Требования к заготовкам

При выборе заготовок (отливка, штамповка, прокат, и др.) учитывают форму, размеры и вес детали, материал (назначаемый исходя из эксплуатационных условий), масштаб производства, периодичность повторения, размеры припусков на обработку и точность размеров (допуски).

От правильности выбора заготовки зависят трудоемкость и себестоимость обработки; при изготовлении заготовки, максимально приближающейся по форме и размерам к готовой детали, значительная часть трудоемкости процесса приходится на долю заготовительных цехов, а меньшая – на механообрабатывающие цехи и, наоборот, при изготовлении заготовок с большими припусками основная доля трудоемкости приходится на механообрабатывающие цеха.

Материал заготовок обычно задается на рабочем чертеже конструктором. Вид заготовки, форму и размеры определяют, исходя из условий наибольшей простоты и экономичности обработки с учетом конкретных производственных возможностей заготовительных цехов и сроков окупаемости капитальных затрат на подготовку производства.

Правильное решение в выборе заготовок, если по техническим условиям применимы различные их виды, можно получить только на основе технико-экономических расчетов путем сопоставления технологической себестоимости детали при том или другом виде заготовки.

Однако некоторыми общими соображениями можно руководствоваться при выборе заготовок. Так, например, фасонные детали, не подвергающиеся ударным нагрузкам и действию растяжения и изгиба, целесообразно изготовлять из чугунных отливок; фасонные детали, испытывающие большие напряжения, - из стальных отливок.

Заготовки в виде поковок, изготовляемых ковкой, и штамповок, изготовляемых в штампах, применяют для деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение и кручение при значительной разнице в поперечных сечениях.

Заготовки в виде поковок применяют для крупных деталей, а в единичном и мелкосерийном производствах – и для мелких.

Заготовки в виде штамповок могут применяться в том случае, если по объему производства требуется значительное количество их, так как для их изготовления требуются дорогостоящие штампы, себестоимость которых в этом случае раскладывается на большое количество заготовок.

В штампованной заготовке структура металла более однородна, размеры наиболее близки к окончательным, а в ряде случаев штамповки используются и без дальнейшей механической обработки или с очень незначительной, при этом себестоимость их меньше, чем коганныхȮ

Однако оеревод жаготовки с поковки на штамповку требует экономического обоснования, например путем определения минимального выпуска штамповок, при котором будет оправдан этот перевод. Расчет минимального выпуска В_м в штуках производится по формуле

С_м

В_м = (2.2)

С_{м. п.} – С _{м. п.} + З _{м. к.} (1+ Н_к) (Т_п – Т_ш ) + З_с (1 – П_м)(Т₂ – Т₁)

где С_м – себестоимость штампов, коп;

С_{м. п.} , С_{м. п.} – себестоимость металла на поковку и штамповку;

З _{м. к.} – минутная зарплата кузнеца с начислением, коп.;

Н_к – коэффициент, выражающий долю общих накладных расходов кузнечного цеха, равный 4 (без учета амортизации, стоимости штампов, топлива и энергии);

З_с – минутная зарплата станочника в механическом цехе, коп.;

Т_п, Т_ш – трудоемкость поковки и штамповки;

П_м – коэффициент, выражающий долю цеховых накладных расходов механического цеха, равный 2;

Т_1, Т₂ – трудоемкость механической обработки поковки и штамповки, мин.

Заготовки из проката применяют для деталей, по конфигурации приближающися к какому-либо виду проката (круглого, квадратного, шестигранного), ког-

гда нет значительной разницы в сечениях и для получения готовой формы нет необходимости снимать большой слой металла.

Основным показателем, характеризующим экономичность выбранного метода изготовления заготовок, наряду с приведенными выше соображениями, является также коэффициент использования материала, определяемый отношением фактической массы готовой детали q к черной массе заготовки Q

g = q / Q ³ 0,6

–Технологические требования, предъявляемые к заготовкам, обусловлены необходимостью соблюдать технические условия, определяющие припуски, класс чистоты поверхностей, твердость и обрабатываемость.

–Поверхности, используемые при механической обработке в качестве опорных, должны быть ровными и гладкими, без литников, прибылей, выпоров, литейных или штамповочных уклонов и заусенцев.

