3.2. Основные принципы выбора способа получения заготовок
Одну и ту же деталь можно изготовить из заготовок, полученных различными способами. Одним из основополагающих принципов выбора заготовки является ориентация на такой способ изготовления, который обеспечит ей максимальное приближение к готовой детали. В этом случае существенно сокращается расход металла, объем механической обработки и производственный цикл изготовления детали. Однако при этом в заготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе способа получения заготовки следует проводить технико-экономический анализ двух этапов производства — заготовительного и механообрабатывающего. Методика технико-экономического анализа приведена в гл.9. [1] Разработка технологических процессов изготовления заготовок должна осуществляться на основе технического и экономического принципов. В соответствии с техническим принципом выбранный технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований чертежа и технических условий на заготовку; В соответствии с экономическим принципом изготовление заготовки должно вестись с минимальными производственными затратами. Из нескольких возможных вариантов технологического процесса при прочих равных условиях выбирают наиболее экономичный, при равной экономичности — наиболее производительный. Если ставятся специальные задачи, например срочный выпуск какой-нибудь важной продукции, решающими могут оказаться другие факторы (более высокая производительность, минимальное время подготовки производства и др.). ^
3.3. Факторы, определяющие выбор способа получения заготовок
3.3.1 Форма и размеры заготовки
Наиболее сложные по конфигурации заготовки можно изготавливать различными способами литья. Литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям позволяют получать заготовки сложной формы с различными полостями и отверстиями. В то же время некоторые способы литья (например, литье под давлением) выдвигают определенные ограничения к форме отливки и условиям ее изготовления. . Заготовки, получаемые штамповкой, должны быть более простыми по форме. Изготовление отверстий и полостей штамповкой в ряде случаев затруднено, а использование напусков резко увеличивает объем последующей механической обработки. Для простых по конфигурации деталей часто заготовкой является; прокат — (прутки, трубы и т.п.). Хотя в этом случае объем механической обработки возрастает, такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций и возможности автоматизации процесса обработки. Для литья и ковки размеры заготовки практически не ограничиваются. Нередко — ограничивающим параметром в этом случае являются определенные минимальные размеры (например, минимальная толщина стенки отливки, минимальная масса поковки). Штамповка и большинство специальных методов литья ограничивают массу заготовки до нескольких десятков или сотен килограммов. Форма (группа сложности) и размеры (масса) отливок и поковок влияют на их себестоимость. Причем масса заготовки влияет активнее, так как с ней связаны расходы на оборудование, оснастку, нагрев и т.п. Значительное снижение стоимости изготовления литых и штампованных заготовок происходит при увеличении их массы от 2 до 30 кг. ^
Источник
Общие принципы выбора заготовки
Наиболее широко для получения заготовок в машиностроении применяют следующие методы: литье, обработка металла давлением и сварка, а также комбинация этих методов.
Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок.
Метод – это группа технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования.
Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.
Обработка давлением – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов и сплавов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.
При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия (литье – чугун, стали с обозначением Л).
Особо ответственные детали, к которым предъявляются высокие требования по размеру зерна, направлению волокон, а также по уровню механических свойств, всегда следует изготавливать из заготовок, полученной обработкой давлением.
Выбор способа получения заготовки сложная задача.
Способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим высокое качество детали, производительным, нетрудоемким.
Основные факторы, влияющие на выбор способа получения заготовки.
Характер производства.
Для мелкосерийного и единичного производства характерно использование в качестве заготовок горячекатаного проката, отливок, полученных в песчано-глинистых формах, поковок, полученных ковкой.
Это обуславливает большие припуски, значительный объем последующей механической обработки, повышение трудоемкости.
В условиях крупносерийного и массового производств рентабельны способы получения заготовок: горячая объемная штамповка; литье в кокиль, под давлением, в оболочковые формы по выплавляемым моделям.
Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски, снизить трудоемкость изготовления детали.
Повышение точности формообразующих процессов, выбор наиболее точных и прогрессивных способов получения заготовок на базе увеличения серийности производства является одним из важнейших резервов повышения технического уровня производства.
Материалы и требования, предъявляемые к качеству детали
Материалы должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств – ковкостью, штампуемостью, жидкотекучестью, свариваемостью, обрабатываемостью.
