2020-01-14
896
Наиболее широко применяются для получения заготовок в машиностроении следующие методы: литье, обработка металлов давлением и сварка, а также комбинации этих методов. Однако каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок. Так, например, отливки можно получать в песчано-глинистых формах, в кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением, литьем намораживанием и т.д., поковки и штамповки – ковкой на молотах, гидравлических прессах, штамповкой на штамповочных молотах, на кривошипных горячештамповочных прессах, гидровинтовых пресс-молотах, горизонтально-ковочных машинах, радиально-ковочных машинах и т.д. Многообразие способов получения заготовок и их сочетание приводит к тому, что выбор способа получения заготовки становится сложной технико-экономической задачей.
Прежде всего, следует определить, каким наиболее целесообразно получить заготовку для данной детали.
Для данной детали наиболее целесообразно использовать заготовку, получаемую обработкой металлов давлением.
|
|
|
Рассмотрим следующие способы получения заготовки.
Ковка. При ковке формообразование происходит вследствие течения металла в стороны, перпендикулярные движению деформирующего инструмента-бойка. Применяемый при ковке инструмент не создает значительного сопротивления течению металла при деформировании, что и отличает ковку от других видов обработки давлением, причем это течение ограничено лишь трением на контактной поверхности инструмент – деформируемый металл.
Применение ковки для получения заготовок объясняется рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами обработки:
1) возможностью изготовления крупногабаритных поковок массой несколько сотен тонн, получение которых другими способами невозможно, причем при обработке таких поковок используется сравнительно маломощное оборудование, так как обработка ведется деформированием отдельных участков заготовки;
2) применение универсального оборудования и универсальной оснастки позволяют получать поковки широкого ассортимента;
3) в процессе ковки значительно улучшается качество металла, повышаются его механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость.
Основные недостатки ковки следующие: низкая производительность, значительная трудоемкость изготовления поковок, особенно на прессах; большие напуски, припуски и допускаемые отклонения поковки, что приводит к увеличению объема механической обработки и расхода металла.
Ковка осуществляется при температурах горячей деформации, поэтому для такого вида обработки применяются все стали и сплавы, используемые при обработке металлов давлением. Шероховатость поверхности поковок, полученных ковкой, не превышает Rz=320–80 мкм. При использовании подкладных штампов шероховатость поверхности поковок может быть доведена до Rz =80–40 мкм. Коэффициент весовой точности поковок не превышает 0,3–0,4, что вызывает большой объем механической обработки. Поэтому в условиях мелкосерийного производства целесообразно применять несложные подкладные штампы, групповую и секционную штамповку.
|
|
|
Горячая объемная штамповка. Этот способ наиболее широко распространен для получения качественных заготовок. Горячей объемной штамповкой получают заготовки для ответственных деталей. Более 65% массы всех поковок и до 20% массы деталей большинства машин изготавливают из заготовок, полученных горячей объемной штамповкой. Этот способ штамповки наиболее эффективен при массовом и, крупносерийном и серийном производствах деталей массой от нескольких грамм до нескольких тонн. Наиболее целесообразно изготовление поковок массой не более 50–100 кг.
По сравнению с ковкой горячая объемная штамповка имеет следующие преимущества:
– поковки, изготавливаемые штамповкой, имеют более сложную форму и лучшее качество поверхности; шероховатость поверхности Rz=80–20 мкм, а при применении холодной калибровки Rz=10–16 мкм;
– поковки можно получать со значительно меньшими допусками, чем при ковке, а при точной штамповке допуски можно довести до долей миллиметра и подвести под классы точности, получаемые при обработке резанием; припуски снижаются в два-три раза;
– значительно повышается производительность труда (десятки и сотни поковок в час);
– за счет наличия в конструкции штамповочного оборудования выталкивателей штамповочные уклоны значительно меньше, чем при получении штамповок на молотах.
К недостаткам горячей объемной штамповки относятся:
– ограничения по массе получаемых поковок;
– дополнительный отход металла в заусенец, масса которого составляет от 10 до 30% от массы поковки;
– для горячей объемной штамповки требуются большие усилия деформирования, чем для ковки; инструмент (штамп) является более сложным и дорогим, чем универсальный инструмент для ковки.
