Заготовки, які отримують литтям
Для отримання заготовок використовують наступні способи лиття:
- лиття в піщано-глинисті форми;
- лиття в постійні чи напівпостійні металічні форми;
- лиття під тиском і відцентрове лиття;
- лиття за моделями, що виплавляються;
- оболонкове лиття.
Лиття в одноразові форми використовують для отримання простих за формою заготовок в умовах одиничного та дрібносерійного виробництва. Здебільшого це деталі із плоскими поверхнями для яких застосовують ручне формування.
Для виготовлення дрібних та середніх заготовок, що мають форму тіл обертання в умовах середнього та масового виробництва використовують лиття в металеві форми, що дає змогу зменшити величину припусків на обробку приблизно на 10%.
Заготовки з чавуну (втулки, вінці зубчастих коліс) рекомендується отримувати литтям в кокіль. При цьому забезпечується висока продуктивність і значна економія металу за рахунок мінімальних припусків.
Заготовки відповідальних деталей, які виготовляються із сплавів кольорових металів отримують литтям під тиском.
Відцентрове лиття – для заготовок з щільною структурою і найменшими припусками на обробку.
Складні за формою відливки виготовляють за моделями, що виплавляються (віск, парафін).
3. Всі деталі машин виготовляються із заготовок, які за формою можуть нагадувати деталь, проте за розмірами та шорсткістю поверхонь суттєво відрізняються від них. Тому розміри заготовок повинні бути більшими (отворів – меншими) за розміри готової деталі настільки, щоб під час механічної обробки можна було б зрізати частину матеріалу, щоб отримати на ній поверхні необхідної точності та якості.
Припуском називається шар матеріалу, який необхідно зрізати, щоб отримати готову деталь. Залежно від конфігурації кожної конкретної деталі, точності її розмірів і шорсткості поверхонь виникає потреба у зрізанні одного шару матеріалу, або (що буває найчастіше) послідовному знятті двох і більше шарів при виконанні окремих операцій, або переходів.
Тому розрізняють два види припусків:
- проміжний (операційний, міжопераційний);
- загальний.
Проміжним називають припуск, що знімається при виконанні окремої операції або переходу.
Загальний припуск на обробку – це шар матеріалу, що повинен бути знятий з окремої поверхні заготовки після виконання всіх операцій технологічного процесу виготовлення деталі.
Отже, загальний припуск на обробку дорівнює сумі міжопераційних припусків.
де n – кількість проміжних припусків
Розрізняють:
- односторонній припуск – шар матеріалу зрізається з однієї сторони;
Рис.6.1
- двохсторонній припуск – шар матеріалу зрізається з двох сторін (симетричний, несиметричний).
Двосторонній може бути як для циліндричної поверхні (внутрішня чи зовнішня) так і для плоских фігур при обробці двох паралельних сторін, причому може бути симетричним або асиметричним (рис. 6.3).
Рис.6.2 Рис.6.3
Припуск на обробку вимірюється по нормалі до оброблюваної поверхні і як правило задається в мм.
При обробці плоских поверхонь з однієї сторони
Z0 = Азм - Адет (рис.6.1.)
При обробці циліндричних поверхонь
2 Z0 = Dзаг - Dдет – для зовнішніх поверхонь (рис.6.2.)
2 Z0 = Dдет - Dзаг – для внутрішніх поверхонь
4. Загальний припуск на обробку залежить від таких факторів:
- конфігурації заготовки для отримання деталі;
- матеріалу заготовки, з якого виготовляється деталь;
- способу отримання заготовки;
- розмірів деталі та її точності і шорсткості поверхонь;
- прийнятого типу виробництва;
- розробленого маршруту обробки.
Отже, припуски потрібно призначати відповідно до конкретних умов обробки.
Матеріал заготовки: Для литих заготовок, що мають твердий поверхневий шар (чавунні – 1...2 мм, стальні – 1...3 мм) глибина різання повинна бути більша за товщину поверхневого твердого шару. Поковки з сталі (вуглецевої або легованої мають шар окалини (вуглецеві до 1,5 мм, леговані 2...4 мм).
Поковки із злитків повинні мати більші припуски, ніж з прокату. Поверхневий шар штамповок – зневуглецьований (леговані – 0,5 мм, вуглецеві 0,5...1мм залежно від конфігурації та розмірів).
Конфігурація заготовки – чим складніша форма заготовки, тим більші припуски на механічну обробку.
Вид заготовки та спосіб виготовлення: найбільш точні заготовки отримують литтям в оболонкові та металічні форми, лиття під тиском, за моделями, що виплавляються (4...5 клас точності шорсткість Rа = 20...4 0 мкм). У поковках припуска більші, ніж у штамповок. Для прокату припуски найменші.
Що стосується вимог до точності і шорсткості готової деталі, то слід знати, що із збільшенням вимог до них припуск на обробку збільшується.
Таким чином, сумарний припуск на обробку складається з таких величин:
- товщини дефектного шару, що знімається за чорновий прохід;
- суми припусків на всі операції, які повинні враховувати вплив наступних факторів (похибки форми, просторові відхилення, похибки базування, операційні допуски на розміри, шорсткість поверхонь і т.п.).
- величини від’ємного відхилення від номінального розміру заготовки.
При визначенні припуску на товщину дефектного шару та загального припуску на обробку для різних видів заготовок можна користуватися таблицею 6.1.
