрібно враховувати при розробці конструкції та технології виготовлення заготовки. Наприклад. у зубчастому колесі, виготовленому з прокату (рис.3.1, а), напрям волокон не сприяє підвищенню міцності зубів. При виготовленні заготовки штампуванням зі смуги (рис.3.1,6) або осадкою з прутка (рис.3.1, в) можна отримати більш сприятливе розташування волокон.

Зварні заготовки виготовляють різними способами зварювання від електродугової до електрошлакової. У ряді случаев.зварювання спрощує виготовлення заготовки, особливо складної конфігурації. Слабким місцем зварної заготовки є зварний шов або навколошовна зона. Як правило, їхня міцність нижча, ніж основного металу. Крім того, неправильна конструкція заготівлі або технологія зварювання можуть призвести до дефектів (короблення, пористість, внутрішня напруга), які важко виправити механічною обробкою.

Комбіновані заготівлі складної конфігурації дають значний економічний ефект при виготовленні елементів заготівлі штампуванням, литтям, прокаткою з наступним з'єднанням зварюванням. Комбіновані заготівлі застосовують під час виготовлення великих колінчастих валів, станин ковальсько-пресового устаткування, рам будівельних машин тощо.

Перспективно в даний час одержання заготовок із пластмас та порошкових матеріалів. Характерною особливістютаких заготовок є те, що вони за формою та розмірами можуть відповідати формі та розмірам готових деталей та вимагають лише незначної, частіше; всього обробного-обробки.

Основні принципи вибору способу одержання заготовок

Одну й ту саму деталь можна виготовити із заготовок, отриманих у різний спосіб. Однією з основних принципів вибору заготовки є орієнтація такий спосіб виготовлення, який забезпечить їй максимальне наближення до готової деталі. У цьому випадку суттєво скорочується витрата металу, обсяг механічної обробки та виробничий цикл виготовлення деталі. Однак при цьому в заготівельному виробництвізбільшуються витрати на технологічне обладнаннята оснащення, їх ремонт та обслуговування. Тому при виборі способу отримання заготівлі слід проводити техніко-економічний аналіз двох етапів виробництва - заготівельного та механообробного. Методика техніко-економічного аналізу наведена у гл.9.

Розробка технологічних процесів виготовлення заготовок має здійснюватися на основі технічного та економічного принципів. Відповідно до технічного принципу обраний технологічний процесповинен повністю забезпечити виконання всіх вимог креслення та технічних умовна заготівлю;

Відповідно до економічного принципу виготовлення заготівлі має вестись із мінімальними виробничими витратами.

З кількох можливих варіантів технологічного процесу за інших рівних умовахвибирають найбільш економічний, за рівної економічності - найбільш продуктивний. Якщо ставляться спеціальні завдання, наприклад, терміновий випуск який-небудь важливої ​​продукції, вирішальними можуть виявитися інші фактори (більше висока продуктивність, мінімальний час підготовки виробництва та ін.).

Чинники, що визначають вибір способу отримання заготовок

Форма та розміри заготівлі

Найбільш складні конфігурації заготівлі можна виготовляти різними способами лиття. Лиття в піщані форми і за моделями, що виплавляються, дозволяють отримувати заготовки складної форми з різними порожнинами і отворами. В той же час деякі способи лиття (наприклад, лиття під тиском) висувають певні обмеження до форми виливки та умов її виготовлення. .

Заготовки, одержувані штампуванням, мають бути більш простими формою. Виготовлення отворів та порожнин штампуванням у ряді випадків утруднено, а використання напусків різко збільшує обсяг подальшої механічної обробки.

Для простих конфігурації деталей часто заготовкою є; прокат - (прутки, труби тощо). Хоча в цьому випадку обсяг механічної обробки зростає, така заготівля може бути досить економічною через низьку вартість прокату, майже повну відсутність підготовчих операцій та можливість автоматизації процесу обробки.

Для лиття та кування розміри заготовки практично не обмежуються. Нерідко - обмежуючим параметром у разі є певні мінімальні розміри (наприклад, мінімальна товщина стінки виливки, мінімальна маса поковки). Штампування та більшість спеціальних методів лиття обмежують масу заготівлі до кількох десятків або сотень кілограмів.

Форма (група складності) та розміри (маса) виливків та поковок впливають на їх собівартість. Причому маса заготівлі впливає активніше, оскільки з нею пов'язані витрати на обладнання, оснащення, нагрівання тощо. Значне зниження вартості виготовлення литих та штампованих заготовок відбувається зі збільшенням їхньої маси від 2 до 30 кг.

Потрібні точність та якість поверхневого шару заготовок

Необхідна точність геометричних форм і розмірів заготовок істотно впливає їх собівартість. Що вимоги до точності виливків, штампувань та інших заготовок, то вище вартість їх виготовлення. Це визначається головним чином збільшенням вартості формотворчої оснастки (моделі, штампи, прес-форми), зменшенням допуску на її зношування, застосуванням обладнання з більш високими параметрами точності (і, отже, дорожчого), збільшенням витрат на його утримання та експлуатацію. У оптових цінах на заготівлі це подорожчання виявляється у вигляді надбавок до базовій ціні. Розміри надбавок становлять для виливків 3...6%, для штампувань - 5...15%.

Якість поверхневого шару заготівлі позначається на можливості її подальшої обробки та на експлуатаційних властивостях деталі (наприклад, втомна міцність, зносостійкість). Воно формується на всіх стадіях виготовлення заготовки. Технологічний процес визначає як мікрогеометрію поверхні, а й фізико-механічні властивості поверхневого шару.

Як приклад порівняємо заготівлі, отримані литтям у піщані форми та під тиском. У першому випадку одержують грубу неточну поверхню. При обробці такої заготівлі різанням виникає нерівномірне навантаження на різець, що знижує точність обробки. Особливо яскраво це проявляється під час обробки внутрішніх поверхонь.

У другому випадку поверхня заготовки має низьку висоту мікронерівностей, але у зв'язку з високою швидкістюохолодження та відсутністю податливості форми в поверхневому шарі металу створюються залишкові напруження розтягування. Останні можуть призвести до викривлення виливки та тріщин. Іноді залишкова напруга виявляється не відразу, а при подальшій механічній обробці. Знімання шару металу з поверхні порушує рівновагу напружень і призводить до деформації готової деталі.

Технологічні властивості матеріалу заготівлі

Кожен спосіб виробництва заготівель вимагає від матеріалу певного комплексу технологічних властивостей. Тому часто матеріал накладає обмеження щодо вибору способу отримання заготовки. Так, сірий чавун має чудові ливарні властивості, але не кується. Титанові сплави мають високі антикорозійні властивості, але отримати з них виливки або поковки дуже важко.

Технологічні властивості впливають собівартість виготовлення заготовок. Наприклад, перехід при виготовленні виливки від чавуну до сталі підвищує собівартість лиття (не враховуючи вартості матеріалу) на 20...30%. Застосування легованих та високовуглецевих сталей при виробництві заготовок штампуванням підвищує вартість виготовлення на 5...7%.

Якщо заготовки з однієї й тієї ж матеріалу отримувати різними способами (лиття, обробка тиском, зварювання), всі вони матимуть неідентичними властивостями, т.к у процесі виготовлення заготовки відбувається зміна властивостей матеріалу. Так, литий метал характеризується відносно великим розміром зерен, неоднорідністю хімічного складу та механічних властивостей перетину виливки, наявністю залишкових напруг і т.д. Метал після обробки тиском має дрібнозернисту структуру, певну спрямованість розташування зерен (волокнистість). Після холодної обробки тиском виникає наклеп. Холоднокатаний метал міцніший за литий в 1,5...3,0 рази. Пластична деформація металу призводить до анізотропії властивостей: міцність вздовж волокон приблизно на 10...15% вицГе, ніж у поперечному напрямку.

Зварювання веде до створення неоднорідних структур у самому зварному шві та у навколошовній зоні. Неоднорідність залежить від способу та режиму зварювання. Найбільш різкі відмінності у властивостях зварного шваотримують при ручному дуговому зварюванні. Електрошлакова та автоматична дугове зварюваннядають найбільш якісний та однорідний шов.

Програма випуску продукції

Програма випуску, тобто. кількість виробів, що випускаються протягом певного періоду часу (зазвичай протягом року), одна із найважливіших чинників, визначальних вибір способу виробництва заготовок. Її вплив для кожного технологічного процесу легко простежити за собівартістю однієї заготівлі:

Сзаг = й + 6/П (3.1)

або виробничої партії:

С==аП+Ь,

де а - поточні витрати (вартість витраченого матеріалу, заробітня платаосновних робочих, витрати на експлуатацію обладнання та інструменту тощо); Ь - одноразові витрати (на обладнання, інструмент, його амортизацію та ремонт); П – розмір виробничої партії, шт.

Вочевидь, збільшення розміру партії веде до зменшення собівартості заготівлі. Проте таке зниження собівартості не однозначно. При збільшенні виробничої партії понад значення П - потрібно введення додаткового обладнання, технологічного оснащення. Залежність собівартості від розмірів партії набуває у разі складніший (ступінчастий) характер (рис.3.2).

Порівняння двох (або кількох) варіантів технологічних процесів виготовлення заготовок можна здійснити графічно (рис.3.3). Крапка перетину дає критичну виробничу партію Пк, яка поділяє галузі раціонального застосування того чи іншого технологічного процесу.

Програма випуску дозволяє також визначити економічно доцільні межі застосування різних методіводержання заготовок (рис.3.4).

3.2. Залежність собівартості З партії заготовок (1) та однієї заготовки (2) від розміру виробничої партії П: П1, П2 – критичні значення розмірів партії	Рис.3.3. Порівняння собівартості З технологічних процесів виготовлення заготівлі (варіанти 1 і 2) в залежності від розміру виробничої партії
3.4. Повідець (а) та залежність собівартості заготівлі від методу її виготовлення та розміру виробничої партії (б)

Виробничі можливості підприємства

При організації виробництва нового виду заготовок, крім розробки технологічних процесів, слід встановити необхідність нового обладнання, виробничих площ, кооперативних зв'язків, "постановки додаткових матеріалів, електроенергії, води тощо: У цьому випадку вибір обладнання, оснастки та матеріалів проводиться на підставі попереднього техніко-економічного аналізу

При проектуванні технологічного процесу для підприємства, що діє, його слід пов'язати з можливостями цього підприємства. Для цього необхідно мати відомості про тип і кількість наявного обладнання, виробничі площі, можливості ремонтної бази, допоміжних служб і т.д.

Багато з вищезазначених факторів взаємопов'язані. Наприклад, впровадження лиття в металеві форми (кокіль) дозволяє значно знизити потребу у виробничих площах у ливарному цеху (зменшуються габаритні розміри машин, знижується витрата формувальних матеріалів тощо). Але, з іншого боку, виготовлення та ремонт кокілів вимагає додаткових витратв Інструментальних та ремонтних цехах.

Певний вплив на вибір способу виготовлення заготівлі надають також наявність та рівень кваліфікації робітників та ІТП на підприємстві. Чим нижче кваліфікація робітників і більше виробнича програма, тим детальніше необхідно розробляти технологічну документацію, тим більше навантаження на технологічні служби підприємства та вищі вимоги до кваліфікації ІТП.

Тривалість технологічної підготовки виробництва

У процесі технологічної підготовки виробництва вирішуються завдання: технологічного проектування- розробка технологічних процесів, маршрутних карток тощо; нормування-розрахунки трудомісткості операцій та матеріаломісткості деталей; конструювання та виробництва основного та допоміжного обладнання та технологічного оснащення.

Складність періоду технологічної підготовки виробництва полягає в тому, що всі роботи повинні вестись у найкоротші терміни з мінімальною трудомісткістю та вартістю. Подовження періоду підготовки виробництва може призвести до морального старіння виробу, зниження фондовіддачі капіталовкладень тощо. Тому розпочинати підготовку бажано ще під час проектування виробу.

Тривалість і обсяг технологічної підготовки виробництва визначається складністю виробу, що виготовляється, характером застосовуваних технологічних процесів і типом виробництва. Чим більша кількість і складність обладнання, тим більше обсяг і тривалість підготовки. В умовах масового та серійного виробництва технологічна підготовкаведеться особливо докладно. У одиничному виробництві технологічна підготовка обмежується розробкою мінімальних даних, необхідні виробництва. Їх деталізація доручається цехові технологічні служби. У деяких випадках (наприклад, для усунення «вузьких» місць виробництва) з метою скорочення періоду підготовки вибирають такий метод виробництва заготовок, який вимагає мінімальних витрат на виробництво обладнання, інструментів та оснащення, необхідних для здійснення цього технологічного процесу.

Методика вибору способу одержання заготовок

На першому етапі ретельно аналізуються детальні та складальні креслення виробу, взаємозв'язки елементів конструкції при складанні, експлуатації та ремонті. Аналіз супроводжується критичною оцінкою креслень з погляду технологічності та обґрунтованості технічних вимог. Усі виявлені недоліки виправляються разом із розробником конструкції.

Потім, виходячи із заданої програми випуску продукції, конфігурації та розмірів основних деталей та вузлів, а також виробничих можливостей підприємства, встановлюється тип та характер майбутнього виробничого процесу(Одиничний, серійне, або масове; групове або потокове).

Відповідно до конструкції деталі та пред'являються технічними вимогамивстановлюють основні фактори (див. п.3.3), що визначають вибір виду заготівлі та технології її виготовлення. Чинники бажано розташовувати порядку зменшення їх значимості.

Аналізуючи ступінь впливу розглянутих вище факторів, вибирають один або кілька технологічних процесів, що забезпечують отримання заготовок необхідної якості. Одночасно перевіряють можливість використання комбінованих заготовок. На попередньому етапі вибору оптимального способуодержання заготовок можна скористатися так званою матрицею впливу факторів (табл.3.1). Оцінка кожного фактора в ній проводиться «плюс-мінус» або за допомогою коефіцієнта питомої ваги(Від 0 до 1). Найкращим вважається спосіб, який набрав більше плюсів або більшу суму коефіцієнтів.

