Выбор вида исходной заготовки и способа ее получения, определение припусков на обработку и расчет размеров заготовки, являются одним из важных этапов проектирования технологического процесса, т.к. выбор заготовки влияет на технологическую обработку детали.
При выборе заготовки учитывают не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры, форму, но и экономичность ее производства. При выборе исходной заготовки надо стремиться к тому, чтобы ее форма и размеры были максимально близки к формам и размерам готовой детали.
От степени совершенства способов получения заготовки в значительной степени зависит расход материала, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления детали и изделия в целом. На выбор способа получения заготовки влияют следующие факторы:
· вид материала, его марка и другие физико-механические свойства материала, из которого должно быть изготовлено изделие;
· программа выпуска, т.е. тип производства;
· размеры и форма детали;
· характер применяемого при обработке заготовки оборудования (универсального или специального);
· производственные возможности заготовительных цехов и т.д.
Исходя из физико-химических свойств материала, сварные и штампованные заготовки брать нецелесообразно. В качестве сравнительных вариантов наиболее подходят два вида литья:
– центробежное литье;
– литье в кокиль.
Литьем в кокиль можно получить 12 – 15 квалитеты и Rz = 250мкм
К недостаткам кокильного литья можно отнести высокую стоимость кокиля, трудность получения тонкостенных отливок в связи с быстрым отводом теплоты от расплава металлическим кокилем; сравнительно небольшое число заливок при изготовлении в нем стальных отливок. Большой расход энергии для подогрева кокилей.
Для данной детали целесообразно выбрать метод получения заготовки - центробежное литье.
Показатели данного выбора:
· Отливка типа тела вращения;
· Масса отливки до 50 кг;
· Стойкость литейной формы 2000 – 3000 шт.;
· Получение более плотной структуры отливки.
Таблица 2.1 – Качество поверхности отливки при центробежном литье
| квалитет | Rz , мкм | h, мкм |
| 14 – 15 |
Rz - шероховатость поверхности, мкм;
h – глубина дефектного поверхностного слоя, мкм.
Технологический процесс изготовления отливок этим способом легко поддается механизации и автоматизации, что повышает производительность труда, улучшает качество отливок.
Центробежное литье в сравнении с литьем в кокиль относится к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессом. Оно улучшает условия труда в литейном производстве и уменьшает воздействие вредных элементов на окружающую среду и при этом позволяет получать отливки повышенного качества с минимальным объемом механической обработки.
Таким образом, целесообразно остановиться на заготовке, выполненной центробежным литьем с горизонтальной плоскостью разъема, позволяющую получить отливки со стабильными размерами и параметрами жесткости, т.к. механическая обработка заготовки планируется выполняться на станках с ЧПУ.
Определение размеров заготовки
Определение припусков, допусков и размеров отливки будем выполнять по [8 ] и полученные значения оформим в таблицу 2.2.
Определяем класс размерной точности отливки. Принимаем 9 класс.
Таблица 2.2 – Припуски, допуски и размеры отливки, получаемой центробежным литьем
| Размеры детали мм | Допуск размера заготовки Та, мм | Допуск формы заготовки Тф, мм | Общий допуск Т, мм | Общий припуск (на сторону) Zо, мм | Размеры заготовки, мм | es,ei ES, EJ |
| Ø315 | 2,4 | 0,5 | 2,9 | 3,0 | Ø315+2×3= Ø321 | ±1,5 |
| Ø255 | 2,4 | 0,5 | 2,9 | 3,0 | Ø255-2×3= Ø249 | ±1,5 |
| Ø140 | 2,0 | 0,2 | 2,2 | 2,8 | Ø140 +2×2,8= Ø145,6 | ±1,1 |
| 80 | 1,8 | 0,2 | 2,0 | 2,6 | 80 + 2×2,6= 85,2 | ±1,0 |
| 1,8 | 0,2 | 2,0 | 2,6 | 67+2,6-2,6= 67 | ±1,0 | |
| Ø110 | 2,0 | 0,2 | 2,2 | 3,0 | Ø110 - 2×3= Ø104 | ±1,1 |
| Ø275 | 2,4 | 0,5 | 2,9 | 3,0 | Ø275+ 2×3= Ø281 | ±1,5 |
| 1,2 | 0,2 | 2,0 | 2,6 | 22+2,6 – 2,6= 22 | ±1,0 | |
| 1,6 | 0,2 | 1,8 | 2,6 | 43+2,6-2,6 = 43 | ±0,9 | |
| 1,2 | 0,2 | 1,4 | 2,0 | 12+2,6-2,0 = 12,6 | ±0,7 |
Технические требования на отливку:
1. Отливка группы I по ОСТ 952155-79.
