Определение массы изделия и массы заготовок для его изготовления.

Масса литой детали определяется по формуле

M = V g

где V- объем детали,

g – плотность материала.

Если деталь сложной геометрической формы ее следует разбить на более простые по форме элементы, удобные для расчета; а затем суммировать найденные значения.

При расчете массы отливки учитывают припуски на механическую обработку.

Масса поковок определяется по формуле

M = Vп g,

где Vп- объем поковки,

g – плотность материала.

Объем поковки также находят по формуле

Vп = Vм + Vу+ Vз

где Vм – объем материала идущий непосредственно на поковку и определяемый по чертежу детали,

Vу – объем металла на угар, который составляет 1-3% от массы заготовки в зависимости от метода нагрева и используемых нагревательных устройств ( мазутная печь – 2-3%, газовая печь – 1, 5-2%, электрическая печь -1%).

Vз – объем металла на заусенцы.

Объем металла на заусенцы по следующей формуле

Vз = К∙ F∙ Pп,

где К-коэффициент заполнения металлом облойной канавки, в зависимости от метода ковки 0, 35 – 1, 2.

F – площадь сечения облойной канавки,

Pп – периметр поковки по плоскости разьема штампа.

Основной отход металла (облой) составляет примерно 18-20%.

Объем заготовок простейших профилей:

Круглое сечение V = 0, 78 d²∙ l

Квадратное V= a²∙ l

Квадратное с закругленными углами V = (a² – 0, 86r²)∙ l

Прямоугольное сечение V = b∙ e∙ l

Шестигранное сечение V = 0, 87∙ C²∙ l

Кольцевое сечение V = 0, 78(D²-d²)∙ l,

Где V – объем, l – длина, D и d – диаметры внешних и внутренних окружностей, a – сторона квадрата, r – радиус закруглений, C – диаметр вписанного в шестигранник круга, b и e – стороны прямоугольника.

Масса заготовки из проката – произведение массы одного погонного метра проката требуемого диаметра на длину заготовки с учетом припусков на механическую обработку.

Основные положения к выбору оптимальной заготовки

Для получения заготовок наиболее широко в машиностроении используют следующие методы: литье, обработка металлов давлением и сварка, а также комбинации этих методов.

Отливки получают литьем в песчано-глинистые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежным литьем, литьем намораживанием и т.д.; поковки и штамповки – ковкой на молотах, гидравлических и пневматических прессах, штамповкой на штамповочных молотах, на кривошипных горячештамповочных прессах, гидро-винтовых пресс-молотах, горизонтально-ковочных машинах, радиально-ковочных машинах и т.д.

Прежде всего следует, каким методом наиболее целесообразно получить заготовку для данной детали. Условимся под термином «метод» понимать группу технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования. Например, метод обработки металлов давлением включает в себя все технологические процессы, способы, которые основаны на пластическом деформировании металла. Обычно при выборе метода надо учитывать материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия. Если на чертеже детали указан материал чугун или марка стали с индексом «Л», то эту деталь следует изготовлять из заготовки, полученной методом литья, т.к. чугуны в большинстве своем не могут быть подвержены обработке давлением из-за низких пластических свойств. Индекс «Л» указывает на то, что сталь обладает повышенными литейными свойствами и пониженными пластическими свойствами. Особо ответственные детали изготавливают методом давления.

Требования, предъявляемые к изготовлению заготовок:

- максимальное приближение заготовок по форме и размерам к деталям;

- экономия металла;

- применение прогрессивных способов получения заготовок.

Способ получения заготовки должен быть обусловлен ее стоимостью и дальней шей обработкой. Иногда разные методы и даже способы одного метода могут надежно обеспечивать технические требования, предъявляемые к заготовке; поэтому одновременно с расчетами на прочность, необходимо сопоставлением возможных методов и способов изготовления заготовок выбрать такие из них, которые в наибольшей степени отвечают конструктивным, технологическим и экономическим требованиям.

Основные факторы, влияющие на выбор способа получения заготовки.

А) Характер производства

Для мелкосерийного и единичного производства в качестве заготовок используют горячекатаный прокат; отливки, полученные литьем в песчано-глинистые формы и поковки, полученные ковкой. Это обуславливает большие припуски и напуски, значительный объем последующей механической обработки, повышение трудоемкости. В структуре себестоимости в данном случае велика доля затрат на основные материалы (до 50%) и зарплату (30-35%).

В условиях крупносерийного и массового производства рентабельнее горячая объемная штамповка, литье в кокиль и под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям. Значительно сокращаются припуски на обработку, снижается трудоемкость изготовления деталей.

Б) Материалы и требования, предьявляемые к качеству деталей

Материал заготовки определяется назначением детали или изделия, их конструктивными формами, серийностью производства, техническим уровнем заготовительного производства и экономической целесообразности применения определенного способа изготовления заготовки.