Після вибору декількох варіантів отримання заготовок для кожного з них конкретизують: послідовність виконуваних операцій (наприклад, штампування на пресі, потім на ГКМ; вальцювання, потім штампування та зварювання), використовуване обладнання, основні та допоміжні матеріали. Якщо в жодного з відібраних способів отримання заготовок немає певних переваг, укрупнено проектують кілька найбільш прийнятних заготовок і технологічних процесів їх виробництва.

3.1. Зразок оформлення матриці впливу факторів

Для розроблених технологічних процесів визначають основні техніко-економічні показники та на підставі їх аналізу вибирають найбільш раціональний. Потім для обраного способу виробництва розробляється докладний технологічний процес та робиться його техніко-економічний аналіз.

Норма витрати металу та маса заготівлі

Норму витрати матеріалу, кг, на одиницю продукції можна виразити такою формулою:

Н == Сд + ст. про + ЗЗ. о, (3.3)

де Сд-маса готової деталі; Ст. маса технологічного відходу; Gз. o-маса заготівельного відходу.

Масу готової деталі<3д можно рассчитать по формулам на основании данных чертежа или непосредственного обмера, а в случае особо сложной конфигурации детали - контрольным взвешиванием образца.

Маса технологічного відходу Gт. о, м є неминучими для даного виробництва втрати матеріалу, які можна розрахувати так:

gt. o = Від. а. з + бт. м, ( 3.4 )

де бт. з-технологічні втрати матеріалу на чад, облій, прибутку, литникову, систему; (Зт.п. м-технологічні втрати матеріалу у вигляді припусків та напусків. Технологічний відхід знаходиться у прямій залежності від типу виробництва.

Маса заготівельного відходу Пн. безпосередньо з процесом виготовлення деталі не пов'язана. Вона визначається умовами постачання металу чи матеріалу. Наприклад, відхід прутка через некратність його довжини довжини заготовки, смуговий відхід при холодній вирубці деталей з листа і т.д.

Маса технологічного та заготівельного відходів зменшується у міру вдосконалення технологічних процесів та застосування прогресивних методів обробки. При будь-якому типі виробництва необхідно прагнути до зниження норм витрати матеріалу за рахунок зменшення технологічного та заготівельного відходів. Особливо актуальне це завдання умовах масового виробництва. Саме в масовому виробництві народилися безвідходні методи виробництва виробів (наприклад, виробництво болтів та гвинтів із прутка методом холодної висадки).

Маса, з якою заготівля надходить на попередню механічну обробку, називається масою заготівлі. Маса заготівлі, кг

Gs=s Од+, Ст.п. м.

Вимоги до заготівель з точки зору подальшої обробки

Крім мінімальної, металоємності та трудомісткості до заготовок висувають ряд вимог з погляду їх подальшої механічної обробки. До таких вимог відносяться: мінімальні припуски на обробку; раціональне розташування ливарних та штампувальних ухилів; підвищена точність розмірів; мінімізація або повне усунення дефектних шарів та ін.

Мінімізація припусків зменшує кількість проходів та переходів механічної обробки і тим самим знижує її вартість.

Штамповані та ливарні ухили обмежують можливість використання окремих поверхонь заготівлі як технологічні бази при механічній обробці, знижують точність обробки. Відповідним вибором способу отримання заготовки конструктор може створити найбільш прийнятну її форму, що дозволяє здійснити механічну обробку з найменшими витратами праці. Основною вимогою тут є таке розташування площини гнізда штампу або ливарної форми, при якому настановні поверхні заготовки будуть позбавлені ухилів і слідів роз'єму.

Точність розмірів заготовок, одержуваних у різний спосіб, коливається від сотих часток до кількох десятків міліметрів. Природно при цьому прагнення отримати точність заготовки максимально наближеної до вимог креслення готової деталі. У цьому випадку іноді вдається обійтися без механічної обробки. Особливо зростають вимоги до точності заготовок та стабільності розмірів при обробці їх на пруткових автоматах, верстатах типу «обробний центр», у гнучких виробничих системах, роботехницьких комплексах та ін. Низька точність заготовок в автоматизованому виробництві часто є причиною відмови складних систем та ліній. Тому точність заготовок перед запуском їх на обробку в автоматизованому виробництві часто доводиться підвищувати шляхом попередньої обробки базових поверхонь.

Наявність дефектного шару на поверхні, що підлягає механічній обробці, з одного боку призводить до збільшення припусків, з іншого - до зниження стійкості ріжучого інструменту. Дефектний шар у чавунних виливків, одержуваних у піщаних формах за дерев'яними моделями, становить 1...5 мм, у поковок - 1,5...3 мм, у штампованих поковок-0,5,. .1,5, у гарячекатаного прокату - 0,5...1,0 мм. Без урахування впливу перерахованих вище факторів на подальшу механічну обробку неможливо кваліфіковано вибрати спосіб отримання заготовки.

Вплив точності та якості поверхневого шару заготівлі на структуру її механічної обробки

Поверхні деталей діляться на оброблювані та необроблювані. У цьому всі деталі в машинобудуванні можна розділити втричі групи. До першої групи відносяться деталі, точність і якість поверхневого шару яких можуть бути забезпечені тим чи іншим способом отримання заготівлі без будь-якої механічної обробки. Типовими представниками таких деталей є деталі, одержувані холодним штампуванням із пластмас, металевих порошків чорних та кольорових металів, а також (рідше) прецизійними способами лиття та гарячого штампування.Друга група-літав», у яких усі поверхні повинні бути оброблені механічно. шару, або економічною недоцільністю (дороговізною) отримання необхідної якості деталі наявними технологічними способами отримання заготовок. ня стружки. Третя група найчисленніша і займає проміжне положення між першими двома. Виробництво деталей першої групи обходиться найдешевше. Воно відкриває шлях до безвідходної або принаймні маловідходної технології. У прагненні такого виробництва проявляється одна з найважливіших тенденцій розвитку машинобудування. Однак низький рівень більшості найбільш поширених в даний час способів отримання заготовок змушує мати в структурі будь-якого машинобудівного заводу механічні цехи, - в яких заготовки перетворюються на деталі шляхом зняття з поверхонь припусків на обробку.

Таким чином, основною тенденцією заготівельного виробництва є підвищення точності та покращення якості поверхневого шару заготовок. Однак досягнення цих якостей при малій програмі випуску може виявитися економічно невигідним, оскільки витрати на оснащення для заготівельних процесів можуть перевищити економію на механічній обробці.

Розглянемо сказане з прикладу деталі (рис.3.5), усім поверхоням якої присвоєні номери. Точність та шорсткість пронумерованих поверхонь різні. Поверхні, 2, 3, 4, 6, 7, 8 і 9 потребують одноперехідної обробки (стругання, фрезерування або точення). Поверхня 1 є базовою поверхнею, вимагає застосування двоперехідної обробки (чистового і чорнового фрезерування).

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки Р.К.

Семипалатинський Державний Електротехнічний коледж

Тема:Види заготовок у машинобудуванні

Викладач: Ойшієва Г.С.

Студент: Тайшібаєв Ч.Б.

м. Сімей-2015

Під заготівлею розуміється виріб, з якого зміною форми, розмірів, властивостей поверхні та (або) матеріалу виготовляють деталь. Для отримання деталі із заготівлі її піддають механічній обробці, у результаті якої видаленням шару матеріалу з окремих (або всіх) її поверхонь отримують задані конструктором на кресленні геометричну форму, розмір та властивості поверхонь деталі. Шар матеріалу, що видаляється, називається припуском. Він необхідний для надійного забезпечення геометричних характеристик та чистоти робочих поверхонь деталі. Величина припуску залежить від глибини дефектів поверхні та визначається видом та способом отримання заготовки, її масою та габаритами.

Виділяють такі види заготовок:

Дефекти, що впливають на міцність та зовнішній вигляд заготовки, підлягають виправленню. У технічних умовах мають бути зазначені вид дефекту, його кількісна характеристика та способи виправлення (вирубування, заварювання, просочування різними хімічними складами, виправлення).

Заготівельне виробництво є складовою будь-якого автотракторного заводу, утворюючи перший технологічний переділ.

Заготівля кожного виду може бути виготовлена ​​одним або декількома способами, спорідненими з базовим. Так, наприклад, виливок може бути отримана литтям піщані або оболонкові форми, кокіль і т.д.

Заготівля може бути штучною (мірною) або безперервною, наприклад пруток гарячекатаного прокату, з якого розрізанням можуть бути отримані окремі штучні заготовки.

Заготівлі з конструкційної кераміки застосовують для теплонапружених та (або) працюючих в агресивних середовищах деталей.

Заготівлі з прокату (отримувані відрізкою);

Заготівлі з прокату застосовують у одиничному та серійному виробництвах. Прокат вибраного профілю різкою перетворюють на штучні заготовки, з яких подальшою механічною обробкою виготовляють деталі. Досконалість заготовки визначається близькістю обраного профілю прокату до поперечного перерізу деталі (з урахуванням припусків на обробку).

Заготівлі прийнято розрізняти за видом, що відображає характерні риси базового технологічного методу їх виготовлення.

Заготівлі простої конфігурації (з напусками) дешевші, тому що не вимагають при виготовленні складного та дорогого технологічного оснащення. Однак такі заготовки вимагають подальшої трудомісткої обробки та підвищеної витрати матеріалу. Очевидно, що для кожного конкретного методу виготовлення заготівлі існує оптимальна точність та оптимальний обсяг випуску.

Заготівлі, одержувані методами порошкової металургії, за формою та розмірами можуть відповідати готовим деталям і вимагають незначної, часто лише обробки.

Заготівлю перед першою технологічною операцією процесу виготовлення деталі називають вихідною.

Крім припусків при механічній обробці видаляються напуски, які становлять частину обсягу заготівлі, що іноді додається для спрощення технологічного процесу її отримання.

Литтям отримують заготовки практично будь-яких розмірів простої і дуже складної конфігурації майже з усіх металів і сплавів, а також з інших матеріалів (пластмаси, кераміки і т.д.). Якість виливки залежить від умов кристалізації металу у формі, що визначаються способом лиття. У деяких випадках усередині стінок виливків можливе утворення дефектів (усадкові рихлоти, пористість, тріщини, що утворюються в гарячому або холодному стані), які часто виявляються тільки після механічної чорнової обробки.

Обробкою металів тиском отримують ковані та штамповані заготовки, а також машинобудівні профілі. Кування застосовується в одиничному та дрібносерійному виробництві, а також при виготовленні великих, унікальних заготовок та заготовок з особливо високими вимогами до об'ємних властивостей матеріалу. Штампування дозволяє отримати заготовки близькі за конфігурацією готової деталі. Механічні властивості заготовок, отриманих обробкою тиском, вищі, ніж литі. Машинобудівні профілі виготовляють прокаткою, пресуванням, волочінням.

Зазначені на кресленні заготівлі бази для механічної обробки повинні бути вихідними базами при виготовленні та перевірці технологічного оснащення (моделей та пристосувань), повинні бути чистими та гладкими, без задирок, залишків литників, прибутків, випорів, ливарних та штампувальних ухилів.

Поверхні виливків повинні бути чистими і не повинні мати пригарів, спаїв, ужимін, полон, намивання та механічних пошкоджень. Заготівля повинна бути очищена або обрубана, місця підведення литникової системи, затоки, задирки та інші дефекти повинні бути зачищені, видалена окалина. Особливо ретельно повинні бути очищені порожнини виливків. Необроблювані зовнішні поверхні заготовок під час перевірки по лінійці нічого не винні мати відхилень від прямолінійності більш заданих. Заготівлі, у яких відхилення від прямолінійності осі (кривизна) впливає на якість і точність роботи машини, підлягають обов'язковому природному або штучному старінню згідно з технологічним процесом, що забезпечує зняття внутрішніх напруг, та редагування.

Одержувані литтям (виливки);

Одержувані методами порошкової металургії.

Отримувані обробкою тиском (ковані та штамповані заготовки);

Заготівлі, що надходять на обробку, повинні відповідати затвердженим технічним умовам. Тому їх піддають технічному контролю за відповідною інструкцією, що встановлює метод контролю, періодичність, кількість заготовок, що перевіряються у відсотках до випуску і т.д. Зазвичай перевіряють хімічний склад, механічні властивості матеріалу, структуру, наявність внутрішніх дефектів, розміри, масу заготівлі.

Розвиток машинобудування призвело до появи заготовок, які отримують з конструкційної кераміки.

Зварні та комбіновані заготовки виготовляють із окремих складових елементів, що з'єднуються між собою за допомогою різних способів зварювання. У комбінованій заготівлі, крім того, кожен складовий елемент являє собою самостійну заготівлю відповідного виду (виливок, штампування і т.д.), виготовлену вибраним способом самостійного технологічного процесу. Зварні та комбіновані заготовки значно спрощують створення конструкцій складної конфігурації. Неправильна конструкція заготовки або неправильна технологія зварювання можуть призвести до дефектів (короблення, пористість, внутрішня напруга), які важко виправити механічною обробкою.

У заготовок складної конфігурації з отворами та внутрішніми порожнинами (типу корпусних деталей) у заготівельному цеху перевіряють розміри та розташування поверхонь. Для цього заготовку встановлюють на верстаті, використовуючи її технологічні бази, імітуючи схему установки, прийняту першої операції обробки. Відхилення розмірів та форми поверхонь повинні відповідати вимогам креслення заготовки. Заготівлі повинні бути виконані з матеріалу, зазначеного на кресленні, мати відповідні йому механічні властивості, не повинні мати внутрішніх дефектів (для виливків - рихлоти, раковини, сторонні включення; для поковок - пористість і розшарування, тріщини по шлакових включеннях, «шиферний») злам, крупнозернистість, шлакові включення, для зварних конструкцій - непровар, пористість металу шва, шлакові включення).

