Методы получения заготовок. Виды станков для обработки заготовок
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
Технологические процессы в машиностроении
тема: «Методы получения заготовок. Виды станков для обработки заготовок»
2007г.
содержание
1. Введение
2. Литье
2.1 Литье в песчаные формы
2.2 Специальные методы литья
2.2.1 Литье по выплавляемым моделям
2.2.2 Литье в оболочковые формы
2.2.3 Литье в кокиль
2.2.4 Литье под давлением
2.2.5 Центробежное литье
2.2.6 Литье вакуумным всасыванием
2.2.7 Литье выжиманием
3. Обработка давлением
3.1 Прокатка
3.2 Волочение
3.3 Прессование
3.4 Ковка
3.5 Штамповка
3.5.1 Горячая штамповка
3.5.2 Холодная штамповка
3.5.3 Другие виды штамповки
4. Сварка
5. Резка
6. Пайка
7. Виды станков для обработки заготовок
7.1 Станки токарной группы
7.2 Станки сверлильно-расточной группы
7.3 Станки строгально-протяжной группы
7.4 Протяжные станки
7.5 Станки фрезерной группы
Список используемой литературы
1. Введение
Правильный выбор материала
для конкретного изделия
Способ изготовления изделий
определяет требования к технологическим
свойствам материала (ковкость, литейные
свойства, обрабатываемость резанием,
свариваемость). Если изделие должно
подвергаться термической обработке,
следует также учитывать
Существует несколько методов (видов процессов) получения заготовок деталей.
Деталь - это неразъемное изделие, приготовленное без применения сборочных процессов.
Заготовка - это изделие, из которого изменением формы, размеров точности и качества поверхностных слоев, а возможно, и физико-механических свойств материала, изготавливают деталь.
Перечислим основные из процессов получения заготовок:
Литьё (в песчаные формы, кокильные, в оболочковые формы, под давлением, с использованием вакуума, центробежное литье и др.);
Обработка металлов давлением (прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка);
Резка;
Сварка;
Пайка;
Комбинированные способы штамповки - сварки, литья - сварки;
Порошковая металлургия.
Остановимся на каждом из методов более подробно.
2. Литье
Литейное производство представляет собой процесс получения разнообразных литых деталей в качестве заготовок или готовых изделий. Эти детали называются отливками. В процессе литейного производства расплавленным металлом заполняется специальная литейная форма. Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Внутренняя полость литейной формы имеет конфигурацию будущей отливки. При охлаждении залитый материал затвердевает и сохраняет форму этой полости. В случае необходимости и последующей механической обработки отливкам придают точные размеры и форму. Во многих случаях литье - единственный способ изготовления нужных деталей больших размеров и массы, сложной конфигурации, а также в случае, когда сплав (например, чугун) малопластичен и не поддается обработке давлением (ковке, штамповке). В машиностроении около 50% всех деталей изготавливают литьем.
Отливки получают различными способами: литьем в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы (кокили), литьем под давлением, центробежным литьем и др.
2.1 Литье в песчаные формы
Для изготовления отливок в песчаных формах применяют большой ассортимент материалов: серые и белые чугуны, бронзы, латуни, литейные алюминиевые, магниевые и цинковые стали, литейные тугоплавкие сплавы (на основе титана, ниобия, ванадия, молибдена, вольфрама).
Основными операциями технологического процесса отливок в песчаных формах являются: изготовление модели, получение литейной формы (формовка), плавка металла и заливка его в формы, выбивка застывших отливок из форм, обрубка и очистка литья. Для изготовления литейной формы необходимы модельный комплект и формовочная смесь. В модельный комплект входят модели, подмодельные, подопочные и сушильные плиты, стержневые ящики, опоки, приспособления для контроля форм и стержней и др. с помощью модели в песчаной форме получают внутреннюю полость, соответствующую конфигурации отливки. Форма модели соответствует внешней форме будущей отливки. В стержневом ящике изготавливается стержень для образования внутренних полостей отливки. Модели и стержневые ящики делают цельными, разъемными, из двух и более частей и с отъемными частями, что облегчает выемку модели из формы и стержня из ящика.
Опоки - металлические рамы, служащие для удержания формовочной смеси и образования литейной песчаной формы. Обычно их изготавливают из стали, чугуна или алюминиевых сплавов. Подопочные плиты предназначаются для установки на них опок, а также готовых форм под заливку. Сушильные плиты служат для сушки стержней и форм.
