Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Выбор материалов и технологий в машиностроении

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫБОР МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Метод получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, а также от ее конфигурации и размеров, марки материала, типа производства и других факторов.

Наиболее сложные по конфигурации заготовки можно изготавливать методом литья. Изделия, получаемые методом обработки давлением, должны быть более простыми по форме. Изготовление в поковках отверстий и полостей объемной штамповкой в ряде случаев затруднено, а использование напусков резко увеличивает объем последующей механической обработки.

Размеры заготовок, получаемых методами литья и обработки давлением, практически не ограничиваются. Нередко определяющим параметром в этом случае являются минимальные размеры (например, минимальная толщина стенок отливки, минимальная масса поковки). Объемной штамповкой и большинством специальных способов литья получают заготовки массой до нескольких десятков или сотен килограммов.

Форма и размеры заготовок, получаемых методами порошковой металлургии, ограничены как максимальными, так и минимальными размерами. При этом площадь поперечного сечения изделий, получаемых холодным формированием порошков с последующим спеканием, может быть от 50 мм2 до 6000 мм2, высота — от 2 до 60 мм, а масса заготовок, как правило, не превышает 10 кг.

В процессе конструирования деталей выбор марки материала определяется не только условиями ее функционирования, но и условиями изготовления в реальном производстве. В то же время технологические свойства материала существенно влияют на выбор метода и способа получения заготовок. Так серый чугун имеет прекрасные литейные свойства, но обладает низкой деформированностью и плохой свариваемостью.

Заготовки из одного и того же материала, полученные методами литья, обработки давлением и сваркой, обладают различными свойствами. Так литой металл характеризуется большим размером зерен, неоднородностью химического состава и механических свойств по сечению отливки, наличием остаточных напряжений и т.д.

После обработки давлением заготовки имеют мелкозернистую структуру и определенную направленность расположения волокон (неметаллических включений). После холодной обработки давлением возникает наклеп, поэтому холоднокатаный металл прочнее литого в 1,5—3 раза. Пластическая деформация металла приводит к анизотропии свойств: прочность вдоль волокон (неметаллических включений) примерно на 10—15% выше, чем в поперечном направлении.

Сварка приводит к образованию неоднородных структур в сварном шве и в околошовной зоне. Неоднородность зависит от вида и режима сварки. Наиболее резкое отличие в свойствах сварного шва возникает при ручной сварке, а электрошлаковая, автоматическая дуговая сварки обеспечивают формирование наиболее качественных однородных швов.

Программа выпуска продукции, т.е. количество изделий, выпускаемых в течение определенного времени (обычно за год), является одним из важнейших факторов, определяющих выбор метода и способа производства заготовок.

В условиях единичного производства и для простых по конфигурации деталей часто заготовками являются профили (сортовой прокат, трубы), получаемые в условиях металлургического производства. Стоимость механической обработки заготовок при изготовлении деталей в этом случае высока. Однако такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций и возможности автоматизации процесса механической обработки.

При крупносерийном и массовом производстве конструкции заготовок следует максимально приближать к конфигурациям деталей. Например, для изготовления ступенчатого вала из стали 45 (рис. 5.6) целесообразно применить поковку, получаемую объемной штамповкой.

Наиболее эффективными технологическими способами изготовления заготовок в крупносерийном и массовом производстве являются специальные виды прокатки (поперечно-винтовая, поперечноклиновая, прокатка в винтовых калибрах), которые позволяют получить периодические профили. Применение таких заготовок дает возможность повысить коэффициент использования материала и производительность труда.

При конструировании деталей необходимо учитывать возможности предприятия, на котором предполагается их изготовление. Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных служб и т.д.

В соответствии с эскизом детали, полученной на основе расчетов, выбор метода изготовления заготовки осуществляется с учетом рассмотренных факторов, которые целесообразно располагать в порядке убывания их значимости. Анализируя степень влияния рассмотренных выше факторов, выбирают один или несколько методов, обеспечивающих получение заготовок требуемого качества. На предварительном этапе выбора оптимального метода получения заготов-

а

в

Рис. 5.6. Вал ступенчатый:

а — деталь; б — штампованная поковка; в — заготовка из горячекатаного

проката

ки можно воспользоваться так называемой матрицей влияния факторов (табл. 5.9).

Каждый фактор в ней оценивают с помощью коэффициента удельного веса (0 или 1). Лучшим считают метод, набравший большую сумму коэффициентов. В том случае, когда ни у одного из рассмотренных методов получения заготовки нет явных преимуществ, проектируют несколько наиболее приемлемых вариантов изделия и технологических схем изготовления.

Оптимальный метод изготовления заготовки находят на основе анализа конструктивно-технологических признаков проектируемой детали, технико-экономических показателей способов и программы выпуска деталей. Затем конструируют заготовку с учетом технологии ее изготовления и определяют оптимальный метод изготовления заготовки для проектируемой детали.

Таблица 5.9

Образец оформления матрицы влияния факторов

Методы

изготовления

заготовок

Факторы

Сумма

Форма и размеры

заготовки

Требуемая

точность

и качество

поверхностного слоя

Техноло

гические

свойства

мате

риала

Годо

вая

про

грам

ма

Производ

ственные

возможности предприятия

Металлурги

ческое

производство

профилей

і

і

і

0

0

3

Обработка

давлением

і

і

0

1

1

4

Порошковая

металлургия

0

і

1

0

і

3

Литье

1

і

0

1

1

4

Сварка

1

0

1

1

1

4

Экономичность изготовления детали. Выбирая материал для деталей, особенно при массовом производстве, следует оценивать стоимость самого материала, трудоемкость изготовления деталей, а также дефицитность этого материала. Среди сталей наиболее дефицитными являются содержащие никель, вольфрам, молибден, поэтому использование их возможно в особо ответственных случаях при жестких требованиях к массе, прочности и надежности изделия.

В табл. 5.10 приведены (в качестве примера) время и энергия, необходимые для изготовления болта различными технологическими процессами.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 
Популярные страницы