заготовка кераміка конструкційна деталь

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Опис способів одержання заготовок класу "вал". Порівняльний аналіз конструкції заготовок із сортового прокату. Способи отримання заготовки методом штампування. Конструктивні характеристики штампованої заготівлі. Припуски на механічну обробку.

курсова робота , доданий 08.02.2016


Значення припусків на механічну обробку, напусків та операційних розмірів заготовок. Методика вибору способу отримання. Основні форми та розміри, а також точність та якість поверхневого шару. Технологічні властивості матеріалу заготівлі.

презентація , доданий 26.12.2011


Поняття та види виробів. Умовне зображення опорних точок. Основи в машинобудуванні та похибка базування заготовок. Поняття про службове призначення виробу, виконавчі та допоміжні поверхні. Необхідність обробки вільних поверхонь.

презентація , доданий 26.10.2013


Автоматизація розрахунку припусків для обробки заготовок деталей машин. Розмір припусків на обробку для інтервалів розмірів деталей циліндричної форми. Методи одержання заготовок. Чинники, що впливають розподіл припусків по етапах обробки.

дипломна робота , доданий 14.11.2011


Опис способів отримання заготовок класу "вал", порівняльний опис конструкцій заготовок: із сортового прокату та штампованої, розрахунок та обґрунтування економічної ефективності виробництва. Призначення припусків на механічну обробку.

курсова робота , доданий 14.06.2015


Характеристика процесу автоматизації розрахунку припусків для обробки заготовок деталей машин. Визначення величини припусків на обробку різних інтервалів розмірів заготовок циліндричної форми, одержуваних з допомогою лиття, штампування, кування.

дипломна робота , доданий 07.07.2011


Вибір оптимального методу отримання заготовки, що забезпечує технологічність та мінімальну собівартість. Розробка маршруту обробки деталей. Вибір технологічного обладнання та інструменту. Визначення проміжних припусків, допусків та розмірів.

курсова робота , доданий 26.02.2014


Робота присвячена технології виготовлення деталей із кераміки. Хімічний аналіз та підготовка керамічної сировини. Тонкий помел і змішування компонентів. Способи, якими здійснюється формування заготовок. Механічна обробка необпалених заготовок.

реферат, доданий 18.01.2009


Призначення та умови роботи деталі у вузлі. Вибір оптимального способу отримання заготовки. Хімічний склад та механічні властивості сталі. Штампування та термообробка заготовок. Травлення сталевих поковок. Люмінесцентний та магнітний методи контролю.

контрольна робота , доданий 11.12.2015


Призначення та тенденція розвитку заготівельного виробництва. Орієнтовна структура виробництва заготовок у машинобудуванні. Заготівлі та їх характеристика. Припуски, напуски та розміри, вибір способу отримання. Норма витрати металу та маса заготівлі.

Заготівлею в машинобудуванні називають предмет праці, з якого зміною форми, розмірів, властивостей поверхонь та (або) матеріалу виготовляють деталь. Заготівельне виробництво є невід'ємною початковою фазою будь-якого машинобудівного виробництва.

Заготівлі прийнято розрізняти за видом, що відображає характерні риси базового технологічного методу їх виготовлення. Виділяють такі види заготовок:

• 1) одержувані литтям (виливки);
• 2) одержувані обробкою тиском (ковані та штамповані заготовки);
• 3) заготівлі із прокату;
• 4) зварні та комбіновані заготівлі;
• 5) одержувані методами порошкової металургії.

Заготовка може бути штучною (мірною) або безперервною, наприклад пруток гарячекатаного прокату, з якого шляхом його розрізання в процесі виготовлення можуть бути отримані окремі штучні заготовки.

Розвиток машинобудування призвело до появи ще одного виду заготовок, які отримують з конструкційної кераміки.

Заготівля кожного виду може бути отримана одним або декількома методами (способами), спорідненими з базовим. Наприклад, виливок може бути отримана литтям піщані, оболонкові форми, кокіль і т.д.

Литтям отримують заготовки будь-яких розмірів як простої, так і дуже складної конфігурації практично з усіх металів і сплавів. Якість виливки залежить від умов кристалізації металу у формі, що визначаються способом лиття. У деяких випадках усередині стінок виливків можливе утворення дефектів (усадочні рихлоти, пористість, гарячі та холодні тріщини), які виявляються лише після чорнової механічної обробки.

Обробкою металів тиском отримують ковані та штамповані заготовки, а також машинобудівні профілі. Кування застосовують у одиничному, дрібносерійному виробництвах, а також при виготовленні дуже великих, унікальних заготовок та заготовок з особливо високими вимогами до об'ємних властивостей матеріалу. Штампування дозволяє отримати заготовки, близькі за конфігурацією готової деталі. Механічні властивості заготовок, отриманих обробкою тиском, вищі, ніж литі. Машинобудівні профілі виготовляють прокаткою, пресуванням, волочінням.

Заготівлі з прокату застосовують у одиничному та серійному виробництвах. Прокат обраного профілю шляхом розрізки перетворюють на штучні (мірні) заготовки, з яких подальшою механічною обробкою виготовляють деталі. Досконалість заготовки визначається близькістю обраного профілю прокату поперечного перерізу деталі (з урахуванням припусків на обробку).

Зварні та комбіновані заготовки виготовляють із окремих складових елементів, що з'єднуються за допомогою різних способів зварювання. У комбінованій заготівлі, крім того, кожен складовий елемент являє собою самостійну заготівлю відповідного виду (виливок, штампування і т.д.), виготовлену вибраним способом самостійного технологічного процесу. Зварні та комбіновані заготовки значно спрощують створення конструкцій складної конфігурації. Неправильна конструкція заготовки або неправильна технологія зварювання можуть призвести до дефектів (короблення, пористості, внутрішньої напруги), які важко виправити механічною обробкою.

Заготівлі, одержувані методами порошкової металургії, за формою та розмірами можуть відповідати готовим деталям і вимагати лише незначної чаші обробки.

Заготівлі з конструкційної кераміки застосовують при створенні теплонапружених та (або) працюючих в агресивних середовищах деталей.

Заготівлю перед першою технологічною операцією процесу виготовлення деталі називають вихідною заготівлею.

Відомості про заготівлі основних видів наведено у додатку 3 .

Вибір заготівлі полягає в послідовному визначенні її виду та способу виготовлення, на підставі яких оформлюють замовлення та розробляють технологічний процес її виготовлення.

Вибір заготовки – завдання конструктора машини. Прийняте рішення є обов'язковим до виконання для технолога. Технолог виконує вибір заготовок, якщо в конструкторській документації не вказано їхній вид та спосіб виготовлення. Вихідні дані для вибору: креслення деталі з технічними вимогами на виготовлення із зазначенням її маси та марки матеріалу; річний обсяг випуску, виходячи з якого роблять висновок про передбачуваному типі виробництва; дані про технологічні можливості та ресурси виробництва.

Для типових деталей машинобудування вибір значно спрощується: застосовують лише апробовані (типові) технологічні рішення. Наприклад, диски газотурбінних установок однозначно одержують обробкою тиском.

Вибір здійснюється лише за наявності альтернативних рішень. Формальних критеріїв вибору виду заготовки відсутні. Вибір починають з аналізу даних про технологічні можливості (ресурси) виробництва. У цьому враховують можливості заготівельних цехів (наявність відповідного устаткування). Планові терміни підготовки виробництва також впливають вибір (проектні роботи, виготовлення штампів, моделей, прес-форм). Види заготовок, неможливі для реалізації (наприклад, відсутність власного ливарного виробництва та неможливість придбання виливків з кооперації), виключають із розгляду. Зазвичай вибір здійснюють у результаті аналізу конструкторської документації за окремими (приватними) ознаками. У таблиці 3.5 наведено основні ознаки, що найчастіше використовуються при виборі виду заготовки.

Таблиця 3.5

Основні ознаки, що використовуються при виборі виду заготівлі

	Можливі значення	Пріоритетні види заготовок	Коментар
Форма деталі			Деталь простої форми обмежена циліндричними і плоскими поверхнями, не має складних внутрішніх порожнин, орієнтована на будь-якій осі. Приклад: ступінчастий вал середніх габаритів
			Деталь складної форми обмежена, крім інших, фасонними поверхнями, має великі внутрішні порожнини, зокрема, глухі. Приклад: кришка редуктора, блок-картер
Заготівельні властивості матеріалу	Рідкотекучість: задовільна незадовільна		Наявність у марці матеріалу вказівки на покращені ливарні властивості (наприклад, сталь 45Л) робить виливок пріоритетним видом заготівлі. Заготовки з чавуну можуть бути отримані лише литтям.
	Зварюваність: задовільна незадовільна		Заготівельні властивості можуть трактуватися ширше - під час аналізу допустиме використання понять: «ливарні властивості», «пластичні властивості». Шкала оцінок може бути більш диференційованою
	Пластичність: задовільна незадовільна	ОД, П, ПМ (ОД, П)
	Оброблюваність різанням: задовільна незадовільна

Закінчення

	Можливі значення	Пріоритетні види заготовок	Коментар
густина матеріалу			«Щільність матеріалу» та «орієнтованість структури» представляють особливі вимоги до матеріалу деталі. При необхідності безліч особливих вимог до матеріалу може бути розширено
Орієнтованість структури	Необхідна
Питома вартість матеріалу			Можливо використаний чисельний критерій. Чим складніший хімічний склад матеріалу, тим зазвичай вища його питома вартість
ність			Деталь високої відповідальності - деталь, вихід з ладу якої тягне за собою катастрофічні наслідки, пов'язані з загрозою для життя людини
Тип виробництва	Одиничне		У разі зростання серійності виробництва стають економічно доцільними види заготовок, базові методи виготовлення яких потребують значних витрат.
	Серійне
	Масове	О, од, пм, ск

Примітка. Про - виливок; ОД - одержана обробкою тиском; П – прокат; СК - зварена чи комбінована; П М – отримана методами порошкової металургії; () - виключаючи; * - будь-яка (рівнопріоритетність видів).

По кожній ознакі з усієї множини вибору визначають підмножину прийнятних видів заготівлі і при можливості встановлюють їх пріоритети. У цьому використовують евристичні правила (табл. 3.6). Рівнопріоритетність видів заготовок за якоюсь ознакою дозволяє виключати цю ознаку з розгляду. Вибраний вигляд має максимальний пріоритет з розглядуваних і знаходиться на перетині зазначених підмножин. Якщо вони не перетинаються, йдуть на потрібний компроміс. З огляду на малу потужність безлічі вибору прийняте рішення часто однозначно і не вимагає оптимізації. При виборі виду заготівлі (особливо за наявності альтернатив) рішення можна приймати виходячи з зіставлення значень економічно ефективних обсягів випуску (табл. 3.7).

Таблиця 3.6

Основні правила вибору виду заготівлі

Форма деталі	Якщо форма деталі складна, то вибраний вид заготовки повинен забезпечити максимальне наближення останньої до форми готової деталі.
Заготівельні властивості матеріалу	Пріоритетне заготівельне властивість робить пріоритетним відповідний вид заготівлі. При рівнопріоритетності властивостей перевага надається найбільш економічному вигляду
Особливі вимоги до матеріалу деталі	Наявність особливих вимог до матеріалу деталі робить пріоритетним вид заготівлі, що забезпечує виконання цих вимог
Питома вартість матеріалу	Чим вище питома вартість матеріалу, тим пріоритетніший вид заготовки, що максимально наближає її форму до форми готової деталі.
Відповідальність	Відповідальність деталі робить пріоритетним технічний принцип ухвалення технологічних рішень
Тип виробництва	Чим більше обсяги випуску деталей (заготовок), тим більше технічно складно реалізовані види заготівлі стають економічно виправданими

Таблиця 3.7

Економічно ефективні обсяги випуску заготовок із порошкових матеріалів на основі заліза, шт./рік

складності заготовок
		без калібрування				з калібруванням
		Маса заготівлі, г

3.4. Вибір та обґрунтування методу виготовлення заготовки 107

Закінчення

складності заготовок	Порівняний вид заготівлі	Обсяг випуску заготовок із порошкових матеріалів
		без калібрування				з калібруванням
		Маса заготівлі, г
	Обробка тиском (штампування)

Приклад 3.7. Деталь планка (рис. 3.4) є елементом складального пристрою. У процесі експлуатації зазнає незначних статичних навантажень. Матеріал: сталь 45. Тип виробництва: серійне.

Результати аналізу за основними ознаками, що використовуються під час вибору виду заготовок, представлені в табл.3.8.

Рис. 3.4.

Таблиця 3.8

Результати аналізу

Висновок. Вид заготівлі – прокат.

Приклад 3.8. Деталь важіль (рис. 3.5) є елементом трансмісії будівельного механізму. У процесі експлуатації відчуває знакозмінні згинальні навантаження. Матеріал: сталь 45Л. Тип виробництва: великосерійне.

Рис. 3.5.

Результати аналізу представлені у табл.3.9.

Таблиця 3.9

Результати аналізу

Висновок. Вид заготівлі – виливок.

Приклад 3.9. Деталь кулачок (рис. 3.6) є елементом командоапарату спецвиробу. Матеріал: сталь 20Х. Тип виробництва: серійне.

Рис. 3.6.

Результати аналізу представлені у табл. 3.10.

Таблиця 3.10

Результати аналізу

Висновок.Вид заготівлі – обробка тиском.

Система ознак, що використовуються при виборі виду заготівлі (див. табл. 3.5) є відкритою і при необхідності може поповнюватися.