2. 9 класс размерной точности.
3. 4 – ая степень коробления.
4. 4 степень точности поверхностей.
5. 8 степень точности массы с допуском смещения 0,6 мм.
6. Литейные уклоны по ГОСТ 3212-92 в сторону увеличения размеров отливки.
7. Радиусы скруглений не более 3мм.
Остальные ТТ по ОСТ 13952606-90.
Определение коэффициента использования материала заготовки и ее стоимости
Определим коэффициент использования материала заготовки Ки.м. по формуле:
, (2.1)
где m д – масса детали, кг;
G – вес материала заготовки с учетом технологических потерь, кг.
Принимая неизбежные технологические потери (приливы, облой и т.д.) при получении заготовки, в 10%, определим расход материала (G1) на одну деталь, по формуле:
, (2.2)
где mз – масса заготовки, кг;
П – потери материала в % при получении заготовки.
Определим массу штучной заготовки по максимальным размерам:
,; (2.3)
, (2.4)
где mз – масса заготовки, кг;
V3 – объем заготовки, см3;
γ – удельный вес стали 35, г/см3 ;
D – диаметр заготовки, см;
L – длина заготовки, см.
;
.
Определим коэффициент использования материала с учетом технологических потерь:
По ГОСТ 14.201-83 оценка «хорошо».
Заготовка получается достаточно близкой по форме и размерам к готовой детали, с хорошими механическими свойствами и относительно небольшими допусками и припусками, что обеспечивает оптимальное использование материала при дальнейшей механической обработке.
Определим стоимость штучной заготовки с учетом технологических потерь:
С1 = См × G – (G – m д) × 
, руб., (2.5)
где См – стоимость 1 кг отливки, руб., См = 21 руб.;
С отх – стоимость 1 тонны отходов металла, С отх = 2000 руб;
G – вес заготовки с учетом технологических потерь, кг;
m д – масса детали, кг.
С = 21×22,8 – (22,8 – 18,5) × 
≈ 470 руб.
Таблица 2.3 – Припуски, допуски и размеры отливки, получаемой литьем в кокиль
| Размеры детали мм | Допуск размера заготовки Та, мм | Допуск формы заготовки Тф, мм | Общий допуск Т, мм | Общий припуск (на сторону) Zо, мм | Размеры заготовки, мм |
| Ø315 | 3,4 | 0,9 | 4,3 | 5,0 | Ø315+2×5= Ø325 |
| Ø255 | 3,4 | 0,9 | 4,3 | 5,0 | Ø255-2×5= Ø245 |
| Ø140 | 3,0 | 0,5 | 3,5 | 4,8 | Ø140 +2×4,8= Ø150 |
| 80 | 2,8 | 0,5 | 3,3 | 4,6 | 80 + 2×4,6= 90 |
| 2,8 | 0,5 | 3,3 | 4,6 | 67+4,6-4,6= 67 | |
| Ø110 | 3,0 | 0,5 | 3,5 | 4,8 | Ø110 - 2×4,8= Ø100 |
| Ø275 | 3,4 | 0,9 | 4,3 | 5,0 | Ø275+ 2×5= Ø285 |
| 2,2 | 0,5 | 2,7 | 3,6 | 22+3,6 – 3,6= 22 | |
| 2,6 | 0,5 | 3,1 | 3,6 | 43+3,6-3,6 = 43 | |
| 2,2 | 0,5 | 2,7 | 3,0 | 12+3,6-3,0 = 12,6 |
Определим коэффициент использования материала заготовки Ки.м. .
Принимая неизбежные технологические потери (приливы, облой и т.д.) при получении заготовки, в 10%, определим расход материала (G2) на одну деталь, по формуле 2.8:
;
.
Определим коэффициент использования материала с учетом технологических потерь:
.
Определим стоимость штучной заготовки с учетом технологических потерь (С2)по формуле 2.1:
См – стоимость 1 кг отливки, руб., См = 25 руб.;
С2 = 25×28 – (28 – 18,5) × ≈ 680 руб.
Полученные выше значения занесем в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Анализ параметров заготовок
| Способ получения заготовки | масса заготовки, mз, кг | Вес материала с учетом технологических потерь G,кг | Ки.м. | Стоимость, С, руб |
| 1.Центробежное литье 2. Литье в кокиль | 20,7 25,7 | 22,8 | 0,81 0,66 |
Коэффициент использования материала (Ким) является основным показателем, характеризующим экономичность выбранного варианта изготовления заготовки.
Анализируя полученные результаты, выбираем получение заготовки центробежным литьем.