До недавнего прошлого в машиностроении преобладали универсальные материалы, каждый из которых применяли при самых различных условиях работы. По мере расширения номенклатуры марок чугуна, стали и т.д., а также неметаллов, их начали выбирать в соответствии со специальными требованиями, предъявленными к работе детали. Материалы должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств: ковкостью, штампуемостью, жидкотекучестью, свариваемостью, обрабатываемостью.

Необходимым технологическим свойством для деформируемых материалов является технологическая пластичность. Чем ниже пластичность материала, тем сложнее получить качественную заготовку методом обработки металлов давлением, тем сложнее техпроцесс, тем выше себестоимость детали.

Особые требования к пластичности металлов предъявляются при холодной обработке металлов давлением: выдавливание, вытяжка, гибка, формовка.

Если материал обладает пониженными литейными свойствами – низкая жидкотекучесть, высокая склонность к поглощению газов и усадке и т.п., не рекомендуется заготовки из этого материала получать литьем в кокиль или под давлением, т.к. могут возникнуть литейные напряжения, корабления отливки, трещины. В таких случаях лучше применить оболочковое литье или литье в песчаноглинистые формы. Сплавы, склонные к повышенному поглощению газов нежелательно применять при литье под давлением; для центробежного литья исключено применение сплавов, склонных к ликвации.

Для ответственных, тяжело нагруженных деталей, работающих в переменных нагрузках в качестве заготовок используют поковки, при этом значительно повышаются физико-механические свойства материала.

В) Размеры, масса и конфигурация детали

При конструировании изделий необходимо ориентироваться на определенный способ изготовления и предпочитать такие конструктивные формы и элементы деталей, которые наиболее полно соответствуют выбранному способу изготовления деталей, обеспечивая высокие показатели производительности, экономичности и точности.

Удельная стоимость отливок и поковок растет с уменьшением их массы, особенно резко при массе до 20 кг (т.к. трудоемкость формообразования определяют общей площадью поверхностей, подлежащих обработке).

Уменьшение материалоемкости изделия – основной фактор повышения экономичности машиностроительного производства. Затраты на материалы составляют от 20 до 65% себестоимости детали.

Обработку резанием нужно применять как можно меньше, она оправдана при выполнении небольшого объема работ и отделочных операций, а также для повышения качества поверхностей и точности размеров.

Для многих способов литья размеры отливки ограничены техническими возможностями оборудования, поэтому размеры деталей при выборе способа получения заготовок играют решающую роль.

Г)Качество поверхности заготовок, обеспечение заданной точности.

Использование точных прецизионных способов получения заготовок обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок. Так совершенствование процессов ковки и штамповки позволяет получать заготовки, параметры шероховатости поверхности и точность размеров которых соответствует достигаемым при механической обработке, а в отдельных случаях при финишных операциях (при полировании).

Специальные виды штамповки (калибровка, холодное выдавливание) обеспечивают получение готовых деталей (заклепки, гайки, болты) и деталей машин, пригодных для сборки без дополнительной обработки резанием. Большинство специальных видов литья ( литье в кокиль, в оболочковые формы, под давлением, по выплавляемым моделям, жидкая штамповка и др.) позволяют получить достаточно точные отливки с точностью размеров до 12-15 квалитета и параметром шероховатости Rа = 6, 3 – 3, 2 мкм.

Д) Возможности имеющегося оборудования

Возможности имеющегося оборудования следует учитывать при изготовлении заготовок центробежным литьем, литьем под давлением, горячей объемной штамповкой и др. Особенно необходимо учитывать возможности оборудования при выборе способа получения заготовок обработкой металлов давлением. Наличие в кузнечном цехе ротационно-ковочных машин позволяет получать ступенчатую заготовку практически без механической обработки; такого же эффекта можно добиться при наличии механических прессов двойного действия или гидравлических много ступенчатых прессов, предназначенных для штамповки деталей в разъемных матрицах. При наличии чеканочных прессов после горячей объемной штамповки можно использовать чеканку (калибровку) как отделочную операцию, что позволит значительно уменьшить припуск на механическую обработку.

Пример. Выбрать заготовку для детали типа фланец с отверстием из стали 40ХЛ, масса готовой детали – 25 кг, большинство поверхностей с шероховатостью Rа = 10 – 2, 5мкм, точность размеров 13-14 квалитет. Годовая программа выпуска – 50 000шт.

В данном случае это литье, т.к. задана литейная марка стали. Определяем способ литья. Т.к. масса детали – 25кг, годовая программа выпуска - 50000шт, производство – массовое. Здесь целесообразно использовать специальные способы литья, обеспечивающие заданную точность, шероховатость, размеры. Это литье в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям и под давлением. Литье под давлением исключаем – не нашел широкого применения при литье стальных заготовок из-за низкой стойкости литейной оснастки. По той же причине нежелательно литье в кокиль ( стойкость кокиля не превышает 500 шт.)

Литье по выплавляемым моделям дорого и трудоемко, его применяют в тех случаях, когда нельзя получить заготовку другими способами. Значит, остается литье в оболочковые формы.

Эта методика выбора очень не точна, поэтому необходим технико-экономический сравнительный анализ выбора заготовки.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