Після вибору виду вибирають спосіб виготовлення заготовки. У міру ускладнення зміни заготівлі, зменшення напусків і припусків, підвищення точності розмірів і параметрів розташування поверхонь ускладнюється і подорожчає технологічне оснащення заготівельного цеху і зростає собівартість заготівлі, але при цьому знижується трудомісткість і собівартість подальшої механічної обробки заготівлі, підвищується використання. Заготівлі простої конфігурації дешевші, тому що при їх виготовленні не потрібно складне і дороге технологічне оснащення, проте при виготовленні таких заготовок необхідна подальша трудомістка обробка та підвищена витрата матеріалу.

При виборі способу виготовлення заготівля ще не спроектована, тому використовують дані про конструктивно-технологічні параметри деталі, при необхідності загрубуючи їх.

Вибираючи спосіб лиття, враховують марку матеріалу, масу, габарити деталі (заготівлі), мінімальну товщину стінки виливки, площу або максимальну довжину стінки, мінімальний діаметр і максимальну глибину як наскрізних, так і глухих отворів, задані значення показників якості виливки.

При виборі способу обробки тиском виходять із класу деталі, маси деталі (заготівлі), габаритів, наявності отворів у бокових стінках, наявності внутрішніх порожнин та фланців, заданих значень показників якості заготовки.

При виборі заготовок корисні такі практичні рекомендації:

• 1. У одиничному серійному виробництвах сталеві вали при різниці діаметрів ступенів до 10 мм доцільно виготовляти із круглого гарячекатаного прокату. При більшій різниці заготовку слід виконувати куванням у підкладних відкритих штампах або гарячим об'ємним штампуванням у закріплених відкритих штампах.
• 2. Заготівлі чавунних втулок, фланців, шестерень та інших деталей, що мають форму тіл обертання з осьовими отворами, доцільно одержувати литтям у піщані форми за дерев'яними або металевими моделями при машинному формуванні, а також литтям у кокіль. Зі збільшенням обсягів випуску стає виправданим застосування відцентрового лиття. Отвір проливають, якщо діаметр у деталі більше 30 мм.
• 3. При зовнішньому діаметрі тих же деталей до 60-70 мм, але сталевих, їх виготовляють із гарячекатаних прутків.
• 4. При зовнішньому діаметрі тих же деталей понад 60-70 мм заготовку доцільно отримувати куванням у підкладних відкритих штампах або гарячим об'ємним штампуванням у закріплених відкритих штампах. При цьому отвір прошивають, якщо діаметр у деталі більше 30 мм, а довжина не перевищує двох діаметрів.
• 5. Заготівлі чавунних важелів, виделок, кронштейнів отримують литтям у піщані форми при машинному або ручному формуванні, в більшості випадків за дерев'яними моделями. Отвори в бобишках проливають, якщо їх діаметри у деталей понад 30 мм.
• 6. Заготівлі сталевих важелів, виделок, кронштейнів зазвичай отримують вільним куванням з напусками, що спрощують їх форму, але збільшують обсяг механічної обробки.
• 7. Заготівлі чавунних корпусних деталей отримують найчастіше литтям у піщані форми за дерев'яними моделями при ручному або машинному формуванні.

Навіть усередині одного виду заготовок кількість конкуруючих альтернативних способів виготовлення може бути значною. Найбільш доцільно виконувати селекцію альтернативних рішень щодо способу виготовлення заготівлі за результатами техніко-економічного аналізу.

При порівнянні заготовок різних видів та способів виготовлення можна користуватися такими критеріями:

1) максимуму коефіцієнта використання матеріалу До них:краще той спосіб, для якого значення АГ ІМ більше:

де А" їм/ - коефіцієнт використання матеріалу при /-му способі виготовлення заготовки; m 3i -маса заготівлі при /-му способі її виготовлення; /і д - маса деталі;

2) мінімуму матеріаломісткості: краще той спосіб, для якого маса заготівлі т 3мінімальна:

Зниження матеріаломісткості Ат.при використанні обраної заготовки порівняно з будь-яким/-им її варіантом:

Для попередніх наближених оцінок альтернативних способів виготовлення заготовок одного виду можна скористатися критерієм мінімуму відносної вартості заготовок Z 0:

де Z 0i -відносна вартість заготівлі для /-го способу; U t -відносна питома вартість заготівлі при i-мспосіб виготовлення (табл. 3.11).

Таблиця 3.11

Відносна питома вартість виливків

Закінчення

Примітка. У реальних виробничих умовах значення відносної питомої вартості можуть суттєво відрізнятись від табличних!

Враховуючи, що ЛГ ІМ/ = m a /m 3i ,запишемо:

У цьому випадку доцільно намітити для альтернативних варіантів типові процеси виготовлення (як власне вихідної заготовки, так і деталі) і далі виконати економічне порівняння варіантів, за результатами якого прийняти остаточне рішення.

Економічне порівняння варіантів заготовок при прийнятті остаточного рішення можна виконувати:

• 1) за технологічною собівартістю заготівлі;
• 2) цехової собівартості заготівлі;
• 3) собівартості виготовлення деталі;
• 4) наведених витрат на виготовлення заготівлі;
• 5) наведені витрати на виготовлення деталі.

Технологічна собівартість заготівлі відбиває витрати, пов'язані з виконанням процесу виготовлення у конкретних виробничих умовах (у цьому цеху), становлячи у своїй лише частина цехової собівартості. Порівняння з технологічної собівартості можливе лише тоді, коли виробництво заготовок за порівнюваними варіантами здійснюється у цехах одного типу (ливарних, ковальських, зварювальних). Технологічна собівартість заготівлі

де З зп - основна та додаткова заробітна плата робітників заготівельного виробництва; З 0 - витрати на експлуатацію, утримання та ремонт обладнання; З со - витрати на утримання та ремонт оснащення; С к - витрати на експлуатацію та ремонт виробничих будівель; С а - витрати на амортизацію обладнання та оснащення.

Технологічна собівартість заготівлі може бути визначена приблизно:

де С ч/ - норматив виробничих витрат, що припадають на годину роботи заготівельного обладнання, зайнятого в/-ї операції; / шт, - норма часу на /-ю операцію виготовлення заготівлі.

Цехову собівартість заготівлі С цз використовують при порівнянні її різних видів та способів (лиття та обробка тиском; лиття в піщані форми, лиття під тиском тощо):

де З м – витрати на матеріали; ЗЗП - заробітна плата основних та допоміжних робітників заготівельного виробництва; Z -накладні цехові витрати (Z = 150-800%).

де С - вартість 1 кг матеріалу; /я м - загальна маса матеріалу, що витрачається на одну заготівлю; Ц 03 -ціна 1 кг реалізованих відходів; /я 03 - маса реалізованих відходів.

Точніше, ніж (3.10), цехову собівартість можна визначити як

де С тз – технологічна собівартість заготівлі; З м – витрати на матеріали; Суз – загальноцехові витрати визначаються за вартістю роботи обладнання (робочого місця) за 1 год.

Порівняння по цехової собівартості може бути рекомендовано щодо однорідної продукції.

Собівартість виготовлення деталі дає повнішу картину взаємозалежних витрат за виробництво заготівлі та її наступної механічної обробки. Розрахунки собівартості слід проводити лише за тими статтями витрат, які змінюються у порівняних випадках. Витрати на основні матеріали та заробітну плату основних робітників становлять до 80% собівартості, тому порівняння варіантів виготовлення деталі при різних вихідних заготовках можна проводити за цими двома статтями. Собівартість виготовлення деталі

де М -витрати на матеріали; L- вести основних робітників, зайнятих обробкою заготовок.

Вартість основних матеріалів (заготівель) з урахуванням утилізації відходів визначають за формулою

де // заг - вартість заготівлі, руб./шт.; т 0 -маса відходів одну деталь, кг/шт.; Ц 0- Вартість відходів, руб./кг.

Ціни матеріалів, заготовок та відходів визначають за діючими оптовими прейскурантами:

де / 3 - норма витрати матеріалу на одну деталь (маса заготівлі), кг / шт.; Ц м- Діюча оптова ціна одиниці маси матеріалу, руб./кг; До ТЗ -коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат (1,05-1,08 для чорних металів; 1,00-1,02 для інших металів).

Чисельно

де /я д – маса деталі, кг.

Вартість допоміжних матеріалів М нсвизначають за заводськими нормами витрати та за відповідними прейскурантами на матеріали з додаванням транспортно-заготівельних витрат (8-10%).

Розрахунок (3.8)-(3.16) може бути виконаний з використанням даних .

Вибір вихідної заготівлі пов'язані з прийняттям відповідного технологічного рішення, реалізація якого потребує обов'язкових виробничих витрат.

Наведені витрати П гщо відносяться до /-му варіанту будь-якого технологічного рішення, визначають за формулою

де Су - собівартість продукції при/-му варіанті технологічного рішення; Kj -капітальні вкладення по/-му варіанту; Е-коефіцієнт порівняльної економічної ефективності.

До 1990-х років. при визначенні наведених витрат використали нормативний коефіцієнт порівняльної економічної ефективності Є н.Для машинобудування?„ = 0,12. Термін окупності додаткових капітальних вкладень, що нормативно задається при цьому, дорівнює 8,3 роки.

За наявності кількох варіантів технологічного рішення кращому їх відповідає менше значення наведених витрат. Значення Евибирають у діапазоні 0,12 1. Великому значенню Евідповідає менший термін окупності додаткових капітальних вкладень. Цей термін може бути обмежений, наприклад, терміном погашення кредиту, взятого у тому числі і для реалізації технологічного рішення, що розглядається.

Вибір заготовок найчастіше проводять за наведеними витратами виготовлення деталі. Разом з тим можливе використання як критерій і одного з доданків (3.17). Заготівлю можуть вибирати, наприклад, щонайменше величини сумарної технологічної собівартості виготовлення деталі С? :

де С тз – технологічна собівартість заготівлі; З 0-вартість механічної обробки.

Методика визначення технологічної собівартості заготівлі викладено вище.

Вартість механічної обробки (З 0), - на аналізованої /-й операції визначають за формулою

де /шт/ - штучний час на/операції механічної обробки, хв; 0 пз; - Наведені годинні витрати на роботу обладнання, що використовується в /-й операції, руб. / Год.

де t oi -сумарний основний час для аналізованої/-ї операції;

Таблиця 3.12

Значення коефіцієнта

Закінчення

Наведені годинні витрати, пов'язані з експлуатацією верстата даної групи і типу, визначають за формулою

де 3 він - основна та додаткова заробітна плата оператора та наладчика за фізичну годину роботи обладнання з урахуванням відрахувань на соціальне страхування, руб./год; до мо -коефіцієнт багатоверстатного обслуговування (табл. 3.13); Про рм -годинні витрати на експлуатацію робочого місця, руб./год; Е-коефіцієнт порівняльної економічної ефективності; К оЬ -капітальні вкладення обладнання, віднесені до години його експлуатації, руб./ч; ^ - капітальні вкладення виробничі будівлі, віднесені до години експлуатації устаткування, руб./ч.

Таблиця 3.13

Значення коефіцієнта багатоверстатного обслуговування / з мо

Закінчення

Основну та додаткову заробітну плату оператора та наладчика за годину роботи обладнання з урахуванням відрахувань на соціальне страхування запропоновано визначати за формулою

де /0 – годинна тарифна ставка оператора (верстатника) відповідного розряду; до і -коефіцієнт, що враховує заробітну плату наладчика. Якщо налагодження верстата виконує сам верстатник, наприклад у одиничному та серійному виробництвах, то до н= 1,0. У масовому виробництві до н = 1,1 - 1,15.

Годинну тарифну ставку визначають за діючими тарифнокваліфікаційними довідниками або нормативами, що встановлюються відділом праці та заробітної плати підприємства. Враховують умови праці та форму його оплати (відрядну чи погодинну).

Часові витрати на експлуатацію робочого місця О визначають за формулою

де Про- годинні витрати на експлуатацію базового робочого місця за двозмінного режиму роботи, руб./год; Л чз - коефіцієнт годинних витрат, що показує, скільки разів витрати, пов'язані з експлуатацією даного робочого місця (верстата), більше, ніж аналогічні витрати у базового верстата.

При виборі базового робочого місця для визначення значення Про рмможна скористатися співвідношенням

де До мч -коефіцієнт машино-години (табл. 3.14). Для базового робочого місця До мч = 1.0. При зниженому завантаженні верстата (коефіцієнт завантаження менше 0,6) можлива корекція величини 0 рм у бік зменшення.

Для оцінки капітальних вкладень в обладнання та виробничі будівлі, віднесених до години експлуатації обладнання (До 0б і ^відповідно), передбачаються такі співвідношення: для серійного виробництва:

для масового виробництва:

де Z/o6 – оптова ціна обладнання, руб.; - коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат (? тз = 1,10-1,15); 5 П - виробнича площа, яку займає обладнання з урахуванням проходів, м 2 ; З ш -вартість 1 м 2 виробничої площі, руб / м 2; q- прийнята кількість верстатів на операції; /шт - штучний час, хв; В г -річний обсяг випуску деталей, прим.

