Заготовительное производство в машиностроении¶

Заготовительное производство в машиностроении — это совокупность технологических процессов и производственных подразделений, предназначенных для получения заготовок — исходных предметов труда, из которых последующей механической обработкой или пластическим деформированием изготавливаются готовые детали машин. Заготовительное производство является первым, начальным этапом технологического цикла в машиностроении и во многом определяет экономическую эффективность, материалоёмкость и качество конечной продукции.

¶Функции и место в производственном цикле

Основной задачей заготовительного производства является придание исходному материалу (металлу, пластмассе, керамике) формы и размеров, максимально приближенных к конфигурации готовой детали. Качество заготовки характеризуется её точностью, качеством поверхностного слоя и величиной припуска — слоя материала, удаляемого при последующей обработке резанием. Чем меньше припуск, тем меньше отходов и трудоёмкость механической обработки, однако тем дороже и сложнее сам процесс получения заготовки. Поэтому выбор оптимального способа заготовительного производства представляет собой технико-экономическую задачу, решаемую исходя из масштаба выпуска, материала детали и требований к её механическим свойствам.

¶Основные виды заготовительного производства

В машиностроении выделяют несколько основных способов получения заготовок, каждый из которых имеет свою область применения.

¶Литьё

Литьё — получение заготовок путём заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой повторяет конфигурацию будущей детали. Применяется для изготовления деталей сложной формы, в том числе с внутренними полостями, которые трудно или невозможно получить другими методами. Основные виды литья:

• литьё в песчано-глинистые формы (наиболее распространённое, используется для крупных и единичных заготовок);
• литьё в кокиль (металлические формы многократного использования);
• литьё под давлением (для точных заготовок из цветных сплавов в массовом производстве);
• литьё по выплавляемым моделям (для точных и сложных заготовок, в том числе лопаток турбин);
• центробежное литьё (для тел вращения — втулок, колец, труб).

¶Обработка металлов давлением

Основана на пластической деформации металла. Позволяет получить заготовки с улучшенной структурой и механическими свойствами материала. К этой группе относятся:

• ковка (свободная ковка на молотах и прессах — для единичного и мелкосерийного производства крупных поковок);
• горячая и холодная штамповка (в штампах — для массового и крупносерийного производства, обеспечивает высокую точность и производительность);
• прокатка (получение сортового проката, листов, труб, являющихся заготовками для многих деталей);
• прессование и волочение.

¶Сварные заготовки

Получение заготовок путём соединения отдельных элементов (листов, проката, поковок) сваркой. Применяется для изготовления крупногабаритных корпусных деталей, рам, станин, когда цельная заготовка из одного слитка нерациональна или невозможна. Сварные заготовки позволяют экономить дорогостоящий металл и снижать массу конструкции.

¶Порошковая металлургия

Метод получения заготовок прессованием металлических порошков с последующим спеканием. Используется для изготовления деталей, которые сложно получить другими способами (например, деталей из тугоплавких металлов, пористых подшипников, магнитов). Характеризуется высокой точностью и практически безотходным производством.

¶Заготовки из неметаллических материалов

Включают получение заготовок из пластмасс (литьём, прессованием, экструзией), резины, керамики. Широко применяются в приборостроении, автомобилестроении и электротехнике.

¶Технологическая оснастка и оборудование

Заготовительное производство оснащено специализированным оборудованием: литейными машинами и комплексами, кузнечно-прессовыми машинами (молоты, прессы, горизонтально-ковочные машины), сварочными аппаратами и роботизированными комплексами, прессами для порошковой металлургии. Важным элементом является технологическая оснастка — штампы, литейные формы, пресс-формы, изготовление которых требует высокой точности и осуществляется в инструментальных цехах.

¶Организация производства

Организация заготовительного производства зависит от типа производства (единичное, серийное, массовое). В единичном производстве преобладают ковка и литьё в разовые формы; в массовом — штамповка, литьё под давлением, автоматические линии. Заготовительные цехи (литейные, кузнечные, сварочные) обычно являются отдельными подразделениями завода и работают в тесной кооперации с механообрабатывающими и сборочными цехами. Современной тенденцией является создание заготовительных производств с высоким уровнем автоматизации и использованием аддитивных технологий (3D-печать металлом) для быстрого прототипирования и мелкосерийного выпуска.

¶Значение для отрасли

Эффективность заготовительного производства напрямую влияет на коэффициент использования металла (КИМ), который в современном машиностроении стремится к 0,7–0,9. Совершенствование методов получения заготовок — переход к точным заготовкам (малоотходным и безотходным технологиям) — является одним из главных направлений ресурсосбережения и снижения себестоимости машиностроительной продукции.