Для деформируемых материалов необходимым технологическим свойством является технологическая пластичность. Особо жесткие требования по технологической пластичности предъявляются к сплавам, из которых детали получают холодной обработкой давлением – выдавливанием, вытяжкой, гибкой, формовкой.
Если металл обладает низкой жидкотекучестью, высокой склонностью к усадке, то не рекомендуется применять литье в кокиль, под давлением, так как из-за низкой податливости металлической формы могут возникнуть литейные напряжения, коробление отливки, трещины. Целесообразно применять оболочковое литье и литье в песчано-глинистые формы.
Для ответственных, тяжело нагруженных деталей (валы, шестерни, зубатые колеса), для которых предъявляются определенные требования к качеству металла и к физико-механическим свойствам – целесообразно использовать поковки, так как в процессе деформирования создается мелкозернистая, направленная волокнистая структура, значительно повышающая физико-механические свойства материала.
Размеры, масса и конфигурация детали.
Удельная стоимость отливок и поковок растет с уменьшением их массы. Закономерность общая для всех способов получения заготовок и деталей, так как трудоемкость формообразования определяют общей площадью поверхностей, подлежащих обработке.
Размеры детали часто играют решающую роль. При литье по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением размеры отливки ограничены технологическими возможностями оборудования и инструмента.
Способом горячей объемной штамповки возможно получение поковок до 1000 кг.
Качество поверхности заготовок, обеспечение заданной точности.
Использование точных способов обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок.
Совершенствование ковки и штамповки обеспечивают параметры шероховатости и точность размеров, соответствующих механической обработке и даже финишных операций.
Калибровка, холодное выдавливание обеспечивают получение готовых деталей (заклепки, гайки, болты).
Возможности имеющегося оборудования.
Учитывают при изготовлении заготовок способами центробежного литья, литья под давлением, горячей объемной штамповкой. Иногда это является определяющим моментом.
Например, наличие в кузнечном цехе ротационно-ковочных машин позволяет получить ступенчатые заготовки практически без механической обработки. То же – при наличии механических прессов двойного действия или гидравлических многоступенчатых прессов.
Мощность кузнечно-штамповочного оборудования определяет номенклатуру изготовления деталей.
Источник
2.1 Выбор методов получения заготовки
Выбор методов получения заготовки имеет целью установление рациональных способов и последовательности рабочих операций по изготовлению деталей, входящих в заданную сварную конструкцию. От степени совершенства методов получения заготовок и деталей в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления деталей и изделия в целом. На выбор способа получения заготовок и деталей изделия в целом влияют следующие факторы: марка материала, его физико-механические свойства, размеры и конструктивные формы деталей, тип производства и объем выпуска продукции, характер применяемого оборудования.
Остановившись на более рациональных методах получения заготовок и деталей, входящих в заданную сварную конструкцию, составить принципиальный технологический процесс в виде таблицы 3
Наименование и краткое содержание операции
Приспособление, инструмент, средства по технике безопасности
Выбрать заготовительное оборудование, учитывая:
— свойства обрабатываемой стали;
— размеры и сортамент обрабатываемого металла;
— удобство обслуживания и ремонта;
— габаритные размеры и стоимость.
Дать обоснование выбранного оборудования.
В порядке последовательности технологических операций, выполняемых в заготовительных цехах и отделениях, ниже рассматриваются наиболее употребительные способы их осуществления.
2.1.1 Первичная обработка металлов. После поступления основных материалов в заготовительном отделении цеха металлы подвергаются предварительной обработке. Операциями такой первичной обработки являются: правка материалов, вырезка заготовок, производимая для облегчения транспортировки и дальнейших операций по изготовлению деталей. Правку проката производят в холодном состоянии на листопровильных и сортопровильных вальцах и прессах в зависимости от сортамента металла, подлежащего обработке. Для целей первичной обработки наиболее рентабельным способом резки всех сортаментов стали толщиной 5мм и более является газопламенная резка. Это объясняется портативностью аппаратуры и сравнительно высокой экономичностью и универсальностью способа. Перед подачей материала в заготовительный цех целесообразно произвести очистку от загрязнений и предварительную правку на складе металлов. Производительность различных способов очистки листового материала приводится в таблице 4
Таблица 4 Производительность очистки листового материала
После черновой обработки — правки и в некоторых случаях резки весь прокат, поступающий в заготовительное производство, проходит ряд операций, из которых наиболее часто применяются следующие:
2.1.2 Разметка либо наметка. Прежде чем подступить к выполнению рабочих операций, изменяющих форму и очертание исходного материала, в большинстве случаев необходимо этот металл разметить. Разметка представляет собой нанесение на металл конфигурации изготавливаемых деталей в натуральную величину. Основной целью этой операции служат обеспечение точных, в соответствии с чертежами, размеров вырезаемых из металла деталей. В качестве оборудования используются разметочные плиты и столы. Средствами для разметки служат разного рода мерительные и чертежные инструменты.