Таблиця 3.14

Значення коефіцієнта машино-години До мчдля верстатів різних груп та типів

Групи, типи верстатів		Групи, типи верстатів
Відрізні, працюючі: круглою пилкою ножівковим полотном		Розточні з діаметром висувного шпинделя, мм:
Токарно-гвинторізні при найбільшому діаметрі оброблюваної деталі, мм: 300 800 2 000 4 000
		Свердлильні з найбільшим діаметром свердління, мм:
Токарно-револьверні при найбільшому діаметрі прутка, що обробляється, мм:		Фрезерні з розмірами робочої поверхні столу, мм: 320 х 1 250 1 830 х 3 965 2 500 х 8 500
Токарні багаторізцеві напівавтомати при найбільшому діаметрі оброблюваної деталі, мм:		Поздовжньо-стругальні з розмірами робочої поверхні столу, мм: 1 250 х 6 000 ЗбООх 12 000
		Поперечно-стругальні

Закінчення

Групи, типи верстатів		Групи, типи верстатів
Багатошпиндельні токарні напівавтомати: шестишпиндельні чотиришпиндельні		Довбіжні
		Протяжні:
Токарно-револьверні багатошпиндельні автомати при найбільшому діаметрі прутка, мм:		Зубообробні при найбільшому діаметрі коліс, що обробляються, мм:
То карно-карусельні при найбільшому діаметрі оброблюваної деталі, мм: 650 2 000 5 000 10 000	4.5 11,0	Плоскошліфувальні
		Безцентрово-шліфувальні
		Круглошліфувальні при найбільшому діаметрі оброблюваної деталі, мм:
		Заточні

Виробничу площу, яку займає обладнання, з урахуванням проходів визначають за формулою

де 5 0б – виробнича площа, займана обладнанням; до дп-Коефіцієнт, що враховує додаткову виробничу площу (на проходи, проїзди та ін). Значення до дпзалежить від величини S o6:

де п -число операцій механічної обробки заготівлі у технологічному процесі виготовлення деталі.

Використання викладеної методики під час виборів заготовок вимагає попереднього визначення складу ТП виготовлення деталі, визначення режимів обробки, і навіть економічних характеристик експлуатації робочого місця кожної операції.

Застосовувана МГТУ ім. н.е. Баумана методика вибору варіанта заготівлі виходить з використанні критерію мінімуму наведених витрат за виготовлення деталі. Порівняння варіантів заготовок виконують попарно: порівнюють базовий та пропонований (новий) варіанти. Розрахунок ведуть до однієї деталі.

Технологічну собівартість виготовлення однієї деталі Сд визначають за формулою

де Л/д - вартість матеріалів, що витрачаються на виготовлення однієї деталі; 3 0 - вести робітників, зайнятих обробкою заготовок; А оЬ -амортизаційні відрахування на устаткування.

Вважають, що вартість матеріалів, витрачається виготовлення однієї деталі, визначається вартістю матеріалу заготовки:

де/я р – норма витрати матеріалу; /я 3 - маса заготівлі (/я р * /я 3).

Більш точним є перший вираз, і за наявності даних норми витрати слід застосовувати його. За відсутності таких даних можна скористатися другою формулою.

Для базового та нового варіантів заготовок за формулою (3.29) визначають відповідні значення вартості матеріалів М д та Л/“.

Заробітну плату робітників, зайнятих обробкою заготівлі, визначають за формулою

де / СР - середнє значення годинної тарифної ставки робітника, руб. / Год; Г д - трудомісткість механічної обробки заготівлі, год.

Значення Г д може бути визначено підсумовуванням штучнокалькуляційних часів за операціями процесу механічної обробки деталі для кожного з порівнюваних варіантів. При відомій трудомісткості процесу обробки базового варіанта заготівлі Т® значення трудомісткості для нового варіанту може бути визначено за формулою

де /і®, /і" - маса заготівлі за базовим та новим варіантом відповідно.

Амортизаційні відрахування Л о6визначають як суму відрахувань по кожній одиниці обладнання, що використовується у процесі обробки заготівлі:

де A^j -амортизаційні відрахування по j-ї одиниці обладнання, що використовується в операції/; q -число одиниць обладнання, що використовується в операції/; т -загальна кількість операцій у процесі обробки заготівлі.

Балансова вартість кожної одиниці обладнання А г бо, віднесена до конкретної операції обробки заготівлі, може бути визначена за формулою

де Я про - оптова ціна обладнання; до ТЗ -коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат, до п= 1,05...1,10; - Коефіцієнт зайнятості даної

одиниці обладнання виконання обробки цієї заготовки.

де/шт – штучний час, хв; Fд - дійсний річний фонд робочого часу обладнання, залежно від обраного режиму роботи, год; ? 3 – коефіцієнт завантаження обладнання.

Для одиничного виробництва до ъ= 0,8 ... 0,9; середньосерійного до 3 = 0,65 ... 0,75; масового - до 3= 0,6 ... 0,65. Амортизаційні відрахування для одиниці обладнання

де a Q -відсоток амортизаційних відрахувань.

Якщо у /-й операції використовують qодиниць однакового обладнання у, то

Капітальні вкладення для кожного з порівнюваних варіантів процесів виготовлення деталей визначаються як сумарна балансова вартість обладнання, що використовується на кожній операції, віднесена до однієї деталі:

Наведені витрати Я; на виготовлення деталі із заготівлі відповідного варіанту визначають за формулою:

Отримані значення наведених витрат для базового (Я 6) та нового (ГР 1)варіантів порівнюють. Більш кращий варіант заготівлі, що відповідає меншому значенню наведених витрат на виготовлення деталі.

Якщо, наприклад, новий варіант заготівлі кращий, ніж базовий (Я 6 > РР),економічний ефект (3), віднесений до однієї деталі, можна визначити за такою формулою:

Річний економічний ефект Е гвід використання кращого варіанта заготівлі

де В г -річний обсяг випуску деталей.

За необхідності можуть бути визначені додаткові економічні показники, наприклад термін окупності додаткових капітальних вкладень:

Подані методики відбивають лише витратну сторону технологічного рішення, що з вибором заготовки. Для об'єктивного вибору найефективнішого рішення найкращі критерії, відбивають як витратну бік, а й корисний ефект рішення. Найбільш перспективним є застосування відносних критеріїв типу «корисний ефект/витрати».

При виборі заготовок як такий критерій може бути використане ставлення

де (АГ І А - коефіцієнт використання матеріалу для у-го варіанта заготівлі; П j -наведені витрати на виготовлення деталі із заготівлі j-го варіанта.

Більш переважному варіанту заготівлі відповідає більше значення K B2j.Залежно від конкретних технологічних завдань можуть бути використані інші характеристики корисного ефекту, пов'язаного з раціональним вибором заготовок.

При виконанні проекту доцільно коротко пояснити застосування виділеної методики вибору заготівлі. Для об'єктивності вибору краще виконати необхідні розрахунки за двома різними методиками, зіставити та проаналізувати їх результати.

При виборі заготовок у курсовому проекті утруднення часто спричиняє відсутність інформації про техніко-економічні показники заготівельного виробництва, до того ж безперервно змінюються залежно від загальної економічної ситуації. Можливе використання даних із різних (у тому числі і виробничих) джерел, відносних величин, біржової інформації та ін.

Найбільшу цінність цього етапу проектування є оволодіння методичним підходом до вибору заготовок.

1. Типи та форми виробництва та методи організації його підготовки

1.1 Типи виробництва

У машинобудівному виробництві розрізняють три основних типи: масове, серійне та одиничне. Належність виробництва до того чи іншого типу визначається ступенем спеціалізації робочих місць, номенклатурою об'єктів виробництва, формою руху цих об'єктів за робочими місцями.

Ступінь спеціалізації робочих місць характеризується коефіцієнтом закріплення операцій,під яким розуміють кількість різних операцій, що виконуються на одному робочому місці протягом місяця:

До З.О,=О/Р, (1.1)

де Про- Число різних операцій, що виконуються на робочих місцях ділянки або цеху протягом місяця;

Р- кількість робочих місць на ділянці чи в цеху.

Якщо за робочим місцем, незалежно від його завантаження, закріплено лише одну операцію, то К З.О.= 1, що відповідає масового виробництва. При 1< Кз.о,< 10 производство является крупносерийным, при 10 < Кз.о< 20 - среднесерийным, при 20 < Кз.о< 40 - мелкосерийным, при Кз.о> 40 – одиничним.

приклад.На ділянці з 15 робочих місць протягом місяця на 1, 2, 3, 7, 10, та 13 робочих місцях виконувалося по одній операції; на 4, 5 та 12-му - по дві; на 6, 8, 9 та 11-му - по три та на 14-му та 15-му - по чотири.

Звідси

Отже, виробництво на ділянці великосерійне.

Масове виробництвохарактеризується безперервним виготовленням обмеженої номенклатури виробів на вузькоспеціалізованих робочих місцях. Виріб – це продукт кінцевої стадії виробництва. Масове виробництво дозволяє механізувати та автоматизувати технологічний процес у цілому та організувати його більш економічно.

Технічні характеристики різних типів виробництва заготовок

Характерна ознака	Виробництво
	одиничне	серійне	масове
Повторюваність партій (серій)	Відсутнє	Періодична	Безперервний випуск одних і тих самих заготовок
Технологічне обладнання	Універсальне	Універсальне, частково спеціалізоване та спеціальне	Широке використання спеціального обладнання та автоматичних ліній
Пристосування	Переважно універсальні	Спеціальні, що переналагоджуються	Спеціальні, часто органічно пов'язані з обладнанням
Інструмент	Переважно універсальний	Універсальний та спеціальний	Переважно спеціальний
Кваліфікація робітників		Різна	Низька (за наявності висококваліфікованих наладчиків)
Собівартість низька готової деталі			Найнижча

Серійне виробництвохарактеризується виготовленням обмеженої номенклатури виробів партіями (серіями), що повторюються через певні проміжки часу, та широкою спеціалізацією робочих місць. Поділ серійного виробництва на крупно-, середньо-і дрібносерійне умовно, т. к. в різних галузях машинобудування при одному і тому ж кількості виробів, що випускаються в серії, але при істотному відмінності їх розмірів, складності і трудомісткості виробництво може бути віднесено до різних типів. За рівнем механізації та автоматизації великосерійне виробництво наближається до масового, а дрібносерійне – до одиничного.

Одиничне виробництвовідрізняється виготовленням у поодиноких кількостях широкої номенклатури неповторюваних чи повторюваних через невизначені проміжки часу виробів на робочих місцях, які мають певної спеціалізації (крім професійної). У одиничному виробництві значний відсоток технологічних операцій виконують вручну.

Технічні характеристики різних типів виробництв заготовок за основними ознаками представлені у табл. 1.1. Підвищення ступеня спеціалізації робочих місць, безперервний і прямоточний рух по ним об'єктів виробництва, тобто перехід від одиничного до серійного і від серійного до масового виробництва, дозволяє ширше застосовувати спеціальне обладнання та технологічне оснащення, прогресивні технологічні процеси, передові методи організації праці та зрештою - підвищувати продуктивність праці, знижувати собівартість продукції, підвищувати її якість.

1.2 Виробничий та технологічний процеси

Відповідно до ГОСТ 14.004-83 сукупність всіх дій людей та знарядь виробництва, необхідних на даному виробництві для виготовлення або ремонту виробів, що називається виробничим процесом.При здійсненні виробничого процесу матеріали та напівфабрикати перетворюються на готову продукцію, що відповідає своєму службовому призначенню. Виробничий процес охоплює: підготовку засобів виробництва та обслуговування робочих місць; отримання та зберігання матеріалів та напівфабрикатів; всі стадії виготовлення деталей машин; транспортування матеріалів, заготовок, деталей, частин та готових виробів, складання частин та виробів; технічний контроль, випробування та атестацію продукції на всіх стадіях виробництва; розбирання складальних одиниць та виробів (при необхідності); виготовлення тари; упаковку готової продукції та інші дії, пов'язані з виготовленням виробів, що випускаються. Виробничий процес здійснюється у просторі та часі при взаємодії об'єктів виробництва з знаряддями виробництва.

Територія, необхідна реалізації виробничого процесу, називається виробничою площею.Календарний час, необхідний для здійснення виробничого процесу, що періодично повторюється, називається виробничим циклом.

За ГОСТ 3.1109-82 частина виробничого процесу, що містить цілеспрямовані дії щодо зміни стану предмета праці, називається технологічним процесом.При здійсненні технологічного процесу відбувається послідовна зміна форми, розмірів, властивостей матеріалу або напівфабрикату з метою отримання виробу, що відповідає заданим технічним вимогам. Технологічний процес має структуру і складає робочих місцях.

Технологічна операція- закінчена частина технологічного процесу, що виконується на одному робочому місці та охоплює всі послідовні дії робітника (або групи робітників) та обладнання з виготовлення заготівлі або її обробки (однієї або кількох одночасно). Частина виробничої площі цеху, на якій розміщені один або кілька виконавців роботи та одиниця обладнання або частина конвеєра, що обслуговується ними, а також оснащення та предмети виробництва, називається робочим місцем.Сучасне виробництво виробів машинобудування немислимо без технологічного обладнання та оснащення.

Технологічне обладнання- це знаряддя виробництва, у яких до виконання певної частини технологічного процесу розміщуються матеріали чи заготівлі, засоби на них і джерела энергии. Прикладом технологічного обладнання є ливарні машини, преси, верстати, печі, гальванічні ванни, мийні та сортувальні машини, випробувальні стенди, розмічувальні плити тощо. Технологічне оснащення- це знаряддя виробництва, використовувані разом із технологічним устаткуванням і додаються до них до виконання певної частини технологічного процесса. Прикладами технологічного оснащення є інструмент, штампи, пристрої, прессформи, калібри, моделі, ливарні форми, стрижневі ящики і т.д.

Запуск виробів у виробництво може здійснюватися безперервно (протягом тривалого часу) та разово (поодинокі екземпляри та партії). Група заготовок одного найменування та типорозміру, що запускається у виробництво одночасно або безперервно протягом певного інтервалу часу, називається виробничою партією.Технологічні процеси в масовому та великосерійному виробництвах характеризуються тактом випуску. Такт випуску- це інтервал часу, через який періодично проводиться випуск заготовки або вироби певного найменування, типорозміру та виконання. Поняття «такт випуску» широко застосовується при масовому та великосерійному виробництві заготовок, де має місце високий рівень механізації та автоматизації виробництва (спеціальне обладнання, конвеєри та ін.). Якщо заготівля цьому підприємстві є кінцевим продуктом виробництва (наприклад, на сталеливарному заводі), то цьому випадку вона є виробом даного заводу.