Эти опорные поверхности должны по возможности образовываться моделью и находиться в одной опоке, чтобы избежать возможного влияния перекоса опок или стержней, на качество поверхностей.

Для взаимосвязи обрабатываемых поверхностей на чертеже заготовки обозначают опорные поверхности механической обработки, используя их в качестве исходных поверхностей при изготовлении и проверке заготовок, а также при изготовлении моделей и штампов.

Дефекты заготовок выявляют при осмотре черных или предварительно обработанных поверхностей. Все выявленные дефекты или отклонения от установленных требований (наличие формовочной земли, пригаров, раковин, заливов, окалины, заусенцев, трещин, неровностей и др.) должны быть устранены соответствующими методами.

Основной дефект сортового проката – это искривление оси прутка или заготовки в результате неравномерности их остывания после изготовления или дефект процесса изготовления (прокатки, резки, механической обработки) и транспортировки.

Кроме визуального выявления дефектов у заготовок применяют и другие виды контроля в зависимости от требований, приведенных в технических условиях. Они могут быть с частичным или полным разрушением образца из партии или без разрушения с применением рентгено- и магнитной дефектоскопии, ультразвука, гамма-лучей радиоактивных веществ и др. В ряде случаев производятся механические испытания и металлографические исследования.

2.8. Предварительная обработка заготовок

Правка. Чтобы устранить искривление заготовок, применяют правку в горячем или холодном состояниях молотом, на правильно-калибровочных станках и правильно-эксцентриковых прессах, а также на гидравлических и ручных винтовых прессах.

В ряде случаев заготовки правят не только перед механической обработкой, но и в процессе обработки, когда при снятии наружных слоев металла возникают внутренние остаточные напряжения, вызывающие искривление оси заготовки или ее коробление.

Листовой прокат любой толщины правят на правильных вальцах, в холодном состоянии или с местным подогревом на плите и теми же способами непосредственно в конструкции.

В табл. 2.2 приводится рекомендуемое оборудование для правки проката в зависимости от требуемой точности. Под точностью правки понимают кривизну, остающуюся после правки, отнесенную к 1м длины заготовки.

Таблица 2.2

Рекомендуемое оборудование для правки проката в зависимости от требуемой точности

Материал, подвергающийся правке	Точность на 1м длины, мм	Рекомендуемое оборудование
Листовой прокат толщиной 10-40мм при ширине 3000мм	1 – 2	Листоправильные вальцы
Угловая сталь до размера 200х200х24 мм		Углоправильные вальцы
Балки и швеллеры до № 45		Вертикально-гибочные прессы
Балки и швеллеры до № 60		Горизонтально-гибочные прессы
Проволока (в бухтах) диаметром до 0,25-6 мм	0,5-0,7	Правильно-отрезные станки

Прутковый материал и заготовки диаметром до 30 мм	0,05-0,15	Ручные винтовые прессы
Прутковый материал и заготовки диаметром до 100 мм	0,05-0,15	Фрикционные прессы
Круглый прокат диаметром до 120 мм	Для черных прутков 0,5-0,9; Для обработанных прутков 0,1-0,2	Правильно-калибровочные станки и ролико-правильные машины

Резка. Как правило, прокат поступает на производство в виде прутков или бухт, листового материала или полосы. Поэтому перед запуском в производство прокат режут и правят.

Листовой или широкополосный материал режут на так называемые карты, размеры которых назначают применительно к размерам готовых деталей. Оптимальный раскрой металла, то есть раскрой с наименьшим отходом металла, предусматривает размещение на картах конфигураций заготовок с минимальными перемычками и с учетом способа дальнейшей их обработки. На рис.2.17 приведены примеры раскроя металла для вырубки заготовок на прессах.

Чтобы получить более чистый срез вырубленной заготовки, а также уменьшить заусенцы и коробление заготовки, рекомендуется вести вырубку с перемычками. Лишь в случаях, когда к заготовке не предъявляют повышенных требований в отношении точности и качества среза, применяют вырубку без перемычек. Ширину перемычек обычно берут равной одной-двум толщинам исходного металла. Учитывая, что ширина перемычки влияет на величину отхода металла, ее следует брать по возможности меньшей (размеры перемычек нормализованы).

