1.2.        Основные положения по выбору способа получения заготовки

Для получения заготовок наиболее широкое применение получили следующие методы:

· литье;

· обработка металлов давлением;

· сварка;

· порошковой металлургии;

Кроме этих существует целый класс методов, представляющих комбинацию перечисленных методов, например сварно-штамповочные и т.п. Под методом получения заготовки понимают группу технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования. Так, метод литья объединяет все способы, использующие заливку жидкого металла в формы, в частности: литье в песчаные формы, литье в металлический кокиль, литье под давлением, центробежное литье и т.п. Метод обработки металлов давлением включает все способы, которые основаны на пластическом формоизменении металла: прокатку, ковку, волочение, штамповка и т.п.

При выборе метода получения заготовки учитывают, в первую очередь, свойства материала и требования к нему по обеспечению служебных свойств изделия. Если по требованиям чертежа деталь изготавливается из чугуна, то единственным методом получения заготовки является литье. При изготовлении детали из конструкционных сталей, если нет специально оговоренных требований, возможно применение различных методов. В этом случае на окончательный выбор метода могут повлиять требования к структуре материала, его механические и технологические свойства.

Выбор способа получения заготовки представляет многофакторную задачу оптимизации, часто решаемую при некорректно заданных условиях и критериях оптимизации. На принятие решения по способу получения заготовки оказывают влияние экономические, технические, технологические,  организационные и другие факторы. Выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, производительным, нетрудоемким и обеспечивающим высокое качество детали. Естественно, что в реальных производственных условиях ни один способ не может одновременно обеспечит все эти требования. Оценку целесообразности и технико-экономической эффективности того или иного способа необходимо производить с учетом всех его недостатков и преимуществ.

Итак, на выбор оптимального способа получения  заготовки оказывают влияние следующие основные факторы:

· тип производства;

· материал изделия;

· требования, предъявляемые к качеству детали;

· размеры, масса и конфигурация детали;

· качество поверхности заготовок и требования обеспечения заданной точности;

· возможности имеющегося оборудования.

Тип производства наиболее сильно влияет на форму и  точность заготовки. При индивидуальном и мелкосерийном производстве, как правило, проектированием специальной заготовки не занимаются, и при выборе заготовки ориентируются на стандартный прокат или профиль. При последующей механической обработке большой объем металла переводится в стружку, так как форма и размеры заготовки сильно отличается от формы и размеров готовой детали. Если в качестве заготовки используется отливка,

то ее получают обычно литьем в песчано-глинистые формы, наиболее простым и дешевым способом. Из обработок металлов давлением в мелкосерийном и единичном производстве применяют в основном ковку. Широкое распространение в мелкосерийном производстве получили сварочные методы.

Изготовление деталей в крупносерийном и массовом производстве предусматривает проектирование специальной заготовки, максимально приближенной к форме и размерам готового изделия. В этом случае наиболее рентабельными способами являются:

· горячая объемная штамповка;

· литье в кокиль;

· литье под давлением;

· литье в оболочковые формы;

· литье выплавляемым моделям.


Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски на механическую обработку и снизить общую трудоемкость изготовления детали. Относительно низкая себестоимость заготовки, при достаточно дорогой технологической оснастке, применяемой в заготовительном производстве, обеспечивается за счет высокой годовой программы.

Материалы, используемые в машиностроении, должны обеспечивать необходимые конструктивные и эксплуатационные свойства и при этом иметь достаточную обрабатываемость на всех стадиях технологического процесса. Т.е. материалы должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств, таких как ковкость, штампуемость, жидкотекучесть, свариваемость и обрабатываемость резанием. Доминирующее технологическое свойство материала может оказывать влияние на выбор способа получения заготовки. Металлы и сплавы, обладающие технологической пластичностью, можно подвергать обработке давлением. При выборе способа получения отливок материал заготовки должен обладать повышенными литейными свойствами, а при использовании сварочных технологий – свариваемостью.

Удельная трудоемкость механической обработки, и, таким образом, себестоимость детали существенное зависит от массы детали. Удельная стоимость отливок и поковок растет с уменьшением их массы. Указанная закономерность является общей для всех способов получения заготовок и деталей, в том числе и для механической обработки, так как трудоемкость формообразования определяется общей площадью поверхностей, подлежащих обработке.

Размеры деталей в ряде случаев при выборе способа получения заготовки играют решающую роль. Так, для многих способов литья размеры отливок ограничиваются техническими возможностями применяемого оборудования и инструментальной наладки. Такие же ограничения существуют и при обработке металлов давлением. Например, горячей объемной штамповкой не представляется возможным получить поковки массой более 1000 кг.

Использование точных, прецизионных способов литья обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок. Так, совершенствование процессов ковки и штамповки позволяет получать заготовки, параметры шероховатости поверхности и точность размеров которых соответствуют достигаемым при механической обработке, а в отдельных случаях и при финишных операциях. Специальные виды штамповки обеспечивают получение готовых деталей, пригодных для сборки без дополнительной механической обработки. Большинство специальных видов литья, такие как литье в кокиль, в оболочковые формы под давлением и другие, позволяет получать отливки с точностью, соответствующей  12…15 квалитетам, и шероховатостью поверхностей Rz = 6,3…3,2 мкм.

При выборе способа получения заготовок необходимо максимально учитывать возможности имеющегося оборудования. Мощность и технологические возможности имеющегося оборудования подчас определяют номенклатуру производимых заготовок. Возможности технологического оборудования являются решающими факторами, особенно при изготовлении заготовок методами центробежного литья, литья под давлением, горячей объемной штамповки, и др. Так, при наличии в кузнечном цехе ротационно-ковочных машин можно получать ступенчатые заготовки практически без механической обработки. Этот же эффект можно достичь при наличии механических прессов двойного действия или гидравлических многоступенчатых прессов, предназначенных для штамповки деталей в разъемных  матрицах.  При наличии  прессов после горячей объемной штамповки можно использовать чеканку как отделочную операцию,  что позволит значительно уменьшить припуск на механическую обработку.