Таблиця 6.1.
| Вид заготовки | Матеріал | Припуск на товщину деф. шару на сторону, мм | Загальний припуск на сторону, мм |
| Прутиковий матеріал | Сталь | 0,5 | 1...2 |
| Поковки | Вуглецева сталь | 1,5...3,0 | 2...4 |
| Легована сталь | 2...3 | 3...5 | |
| Штамповки | Вуглецева сталь | 0,5...1,0 | 1...3 |
| Легована сталь | до 0,5 | 1...2 | |
| Відливки | Сірий чавун | 1...4 | 2...5 |
| Кований чавун | 1...2 | 1,5...4 | |
| Сталь | 2...4 | 3...6 | |
| Бронза | 1...3 | 2...4 |
5. В машинобудуванні визначення величини припусків проводиться двома способами:
- досвідно-статистичним;
- розрахунково-аналітичним.
Досвідно-статистичний базується на використанні довідникових даних ([1] глава 4 стор. 175...193 т.1).
Перевага такого способу – економія часу на встановлення припусків. Основні недоліки: не враховуються конкретні умови реалізації технологічного процесу (умови отримання заготовки, стан обладнання, схеми базування, рівень автоматизації, способу кріплення заготовки на попередніх і наступних операціях).
При складанні таблиць припусків береться завжди максимальне значення припусків, тому вони не завжди відповідають фактичним умовам даного виробництва, робота технолога полягає не в аналізі умов виконання кожної операції, а механічному перенесенні даних з таблиць.
Тому даний метод можна використовувати в умовах одиничного або дрібносерійного виробництва для невідповідальних деталей.
Суть розрахунково-аналітичного методу полягає в тому, що:
а) загальний припуск на обробку визначається як сума її операційних припусків;
б) найменша допустима величина кожного операційного припуску повинна бути такою, щоб можна було повністю усунути сліди від попередньої операції і врахувати похибки встановлення на даній операції. Сліди попередньої обробки – це шорсткість і глибина дефектного шару.
Розміри оброблюваної заготовки після виконання кожної операції не можуть бути абсолютно точними, тому величина фактичного припуску може коливатися в певних межах.
Одже, можна говорити про існування:
- мінімального припуску;
- максимального припуску;
- номінального (розрахункового) припуску.
Для зовнішніх поверхонь:
Рис.6.4.
Zmin = 
Zmax = 
Zнoм = 
Для внутрішніх поверхонь:
Рис.6.5.
Zmin = 
Zmax = 
Zнoм = 
З іншої сторони:
Zнoм = Zmin + ТА – для зовнішніх поверхонь;
Zнoм = Zmin + ТА – для внутрішніх поверхонь.
Отже, номінальний операційний припуск визначається як сума мінімального операційного припуску та допуску на попередню операцію (заготовку).
Розрахунок мінімального проміжного припуску
При розрахунку мінімального проміжного (операційного) припуску повинні бути враховані такі складові:
- висота нерівностей після попередньої операції Rа(i-1);
- глибина дефектного шару після попередньої операції hі-1;
- просторові відхилення форми після попередньої обробки (відхилення розташування поверхонь (відхилення від паралельності, перепендикулярності, симетричності, перетину осей) відхилення форми) ri-1;
- похибки встановлення на даній операції eу.
eу = eб + eз + eпр – при обробці плоских поверхонь;
eу = 
‑ при обробці циліндричних поверхонь.
Величини Rа(i-1) та hі-1 – скалярні, а величини eу та ri-1 – вектори, що можуть мати різний напрямок і їх складова може дорівнювати сумі або різниці.
Мінімальний припуск може бути розрахований за формулою:
Zі min = Rа(i-1) + hі-1 + ri-1 + eі – односторонній припуск;
2 Zі min = 2 (Rа(i-1) + hі-1 + ri-1 + eі) – двостороннє оброблення паралельних плоских поверхонь;
2 Zі min = 2 (Rа(i-1) + hі-1 + 
– при обробці зовнішніх і внутрішніх циліндричних поверхонь.
Номінальний припуск на обробку поверхонь:
Zі нoм = Zі min + еi(i-1) + еii – плоскі зовнішні поверхні;
2 Zі нoм = 2 Zі min + еi (i-1) + еi (i) – циліндричні зовнішні поверхні;
Zі нoм = Zі min + ES i-1 + ES i – плоскі внутрішні поверхні;
2 Zі нoм = 2 Zі min + ES D (i-1) + ESD (i) – циліндричні внутрішні поверхні.
Максимальний припуск на обробку:
Zі max = Zі min + Т d (i-1) + Тdi – плоскі зовнішні поверхні;
2 Zі max = 2 (Zі min + Т d (i-1) + Тdi) – циліндричні зовнішні поверхні;
Zі max = Zі min + ТD (i-1) + Тdi – плоскі внутрішні поверхні;
2 Zі max = 2 (Zі min + ТD (i-1) + Тdi) – циліндричні внутрішні поверхні.
Значення параметрів Rа(i-1), hі-1, ri-1 можна вибирати з таблиць, а eі – розраховується
Загальний порядок визначення припусків розрахунково-аналітичним методом є наступним:
а) складається маршрут механічної обробки з врахуванням точності та чистоти поверхні готової деталі;
б) визначають операційні припуски на всі операції включно з заготівельною;
в) визначають величини, що входять до формул для Zmin на всіх операціях і Zmin на кожній;
г) визначають максимальні значення припусків для всіх операцій;
д) визначають зовнішні граничні операційні розміри деталі починаючи з фінішної (задані на кресленні) через розміри і припуски
li min = l(i-1)max + z(i-1)max;
е) визначають внутрішні граничні розміри деталі на всіх операціях
li min = l(i-1)max – z(i-1)max;
є) визначають загальний припуск на розмір за сумою операційних припусків.
Запитання для самоконтролю
1. Що означає вибрати заготовку?
2. Назвіть види заготовок.
3. Дайте визначення припуску та його види.
4. Від яких факторів залежить припуск на обробку?
5. Опишіть методи визначення припусків.
6. Як визначається величина номінального припуску?
7. Які складові входять в величину мінімального припуску?