Модельный комплект изготавливают по чертежам отливки.
Размеры модели и стержня должны быть больше размеров отливок на линейную усадку, которая для серого чугуна, латуней, алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов составляет 0,9-1,6%, а для сталей, бронз и титановых сплавов - 1,8-2,5%. Если отливки подвергаются дальнейшей механической обработке, то они должны иметь припуски (дополнительны слои металла, удаляемые при обработке). Материалами для моделей и стержневых ящиков служат дерево, металлы и пластмассы.
Плавку металлов и сплавов в литейных цехах производят в вагранках, индукционных и дуговых электропечах, пламенных печах, конвертерах и тиглях.
Основным плавильным агрегатом для плавки чугуна и получения из него фасонных отливок является вагранка. В ней в качестве шихты применяют доменный чушковый чугун, чугунный машинный лом, стальные отходы и ферросплавы. В этом случае для плавки служит кокс или природный газ. Вагранки отличаются от других печей более высоким коэффициентом полезного действия, большой производительностью, простотой конструкции. Вагранка - это типичная шахтная печь.
Для различных сплавов плавка имеет свои особенности.
2.2 Специальные методы литья
В производстве литых заготовок для деталей машин и приборов значительное место занимают так называемые специальные методы литья: по выплавляемым моделям, в оболочковые керамические формы, в кокиль, под давлением, центробежное литье, позволяющее получить отливки повышенной точности., с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на обработку (а иногда и полностью исключающими её), высокими эксплуатационными свойствами. Получение отливок перечисленными методами, по сравнению с литьем в песчаные формы, более производительно и позволяет улучшить условия труда, а также уменьшить вредное влияние на окружающую среду.
2.2.1 Литье по выплавляемым моделям
В данном случае используют
неразъемную модель, ее покрывают
жидкими затвердевающими
Литьем по выплавляемым
моделям в оболочковые
Точность отливок соответствует 10-му - 12-му квалитетам, а шероховатость поверхности не превышает Rа = 2,5 мкм
2.2.2 Литье в оболочковые формы
Если в крупносерийном
и массовом производстве нужно получить
ответственные фасонные мелкие и
средние отливки высокой
Литье по выплавляемым моделям
и в оболочковые формы
2.2.3 Литье в кокиль
Кокиль представляет собой
металлическую форму, заполняемую
расплавом под действием
Перед заливкой на рабочую поверхность кокиля наносят теплоизоляционный слой специальной краски и кокиль подогревают. Литье в кокиль применяют в крупносерийном и массовом производстве, причем этот способ, как правило, механизирован или автоматизирован.
2.2.4 Литье под давлением
Сущность этого процесса
заключается в том, что металлическая
пресс-форма специальной машины
заполняется расплавом под
Литье под давлением - один из высокопроизводительных способов изготовления отливок с высокой точностью размеров и достаточно малой шероховатостью поверхностей.
В случае литья под низким
давлением заполнение формы расплавом
и затвердевание отливки
2.2.5 Центробежное литье
По массе изготовляемых
отливок этот метод занимает первое
место среди специальных
Центробежное литье применяют в массовом, серийном и единичном производстве отливок из разных сплавов в металлических и песчаных (оболочковых) формах. Этим способом отливают трубы, цилиндровые втулки, гильзы и поршневые кольца двигателей, колеса, шкивы, орудийные стволы и двухслойные (биметаллические) отливки. Особенно широко применяют центробежное литье для изготовления чугунных труб.
2.2.6 Литье вакуумным всасыванием
Сущность данного способа
в том, что расплав под действием
разрежения, создаваемого в полости
формы, заполняет ее и затвердевает,
образуя отливку. Изменением разности
между атмосферным давлением
в полости формы можно
2.2.7 Литье выжиманием
Сущность метода заключается в том, что для улучшения заполнения формы и повышения качества отливок процесс осуществляют так, чтобы геометрические размеры полости формы изменялись по мере заполнения ее расплавом и затвердевания отливки. Это позволяет уменьшить потери тепла расплавом и заполнять формы тонкостенных крупногабаритных отливок, а также осуществить компенсацию усадки отливки путем уменьшения ее объема при кристаллизации.
