Маючи відпрацьований робочий креслення, технічні вимоги, кото-рим повинна відповідати готова деталь, і знаючи кількість деталей, біля-службовців виготовлення в одиницю часу по незмінного кресленням, приступають до вибору економічного виду напівфабрикату (прокат, сталь-ні злитки, порошкові матеріали та ін .) і методу отримання заготовки деталі.
В одних випадках можна виготовляти заготовку, максимально при-найближ за якісними показниками (розмірами, формою, шорстк-ватості поверхні, механічними властивостями, хімічним складом, якістю поверхневого шару матеріалу) до вимог готової деталі, що скорочує втрати, пов'язані з її перетворенням в готову деталь. Однак вартість такого напівфабрикату зростає зі збільшенням сте-пені його наближення до вимог готової деталі і підвищенням рівня самих) тих вимог.
Інші напівфабрикати або заготовки, що відрізняються меншою сте-пенью наближення до вимог готової деталі, коштують менше, але вимагають великих наступних витрат по їх перетворенню в готову деталь (наприклад, шляхом обробки різанням).
Отже, з кількох можливих варіантів перетворення напівфабрикату в готову деталь необхідно використовувати найбільш економічний.
Питання про вибір напівфабрикату і варіанті перетворення його в гото-ву деталь має вирішуватися на основі порівняння собівартості деталі при кожному з можливих варіантів. При одних і тих же вимогах до готової деталі собівартість механічної обробки зазвичай вище собівартості отримання заготовок. Чим далі відстоять розміри і дру-Гії показники якості заготовок від вимог до готової деталі, тим більшою мірою зростає собівартість обробки заготовок різані третьому і втрати матеріалу; в міру наближення заготовок до вимог готової деталі собівартість їх подальшої обробки досить б-стре знижується.
Сучасний прогрес у розвитку і вдосконаленні технологи-чеських процесів і засобів виробництва породжує безперервне спів-скорочений (за інших рівних умов) собівартості і підвищення якості напівфабрикатів і заготовок.
Викладене напрямок є одним з провідних у розвитку со-тимчасової технології машинобудування. З огляду на це, треба при виборі напівфабрикату прагнути до отримання напівфабрикату, максимально наближається за якісними показниками до відповідних показників вимог, що пред'являються до готової деталі. У зв'язку з цим розробляють кілька варіантів процесів отримання заготовки і вибирають той, при якому виходить найменша собівартість.
Сучасне машинобудування випускає широку номенклатуру сортового та профільного матеріалу, з якої для ряду деталей підбивочно-рают необхідні напівфабрикати.
Якщо для виготовлення деталі можна підібрати напівфабрикат, як і дозволяла перетворити його відразу в готову деталь, доводиться вибирати інший вид напівфабрикату, що дозволяє перетворити його спочатку, з най-меншими втратами і витратами, в заготовку, що наближається по тре-бованіям до готової деталі, а потім в готову деталь. У таких випадках в якості напівфабрикату використовуються метал в злитках, сортовий мате-ріал у вигляді прутка, листа, стрічки або дроту для виготовлення кова-них, штампованих, зварних, скорочених, висаджених, штампо - зварних, ливарно-зварних та інших видів заготовок.
Вибір методів отримання заготовки. У сучасному машино-будові для отримання заготовок деталей використовується велика кіль-кість різноманітних технологічних процесів та їх поєднань. Ос-основними з цих процесів є: 1) різні способи лиття (в пісочні форми, в опоки, кокільне, відцентрове, по виплавляти-мим моделям, в оболонкові форми, під тиском, з використанням вакууму); 2) різні способи пластичної деформації металів (вільна кування, кування в підкладних штампах, штампування на молотах і пресах, періодичний і поперечний прокат, висадка, видавлювання); 3) різання; 4) зварювання; 5) пайка; 6) комбіновані способи штампування - зварювання, лиття-зварювання і т. Д .; 7) порошкова металургія та ін.
