Выбор метода получения заготовки

Методы получения заготовок для деталей достаточно разнообразны. Для многих деталей заготовки могут быть получены литьем. В свою очередь различают литье в разовые формы (земляные с ручной и машинной формовкой, оболочковые, с выплавляемыми моделями) и в постоянные формы (литье в кокили статическое, центробежное, вибрационное, под давлением, штамповкой жидкого металла).

В зависимости от способа литья можно получить разную толщину стенок заготовки, различную точность, шероховатость, обеспечить разную производительность. В ряде случаев, как правило, для заготовок крупных деталей применяется ковка свободная и специальная.

Широко применяется для получения заготовок штамповка: горячая объемная, холодная объемная (гибка, вытяжка, высадка), холодная вырубная.

Во многих случаях для получения заготовок используется прокат сортовой круглый, листовой, трубный, профильный, периодический, поперечно-винтовой, поперечно-клиновой. При этом заготовки больших габаритов часто изготавливают сваркой из различных видов проката и гофрированной стали.

Для некоторых деталей получают заготовки методами металлокерамики, экструзии алюминиевых сплавов и прессованием пластмасс.

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние материал детали, назначение и технические требования на изготовление детали, объём и серийность выпуска, форма поверхностей и размеры детали.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные и окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчёта себестоимости заготовки и механической обработки. Однако в курсовой работе достаточно сложно выполнить полное экономическое обоснование выбора заготовки в виду отсутствия необходимой информации.

В большинстве случаев заготовки для деталей могут быть получены несколькими методами. Поэтому в курсовой работе необходимо выбрать два альтернативных метода получения заготовки для детали по заданию (в ряде случаев один из методов может быть оговорен чертежом) и сравнить их между собой по стоимости заготовки по материалу. Для этого необходимо определить массу заготовки.

Массу заготовки из сортового цилиндрического проката можно определить, зная диаметр выбранного проката и длину заготовки. Длина заготовки равна длине детали плюс припуск на обработку. Припуск в зависимости от способа резки прутков можно предварительно выбрать из табл. 5 [41].

Таблица 5

Припуски (в мм) по длине на отрезку прутков различных диаметров

Заготовки валов диаметром до 50 мм и длиной до 400 мм в ряде случаев получают поперечно-клиновой прокаткой, а для валов диаметром 60–150 мм и длиной 500–1200 мм – радиальной ковкой. В этом случае массу заготовок можно ориентировочно рассчитать, если учесть, что при поперечно-клиновой прокатке припуск на диаметр равен 0,5–1 мм, а на длину 0,7–2 мм и при радиальной ковке припуск на диаметр равен 0,7–2 мм, а на длину – 1–3 мм [1, 14].

Ориентировочную величину расчетной массы заготовок, полученных литьём или объёмной штамповкой (поковки) допускается вычислять по формуле

,

где Q – расчётная масса заготовки, кг,

q – масса детали, кг,

K_р – расчётный коэффициент, определяемый из табл. 6.

Стоимость материала заготовок в зависимости от способа их получения, массы заготовки, стоимости материала заготовки и стоимости отходов в стружку определяется по формулам в [5, с. 29–39].

Пример 23.Произвести выбор заготовки для изготовления крышки подшипниковой – ФЮРА.711423.016 (Приложение 21).

Заготовку можно изготовить методом объёмной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ) или резкой сортового проката на диски на ножницах сортовых модели Н1838.

Стоимость заготовки по материалу, изготовленной методом штамповки на ГКМ определяется выражением [5, с. 31] и равна:

Таблица 6

Коэффициент (К_р) для определения ориентировочной

расчётной массы поковки

S_заг = (0,001 C_i ∙ Q_ш k_т ∙ k_с∙ k_в∙ k_м∙ k_п ) – (Q_ш – q) ∙0,001∙ S_отх =

= (0,001·373·0,233·1·0,75·2·1·1) – (0,233 – 0,141)·0,001·22,6 = 0,128 руб,

где C_i = C₄=373 руб. – базовая стоимость 1 т штамповок [5, с. 37];

Q_ш = q K_р = 0,141·1,65 = 0,233 кг – масса штампованной заготовки;

q = 0,141 кг, – масса детали из чертежа;

K_р = 1,65 – расчётный коэффициент из табл. 6;

k_т = 1 – для нормальной точности штамповок [5, с. 37];

k_с = 0,75 – для стали углеродистой, детали первой группы сложности [5, табл. 2.12];

k_в = 2 – для стали углеродистой при массе штампованной заготовки не более 0,25 кг [5, табл. 2.12];

k_м = 1 – для стали углеродистой [5, с. 37];

k_п = 1 – для массы заготовки менее 0,25 кг при объёме производства 25 тыс. штук [5, табл. 2.13];

S_отх = 22,6 руб. за 1 т – цена стружки для стали углеродистой [5, табл. 2.7].

Для заготовки из сортового проката выбираем пруток диаметром 75 мм, чтобы обеспечить точность наружного диаметра крышки Ø72h14.

Осевой размер крышки равен 8 мм.

Припуск на длину заготовки при резке сортовыми ножницами равен 5,5 мм (табл. 5).

Тогда осевая длина заготовки L = 8 + 5,5 = 13,5 мм. Стоимость заготовки из круглого сортового проката по материалу будет равна [5, с. 30]:

M = Q_пр ∙S – (Q_пр – q) ∙0,001∙S_отх = 0,466 · 0,169 – (0,466 – 0,141) · 0,001· 22,6 =

= 0,071 руб.,

где Q_пр = 0,25π∙L∙γ∙ D² = 0,25·π·0,075²·0,0135·7814 = 0,466 кг – масса заготовки из проката;

D = 0,075 м – диаметр заготовки из проката;

L = 0,0135 м – осевая длина заготовки;

γ = 7814 кг/м³ – плотность стали 45 [14];

S = 0,169 руб./кг – стоимость стали 45 [5, табл. 2.6].

При заданных условиях производства и конструкции детали наиболее целесообразно заготовку с точки зрения стоимости заготовки по материалу получать резкой сортового проката.

Рекомендуемая литература: [1, с. 43–98], [5, с. 25–39], [6], [16, с. 312–319], [38, с. 114–174], [32].

Контрольные вопросы:

1. Методы получения заготовок.

2. Особенности литых заготовок, штампованных, из различных видов проката, сварных заготовок, полученных методом экструзии, методом свободной ковки.

3. Принципы выбора метода получения заготовки.

4. Обоснование выбора метода получения заготовок.

5. Перечислить виды литья и их особенности.