Виды и выбор заготовок, отливки и штамповки
1. Виды заготовок
Основными видами заготовок для деталей, изготовляемых из металлов и их
сплавов, являются:
а) сортовой материал, изготовляемый прокатом, волочением и т.п. из черных
металлов и цветных сплавов (прутки круглого, квадратного и шестигранного
сечения, трубы, плоский прокат - листы, полосы, ленты). Некоторые из этих
видов заготовок могут применяться и для ряда неметаллических материалов
(винипласт, гетинакс, текстолит и др.);
б) отливки (литые заготовки);
в) поковки и штамповки.
Для неметаллических деталей исходным сырьем чаще всего являются различные
порошкообразные материалы, применяемые для последующего формообразования
прессованием иди другими методами.
Выбор метода изготовления заготовки зависит от материала детали и ее
массы (габаритов), величины производственной партии, требований к точности
формы, размеров и взаимного расположения поверхностей, их шероховатости, а
иногда и от некоторых других факторов. При возможности назначения
нескольких методов выбирается наиболее экономичный в данных
производственных условиях.
2. Заготовки из сортового материала
Сортовой материал следует применять в тех случаях, когда профиль
материала соответствует профилю детали.
Круглые прутки и трубы применяются в основном для изготовления деталей,
имеющих форму тел вращения (осей, валиков, втулок и т.п.). Для деталей,
обработка которых предусматривается на токарных автоматах или на
прессах-автоматах, следует выбирать калиброванные прутки 7-11 квалитетов.
Плоский прокат используется главным образом в условиях единичного и
мелкосерийного производства для деталей, заготовки к которым
нецелесообразно изготовлять в виде отливок, объемных штамповок и т.п.
Плоский прокат малой толщины применяется для изготовления деталей методом
холодной штамповки на прессах. В массовом и крупносерийном производствах
для этих деталей целесообразно применять ленты (в бухтах).
Необходимые сведения о различных видах проката (размеры, точность
изготовления, качество поверхности и др.) заключены в ГОСТах на сортамент.
Номинальные значения диаметральных размеров заготовки, соответствующие
стандартизованным размерам по сортаменту, определяются по приводимым
формулам (с последующим округлением размера до стандартизованного).
D1 = D + Zнар. + 
заг., d1= d - Zвн - заг.
где D1 - наружный расчетный диаметр заготовки; d1 - внутренний расчетный
диаметр заготовки; D - наружный диаметр детали по чертежу; d - внутренний
диаметр детали по чертежу; Zнар. - припуск на обработку по наружной
поверхности; Zвн. - припуск на обработку по внутренней поверхности;
заг.
учитываемая часть величины допуска заготовки, указанного в сортаменте. При
расчете наружного диаметра заготовки следует учитывать только часть,
определяемую минусовым отклонением, а при расчете внутреннего - только
часть, определяемую плюсовым отклонением от номинала. нением, а при расчете
внутреннего - только часть, определяемую плюсовым отклонением от номинала.
Величины припусков Zнар. и Zвн. выбираются из табл. 3.1, если допуски на
размеры D и d не точнее значений 12- го квалитета, а шероховатость
поверхности Ra - не менее 1,25 мкм.
На основании рассчитанных размеров D1 и d1 проводится выбор
стандартизованных диаметров заготовки по сортаменту. При этом должно быть
выдержало условие: наружный диаметр заготовки равен или больше диаметра
детали, а внутренний диаметр заготовки равен или меньше диаметра детали.
Таблица 3.1.
Припуски на диаметр
Номинальный размер длины заготовки - L1 получаемой из прутка,
определяется по формуле:
L1 = L + 2l1 + l2 + ( l3 + l4 ): n, мм.,
где: L - размер детали по чертежу; l1 - припуск на подрезку торца с одной
стороны; l2 - припуск на отрезку детали; l3 - длина отрезка, необходимого
для зажима прутка в патроне или цанге при обработке последней детали; l4 -
припуск на отрезку прутка в заготовительном цехе (участке); n - количество
деталей, получаемых из прутка.