Отливки, полученные литьем
выжиманием, имеют хорошие структуру
и механические свойства благодаря
тому, что формирование отливки происходит
одновременно с заполнением литейной
формы и заканчивается в
3. Обработка давлением
Обработкой металлов давлением
называют изменение формы заготовки
под воздействием внешних сил, например,
удара молота, давления пресса. Существуют
следующие виды обработки металлов
давлением: прокатка, волочение, прессование,
ковка, штамповка. Прокатка, прессование
и волочение применяются для
получения заготовок
Необратимое изменение
формы металла и его
3.1 Прокатка
Это вид обработки давлением, при котором процесс деформации металла осуществляется сдавливанием его между вращающимися цилиндрами (валками). Сдавливаемый металл вытягивается продольном направлении, сжимаясь в вертикальном и уширяясь в поперечном. Окончательные размеры и форма поперечного сечения определяются профилем отверстия между сжимающими металл валками. Прокаткой обрабатывают сталь, цветные металлы и их сплавы.
Существуют три вида прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая.
При продольной прокатке заготовка
деформируется между двумя
При поперечной прокатке валки
вращаются в одном направлении
и придают вращение заготовке. Направление
вращения заготовки противоположно
направлению вращения валков, а ось
вращения параллельна оси вращения
валков. Заготовка деформируется, вращаясь
и перемещаясь вдоль оси
При поперечно-винтовой (косой)
прокатке валки расположены под
углом, вращаются в одну сторону
и придают заготовке
Прокатку осуществляют на специальных машинах - прокатных станах, устройство которых зависит от вида прокатываемых изделий и их размеров.
Продукцией прокатного
производства являются как готовые
изделия (балки, трубы, рельсы и пр.),
так и заготовки для
Прокатка бывает горячей и холодной. Наибольшее распространение имеет горячая прокатка. Холодную прокатку применяют для получения тонких изделий, например, листов малой толщины, стальных полос. Возникающий при этом наклеп устраняется последующим отжигом.
3.2 Волочение
Особым видом обработки
металлов давлением, при котором
обрабатываемый металл, обычно в холодном
состоянии, протягивается через
постепенно сужающееся отверстие, является
волочение. При этом сечение отверстия
меньше сечения протягиваемой
Инструментом, через отверстие
в котором протягивается
Оборудованием для волочения являются волочильные станы, состоящие из двух основных частей: станины с держателями для волоки и тянущего устройства для протягивания заготовки через волоку.
3.3 Прессование
Вид обработки металлов
давлением, при котором материал,
заключенный в замкнутую
Применяют два метода прессования - прямой и обратный. В первом случае течение металла совпадает с направлением движения пуансона, во втором - металл течет навстречу движению пуансона.
Прессованием можно получить изделия весьма сложного поперечного сечения, которые не могут быть получены другими видами обработки металлов давлением. Точность таких изделий выше, чем полученных прокаткой.
Основной недостаток прессования - значительные потери на отходы металла, так как весь металл не может быть выдавлен из контейнера и в нем остается пресс-остаток. Масса его при прямом прессовании может достигать 40% массы исходной заготовки.
3.4 Ковка
Процесс деформирования металла
ударами молота или давлением
пресса называют ковкой. Ковка всегда
осуществляется в горячем состоянии.
Полученные ковкой изделия разнообразных
форм и массы называют поковками.
Заготовками для крупных
Основными операциями ковки являются:
Осадка - происходит уменьшение высоты и увеличение площади поперечного сечения всей заготовки;
Высадка - происходит уменьшение высоты (и увеличение площади поперченного сечения) лишь части длины заготовки, получается поковка с утолщением на конце или в середине;
Протяжка - это увеличение длины заготовки засчет уменьшения площади ее поперечного сечения (это наиболее распространенная операция свободной ковки);
Раскатка - ею на оправке
производят увеличение внутреннего
и наружного диаметров
Прошивка - получают полости в заготовке засчет вытеснения металла, получают сквозные и глухие отверстия;
Рубка - это операция отделения одной части заготовки от другой путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента - топора;
Гибка - придает заготовке изогнутую форму по заданному контуру, так изготовляют угольники, скобы, крючки;
Кузнечная сварка - представляет
собой процесс образования
Скручивание - это операция поворота части заготовки вокруг продольной оси.