Вместо разметки в серийном и массовом производстве применяют наметку посредствам плоских шаблонов. Необходимость разметки либо наметки отпадает в тех случаях, когда последующей операцией является газопламенная резка по контуру или механическая резка металла по упору.
2.1.3 Резка. В большинстве случаев непосредственно после разметки или наметки следует рабочая операция резки металла. В соответствии с очертаниями вырезаемой детали различают резку прямолинейную и резку криволинейную по копирам.
Наиболее универсальным и широко распространенным способом резки незакаливающихся сталей является газопламенная резка. Рентабельность применения этого способа резки ограничивается минимальной толщиной подлежащего резке металла, равной 6 мм.
Кислородная резка более тонкого материала по чистоте поверхности реза уступает способам резки на механических станках. Криволинейные резы можно успешно выполнять данным способом только по дуге окружности при толщине металла более 8мм. С увеличением толщины разрезаемого металла экономические и технические преимущества кислородной резки по сравнению с механической резкой повышаются, и при толщине металла более 25мм эти преимущества кислородной резки во всех случаях становятся бесспорными.
Газопламенная вырезка деталей как по прямолинейному, так и по криволинейным контурам, может выполняться вручную резаками или на газопламенных машинах. Сравнение эксплуатационных характеристик автоматической, полуавтоматической и ручной кислородной резки в основном приводят к следующим данным:
— скорость полуавтоматической и автоматической резки выше, чем ручной;
— при механизированных способах резки по копирам отпадает необходимость в предварительной разметке или наметке материала;
— чистота реза повышается с увеличением автоматизации процесса резки и в этом случае можно производить чистую разделку кромок деталей под сварку.
Резка металла на механических станках отличается большой производительностью наряду с высоким качеством получаемого реза. Поэтому для массовых и крупносерийных работ по выполнению прямолинейных резов стали малой и средней толщины следует предпочесть холодную механическую резку газопламенной. Для прямолинейной механической резки листового металла наибольшее распространение получили гильотинные ножницы и ножницы для продольной и поперечной резки (пресс ножницы), которые обрабатывают листовой, полосовой и широкополосный материал толщиной 13-23мм.
Для прямолинейной поперечной резки различных сортаментов профильного металла обычно применяют станки двух типов: пресс ножницы и ножницы с закрытым зевом.
Криволинейные резы тонкого листового металла толщиной не более 6мм рационально выполнять на роликовых ножницах с двумя дисковыми ножами.
2.1.4 Штамповка деталей. Штамповку деталей из листового металла производят либо в холодном, либо в горячем состоянии. Холодная штамповка применяется лишь для небольших толщин материала: не свыше 10мм. При больших толщинах холодная штамповка приводит к появлению трещин в местах натяжки штампуемого металла и, кроме того, может быть осуществлена с помощью прессов чрезвычайно большой мощности. Поэтому для штамповки металла толщиной свыше 8-10мм применяют горячий способ, т. е. предварительный нагрев металла в подогревательных печах или горнах с последующей его штамповкой.
Для выполнения холодной штамповки применяются прессы различной мощности и разных конструкций: эксцентриковые, фрикционные и гидравлические [1,18,19,28].
2.1.5 Зачистка. В целях получения гладких, без заусенцев поверхностей контура штампованных деталей, а также для удаления с поверхности кромок окалины и шлаков, получаемых после вырезки деталей газовым пламенем, кромки зачищают. Эту операцию в большинстве случаев выполняют наждачными кругами. Для этого используют либо шлифовальные машины, либо наждачные станки. Для зачистки от заусенцев мелких деталей применяют очистные барабаны [1,7,18,19,28].