Рис. 2.17 Раскрой металла с перемычками: а) прямой; б) наклонной; в) встречной; г) комбинированно; д) многорядной; А – перемычки

Отход металла в процентах определяют, как отношение площади поверхности высечки (отходы после вырубки) к площади поверхности карты.

Резку производят на оборудовании различных видов. Прессножницы применяют для резки листовой и полосовой стали толщиной до 25 мм. Гильотинные и дисковые ножницы применяют для резки материала толщиной до 40 мм.

Тонкий прокат можно резать дисковыми и вибрационными ножницами.

Для материала толщиной от 5 до 100 мм применяют газовую резку: ацетилено-кислородную и кислородную. При толщинах свыше 100 мм (до 450 мм) применяют кислородно-флюсовую резку.

Заготовки из материалов высокой твердости режут абразивными кругами, анодно-механическим или электроискровым методом.

Существует также прогрессивный метод резки высокопрочных материалов фрикционными дисками, работающими со скоростью вращения до 100 м/с. В результате трения обрабатываемый материал нагревается в рабочей зоне свыше 1000⁰С и частично оплавляется, благодаря чему легко удаляется.

Прокат режут также на прессах, приводных ножовках, на отрезных станках, оснащенных дисковыми и ленточными пилами, отрезными резцами на токарных станках, а также дисковыми фрезами на фрезерных станках.

Ширина реза зависит от способа резки и толщины металла. Так при резке на токарном станке отрезным резцом металла толщиной 20…30 мм ширина реза составляет 3 мм, при резке дисковой фрезой на фрезерном станке металла той же толщины – 2 мм. При резке металла той же толщины ширина реза составляет: дисковой пилой – 4 мм; ленточной пилой – 1,5 мм; приводной ножовкой – 2,5 мм, абразивным кругом – 2 мм; анодно-механическим методом – 1,5 мм.

Центрирование заготовок. При обработке наружных поверхностей тел вращения (валов) базой для выполнения ряда операций являются центровые отверстия. Они предназначаются не только для обтачивания, нарезания резьб, шлифования и т.п., но и для правки и контроля. Правильная форма и расположение центровых отверстий влияют на точность обработки. Поэтому от правильного центрования, соответствия углов конуса центровых гнезд углам конуса центров станков, на которых будут обрабатывать заготовки, зависит точность изготовления деталей. Форму и размер центровых отверстий выбирают по ГОСТ 3725, которые подразделяются на три типа. Так, тип А имеет наибольшее распространение при обработке деталей в центрах, он имеет угол при вершине конуса 60⁰ (иногда этот угол при обработке металоемких деталей увеличивают до 75, 90⁰ и выше); тип Б имеет дополнительную коническую поверхность (фаску) с углом при вершине 120⁰, которая предназначается для предохранения центровых отверстий от повреждений, а также для осуществления возможности подрезки торца; тип В кроме предохранительной фаски снабжен резьбой, предназначаемой для резьбовых пробок, ввинчиваемых в центровые отверстия при транспортировке заготовок.

Центрование заготовок производят на токарных, револьверных и сверлильных станках, а также и на специальных одно- и двухсторонних центровальных станках сверлом и зенковкой, образующей коническую поверхность, или комбинированным инструментом, объединяющим эти виды обработки (сверление и зенкование).

Предварительная обработка литых и кованых заготовок предусматривает удаление окалины, заусенцев, пригара, литников, прибылей и напусков.

Очистка производится на обдирочно-шлифовальных станках; крупные заготовки обрубаются пневматическими зубилами и зачищаются переносными шлифовальными машинками. Очистку поверхностей производят также проволочными вращающимися щетками или в дробеструйных камерах.

Мелкие заготовки очищают большей частью в очистных вращающихся барабанах. Применяется также способ очистки заготовок в струе рабочей жидкости, направляемой под давлением на поверхность обрабатываемой заготовки. Рабочая жидкость состоит из кальцинированной соды, абразива и воды.

Некоторые виды заготовок – поковки и штамповки из высокоуглеродистых сталей (С > 0,5%), чугунные или стальные отливки – подвергают также термической обработке (отжигу или нормализации) для улучшения структуры и обрабатываемости.