Так как длина прутка, подаваемая на токарные или токарно-револьверные
станки, не должна превышать длины шпинделя, то количество деталей - n можно
определить из неравенства
( L + 2l1 + l2 ) n + l3 < 600 - 800 мм.
Величины l1, l2, l3, l4 выбираются из табл. 3.2.
Таблица 3.2
Определение припусков и назначение номинальных размеров плоских
заготовок. Номинальные размеры плоских заготовок, соответствующие
стандартизованным размерам по сортаменту (по высоте или ширине),
определяются с последующим округлением размера до стандартизованного по
формуле
B1 = B + 2Zo + заг.,
где: B1 - расчетный размер заготовки (высота или ширина); В- размер
детали по чертежу; Zo - припуск на сторону;
заг.
- учитываемая часть указанного в сортаменте поля допуска заготовки,
определяемая минусовым отклонением.
Величина припуска - Zo выбирается из табл. 3.3, если допуск на размер В
не точнее значений 12-го квалитета, а шероховатость поверхности по
параметру Ra - не менее 1,25 мкм.
Таблица 3.3
Припуски на размер В на сторону
На основании рассчитанного размера В, (или двух размеров - толщины и
ширины или длины) выбирается стандартизованный размер (размеры) по
сортаменту. При этом размер заготовки должен быть больше размера детали.
При расчете размера заготовки, получаемого путем отрезки (вырезка
заготовки из плиты, отрезка полосы от листа, отрезка мерной заготовки по
длине из прутка и т.п.) следует пользоваться формулой:
В1 = В + 2Zo + lp + заг.,
где В - размер детали по чертежу (или сумма размеров на n деталей при
групповой заготовке); Zo - припуск на сторону, определяемый по табл. 3.3;
lp - ширина реза (выбирается по табл.3.4);
заг.
учитываемая часть поля допуска на отрезку заготовки, определяемая минусовым
отклонением (см. табл.3.4).
Таблица 3.4
Примечание. Прочерк в графах указывает на неприменимость данного вида
оборудования для резки материала.
Если деталь изготовляется методом холодной штамповки из мерной по ширине
ленты (полосы), то при однорядном раскрое (см. рис.3.1)
A1 = A + Zo;
B1 = B + 2Z1 + заг.,
где A1, и B1 - расчетные размеры заготовки соответственно вдоль и поперек
ленты (полосы); A и B - размеры детали соответственно вдоль и поперек ленты
(полосы); Zo - величина перемычки между деталями вдоль заготовки; Z1 -
величина боковой перемычки по краю заготовки. Величины Zo и Z1 выбираются
по табл. 3.5;
заг
учитываемая часть поля допуска на изготовление ленты (полосы), определяемая
минусовым отклонением (см. сортамент на материалы).
На основании рассчитанного размера В1 по сортаменту выбирается
стандартный размер ширины заготовки, при этом должно быть выдержано условие
В1 >>В, где В1 - размер заготовки по сортаменту.
Таблица 3.5
Расчет массы заготовки из сортового материала проводится по формуле:
Q = V
, кг,
где V - объем заготовки, м3; - плотность, кг/м3
V = 0,25
D12 L1 - для сплошного круглого прутка.
V = 0,252 [ D12 - d12 ] L1 - для трубы.
V = A1 B1 S1 - для заготовки из плоского проката,
где: D1 - наружный диаметр заготовки, выбранный по сортаменту, м;
L1 - длина заготовки с учетом всех отходов по длине прутка, м;
A1, B1, S1 - длина, ширина и толщина заготовки с учетом припусков на
отрезку ( от полосы, листа и т.п.), м.
3. Отливки и штамповки
Выбор метода получения заготовки. Отливки применяются для изготовления
корпусных и других деталей сложной конфигурации (корпусов, кронштейнов,
стоек, плат, фланцев и т.п.). Для получения отливок наиболее распространены
виды литья: в песчано-глинистые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям,
под давлением, в оболочковые формы.
