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.

Таблица 1
Способы получения заготовок литьем

Способ получения
Масса заготовки, т

Наименьшая 
толщина стенок, мм

Точность 
выполнения, 
квалитет

Шероховатость Ra, мкм
Материал
Тип  
производства

Литье в разовые формы

Литье в песчано-глинистые 

формы:

– ручная формовка по деревянным моделям

– машинная формовка
– машинная формовка по ме
таллическим моделям

До 100

До 10

3…5

Чугун 3…5, 

сталь 5…8, 
сплавы цветных 
металлов 3…8

IT 17

IT 16–17

IT 14–16

80…20

20…5

20…5

Чугун, сталь, специальные сплавы

Единичное и 
мелкосерийное
Серийное

Крупносерийное 
и массовое

Литье по выплавляемым (вы
жимаемым, растворяемым, 
замораживаемым) моделям

До 0,15
До 0,5
IT 11–12
10…2,5
Сталь, труднообрабатываемые сплавы
Серийное

Литье в оболочковые формы:
Песчано-смоляные, химически 

твердеющие
До 0,15
Сталь 3…5,
алюминий 11,5
IT 13–14
10…2,5
Чугун, сталь, металлов
Серийное и массовое

Литье в многократные формы

Центробежное литье
0,01…1
5…6
IT 12–14
40…10
Чугун, сталь,  сплавы 
цветных металлов
Крупносерийное 
и массовое

Литье под давлением
До 0,1
0,5
IT 9–12
5,0…0,63
Сплавы цветных 
металлов

Литье в кокиль

7 (чугун)
4 (сталь) 
0,5 (сплавы 
цветных 
металлов)

Чугун 15,
сталь 10
IT 12–15
20…2,5
Чугун, сталь, 
сплавы цветных 
металлов 

Серийное и массовое

Получение заготовок обработкой давлением. К обработке металлов давлением относят: прокатку, прессование, волочение, свободную ковку, горячую и холодную объемную штамповку, листовую 
штамповку. Прокатку, прессование и волочение обычно осуществляют на металлургических заводах. 
Кованые и штампованные поковки уступают литейным отливкам, 
так как сложность конфигурации получаемых заготовок литьем гораздо выше, также штампованные поковки уступают по массе отливкам. Однако кованые и штампованные поковки отличаются высокими 
механическими свойствами, что обеспечивает надежность и долговечность изготавливаемых из них деталей. Поэтому наиболее ответственные, сильно нагруженные детали изготавливают из заготовок, 
полученных ковкой или штамповкой. 
Свободной ковкой на ковочных молотах и гидравлических ковочных прессах получают поковки различных форм и размеров в условиях единичного и мелкосерийного производства. Поковки обычно имеют большие припуски и приблизительную форму заготовки. 
В мелкосерийном производстве при изготовлении заготовок применяют подкладные штампы и кольца, позволяющие уменьшить припуски 
и приблизить форму заготовки к форме детали. Исходным материалом для фасонных поковок массой до 40 кг служит сортовой прокат, 
а до 300 кг – крупный прокат или обжатая болванка. Точность заготовок, полученных с помощью подкладных штампов, соответствует 
3-й группе точности по ГОСТ 7829–70, шероховатость поверхности 
Ra 40…12,5 мкм.
Горячая объемная штамповка широко используется в серийном 
и крупносерийном производстве. Этим способом получают заготовки 
различных форм и размеров из сталей, цветных металлов и сплавов 
на молотах, прессах и других машинах. Горячую объемную штамповку выполняют в открытых и закрытых штампах. Стойкость горячих 
штампов невелика – 3000…10 000 шт. поковок. Учитывая высокую 
стоимость штампа, следует отметить, что горячая штамповка выгодна 
только для достаточно больших партий деталей (тысяч и десятков тысяч штук). В закрытых штампах обычно штампуют детали, представляющие собой тела вращения: диски, шестерни и т. д. 
Штамповку осуществляют на различных машинах: штамповочных 
молотах, кривошипных горячештамповочных прессах, гидравлических и фрикционных прессах, горизонтально-ковочных и горизонтально-гибочных машинах, ковочных вальцах и др. Чтобы получить