Проектирование и производство заготовок

машиностроении: справочник / А.И. Кондаков, А.С. Васильев. – М.: Машиностроение, 2007. – 560 с.
Проектирование и производство заготовок: учебник для вузов / Минаков А.П. [и др.]; под общ. ред. В.Н. Тилипалова. – Калининград, КГТУ, 2005. – 414 с.

Проектирование и производство заготовок

и производство заготовок» преследует цель инженерной подготовки студентов специальности 1-36 01 01 в области заготовительного передела и методов проектирования заготовок.
Данная дисциплина должна дать представление студентам об оборудовании, технологической оснастке, способах получения заготовок и методах их проектирования.

заготовок;
оборудование для изготовления заготовок и технологическую оснастку;
технику безопасности при производстве заготовок.
Студент, успешно изучивший дисциплину должен уметь:
- выбирать наиболее рациональные способы получения заготовок для конкретных условий производства;
- разрабатывать чертежи заготовок с простановкой размеров и допускаемых отклонений с учётом их базирования при выполнении первой операции механической обработки.
Изучившие курс проектирования и изготовления заготовок должны
иметь навыки:
выбора рационального способа получения заготовки в конкретных производственных условиях;
принятия технических решений в вопросах обрабатываемости заготовок;
принятия технических решений обеспечивающих повышение коэффициента использования металла.

более 85% предприятий мирового машиностроения работают по принципам единичного и серийного производств, то есть оно стало многономенклатурным. При этом от 30 до 60% металла в процессе изготовления заготовок идет в отходы (литниковые системы, прибыли, облой, угар и др.), что является проблемой.
Особенность проблемы уменьшения отходов состоит в том, что выбор заготовок имеет конструкторско-технологический характер. Выбор заготовок для ответственных деталей машин является задачей конструктора. Если заготовка не задана директивно, то ее вид определяют технологи проектировщики сквозного процесса изготовления деталей, а способ изготовления и конкретные технологии разрабатывают специалисты заготовительного производства. Для несложных деталей вид и способ изготовления исходной заготовки определяют технологи механообрабатывающих производств.
Основные направления в решении этой проблемы связаны с оптимальным выбором материала детали и способа изготовления заготовки, включая его технико-экономическое обоснование.
В этой связи совершенствование заготовительного производства заключается в максимальном приближении формы и размеров заготовки к форме и размерам детали.

формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.
Начальной фазой машиностроительного производства является заготовительное.
В зависимости от способа изготовления выделяют виды заготовок:
1) литые;
2) кованные и штампованные;
3) прокат;
4) сварные и комбинированные;
5) из порошковых и неметаллических материалов, а также
полученные посредствам нанатехнологий.
Заготовку перед первой операцией изготовления детали называют исходной.
Качество заготовки: точность размеров и геометрия, шероховатость поверхностей, глубина дефектного слоя, твердость материала – зависит от свойств материала и способа изготовления.
Показатели технологичности заготовки:
- коэффициент использования материала,
- трудоемкость изготовления,
- технологическая себестоимость (количественная оценка).

– масса всего израсходованного материала (литники, облой, окалина и пр.). Этот коэффициент оценивает общий расход материала для изготовления детали.

Расход материала в заготовительном производстве оценивают коэффициентом выхода годного

где mЗ – масса заготовки.
Степень приближения формы и размеров исходной заготовки к форме и размерам детали (объем мехобработки) оценивают коэффициентом массовой точности

В таблице 1 даны средние значения коэффициентов

черных и цветных металлов

Если ≥ 0,98 технология считается безотходной,
при 0,9 ≤ < 0,98 - малоотходной
при 0,78 ≤ < 0,9 современной (средний уровень ресурсосбережения).
На ранних стадиях проектирования заготовок применяют приближенные методы оценки трудоемкости. Например, трудоемкость оценивается по трудоемкости изготовления типовой заготовки, аналогичной по форме, точности и технологии изготовления:

где Тпр, Ттип – трудоемкость изготовления соответственно проектируемой и типовой заготовок;
Mпр, Mтип – масса соответственно проектируемой и типовой заготовок.

материалов для изготовления одной заготовки, руб; ЗЗ – зарплата основных рабочих заготовительного цеха, руб; ОЗ – стоимость технологического оснащения, руб. При наличии нескольких равнозначных способов выбор делают исходя из условий обеспечения максимальной производительности и минимальной себестоимости заготовки для данного типа производства.
Для оценки технологичности на стадии механообработки используют также отношение трудоемкости механической обработки к трудоемкости получения заготовки Тмех / Т заг. Чем меньше это отношение, тем технологичнее заготовка (уменьшается объем механической обработки).
Все элементы себестоимости взаимосвязаны. Например, изменение вида заготовки вызывает изменение затрат на механическую обработку. Изменение конструкционного материала может вызвать изменение номенклатуры технологического оборудования.

детали в механическом цехе, руб.
Технологические показатели заготовок могут иметь также и качественную оценку («хорошо – плохо», «допустимо – недопустимо»). Сравниваются два и более варианта изготовления заготовок. Критерием оценки в этом случае являются справочные данные и опыт конструктора и технолога. Оценка производится на стадии эскизного проектирования и предшествует количественной оценке. Технологичность заготовки во многом определяется технологичностью детали, качественный технологический анализ которой представлен в таблице 2, а коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости определяются в соответствии с ГОСТ 18831-73.

В конечном итоге учитывается и стоимость механической обработки заготовки по формуле: