Технологические процессы производства заготовок. Ч. 1. Получение заготовок литьем и ковкой на молотах

Москва  2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра горного оборудования, транспорта и машиностроения

Е.И. Сизова 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ  
ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Часть 1. Получение заготовок литьем 
и ковкой на молотах

Практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3243

УДК  621.7 
С34

Р е ц е н з е н т
канд. техн. наук, доц. П.А. Королев (РГУ им А.Н. Косыгина)

Cизова Е.И.
С34  
Технологические процессы производства заготовок. Ч. 1. 
Получение заготовок литьем и ковкой на молотах : практикум / 
Е.И. Сизова. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 144 с.
ISBN 987-5-906953-95-7

Практикум содержит работы, связанные с изучением различных способов 
получения заготовок в зависимости от применяемого материала и типа производства, а также принципов и последовательности проектирования чертежа 
отливки или поковки, полученной ковкой на молотах. Представлены примеры 
по назначению припусков на литейную отливку и кованую поковку.
Учебное пособие «Технологические процессы получения заготовок» 
предназначено для выполнения практических работ, самостоятельной работы и дипломного проектирования студентами, обучающихся по направлению 
подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Технология производства и ремонта 
горных машин», специальности 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства», специализация «Технические средства природообустройства и защиты в чрезвычайных ситуациях».

УДК 621.7

 Е.И. Сизова, 2019
ISBN 987-5-906953-95-7
 НИТУ «МИСиС», 2019

Содержание

Предисловие  .............................................................................................5
1. Основные понятия и определения ..................................................... 5
2. Классификация заготовок и методов их получения ......................... 6
3. Выбор способа получения заготовок ................................................. 9
4. Методы и способы получения заготовок .......................................... 9
Практическая работа 1. Получение заготовок литьем .........................15
1.1. Общие положения ........................................................................... 18
1.2. Материалы для отливок .................................................................. 20
1.3. Способ получения заготовок литьем ............................................ 21
1.4. Рекомендации при литье в песчано-глинистые формы 
и холоднотвердеющие смеси ................................................................ 22
1.6. Последовательность выполнения работы .................................... 50
1.7. Последовательность назначения припусков ................................ 51
1.8. Определение допусков на размеры отливки ................................ 64
1.9. Допуски массы отливок .................................................................. 78
1.10. Припуски на обработку отливок ................................................. 78
1.11. Обозначение точности отливок ................................................... 93
1.12. Контроль точности отливок ......................................................... 93
1.13. Пример назначения припусков на литейную отливку  
в песчано-глинистую смесь .................................................................. 94
Практическая работа 2. Получение заготовок свободной  
ковкой на молотах .................................................................................101
2.1. Общие положения ......................................................................... 101
2.2. Назначение припусков на кованые поковки  
по ГОСТ 7829‒70  ................................................................................ 106
2.3. Припуски и предельные отклонения для гладких поковок 
круглого, квадратного и прямоугольного сечения  ...........................112
2.4. Припуски и предельные отклонения для поковок круглого  
и квадратного сечений с уступами  .....................................................113
2.5. Выполнимость на поковках концевых и промежуточных  
уступов выемок, фланцев и буртов  ....................................................116
2.6. Припуски и предельные отклонения для поковок  
типа дисков, цилиндров, втулок, брусков, кубиков, пластин 
сплошных и дисков, втулок, брусков, пластин с отверстиями ........118
2.7. Припуски и предельные отклонения для поковок типа 
раскатных колец  .................................................................................. 123

2.8. Припуски и предельные отклонения для поковок типа 
цилиндров с отверстием  ..................................................................... 128
2.9. Припуски и предельные отклонения для поковок типа  
полых валов  .......................................................................................... 129
2.10. Припуски, основные и дополнительные, и предельные 
отклонения для поковок типа втулок с уступами, сплошных  
и с отверстием, изготовляемых в подкладных кольцах ................... 131
2.11. Припуски и предельные отклонения для поковок  
типа втулки с уступами сплошных и с отверстием,  
изготовляемых в подкладных штампах ............................................. 136
2.12. Пример назначения припусков на кованую поковку .............. 139
Библиографический список .................................................................143