Эти операции проводят в последовательности, определяемой формой и размерами подлежащих обработке деталей.
Оборудованием для ковки являются молоты, деформирующие металл ударом, и прессы, деформирующие металл статической нагрузкой (без удара).
3.5 Штамповка
Штамповкой называют способ
изготовления изделий сложных очертаний
давлением с помощью
Различают несколько объемную и листовую, горячую и холодную виды штамповки. При объемной штамповке в качестве заготовки используется обычно пруток, а металл заполняет всю полость штампа, приобретая ее форму и размер. При листовой штамповке заготовкой является лист и толщина полученных деталей незначительно отличается от толщины исходного листа. Объемная штамповка чаще бывает горячей, а листовая холодной.
3.5.1 Горячая штамповка
Горячей объемной штамповкой в специальных штампах из нагретых заготовок получают изделия, называемые штампованными поковками. Штамп- металлическая форма, состоящая обычно из двух частей, в которых имеются полости, по конфигурации соответствующие изготовляемой поковке. Эти полости называются ручьями. Штампы бывают открытыми, закрытыми, одноручьевыми, многоручьевыми.
Горячую листовую штамповку применяют при изготовлении изделий из стали, не обладающей достаточной пластичностью в холодном состоянии, и толстых (свыше 20 мм) листов из низкоуглеродистых сталей.
К завершающим и отделочным операциям горячей штамповки относятся: калибровка, термообработка, очистка, правка и чеканка. В настоящее время работают поточные и автоматические линии штамповки.
3.5.2 Холодная штамповка
Холодной штамповкой изготавливают
разнообразные металлические
Основными разновидностями холодной объемной штамповки являются холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объемная штамповка. Производится она аналогично горячей объемной штамповке в открытых штампах.
Операции холодной листовой штамповки делятся на разделительные и формообразующие. К разделительным относятся отрезка, вырубка и пробивка, к формообразующим - вытяжка, гибка отбортовка, обжим, вальцовка. Наиболее широко применяются гибка и вытяжка.
Вытяжка - получение пустотелых, открытых с одной стороны деталей из плоской заготовки. Может быть с утонением и без утонения стенок.
Гибка - изменение кривизны заготовки.
Листовой штамповкой изготавливают детали мотоциклов, велосипедов, часов, металлической посуды, резервуаров, облицовочные детали вагонов, самолетов, автомобилей.
3.5.3 Другие виды штамповки
Штамповка взрывом - при этой штамповке используют давление жидкости или газов, под действием которого листовая заготовка деформируется и принимает форму матрицы. Установленная на матрицу листовая заготовка опускается вместе с матрицей в воду, затем производят штамповку взрывом.
Электрогидравлическая штамповка
подобна штамповке взрывом, но ударная
волна возникает при
4. сварка
литье штамповка станок фрезерный
Сваркой называется технологический
процесс получения неразъемных
соединений различных материалов путем
установления межатомных связей между
свариваемыми частями. Это возможно
при сближении атомов соединяемых
частей на расстояние, близкое к
параметру кристаллической
Сваркой соединяют металлы,
сплавы и неметаллические материалы,
а в случае необходимости производят
их наплавку на изделия и детали.
Сваркой получают прочные соединения
элементов металлических
Применяемые в сварочном производстве методы сварки по способу соединения поверхностей заготовок делятся на три класса: термический, механический, термомеханический. При термических методах сварки происходит расплавление кромок свариваемых заготовок. При механических методах соединение заготовок происходит путем совместной пластической деформации соединяемых поверхностей засчет приложения внешнего усилия. При термомеханических методах сварки одновременно с приложением внешнего давления материал в зоне соединения нагревают для снижения сопротивления деформации и в целях повышения его пластичности.
Термический класс сварки
также называют сваркой плавлением,
а термомеханический и
По степени автоматизации различают ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку.
По виду применяемой энергии сварка может быть электрической (все виды сварки, электрошлаковая и т.д.), химической (газовая, термитная и др.) и механической (трением, давлением и др.).
5. резка
Различают газокислородную (огневую) и электродуговую резку металлов.
Газокислородная резка
основана на способности металлов (главным
образом, сталей), подогретых газокислородным
пламенем до температуры воспламенения,
сгорать в струе кислорода. Ее
производят с помощью