Выбор того или иного вида литья зависит: от материала детали; точности и
шероховатости поверхностей, получаемых при изготовлении заготовки данным
методом; от конфигурации; от размера и массы детали; а также от типа
производства. В приборостроении применяются также заготовки, получаемые
штампованием нагретого металла (горячее штампование) и расплавленного
металла (штампование жидкого металла) под прессами и молотами в штампах.
Заготовки, получаемые горячим штампованием, целесообразно применять для
изготовления толстостенных, сравнительно простых по конфигурации деталей в
тех случаях, когда их нельзя или неэкономично изготовлять из литых
заготовок или сортового материала и когда штампованная заготовка позволяет
значительно уменьшить объем механической обработки. Штамповки из жидкого
металла получаются с более тонкими стенками, более сложной конфигурации и с
отверстиями.
В табл. 3.6. приведены рекомендуемые методы получения заготовок из разных
материалов и достижимые при этом точность размеров и шероховатость
поверхностей. Таблица составлена для условий серийного производства и
учитывает наиболее распространенные в приборостроении металлы и сплавы.
Допустимые отклонения на размеры отливок в песчано-глинистые формы
указаны в табл.3.7.
Таблица 3.7
Допустимые отклонения, мм
Поверхности детали, для которой выбирается заготовка, могут выполняться
без припуска на механическую обработку, если достижимые точность и
шероховатость, указанные в табл.3,6, 3.7, соответствуют заданным или грубее
их. Исключение составляют те поверхности, которые в последующем служат
технологической или конструкторской (основной или вспомогательной) базами и
подлежат обработке из соображений применения "чистовой" базы.
В табл.3.8 - 3.11 приведены значения: минимально допустимых толщин стенок
(табл.3.8), минимальных диаметров литых отверстий (табл.3.9), величины
литейных и штамповочных уклонов (табл.3,10) и радиусов закруглений
(табл.3.11).
Таблица 3.8
Примечание: Меньшие значения для отливок малых габаритов, большие - для
протяженных стенок.
Таблица 3.9
Примечание: d - минимальное значение диаметра сквозного отверстия в
заготовке в мм; l - длина отверстия.
При штамповании горячего и жидкого металла сквозные отверстия получить
невозможно. В заготовке остаются перемычки толщиной 2-5 мм при штамповании
горячего металла и 0,3-0,8 мм при штамповании жидкого металла.
Таблица 3.10
Таблица 3.11
При решении вопроса о применении одного из видов литья для получения
заготовки-отливки часто приходится решать вопрос о возможности замены
материала, не обладающего литейными свойствами, на материал, обладающий
этими свойствами. Иногда приходится решать обратную задачу. В табл.3.12
даны некоторые рекомендации для таких замен.
Таблица 3.12
В табл. 3-13 - 3.15 даны значения припусков на механическую однократную
обработку поверхностей отливок и штамповок, т.е. для случая, когда допуск
на размеры детали находится в диапазоне 12-17 квалитетов, а к качеству
поверхности не предъявляется особых технологических требований.
В табл.3.13 приведены значения рекомендуемых припусков на сторону для
однократной обработки отливок из серого чугуна, получаемых литьем в
песчаные формы; в табл. 3.14 - для отливок из цветных сплавов; в табл. 3.15
- для отливок из стали, получаемых литьем по выплавляемым моделям.
Таблица 3.13
Припуски на сторону, мм
Припуск для заготовок, получаемых горячей штамповкой и штамповкой из
жидкого металла, следует устанавливать, сообразуясь с размерами заготовки в
пределах от 0,8 до 1,2 мм для медных сплавов и от 0,5 до I мм для
алюминиевых и цинковых сплавов.
Установленные значения припусков во всех случаях прибавляются к
номинальному значению размера по чертежу (или отнимаются от номинального
значения для размеров внутренних поверхностей), после чего номинальный
размер заготовки округляется с увеличением (или уменьшением для внутренних
поверхностей) до ближайшего значения рекомендуемого размера из ряда
предпочтительных чисел.
Таблица 3.14
Припуски на сторону при литье, мм
Таблица 3.15