1.3 Принципи, форми та методи організації виробництва

Від правильної організації виробничого процесу залежать результати виробничо-господарську діяльність підприємства, економічні показники його: собівартість продукції, прибуток і рентабельність виробництва. Основним принципом раціональної організації виробничого процесу є спеціалізація.

Спеціалізація- Одна з форм поділу праці, яка полягає в тому, що підприємство загалом та його окремі підрозділи виготовляють продукцію обмеженої номенклатури. Скорочення номенклатури продукції, що виготовляється на кожному робочому місці, ділянці, в цеху і на заводі призводить до збільшення випуску однойменної продукції, до поліпшення економічних показників за рахунок використання спеціального і більш продуктивного обладнання, підвищення ступеня механізації та автоматизації всіх процесів, придбання робітниками навичок у роботі, поліпшення організації праці, організації потокового виробництва тощо. буд. Зменшенню номенклатури своєї продукції сприяють стандартизація, нормалізація та уніфікація виробів та його складових частин.

Що стосується заготівельного виробництва принцип спеціалізації легко простежується і натомість різних типів виробництва. Так, в умовах одиничного виробництва у структурі машинобудівного заводу найчастіше передбачається один ливарний цех, у якому у різних відділеннях на різноманітному устаткуванні одержують заготовки з чавуну, сталі та кольорових сплавів. В умовах серійного та масового виробництва у структурі заводу можуть бути окремі самостійні цехи: сталеливарний, чавуноливарний, кольорового лиття. Велика концентрація виробництва однотипних заготовок призводить до створення заводів, що спеціалізуються на випуску заготовок із певних матеріалів, певної вагової категорії, складності та інших ознак. Тому в нашій країні існують заводи сталеливарні, чавуноливарні, ковальсько-штампувальні та ін. Для машинобудування США, наприклад, характерна та обставина, що ще в 50-х роках поточного століття заготівельне виробництво в основному відокремилося від механозбірного. Дотримання принципу спеціалізації істотно впливає на форми та методи організації технологічних процесів.

Форми та методи організації технологічних процесівзалежать від встановленого порядку виконання операцій, розташування технологічного обладнання, кількості виробів та напрями їх руху під час виготовлення. Існують дві форми організації технологічних процесів: групова та потокова.

Основа груповий формиорганізації виробництва - групування заготовок, що виготовляються, за однорідними конструктивно-технологічними ознаками. Вона характеризується єдністю засобів технологічного оснащення та спеціалізацією робочих місць.

Текуча формахарактеризується спеціалізацією кожного робочого місця, узгодженим та ритмічним виконанням усіх операцій технологічного процесу на основі такту випуску, розміщенням робочих місць у послідовності, що відповідає послідовності виконання технологічних операцій. Поточна форма виробництва реалізується як потокової лінії. Поточні лінії, у яких заготовки виготовляються по черзі, партіями, називаються змінно-потоковими. Вони характерні для серійного виробництва та застосовуються при виготовленні конструктивно близьких заготовок з відповідними переналагодженням обладнання та оснащення. Якщо на поточній лінії всі процеси автоматизовані, то поточна лінія називається автоматичною.

1.4
Поняття про єдину систему технологічної підготовки виробництва

На початку сімдесятих років поточного сторіччя в нашій країні було створено Єдина система технологічної підготовки виробництва(ЄСТПП). ЕСТПП - встановлена ​​державними стандартами система організації та управління технологічною підготовкою виробництва, що передбачає широке застосування прогресивних типових технологічних процесів, стандартного технологічного оснащення та обладнання, засобів механізації та автоматизації виробничих процесів, інженерно-технічних та управлінських робіт.

Технологічна підготовка виробництва(ТПП) має забезпечити повну технологічну готовність підприємства виробляти вироби вищої категорії якості відповідно до заданих техніко-економічних показників, тобто при мінімальних трудових та матеріальних витратах. Під повною технологічною готовністю розуміють наявність на підприємстві повного комплекту технологічної документації та засобів технологічного оснащення, що забезпечують виробництво виробів. ТПП включає вирішення багатьох завдань, які можуть бути згруповані за такими основними функціями: забезпечення технологічності конструкції виробу; розробка технологічних процесів; проектування та виготовлення засобів технологічного оснащення; організація та управління ТПП.

Одне з визначних місць в ЕСТПП займає проектування заготовок та технологічних процесів їх одержання.

1.5 Призначення та тенденція розвитку заготівельного виробництва

Основне призначення заготівельного виробництва полягає у забезпеченні механічних цехів високоякісними заготовками.

У машинобудуванні використовують заготівлі, одержувані литтям, обробкою тиском, зварюванням, а також із пластмас та порошкових матеріалів (табл. 1.2). Сучасне заготівельне виробництво має можливість формувати заготівлі найскладнішої конфігурації і різних розмірів і точності.

Орієнтовна структура виробництва заготовок у машинобудуванні

Нині середня трудомісткість заготівельних робіт у машинобудуванні становить 40...45 % загальної трудомісткості виробництва машин. Головна тенденція у розвитку заготівельного виробництва полягає у зниженні трудомісткості механічної обробки при виготовленні деталей машин за рахунок підвищення точності їх форми та розмірів.

Контрольні питання

1. Які типи виробництва? Перерахуйте їх основні ознаки.

2. Що розуміють під виробничим та технологічним процесами?

3. Що розуміють під технологічним обладнанням та оснащенням?

4. Які форми організації технологічних процесів?

5. Дайте визначення ЕСТПП та охарактеризуйте її призначення.

6. Які призначення та тенденція розвитку заготівельного виробництва?

7. Які заготовки використовують у машинобудуванні?

2. Основні поняття про заготівлі та їх характеристика

2.1 Заготівля, основні поняття та визначення

Заготівля,згідно з ГОСТ 3.1109-82, називається предмет праці, з якого зміною форми, розмірів, властивостей поверхні та (або) матеріалу виготовляють деталь.

Розрізняють три основні види заготовок: машинобудівні профілі, штучні та комбіновані. Машинобудівні профілі виготовляють постійного перерізу (наприклад, круглого, шестигранного або труби) або періодичного. У великосерійному та масовому виробництві застосовують також спеціальний прокат. Штучні заготовки отримують литтям, куванням, штампуванням або зварюванням. Комбіновані заготовки - це складні заготовки, одержувані з'єднанням (наприклад, зварюванням) окремих більш простих елементів. В цьому випадку можна знизити масу заготівлі, а для більш навантажених елементів використовувати найбільш підходящі матеріали.

Заготівлі характеризуються конфігурацією та розмірами, точністю отриманих розмірів, станом поверхні тощо.

Форми та розміри заготівлізначною мірою визначають технологію як її виготовлення, і подальшої обробки. Точність розмірівЗаготівля є найважливішим фактором, що впливає на вартість виготовлення деталі. При цьому бажано забезпечити стабільність розмірів заготівлі в часі та в межах партії, що виготовляється. Форма та розміри заготівлі, а також стан її поверхонь (наприклад, відбіл чавунних виливків, шар окалини на поковках) можуть суттєво впливати на подальшу обробку різанням. Тому для більшості заготовок необхідна попередня підготовка, яка полягає в тому, що їм надається такий стан або вид, при якому можна проводити механічну обробку на металорізальних верстатах. Особливо ретельно ця робота виконується, якщо подальша обробка здійснюється на автоматичних лініях чи гнучких автоматизованих комплексах. До операцій попередньої обробки відносять зачистку, правку, обдирання, розрізання, центрування, котрий іноді обробку технологічних баз.

2.2 Припуски, напуски та розміри

Припуск на механічну обробку- це шар металу, що видаляється з поверхні заготовки з метою отримання необхідних за кресленням форми та розмірів деталі. Припуски призначають тільки ті поверхні, необхідні форма і точність розмірів яких можуть бути досягнуті прийнятим способом отримання заготовки.

Припуски ділять на загальні та операційні. Загальний припуск на обробку- це шар металу, необхідний виконання всіх необхідних технологічних операцій, що здійснюються над даною поверхнею. Операційний припуск- Це шар металу, що видаляється при виконанні однієї технологічної операції. Припуск вимірюється за нормаллю до поверхні. Загальний припуск дорівнює сумі операційних.

Розмір припуску істотно впливає собівартість виготовлення деталі. Завищений припуск збільшує витрати, витрата матеріалу, ріжучого інструменту та електроенергії. Занижений припуск вимагає застосування більш дорогих способів одержання заготовки, ускладнює встановлення заготовки на верстаті, вимагає вищої кваліфікації, робітника. Крім того, він часто є причиною появи шлюбу під час механічної обробки. Тому призначений припуск може бути оптимальним для даних умов виробництва.

Оптимальний припуск залежить від матеріалу, розмірів та конфігурації заготовки, виду заготовки, деформації заготівлі під час її виготовлення, товщини дефектного поверхневого шару та інших факторів. Відомо, наприклад, чавунні виливки мають дефектний поверхневий шар, що містить раковини, піщані включення; поковки, отримані куванням, мають окалину; поковки, отримані гарячим штампуванням, мають обезуглерожений поверхневий шар.

Оптимальний припуск може бути визначений розрахунково-аналітичним методом, який у курсі «Технологія машинобудування». В окремих випадках (наприклад, коли ще не розроблена технологія механічної обробки) припуски на обробку різних видів заготовок вибирають за стандартами та довідниками.

Рис. 2.1. Припуски, напуски та розміри корпусу підшипника (а), пробки (б)і вала (В): Аеаг, Бзаг, Взаг, Dзаг, D′ заг, D″ заг - вихідні розміри заготівлі; Aдет, Бдет, Вдет, D"Діт, D"Діт, - розміри готової деталі; D 1 , D 2 , Про" 1 , О" 1 , - операційні розміри заготівлі

Справжній шар металу, що знімається на першій операції, може коливатися в широких межах, тому що, крім операційного припуску, часто доводиться видаляти напуск.

Напуск- це надлишок металу лежить на поверхні заготовки (понад припуску), зумовлений технологічними вимогами спростити конфігурацію заготовки для полегшення умов її отримання. Найчастіше напуск видаляється механічної обробкою, рідше залишається у виробі (штампувальні ухили, збільшені радіуси закруглень та інших.).

У процесі перетворення заготовки на готову деталь її розміри набувають ряду проміжних значень, які називаються операційними розмірами.На рис. 2.1 на деталях різних класів показані припуски, напуски та операційні розміри. Операційні розміри зазвичай проставляють з відхиленнями: для валів – у мінус, для отворів – у плюс.

2.3 Конструкційні матеріали

Роль конструкційного матеріалу у технологічному процесі виготовлення деталей машин надзвичайно велика. З одного боку, конструкційний матеріал повинен забезпечити виготовлення заготовок та деталей із найменшими виробничими витратами. Питома вага вартості матеріалів у собівартості машинобудівної продукції порівняно висока (наприклад, у станкобудуванні вона становить 60 % загальної вартості, під час виготовлення локомотивів і вагонів - 70...75 %) і має тенденцію до збільшення. З іншого боку, правильний вибір конструкційного матеріалу повинен забезпечити деталі її високих експлуатаційних властивостей, її довговічність і ремонтопридатність. При виборі конструкційного матеріалу необхідно враховувати його експлуатаційні, технологічні та економічні властивості.

Експлуатаційні властивості матеріалуповинні забезпечити деталі надійного виконання своїх функцій. З цієї точки зору, його вибір проводиться на підставі розрахунків, експериментів або досвіду експлуатації аналогічних деталей. Дані на вибір марок матеріалів для виготовлення деталей, що працюють у певних умовах, зазвичай наводяться в довідниках.

Технологічні властивості(рідотекучість, здатність до пластичної деформації, зварюваність) - важливий фактор, що визначає можливість та ефективність обробки даного матеріалу вибраним технологічним методом. Проектуючи деталь, конструктор повинен із самого початку уявляти, як її виготовлятимуть, починаючи від отримання заготовки та закінчуючи фінішною обробкою.

Технологічні властивості матеріалу можуть наперед визначити наступну технологію виготовлення заготовок. Наприклад, якщо станина верстата виготовляється із сірого чавуну, то заготовку можна отримати лише литтям. Чавун не можна обробляти тиском. Він практично не зварюється (принаймні при створенні нових конструкцій) і майже не допускає ремонту наплавленням. Литі заготівлі станин вимагають додаткової обробки (природне старіння, низькотемпературний відпал та ін.) для стабілізації форми та розмірів.

Економічна ефективністьвикористовуваного конструкційного матеріалу може бути оцінена його вартістю та дефіцитністю. Економічна ефективність конструкційного матеріалу має зводитися до його низьку вартість. На вибір матеріалу істотно впливає економічність методів виготовлення заготовок та його подальшої обробки, що визначається технологічними властивостями даного матеріалу. Крім того, при сучасній тенденції все ширше використовувати більш якісні і, отже, більш дорогі матеріали, необхідно враховувати, як їх застосування позначиться на зниженні маси та собівартості деталі загалом, на збільшенні її терміну служби та ремонтопридатності.

2.4 Якість заготовок

Якість промислової продукції - це сукупність властивостей, що зумовлюють її придатність задовольняти певні потреби відповідно до її призначення. Одними з найважливіших показників якості машин є:

1) експлуатаційні,які визначають технічний рівень машини (її досконалість), її надійність, естетичні та інші характеристики;

2) виробничо-технологічні,які характеризують головним чином технологічність конструкції машини та її елементів;

3) економічні,які характеризують собівартість виготовлення, експлуатації та ремонту машини.

Якість заготівлі здебільшого оцінюється її точністю та якістю поверхневого шару.

2.4.1 Точність заготовок

Під точністю заготівлірозуміється її відповідність вимогам креслення та технічних умов для її виготовлення. Відхилення реальної заготівлі від вимог креслення (або еталона) називається похибкою.Похибки неминучі на всіх етапах виготовлення заготовки, тому виготовити абсолютно точну заготовку практично неможливо.