Методику проведения технико-экономического обоснования выбора способа получения заготовки рассмотрим на примере получения поковок.
При выборе способа получения заготовок среди способов обработки металлов давлением необходимо учитывать специфические особенности, обусловливающие выбор оптимального технологического варианта:
1) высокую металлоемкость – затраты на металл достигают 60 – 80% от себестоимости поковки;
2) значительные энергоемкость и стоимость основного технологического оборудования;
3) высокую стоимость штамповой оснастки – затраты на оснастку составляют 10 – 15% от себестоимости поковок.
Критерием оптимальности технологического процесса получения поковок является его целесообразность при заданных объемах и условиях производства. При оценке того или иного варианта получения поковок следует ориентироваться на один или группу критериев:
1. себестоимость производства поковок или готовых изделий;
2. расход материала поковки и штампа;
3. трудоемкость в заготовительном и механическом производствах;
4. качество продукции, причем первые три должны, естественно, принимать минимальные значения, а последний – максимальное.
При анализе технико-экономических показателей основными из них являются стоимость, в частности себестоимость производства, и натуральные (трудоемкость, коэффициенты использования материала и весовой точности и др.). Для упрощения расчетов при выборе наиболее рационального способа получения заготовок можно пользоваться подсчетом себестоимости по сравниваемым вариантам. Следует производить экономические расчеты всего процесса изготовления детали, включая и механическую обработку. Расчетом себестоимости поковок можно ограничиться только в том случае, если сопоставляемые процессы обеспечивают одинаковую массу, форму и размеры поковок, т.е. одинаковый объем механической обработки.
|
|
|
Стоимость заготовок, полученных таким методом как ковка или штамповка можно с достаточной точностью определить по формуле:
(руб.);
Где Сi – базовая стоимость 1 килограмма заготовки, руб.;
КТ – коэффициент, зависящий от класса точности;
КС – коэффициент, зависящий от группы сложности;
КВ – коэффициент, зависящий от массы;
КМ – коэффициент, зависящий от марки материала;
КП – коэффициент, зависящий от объема производства заготовок.
Эскиз заготовки.
1-й вариант 2-й вариант
Рис. 2.1
Данные для расчетов стоимости заготовки
Вид заготовки ковка штамповка
Класс точности 2 2
Группа сложности 1 1
Масса заготовки Q, кг 233,65 175,82
Стоимость 1 кг заготовки, принятых
за базу Сi, руб. 50 45
Стоимость 1 кг стружки Sзаг, руб. 2,5 2,5
Стоимость заготовки по первому варианту:
Стоимость заготовки по второму варианту:
Сравнивая два способа получения заготовок (получение поковки методом свободной ковки и получение поковки методом штамповки в подкладных штампах) делаем вывод, что при получении поковки методом штамповки заготовка получается более удобная для дальнейшей обработки, но изготовление штампов при малом объеме производства является нецелесообразным. Поэтому принимаем решение рассмотреть еще один метод получения данной заготовки. Получение поковки методом ковки в подкладных штампах.
|
|
|
Ковку в подкладных штампах (закрытых и открытых) применяют при получении поковок массой до 150 кг с относительно сложной формой, без напусков; припуски от 3 мм и выше, допуски 
мм и более.
Стоимость заготовки, полученной таким методом как ковка в подкладных штампах, можно с достаточной точность определить по формуле:
(руб.);
Где Сi – базовая стоимость 1 килограмма заготовки, руб.;
КТ – коэффициент, зависящий от класса точности;
КС – коэффициент, зависящий от группы сложности;
КВ – коэффициент, зависящий от массы;
КМ – коэффициент, зависящий от марки материала;
КП – коэффициент, зависящий от объема производства заготовок.
Эскиз заготовки
Рис. 2.2
Данные для расчетов стоимости заготовки.
Вид заготовки ковка
Класс точности 2
Группа сложности 1
Масса заготовки Q, кг 175,82
Стоимость 1 кг заготовки, принятых
за базу Сi, руб. 50
Стоимость 1 кг стружки Sзаг, руб. 2,5
Получаем стоимость заготовки:
Sзаг = 
Сравнивая стоимость заготовок, полученных тремя различными способами, делаем вывод, что наиболее экономичным и целесообразным методом получения заготовки для корпуса фрезы является получение поковки методом ковки в подкладных штампах.