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Учебное пособие предназначено для выполнения практических 
работ по дисциплине «Технологические процессы получения заготовок» и содержит необходимую информацию для выполнения самостоятельной работы по этой дисциплине, а также рекомендации по 
разделу технологической части дипломного проекта «Обоснование 
метода получения заготовки и назначение припусков». 
Самостоятельная работа студента, а также технологическая часть 
дипломного проекта (работы) выполняются каждым студентом в соответствии с индивидуальным заданием.
Задание на самостоятельную работу выдается студенту в начале 
семестра и включает бланк задания и чертеж детали, на изготовление 
которой должен быть разработан технологический процесс получения заготовки для данного материала в соответствии с годовой программой выпуска деталей или типом производства.
При разработке технологической части дипломного проекта (работы) выбирается деталь, выполняющая одну из ключевых функций 
в механизме, являющемся предметом дипломного проектирования 
(работы). Цель раздела технологической части «Обоснование метода 
получения заготовки и назначение припусков» – разработка технологического процесса изготовления заготовки с эскизами поковки или 
отливки, выбор оборудования, а также проведение всех необходимых 
технологических расчетов. 
Выполнение технологической части дипломного проекта (работы) и самостоятельной работы должно производиться в соответствии 
с последовательностью, представленной в учебном пособии. Использование большого количества справочного материала позволит студенту выполнить работу более полно и качественно в соответствии 
с действующими нормативными документами.

1. Основные понятия и определения

Изготовление изделий всегда начинается с производства заготовок. 
Изделие – это предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии. Всякое изделие, 
рассматриваемое как объект проектирования, производства, эксплуатации и ремонта, должно быть рациональным по своему конструктивному исполнению. Состав и структура изделия, в соответствии 
с которыми разрабатывают конструкторскую документацию, являют

ся основными признаками деления их на виды. В зависимости от наличия или отсутствия составных частей изделия могут быть отнесены к сборочным единицам или к деталям.
Заготовка – это предмет труда, из которого изменением формы, 
размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь (ГОСТ 3.1109–82).
Заготовки, в зависимости от их вида и типа производства, получают в заготовительных цехах – литейных, кузнечных, штамповочных, 
порошковой металлургии и др.
Производство заготовок – это первый этап машиностроительного 
производства. Именно от заготовки зависят расход материала (непосредственно как на заготовку, так и дальнейшую механическую обработку), качество изделия, трудоемкость изготовления и себестоимость изготовления изделия в целом. 
Таким образом, от вида и способа получения заготовки зависит 
объем дальнейшей механической обработки: число и структура технологических операций механической обработки, выбор оборудования, инструмента, технологической оснастки, что, в свою очередь, 
влияет на себестоимость изготовления детали в целом.

2. Классификация заготовок и методов 
их получения

Различают следующие основные виды заготовок: 
Профили – заготовки постоянного (круглого, шестигранного, трубы и т.д.) или периодического сечения, изготавливаемые в условиях 
металлургического производства. В крупносерийном и массовом производстве применяют также специальный прокат.
Штучные заготовки – заготовки, получаемые:
– обработкой давлением (поковки, штамповки);
– литьем (отливки);
– методами порошковой металлургии.
Комбинированные заготовки (сварные) – сложные изделия, 
получаемые сваркой отдельных двух и более простых элементов (из 
машиностроительных профилей и (или) штучных заготовок). Эти заготовки классифицируют в соответствии с методом получения исходных элементов и называют сварными (из профилей), листосварными, 
штампосварными и др. 
Заготовки характеризуются конфигурацией и размерами, точностью получаемых размеров, структурой металла, состоянием поверх