Точність заготовок характеризується як геометричними (відхилення форми та розмірів), так і фізико-механічними властивостями (наприклад, міцність, твердість, пружність, електропровідність та ін.). Перша група показників вивчалася в курсі «Взаємозамінність, стандартизація та технічні виміри». Друга група забезпечується правильним вибором матеріалу та стабільністю технології виготовлення заготовок.

Для кожного методу виготовлення заготовок розрізняють досяжну та економічну точність. Точність, яка може бути досягнута за даного типу виробництва висококваліфікованим робітником у найбільш сприятливих умовах, називається досяжною. Економічна точністьдосягається при цьому технологічному методі в нормальних умовах виробництва. p align="justify"> При проектуванні технологічних процесів технолог повинен орієнтуватися на середньоекономічну точність, яка обумовлюється в довідковій літературі.

2.4.2 Якість поверхневого шару заготовок

Якість поверхневого шару заготовок - це сукупність всіх службових властивостей поверхневого шару матеріалу як результат на нього одного чи кількох послідовно застосовуваних технологічних процесів. Поверхневий шар заготовки якісно відрізняється від матеріалу серцевини заготовки.

Якість поверхневого шару характеризують дві групи параметрів: геометричні(хвилястість, шорсткість, субмікронерівність) і фізико-механічні(хімічний склад; мікроструктура; мікротвердість; величина, знак і глибина поширення залишкових напруг тощо).

Якість поверхневого шару визначається властивостями матеріалу та технологією виготовлення заготовки. Наприклад, після гарячого штампування на поверхні заготовки буде окалина. Шорсткість поверхні заготовки, отриманої холодним штампуванням, значно нижче, ніж заготовки, отриманої гарячим штампуванням, але її поверхневий шар має наклеп. Якщо заготівля піддалася хіміко-термічній обробці, її поверхневий шар має інший хімічний склад та структуру, ніж основа.

Геометричні параметри якості поверхневого шару та точність заготівлі у певному сенсі взаємопов'язані. Наприклад, якщо заготовку отримують литтям у піщані форми, то мікро-і макронерівності не дозволяють отримати високу точність розмірів. Вибираючи вид заготівлі та технологію її виробництва, необхідно знати точність та якість поверхневого шару заготівлі, які при цьому можуть бути отримані.

2.5
Технологічність заготовок

2.5.1 Основні поняття технологічності

Технологічність конструкції виробу, згідноГОСТ 14.205-83, є сукупність властивостей конструкції, що визначають її пристосованість до досягнення оптимальних витрат при виробництві, експлуатації та ремонті для заданих показників якості, обсягу випуску та умов виконання робіт.Відпрацювання на технологічність обов'язкове усім стадіях створення виробів.

Питання технологічності повинні вирішуватися комплексно, починаючи зі стадії проектування заготівлі та вибору методу її виготовлення та закінчуючи процесом механічної обробки та збирання всього виробу. Відпрацьована на технологічність заготівля має ускладнювати подальшу механічну обробку. p align="justify"> Технологічність, як правило, закладається на стадії проектування, тому від конструктора вимагається високий рівень технологічної підготовки.

Технологічність – поняття відносне. Одна конструкція заготовки може бути технологічна при даному типі виробництва і абсолютно нетехнологічна за іншого. Технологічність залежить також від виробничих можливостей цього підприємства (заводу). Розвиток виробничої бази підприємства (наприклад, запровадження верстатів з ЧПК, автоматизованого обладнання) змінює вимоги до технологічності. виробництво заготівля технологічність

Порядок та правила забезпечення технологічності встановлюються державними стандартами. Сучасні тенденції у тому, що відпрацювання конструкції на технологічність дедалі більше зміщується на стадію розробки конструкторської документації. Це вимагає ділового та творчого співробітництва конструкторів та технологів як при виборі виду заготівлі, так і при розробці технології її подальшої обробки.

2.5.2 Показники технологічності

Показники технологічності розрізняють двох видів: якісні та кількісні.

Якісну оцінку(«добре – погано», «допустимо – недопустимо») отримують шляхом порівняння двох і більше варіантів заготовок. Критерієм у цьому випадку є довідкові дані та досвід технолога та конструктора. Зазвичай така оцінка проводиться на стадії ескізного проектування та завжди передує кількісній оцінці.

Кількісні показникидають можливість об'єктивно і досить точно оцінити технологічність порівнюваних конструкцій. Вибір показників залежить від призначення деталі (заготівлі), типу виробництва та умов експлуатації. Для кожної деталі вибирають свої, найхарактерніші показники. Щодо заготовок найчастіше як показники технологічності використовують трудомісткість виготовлення технологічну собівартість і коефіцієнт використання металу.

Трудомісткість виготовлення заготівліє сумарні витрати часу виробництва заготівлі за всіма технологічними операціями. Складові норми часу виконання робіт з окремих операціях наводяться у відповідних довідниках.

На ранніх стадіях проектування застосовують наближені методи оцінки трудомісткості.Наприклад, «ваговим методом» трудомісткість оцінюється за трудомісткістю типової заготівлі, аналогічної за формою, точністю та технологією виготовлення:

де Тпр, Ттип - трудомісткість відповідно до проектованої та типової заготовок; Gпр, Gтип - маса відповідно до проектованої та типової заготовок.

Для оцінки технологічності використовують також відношення трудомісткості механічної обробки до трудомісткості одержання заготівлі. Тхутро / Тзаг. Чим менше це відношення, тим технологічніше заготівля (зменшується обсяг механічної обробки). Ставлення Тхутро / Тзаг залежить від типу виробництва (для одиничного виробництва воно максимально).

Технологічна собівартість виготовленнязастосовується для вибору найкращого варіанта заготівлі за умов одного способу виробництва (цеху, заводу). Загалом для однієї деталі вона складається з наступних елементів:

З т.д = М + 3 + І в.о + З об, (2.2)

де М - вартість основних матеріалів, р./шт.; 3 - вести виробничих робочих, р./шт.; І в.о. - відшкодування зносу оснащення, р./шт.; З про - витрати, пов'язані з утриманням та експлуатацією обладнання за час виготовлення однієї деталі, р/шт.

Усі елементи собівартості взаємопов'язані. Наприклад, зміна виду заготівлі викликає зміну витрат на механічну обробку. Зміна конструкційного матеріалу може спричинити зміну номенклатури технологічного обладнання. З порівнюваних варіантів вибирають той, для якого технологічна собівартість мінімальна незалежно від окремих складових.

Коефіцієнт використання металу- це безрозмірна величина, яка визначається відношенням маси виробу до маси витраченого металу:

Доі.м = G д / G p (2.3)

де Gд – маса готової деталі;

G p - маса всього витраченого металу, включаючи масу литників, облої, окалини, шлюбу тощо.

Розрізняють коефіцієнт Дов.г виходу металу,придатного в заготівельних цехах, та коефіцієнт вагової точності До в.:

Дов.г = Gз/ Gр, (2.4)

де G 3 - Маса заготівлі;

Kв.т = Gд / G з. (2.5)

За інших рівних умов більш вигідні високі значення Kі.м. Для оцінки впливу технологічності заготівлі на коефіцієнт використання металу слід пам'ятати, що

Доі.м = Дов.г Дов.т. (2.6)

2.5.3 Забезпечення технологічності заготовок на стадії проектування

Завдання забезпечення технологічності заготівель має вирішуватися з урахуванням взаємодії всіх служб заводу (конструктори, технологи, працівники технічного постачання тощо) та конкретних виробничих умов (наявність на заводі певного обладнання, матеріалів, площ). Способи підвищення технологічності значною мірою залежать від типу виробництва, обсягу партії, виду заготівлі та інших факторів. Тому нижче наводяться лише деякі рекомендації щодо підвищення технологічності заготовок.

1. Бажано, щоб обриси заготовки були поєднанням найпростіших геометричних форм.

2. Форма та розміри окремих елементів заготівлі (галтелі, ухили тощо) повинні бути уніфіковані.

3. Точність розмірів та шорсткість поверхонь заготовок мають бути економічно обґрунтованими.

4. Бажано максимально використовувати способи одержання заготовок, що не вимагають подальшого зняття стружки (рис. 2.2).

5. При неможливості обійтися без механічної обробки необхідно прагнути максимально її скорочувати за рахунок зменшення кількості та протяжності оброблюваних поверхонь (рис. 2.3).

Конструкція деталі повинна допускати можливість виготовлення складової з двох і більше частин (рис. 2.4).

Рис. 2.2. Шпилька, виготовлена ​​обробкою різанням (о) та накочуванням (б)

Рис. 2.3. Приклади зменшення обсягу механічної обробки за рахунок зменшення протяжності оброблюваних поверхонь (а) та зменшення їх кількості (б)

Рис. 2.4. Конструкція цільної (о) та складової (б)деталі

Контрольні питання

1. Що таке заготівля? Як класифікують заготівлі?

2. Що таке напуск та припуск; у яких випадках вони призначаються та як визначаються?

3. Як впливає матеріал на вибір способу одержання заготівлі? Наведіть приклади.

4. Які типи показників характеризують якість заготівлі?

Що являє собою досяжна та економічна точність заготівлі? Як впливає задана точність на собівартість заготовки та готової деталі?

Що мають на увазі під якістю поверхневого шару заготівлі та які фактори на нього впливають?

7. Що розуміють під технологічністю заготівлі та якими показниками вона оцінюється?

8. Як забезпечується технологічність заготовок на стадії проектування?

Класифікація методів одержання заготовок

Заготівля

- предмет виробництва, з якого різними методами шляхом зміни форми, розмірів, фізичних та механічних властивостей матеріалу якості поверхні отримують деталь.

Заготівлі в машинобудуванні бувають чотирьох видів - бунтові (дріт або стрічка, згорнуті в бунт), пруткові (прутки, смуги, тяги), штучні (виливки, поковки, штучні з прутків) та порошкові (прес-порошки, гранули, таблетки) для отримання пластмасових, металокерамічних та керамічних деталей.

З бунтових заготовок великої довжини можна отримати дуже велику кількість деталей, менше – із пруткових заготовок і лише одну деталь – із штучної заготовки. Невеликі за розмірами та масою деталі доцільно виготовляти з бунтових та пруткових заготовок.Для отримання високого коефіцієнта використання матеріалу необхідно застосовувати штучні заготовки, за формою та розмірами близькі до готової деталі. З порошків та гранул отримують штучні заготовки або готові деталі, подальша обробка яких майже не потрібна.

Основні способи виготовлення заготовок наведено малюнку 1.

Правильно вибрати спосіб отримання заготівлі – означає визначити раціональний технологічний процес її отримання з урахуванням матеріалу деталі, вимог до точності виготовлення, технічних умов, експлуатаційних характеристик і серійності випуску. Машинобудування має у своєму розпорядженні велику кількість способів отримання деталей. Максимальне наближення геометричних форм та розмірів заготовки до розмірів та форми готової деталі – головне завдання заготівельного виробництва. Задані конструктором форма, розміри та марка матеріалу деталі багато в чому визначають технологію виготовлення. Таким чином, вибір виду заготівлі відбувається в процесі конструювання, так як при розрахунку деталей на міцність, зносостійкість або при обліку інших показників експлуатаційних характеристик конструктор виходить із фізико-механічних властивостей матеріалу.

На собівартість виготовлення деталі впливають конструктивні, виробничі та технологічні фактори. Те, наскільки повно у заготівлі враховано вплив факторів першої та другої груп, дозволяє судити про технологічність заготівлі

.

Під

технологічністю заготівлі прийнято розуміти, наскільки дана заготовка відповідає вимогам виробництва та забезпечує довговічність та надійність роботи деталі при експлуатації. Випуск технологічної заготівлі у заданих масштабах виробництва забезпечує мінімальні виробничі витрати, собівартість, трудомісткість та матеріаломісткість. Оптимальне рішення при виборі заготовок може бути знайдено лише за умови комплексного аналізу впливу на собівартість всіх факторів, у тому числі способу отримання заготовки. У собівартості виготовлення деталі значну частку становлять витрати на матеріал.Найбільш широко для отримання заготовок у машинобудуванні застосовують такі методи: лиття, обробка пластичним деформуванням, різання, зварювання, а також комбінація цих методів. Кожен із методів містить велику кількість способів отримання заготовок.

Лиття

- отримання заготовок шляхом заливки розплавленого металу заданого хімічного складу ливарну форму, порожнина якої має конфігурацію заготовки.

Обробка пластичним деформуванням

- технологічні процеси, що ґрунтуються на пластичній формозміні металу.

Зварювання

- технологічний процес отримання нероз'ємних з'єднань з металів і сплавів внаслідок утворення атомно-молекулярних зв'язків між частинками заготовок, що з'єднуються.

Різання

- одержання заготовки з прокату, одержаного пластичним деформуванням, відрізкою або вирізкою.

Вибір способу одержання заготовки складне завдання. Спосіб отримання заготовки повинен бути економічним, що забезпечує високу якість деталі, продуктивним, нетрудомістким. Для дрібносерійного та одиничного виробництва характерне використання як заготовок гарячекатаного прокату, виливків, отриманих у піщано-глинистих формах, поковок, отриманих куванням. Це зумовлює великі припуски, значну трудомісткість подальшої механічної обробки.

В умовах великосерійного та масового виробництв рентабельні способи отримання заготовок: гаряче об'ємне штампування; лиття в кокіль, лиття під тиском, в оболонкові форми, за моделями, що виплавляються. Застосування цих способів дає змогу значно скоротити припуски, знизити трудомісткість виготовлення деталі.

Матеріали для виготовлення заготовок повинні володіти необхідним запасом певних технологічних властивостей – ковкістю, штампуемістю, рідиною, зварюваністю, оброблюваністю. Для матеріалів, що деформуються, необхідною технологічною властивістю є технологічна пластичність. Особливо жорсткі вимоги щодо технологічної пластичності пред'являються до сплавів, з яких деталі одержують холодною обробкою тиском – видавлюванням, витяжкою, гнучкою, формовкою.