Вибір напівфабрикату і розробка технологічного процесу його перетворення в готову деталь дають найвищі техніко-еконо-вів показники, якщо ці питання розробляються комплексно і одночасно з розробкою конструкції виробу і його деталей.
В результаті спільної роботи конструктора і технолога розробника-розробляються оптимальний варіант і створюється найбільш технологічна кон-ція деталі і вироби в цілому. Головними факторами, що впливають на вибір методу отримання заготовки, є конструкція деталі, її ма-теріал, розміри і маса заготовки, кількість випуску деталей в єдині-цу часу, вартість напівфабрикату, витрата матеріалу і собівар-тість перетворення заготовки в готову деталь і в результаті собівартість заготовки.
У практиці машинобудування знайшли застосування численні методи отримання заготовки, багато з яких до рекомендацій по їх вибору наведені в роботі [11]. На вибір методу отримання заготовки великий вплив мають конструкція деталі, її розміри і матеріал.
Корпусні деталі. Корпусні деталі відрізняються великим різно-яка має стати конструктивною форм, розмірів, маси і матеріалів, викорис-вуються для їх виготовлення. В даний час найбільш поширеною-застосовуватиме технологічними процесами виготовлення заготовок корпус-них деталей є лиття, в меншій мірі - різка-гнуття, зварювання, штампо-зварювання і лиття-зварювання.
Основні переваги отримання заготовок - відносно не-великі витрати на виготовлення опок, що припадають на одну виливок; недоліки:
Невисока точність виливків, що є наслідком використання дерев'яних моделей, збільшення розмірів і спотворення форм, отримує-мих при "розштовхування" моделей перед їх вилученням з форм;
Недостатньо висока точність виготовлення стрижнів і складання форм;
Великі ливарні ухили, велика трудомісткість, тривалий цикл формування, спотворення виливки внаслідок нерівномірного уплот-вати форми в різних її частинах.
Ці особливості обмежують область економічного використан-ня даного способу лиття виробництвом одиничних або через готавліваемих в невеликих кількостях великих деталей, а також заго-товок, які не можуть бути отримані за допомогою інших способів. Прикладами таких деталей можуть служити станини, траверси і стійки важких верстатів, станини шестеренних клітей, корпуси редукторів, станини силових лебідок, статори, кришки гідротурбін і ін.
При виготовленні виливків корпусних та інших деталей в машино-будові використовуються процеси, значно наближають заготовки до вимог, що пред'являються до готових деталей. Основним з них є лиття в оболонкові форми (оболонкові вставки), изготавли-ваемие з хімічно твердіючих сумішей з рідким склом.
Досить широко для отримання заготовок великих деталей при-міняють комбінований метод, коли заготовку ділять на ряд простих частин, кожна з яких виходить за допомогою лиття. Наступним зварюванням окремі частини з'єднуються з утворенням ливарно-зварної заготовки деталі.
Основними перевагами розглянутих способів отримання заготовок є усунення витрат на виготовлення дорогих моделей, значне скорочення циклу виготовлення, економія метал-ла і зазвичай менша трудомісткість виготовлення. Багато відповідальні зварні заготовки корпусних деталей складних конструктивних форм вимагають відпалу для зниження залишкових напружень, що утворюються при зварюванні.
Незважаючи на зазначені недоліки, ці способи отримання круп-них заготовок знаходять досить широке застосування, особливо при виготовленні деталей великих габаритних розмірів і маси, лиття ко-торих цілком важко виконати, вимагає багато часу і пов'язане з ризиком отримання невиправного браку.
Менші заготовки деталі отримують за допомогою лиття в опо-ках (двох і більше) з використанням ручної, пескометной і машинної формовок. Ручна формовка навіть з використанням пневматичних трамбовок і інших засобів механізації відрізняється малою виробляй-ності і отриманням виливків щодо невисокої точності. Тому вона використовується в основному при отриманні заготовок деталей, що виготовляються одинично або в малих кількостях.