ности и т.д. Форма, размеры и материал заготовки определяют технологию ее изготовления и последующую механическую обработку. 
Так, точность размеров заготовки является важнейшим фактором, 
влияющим на стоимость изготовления детали, поэтому необходимо 
обеспечить стабильность размеров заготовки в пределах изготавливаемой партии. Состояние поверхности (отбел чугунных отливок, слой 
окалины на поковках и др.) может существенно затруднить последующую механическую обработку резанием.
В процессе проектирования необходимо назначить припуски, напуски на механическую обработку заготовки.
Припуск на механическую обработку – это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски назначают только на те поверхности, требуемые форма и точность размеров, которых не могут 
быть достигнуты принятым способом получения заготовки.
Припуски делят на общие и операционные.
Общий припуск на обработку – это слой металла, необходимый 
для выполнения всех технологических операций, совершаемых над 
данной поверхностью. 
Операционный припуск – это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Припуск измеряется по 
нормали к рассматриваемой поверхности. Общий припуск равен сумме операционных.
Размер припуска существенно влияет на себестоимость изготовления детали. Завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход 
материала, режущего инструмента и электроэнергии. Заниженный 
припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовки, усложняет установку заготовки на станке, требует более высокой квалификации рабочего. 
Напуск – это объем металла на поверхности заготовки (сверх припуска), предназначенный для упрощения конфигурации заготовки и 
облегчения условий ее получения ввиду невозможности или нерентабельности изготовления заготовки по заданному контуру. 
В процессе превращения заготовки в деталь ее размеры приобретают ряд промежуточных значений, которые называют операционными размерами. 
На рис. 1 на деталях показаны припуски, напуски и операционные 
размеры изделий.

Рис. 1. Припуски, напуски на размеры корпуса подшипника (а), 
пробки (б), вала (в): A заг, Б заг, В заг, D заг D′заг, D″заг – исходные размеры 
заготовки; Адет, Бдет, Вдет, D′дет, D″дет – размеры готовой детали;  
D1, D2, D′1, D″1 – операционные размеры заготовки

Метод получения той или иной заготовки зависит от служебного 
назначения детали и требований, предъявляемых к ней, а также от ее 
конфигурации и размеров, марки материала, типа производства и других факторов. 

3. Выбор способа получения заготовок

Факторы, влияющие на выбор вида и способа получения заготовок
Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, рассчитать размеры, назначить припуски на обработку каждой поверхности и указать допуски на неточность изготовления.
На выбор способа получения заготовок влияют следующие факторы:
– технологическая характеристика материала, его свойства, определяющие возможность применения литья, пластической деформации, порошковой металлургии, сварки;
– конструктивная форма поверхностей и размеры детали, ее масса;
– наличие технологического оборудования, технические возможности заготовительных цехов предприятия или возможность получения «прогрессивных» заготовок от специализированных предприятий;
– суммарная себестоимость получения заготовки, изготовления из 
нее детали, сборки, транспортировки и эксплуатации изделия.
При выборе заготовки необходимо решить следующие задачи: 
– установить способ получения заготовки;
– рассчитать припуски на обработку каждой поверхности;
– рассчитать размеры и указать допуски на заготовку;
– разработать чертеж заготовки.
Выбор заготовки можно достаточно достоверно оценить по коэффициенту использования материала, который представляет собой отношение массы детали к массе заготовки (Kим = Мд/Мз). При этом 
учитываются следующие рекомендации: в массовом производстве 
Kим ≥ 0,85; в серийном производстве Kим ≥ 0,5…0,6.

4. Методы и способы получения заготовок

В современном машиностроении применяют множество различных технологических методов получения заготовок. Основные из 
них: различные методы литья, методы пластического деформирования и формообразования (ковка, штамповка, высадка), размерная рез

ка из проката, порошковая металлургия. Классификация заготовок, 
применяемых в машиностроении, приведена на рис. 2.

 

Рис. 2. Классификация заготовок

Получение заготовок литьем. Литье является одним из наиболее распространенных методов получения заготовок. По сравнению 
с другими способами получения заготовок литье обладает рядом преимуществ:
– высокие коэффициенты использования металла и весовой точности;
– практически неограниченные габариты и масса отливок;
– возможность использования сплавов, не поддающихся пластическому деформированию.
Приблизительное соотношение материалов, применяемых для литья составляет:
– чугун – 80%;
– сталь – 15%;
– сплавы цветных металлов – 5 %.
Характеристики рассмотренных способов получения заготовок отливкой приведены в табл. 1.