Якщо метал має низьку рідину, високу схильність до усадки, то не рекомендується застосовувати лиття в кокіль, під тиском, так як через низьку податливість металевої форми можуть виникнути ливарні напруги, викривлення виливки, тріщини. Доцільно застосовувати оболонкове лиття та лиття у піщано-глинисті форми.

Для відповідальних, важко навантажених деталей (вали, шестірні, зубаті колеса), для яких пред'являються певні вимоги до якості металу та до фізико-механічних властивостей – доцільно використовувати поковки, так як у процесі деформування створюється дрібнозерниста, спрямована волокниста структура, що значно підвищує фізико- механічні властивості матеріалу Використання точних способів забезпечує достатню чистоту поверхні та високу точність заготовок. Удосконалення кування та штампування забезпечують параметри шорсткості та точність розмірів, що відповідають механічній обробці та навіть фінішних операцій. Калібрування, холодне видавлювання забезпечують отримання готових деталей (заклепки, гайки, болти).

Критерії вибору

методу отримання вихідних заготовок найчастіше визначаються виробничою програмою:

• При високих обсягах випуску – слід прагнути максимального наближення зміни та розмірів вихідної заготовки до розмірів готової деталі (коефіцієнт використання металу);
• При мінімальних обсягах випуску – раціональним вибором слід вважати мінімальні витрати.

Основними факторами, що впливають на вибір вихідних заготовок, є також (крім виробничої програми):

1. Вид матеріалу, що обробляється;
2. Конфігурація та розміри; маса;
3. Умови експлуатації;
4. Економічність самого способу отримання вихідних заготовок.

Основні методи одержання вихідних заготовок:

У машинобудуванні основну масу заготовок виготовляють у ливарних цехах заливкою металу у форми, у ковальсько-пресових цехах - обробкою на кувальних та штампувальних молотах та пресах. Головними факторами, що впливають на вибір методу отримання вихідних заготовок, є собівартість і річна виробнича програма.

Виробництво заготовок литтям

Маса виливків - до 300 т, а довжина - до 20 м. Найбільш поширеними матеріалами ливарних форм є: піщано-глинисті та піщано-смоляні суміші, сталь, чавун, сплави, кераміка та ін. одержати товщину стінки 3-4 мм. Ковкий чавун має схильність до утворення тріщин і значних внутрішніх.

напруги. Леговані сталі зі збільшеним вмістом марганцю мають хорошу рідину, що ускладнює отримання виливків з тонкими стінками.

Лиття в піщано-глинисті форми

поділяють на три групи:Разові , що виготовляються з піщано-глинистих сумішей(для чорних та кольорових металів будь-якого розміру та ваги;Напівпостійні - з вогнетривких матеріалів (шамот, магнезит та ін.) - для отримання кількох десятків оливокПостійні , що виготовляються з металів та сплавів

Для виливків застосовують чавун, сталь, сплави меді, алюміній та ін.

Лиття в оболонкові форми

- забезпечує точність розмірів 13-14 квалітету та величину параметра шорсткості Ra = 6,3 мкм. Ливарною формою є оболонка, що складається з формувальних сумішей з термопластичними і термореактивними смолами, що сполучають в ящик з піском або дробом перед заливанням її металом. Потрібне дороге оснащення, а сама форма використовується один раз, тому цей метод доцільний у масовому, великосерійному та середньосерійному виробництві, масою до 100 кг.

Лиття в кокіль

. Виливки (з чавуну та сталі) з товщиною стінки 5 мм,12-14 квалітету точно ості, шорсткістьRa = 12,5...3,2 мкм та масою до 200 кг. Застосовують у серійному та масовому виробництві, вища продуктивність у 2-5 разів менша за собівартість. До недоліків лиття відноситься невисока стійкість форм при литті чавуну та сталі, утворення відбілу чавунних виливків, що викликає необхідність проведення додаткової операції (відпалу); можливе утворення тріщин у складних виливках. Кокілі виготовляють литими з чавуну, сталі, міді та алюмінію; роз'ємними чи витрушними. Поширені багатомісні кокілі.

Лиття за виплавлюваними моделями.

- виливки зі сплавів кольорових металів, сталі та чавуну масою від кількох грамів до 300 кг. Застосовуютьу масовому, велико- та середньосерійному виробництві при виготовленні дрібних та складної форми. Сутність процесу лиття по моделях, що виплавляються полягає у використанні точної нероз'ємної разової моделі, за якою виготовляється нероз'ємна керамічна оболонкова форма, куди і заливається розплавлений метал після видалення моделі з форми шляхом випалювання, випаровування або розчинення. Цим способом можна виготовляти точні виливки з різних сплавів завтовшки від 0,8 мм і більше з невеликими припусками на обробку. Точність розмірів виливків відповідає 8 -11 квалітетам,Ra = 2,5 мкм, припуски на обробку різанням для виливків розміром до 50 мм становлять 1,4 мм, а розміром до 500 мм – близько 3,5 мм. Коефіцієнт точності виливків масою може досягати 0,85 -0,95, що різко скорочує обсяги обробки різанням і відходи металу в стружку. Використання для виготовлення моделей матеріалів, що легко видаляються (на основі парафіну, каніфолі, полістиролу, карбаміду або полістиролу), не вдаючись до розбирання форми, дає можливість нагріти розплавлений. перед розливом метал до високих температур, що значно покращує заповнення форми та дозволяє отримувати виливки дуже складної форми практично з будь-яких сплавів. До недоліків можна віднести високу трудомісткість та підвищений витрата матеріалу на літникову систему за невеликого виходу продукції.

Лиття під тиском.

Розплав металу заповнює форму з великою швидкістю (до 35 м/с), що забезпечує високу щільність матеріалу, точність та якість поверхні. Отримують виливки зі сталі, кольорових металів та чавуну. Маса виливків може бути від кількох грамів до 50 кг, товщина стінки 1,0...0,8 мм; 8-12 кваліфікація точностіRa = 12,5-3,2 мкм ; застосовують у масовому та великосерійному виробництві. Висока продуктивність та можливість отримання заготовок складної форми з дрібнозернистою структурою, але висока вартість прес-форм та низька їхня стійкість. В основному застосовують для кольорових металів та сплавів.

литтям вакуумним всмоктуванням

отримують виливки в основному з кольорових металів та сплавів, меншою мірою зі сталі та чавуну. Виливки мають товщину стінки до 1 мм. Цей метод застосовують у масовому та серійному виробництві, зазвичай для отримання виливків із дорогих сплавів.

Відцентрове та інші види лиття

- виливки із чавуну, сталі, кольорових металів та сплавів. Застосовують - в масовому і серійному виробництві для порожнистих і тонкостінних виливків (типу тіл обертання) складної конфігурації, наприклад, гільз, втулок, вкладишів і т. д. Процес здійснюють шляхом заливки металу металеву форму, що обертається. Під дією відцентрових сил частки розплавленого металу відкидаються до поверхні форми і, твердне, приймають її контури. Виливка охолоджується зовнішньою стороною (від виливниці) та зсередини (з боку вільної поверхні) за рахунок випромінювання та конвекції повітря. Затвердіння металу під тиском призводить до ущільнення металу та підвищення механічних властивостей, в той же час відбувається відділення газів, неметалічних домішок та витіснення їх на внутрішню поверхню виливка, що слід враховувати в розрахунку припусків для виробів, що мають внутрішню робочу поверхню.

Застосовують і інші методи лиття: безперервне, електрошлакове, випалювання, штампування з розплаву та ін.

Безперервним та напівбезперервним

литтям отримують виливки з чавуну, сталі, алюмінієвих та магнієвих сплавів; у масовому та серійномувиробництві для забезпечення поперечного перерізу необмеженої довжини (станини металорізальних верстатів, корпуси гідро- та пневмоапаратури, труби) і т.д.

Електрошлаковим литтям

отримують виливки зі сталей та сплавів з підвищеними механічними властивостями масою до 300 т; у серійному виробництві для отримання заготовок відповідальних деталей суднових двигунів, прокатні валки, турбіни тощо.

Литтям вичавлюванням

отримують виливки з алюмінієвих та магнієвих сплавів; у масовому та серійному виробництві для тонкостінних (до 2 мм) та значних за габаритами (1000х3000мм) заготовок.

Штампуванням з розплаву

отримують виливки з кольорових металів і сплавів, сталі та чавуну в масовому та серійному виробництві. Для виготовлення фасонних виливків з товщиною стінки до 8 мм нескладної конфігурації з високими механічними властивостями.

Виробництво вихідних заготовок пластичним деформуванням

Машинне кування виробляють

на молотах і гідропреси . У одиничному та дрібносерійному виробництві – найбільш економічний спосіб отримання високоякісних заготовок; може виявитися єдиним можливим способом для заготівлі великої маси.

Можливості: заготівлі масою до 250 т простої форми; на молотах у підкладних кільцях та штампах до 10 кг, при цьому товщина стінок заготовки досягає 3-2,5 мм, точність

14-16 квалітет а величина параметра шорсткості поверхні становитьRa = 25-12,5 мкм ; для сталі, іноді кольорових металів та сплавів.

Штампівка

- в умовах масового та великосерійного виробництва гаряче об'ємне штампування рентабельніше за кування. Обмеження: до 100 кг, хоча можна отримувати поковки до 3 т і вище, але частіше масою до 30 кг. Застосовують для отримання поковок із сталі, кольорових металів та сплавів. Зазвичай вихідною заготівлею для штампування є сортовий прокат. Гаряче штампування проводять на молотах, горизонтально-кувальнихмашинах (ГКМ), кривошипних гарячо-штампувальних пресах (КГШП) та гвинтових пресах.

До операцій листового формування відносять правку (рихтування), фасонне (рельєфне) штампування, отбортовку, формування, обжим, роздачу.

Листове штампування

- Розміри заготовок коливаються від декількох сантиметрів до 7 м з товщиною стінки 0,1-100 мм; точність - 11-12 квалітет, а при додатковому калібруванні - 9-10 квалітет.

Фасонну

(рельєфне) штампуваннязастосовують для отримання на плоских заготовках різних заглиблень і виступів, ребер жорсткості і т. п. Штампування перерозподіляє об'єм металу в локальній зоні. При отбортовке отвори товщина матеріалу на краю бортів значно зменшується.

Висаджування

- часткова зміна форми деталі типу прутка на спеціальних холодновисаджувальних автоматах, наприклад, висаджування головок болтів, гвинтів, заклепок тощо.

Методами штампування виготовляють металеві сплави (сталь різних марок, сплави кольорових металів, а також біметалічні) та неметалічні матеріали (текстоліт, пресшпан, гума, повсть). Металеві матеріали по виду заготовок можна розділити на рулонний (шириною понад 300 мм), стрічки, листи, смуги, дріт та круглий прокат (у бухтах), прутки та прокат різного перерізу. Неметалічні матеріали, як правило, постачаються у вигляді листів або смуг.

Вихідні заготовки, одержувані методом порошкової металургії

Основними вихідними матеріалами є порошки залізних, нікелевих кобальтових, молібденових, вольфрамових та інших металів. Формування виробів здійснюють холодним пресуванням закритих прес-формах з подальшим спіканням. Наприклад, спечений з порошку розподільний вал двигуна довжиною 447 мм і масою 2,5 кг, дозволяє не тільки заощаджувати 75% по масі порівняно з чавунним литтям, але й підвищити зносостійкість валу в 7 разів.

Металокерамічні матеріали.

Наприклад, бронзографіт (85...88% міді, 8...10% олова, 3...5% графіту) можна застосовувати під час виготовленняпідшипників, у яких практично відсутній додатковий мастильний матеріал. Розрізняють антифрикційні металокерамічні матеріали на мідній та залізній основі. Властивості готових металокерамічних виробів значною мірою залежать від щільності спресованих порошку брикетів і розподілу щільності за обсягом. Брикети пресують під тиском 2500...4000 Па для бронзографіту та 4000. ..5000 Па для залізосульфідного матеріалу. Спікання бронзографіту проводять протягом 2...3 годин при температурі 760...780 °С, а залізосульфідованого матеріалу - 1...1,5 години при температурі 1130...1150 °С. Від складності форми деталей залежить можливість їх пресування в кінцевому вигляді або необхідність проведення після спікання додаткової механічної обробки, що значною мірою впливає на продуктивність та собівартість.

В умовах масового та великосерійного виробництва економічно доцільно отримання заготовок, що найбільш близько наближаються за формою та розмірами до готових деталей. І тут собівартість заготовок збільшується, але обсяг механічної обробки значно скорочується.

В умовах одиничного та дрібносерійного виробництва заготівлі далекі за розмірами та формою від готової деталі, тобто мають значні припуски для механічної обробки. З багатьох можливих способів одержання заготівлі необхідно вибрати економічно доцільний.

Остаточний вибір методу встановлюють на основі розрахунків:

• А) собівартості способу отримання вихідних заготовок;
• Б) собівартості самого процесу механообробки.

Запитання та завдання для самоконтролю

• Дайте визначення терміну "Заготівля".
• Назвіть види заготовок.
• Вкажіть способи виготовлення заготовок.
• Що розуміється під технологічністю заготівлі?
• Пояснити суть основних методів одержання заготовок: лиття, зварювання, пластичне деформування, різання.
• Перелічіть основні технологічні властивості заготовок.
• Вкажіть основні способи лиття та їх суть.
• Якою є сутність методу лиття в оболонкові форми?
• Як проводиться лиття за моделями, що виплавляються?
• Як виготовляють моделі, що виплавляються?
• Назвіть переваги та недоліки лиття під тиском.
• Назвіть переваги та недоліки відцентрового лиття.
• Як класифікують виробництво заготовок пластичним деформуванням?
• Що таке порошкова металургія?
• Як одержують заготівлі методом порошкової металургії?
• Що таке калібрування металокерамічних деталей?