Машинна формування в порівнянні з ручною має переваги: 1) більш висока точність форм при видаленні з них моделей; 2) мож-ливість зменшення формувальних ухилів; 3) отримання форм з великою міцністю і однорідністю ущільнення внаслідок механи-зації ущільнення; 4) менша трудомісткість формування з використанням менш кваліфікованої праці.
В результаті застосування машинного формування виливки виходять більш точними за розмірами і геометричним формам, з меншими ко-коливаннями по масі.
Досить широке застосування знаходить отримання заготовок кор-пусних деталей, столів, плит за допомогою кокильного лиття, при якому використовується поєднання металевої форми з піщаним стрижнем. Еко-номічного ефективність цього виду заготовок в значній мірі залежить від вартості виготовлення постійних металевих форм.
Заготовки, отримані кокильного литтям, характеризуються точно-стю і правильністю геометричних форм (меншими припусками на обробку і меншими їх коливаннями). Результатом є економія металу і скорочення трудомісткості механічної обробки виливків.
Для виготовлення литих заготовок дрібних корпусних і ряду інших деталей використовується лиття під тиском до 10 МПа і більше.
Це дозволяє скоротити трудомісткість механічної обробки від-лівок, одержуваних литтям під тиском, на 80. 85% в порівнянні зі звичайними литими заготовками.
Для виготовлення заготовок ряду корпусних та інших деталей середовищ-них розмірів використовують штампування, зварювання, різання, гнуття. Заготовки деталі попередньо ділять на кілька простіших частин. От-слушні частини виготовляються з листового, стрічкового, сортового або профільного матеріалу шляхом різання, гнуття, штампування, потім з'єднують зварюванням, утворюючи заготовки деталей.
Основною перевагою деталей, виготовлених з таких загото-вок, є найбільш повне використання властивостей матеріалів, слідом-ствие чого досягається зменшення маси деталей і відходів, і незначну-вальний цикл виготовлення деталей в порівнянні з литтям. Недоліком даного способу є необхідність відпалу заготовок для зниження залишкових напружень, що виникають при зварюванні з метою зменшення деформації деталей.
Заготовки для валів. Використання в якості заготовки круглого прокату економічно тільки для виготовлення гладких і східчастих ва-лов з невеликою різницею в діаметрах шийок, так як в противному випадку виходять значні відходи металу в стружку і витрати на обра-лення різанням. Заготовки для багатоступеневих і колінчастих валів, виготовлених одиницями, отримують за допомогою вільного кування, ко-вочной молотами і пресами.
Більше наближення заготовок до вимог, що пред'являються до готових деталей, досягається шляхом їх штампування у відкритих і закривання тих штампах. Штампи робляться одноручьевимі і многоручьевого.
Відносно висока вартість виготовлення та змісту штам-пов, особливо многоручьевих, робить економічним використання штампування на штампувальних молотах при великосерійному і масовому виробництві валів та інших подібних деталей.
Для виготовлення в значних кількостях ряду валів невеликі-ших габаритних розмірів застосовують економічний спосіб отримання заготовок на горизонтально-кувальних машинах. В якості вихідного напівфабрикату для отримання заготовок зазвичай використовуються круглі прутки, отримані прокаткою.
Значної уваги і поширення заслуговує вико-вання поперечно-гвинтової прокатки для одержання заготовок многосто-пенчатих валиків, піввісь автомобілів і інших деталей.
Литі заготовки застосовуються для отримання валів прокатних ста-нов, шпинделів і ПІНОЛЕН ряду важких верстатів і т. Д. В залежності від службового призначення вала, його конструктивних особливостей і коли-честв, які потребують подальшого виготовлення у одиницю часу і по незмінне-му кресленням, вибирають відповідний метод отримання литих заготовок.
Для отримання більш якісних литих заготовок пустотілих ва-лов використовується відцентровий спосіб лиття, при якому заготовка отримує необхідну форму шляхом використання відцентрової сили розплавленого металу, створюваної обертанням виливниці навколо її осі. При цьому внутрішня поверхня самого виливка завжди виходить циліндричної або у вигляді параболоїда обертання (при вертикальній осі обертання виливниці).
