Виды заготовок и их характеристики

Проектирование штампованных Поковок

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

Проектирование штампованных поковок

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

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

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

«Саровский государственный физико-технический институт»

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

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

Согласовано заседанием выпускной ПЦК ГОУ СПО СПТ

Протокол № ___ от “____” _____________20 г

Утверждено заседанием методического совета ГОУ СПО СПТ

Протокол № ___ от “____” _____________20 г

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ВИДЫ ЗАГОТОВОК И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

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

Заготовка перед первой технологической операцией называется исходной заготовкой.

Выбор заготовки заключается в установлении метода ее изготовления, расчете или выборе припусков на обра­ботку резанием и определении размеров исходной заго­товки.

Метод изготовления заготовки определяется формой и размерами детали, технологическими свойствами мате­риала, его температурой плавления, структурной характеристикой (направление волокон и размеры зерна). При выборе заготовки учитываются сортамент материала (про­кат), имеющееся оборудование, производственная програм­ма, тип производства, степень его механизации и автома­тизации. Оптимальный вариант изготовления заготовки устанавливается на основании технико-экономических расчетов. Повышение точности заготовок (уменьшение припусков) позволяет экономить металл, снижать стои­мость и трудоемкость обработки резанием, но при этом может возрасти стоимость изготовления исходных загото­вок. При малой производственной программе применение некоторых технологических процессов изготовления за­готовки (горячая штамповка и др.) может оказаться эко­номически нецелесообразным в связи с высокой стоимос­тью технологического оборудования и оснастки.

Наиболее распространены следующие виды заготовок:

- заготовки из проката и спецпрофилей;

- литые заготовки;

- кованые и штампованные заготовки;

- комбинированные заготовки;

- заготовки, получаемые методом порошковой металлургии.

Заготовки из проката

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

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

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

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

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

Литые заготовки

Литые заготовки применяются в тех случаях, когда:

- материал не позволяет получить заготовку другим способом;

- при больших габаритах заготовки, которые нельзя получить другими способами;

- если литая заготовка выгоднее по экономическим соображениям.

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

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

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

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

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

- металлические формы могут применяться многократно;

- металлические формы обеспечивают интенсивный теплоотвод и высокую скорость охлаждения расплавленного металла.

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

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

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

Поковки и штампованные заготовки

Такие заготовки применяют в следующих случаях:

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

2) При больших габаритах заготовки, превышающих размеры прокаты.

3) Для придания высоких механических свойств особо ответственным деталям.

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

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

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

Комбинированные методы

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

Метод порошковой металлургии.

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

Перед поступлением на обработку резанием исход­ные заготовки подвергают очистке, правке и термиче­ской обработке в зависимости от методов их изготовления и предъявляемых, требований. Отливки очищают от формовочной земли и стержней, затем удаляют литники, выпоры, отрезают прибыли, зачищаются заусенцы и слу­чайные приливы. Очистку производят на стационарных и переносных шлифовально-обдирочных станках, зуби­лами, стальными щетками. Для механизации процесса очистки применяют дробеструйные установки, вращаю­щиеся (галтовочные) барабаны. Заготовка, полученная горячей штамповкой, в месте разъема штампа обычно имеет облой, который обрезают или вырубают в штам­пах на обрезных кривошипных прессах. После обрезки производят термическую обработку и правку в горячем или холодном состоянии. Термическая обработка с це­лью получения заданных микроструктуры и механичес­ких свойств, включает нормализацию, улучшение и дру­гие процессы.

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