2.1.6 Правка деталей и заготовок. Выпрямление деталей и заготовок из листового либо широкополосного материала, искривленных в процессе вырезки их газовым пламенем или на механических ножницах, производят на листоправильных вальцах, на прессах или вручную на плите с применением нагрева [1,19,28].
2.1.7 Подготовка кромок. Многие способы сварки требуют предварительной специальной подготовки соединяемых деталей, которая выполняется снятием фасок или отбортовкой кромок. Подготовку кромок деталей производят одним из следующих способов:
— автоматическая газопламенная резка;
— строганием кромок на строгальных станках;
-фрезерованием, если поверхность снимаемой фаски ограничивается не прямой, а кривой линией;
— отбортовкой кромок на кромкогибочных прессах;
— абразивным инструментом (шлифмашинкой).
2.1.8 Очистка. Детали, соединяемые посредством сварки плавлением, а также контактной электросваркой в ряде случаев требуют очистки от окалины или окислов. Эта подготовительная операция может быть выполнена одним из способов:
— пескоструйными либо дробеструйными аппаратами;
— переносными наждачными кругами;
— травлением в слабом растворе кислоты, последующей нейтрализацией в щелочном растворе, промывкой в горячей воде и просушкой на воздухе;
2.1.9 Образование отверстий. Отверстия в металле после предварительной разметки или наметки, либо по упору обрабатывают одним из следующих способов:
— сверлением отверстий вручную, либо на сверлильных станках;
— продавливанием отверстий на дыропробивных станках;
— прожиганием отверстий струей кислорода после предварительного подогрева металла, с последующим рассверливанием полученного отверстия;
— прожиганием отверстий электрической дугой с последующим рассверливанием [1,18,19,28].
2.1.10 Гибка заготовок и деталей. Гибка листового, полосового и широкополосного металла производится на листогибочных вальцах. Гибке металла на трехвалковых вальцах, всегда должна предшествовать предварительная подгибка кромок на кромкогибочном прессе. Помимо гибки листового материала в форму цилиндра, в ряде случаев встречается необходимость гибки по форме иного профиля. Такая гибка при листовом металле толщиной до 1 мм, производится исключительно на прессах для отбортовки листов. Для гибки профильного материала используют прессы или роликовые гибочные станки [1,18,19,28].
Составить технологический процесс на заготовительные операции по форме таблицы 5 на каждую деталь или группу деталей подлежащих одинаковой последовательности обработки на том же оборудовании с применением тех же приспособлений и инструмента.
Наименование операции, краткое содержание
2.2 Выбор способа сборки
В зависимости от типа производства, особенностей конструкции и оснащенности сборочного цеха сборка может производиться на одном неподвижном месте, к которому подается все детали и узлы, инструмент и приспособления, либо при перемещении изделия от одного рабочего места к другому; при этом на каждом рабочем месте устанавливается определенная деталь или узел. Кроме того, в зависимости от ранее указанных факторов, существуют два вида сборки:
— сборка конструкции из отдельных деталей — подетальная
— сборка из отдельных узлов – поузловая, на которые расчленяют конструкцию.
Второй вариант более рационален, так как позволяет специализировать рабочие места, более широко применять различные приспособления и тем самым получить большую производительность.
Сборку стальных конструкций можно производить одним из следующих методов:
— по разметке с применением простейших универсальных приспособлений;
— на универсальных плитах с пазами, снабженных упорами, фиксаторами и различными зажимами;
— при помощи шаблонов;
— на специальных стендах и сборочных приспособлениях;
Сборка по разметке малопроизводительна и применяется только в индивидуальном производстве. На универсальных плитах сборку ведут в том случае, когда в проекте заданы однотипные по габаритам сварные конструкции. При помощи шаблонов собираются простые по конструкции сварные узлы.
В серийном и массовом производстве сборка ведется на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях. Они обеспечивают требуемое расположение входящих в узел деталей и точность сборки изготавливаемого узла в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку. Кроме того, сборочные приспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышения производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшения качества готовой сварной конструкции.
Собираемые под сварку детали крепятся в приспособлениях и на стендах с помощью различного вида винтовых, рычажных, пневматических и других зажимов, также электродуговой сваркой прихватками.
Источник