Заготовки зубчастих коліс. При виготовленні зубчастих коліс не-великого діаметра (до 60. 80 мм) з невеликою різницею діаметрів зубчастого вінця і маточини вважається економічним використання в ка-честве заготовок каліброваних прутків матеріалу.
Виготовлення зубчастих коліс діаметром більше 80 мм з дроту стає економічним через збільшення відходів металу і собі-вартості виготовлення. Для отримання штучних заготовок з діаметром понад 80 мм в залежності від розмірів, матеріалу, конструктивних форм і необхідної кількості можуть використовуватися вільна кування, штампування в підкладних, відкритих і закритих штампах, на кувальних молотах і пресах, штампувальних. молотах і кривошипних пресах, на горизонтально-кувальних машинах.
Зі збільшенням кількості зубчастих коліс, що підлягають изготовле-нию, стає економічним використання штампування у відкритих штампах, здійснюваної на штампувальних молотах і пресах або на більш продуктивних кривошипних пресах.
Штамповані заготовки, одержувані на штампувальних молотах, відрізняються меншими припусками на обробку і коливанням їх вели-чин в порівнянні з одержуваними вільним куванням і в підкладних штампах.
Зі збільшенням розмірів зубчастих коліс, виготовлених одиницями або в невеликих кількостях, можна використовувати вільну ковку.
Заготовки деталей типу важелів, шатунів, вилок, профільних стрижнів і т. П. При отриманні литих чавунних заготовок для перечис-них деталей в залежності від їх кількості та розмірів використовується піщана формування, в опоках, ручна і машинна.
Заготовки ряду деталей, особливо складних конструктивних форм і невеликих габаритних розмірів, економічно отримувати за допомогою лі-тя по виплавлюваних моделях. Заготовки дрібних важелів, собачок, ба - лочек, лопаток роторів газових турбін і ряду інших деталей відливають-ся цим способом навіть при виготовленні невеликих кількостей заготовок.
Сталеві заготовки розглянутих типів деталей отримують сво-Бодня куванням при виготовленні одиничних заготовок або декількох їх штук. Зі збільшенням кількості заготовок, які підлягають изготовле-нию по незмінного кресленням, стає економічним використовувати підкладні штампи для формоутворення заготовки в цілому, або від-ділових, більш складних її частин (наприклад, кінців важеля).
При великих кількостях заготовок, особливо в масовому вироб-ництва, економічно використовувати штампування у відкритих і тим більше в закритих штампах.
Дія отримання заготовок, максимально наближаються до требо-ваниям готових деталей, використовуються калібрування і карбування штампо-ванних заготовок. Практично при багаторазовій карбуванні досягається точність розмірів по висоті заготовки до ± 25 мкм.
Заготовки дрібних і кріпильних деталей. Дрібні і кріпильні дета-чи становлять більшу номенклатуру найрізноманітніших деталей. Прикладами можуть служити різного роду кулачки, косинці, трійні-ки, штуцери, різьбові втулки, болти, гайки, гвинти, шпильки, шурупи, шпонки. Дрібні деталі виготовляються з різних металів, сплавів, пластмас та інших матеріалів.
Групування дрібних деталей за роботою, розмі-рам, подобою конструктивних форм і технічним вимогам до цих деталей створює передумови для їх групового виготовлення. У таких випадках стає економічним використання в якості заготовок профільного матеріалу. При відсутності спеціального профільного про-ката матеріали спеціального профілю економічно отримувати при помо-щи порівняно простих пристосувань. Такі пристосування за-закріплюють на протяжних або волочильних станах. Нагріте пруток матеріалу стандартного профілю шляхом протягування між роликами пристосування перетворюється в пруток спеціального профілю.
Одним з найбільш економічних технологічних процесів напів-чення заготовок кріпильних та інших видів дрібних деталей, що випускаються-мих в великих кількостях, є їх холодна висадка на спеці-них холодно-виставкових автоматах.