8.4. Факторы, влияющие на качество поверхности

Шероховатость поверхностей заготовок возникает от воздействия ряда факторов в процессе их получения. Заготовки из проката имеют следы шероховатости прокатных валков. Высота неровностей горячекатаного проката не превышает 150 мкм, а холоднокатаного 50 мкм. Заготовки, полученные свободной ковкой, в зависимости от размера имеют неровности поверхности 1,5-4 мм. У горячештампованных заготовок на поверхности остаются следы окалины и воспроизводятся поверхностные погрешности штампов высота неровностей 150-500 мкм.

Шероховатость отливок зависит от шероховатости стенок литейных форм, величины зерен формовочной смеси, плотности ее набивки и др. факторов. При литье в песчаные формы ручной формовки мелких заготовок неровности достигают 500 мкм, при литье крупных заготовок – 1500 мкм. При машинной формовке – 300 мкм; при кокильном и центробежном литье – 200 мкм; при литье под давлением 10 мкм; при литье по выплавляемым моделям и в корковые формы 10-40 мкм.

Поверхностный слой заготовок, полученных ковкой, горячей штамповкой и прокаткой, состоит из обезуглероженной зоны и переходит в зону, в которой наблюдается частичное обезуглероживание. Глубина обезуглероженного слоя: у заготовок, полученных свободной ковкой 500-1000 мкм, у проката до 150 мкм и у калиброванного проката до 50 мкм. Отливки из серого чугуна имеют перлитную корку (перлитная зона) на глубину 300 мкм и за ней зону со значительным содержанием феррита переходящую постепенно в основную зону.

Поверхностный слой стальных отливок имеет зону обезуглероживания до 200 мкм и далее переходную зону с частичным обезуглероживанием.

При обработке заготовок резанием

9. Методы определения припусков на механическую обработку

Чертеж исходной заготовки отличается от чертежа готовой детали тем, что на всех обрабатываемых поверхностях предусматриваются припуски, соответственно изменяющие размеры, а иногда и форму заготовки. форма отдельных поверхностей исходных заготовок определяется с учетом технологии получения заготовок, требующей в ряде случаев определение уклонов, радиусов закруглений и т.д..

Общим припуском на обработку называется слой материала, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки в целях достижения заданных точности и качества обрабатываемой поверхности.

Операционный припуск – это слой металла, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции (гост 3.1109- 82).

Различают припуски промежуточные и общие.

Промежуточным припуском называется слой снимаемый при выполнении данного технологического перехода механической обработки.

промежуточный припуск определяется как разность размеров заготовки, на сложном предшествующем и выполняемом технологических переходах.

Общим припуском называется сумма промежуточных припусков по всему технологическому маршруту механической обработки данной поверхности.

Общий припуск определяется как разность размеров заготовки и готовой детали.

Установление оптимальных припусков на обработку и технологических допусков на размеры заготовок по всем переходам имеют технико-экономическое значение при разработке технологических процессов изготовления деталей машин.

Преувеличение припуска ведут к перерасходу материала на изготовление деталей, вызывают необходимость введения дополнительных технологических переходов, увеличивают трудоемкость процессов обработки, затраты энергии и рабочего инструмента, повышают себестоимость детали. при увеличенных припусках в некоторых случаях удаляется наиболее износостойкий поверхностный слой обрабатываемой детали.

уменьшенные припуски не обеспечивают удаления дефектных поверхностных слоев металла и получения требуемой точности и шероховатости обработанных поверхностей, а в ряде случаев создают неприемлемые технологические условия для работы режущего инструмента в зоне твердой литейной корки или окалины. в результате недостаточных припусков возрастает брак, что повышает себестоимость выпускаемой продукции.

задача определения оптимальных припусков на обработку тесно связана с установлением предельных промежуточных и исходных размеров заготовки. эти размеры необходимы для конструирования штампов, прессформ, моделей, стержневых ящиков, приспособлений, специальных режущих и измерительных инструментов, а также для настройки металлорежущих станков др. технологического оборудования. в машиностроении широко применяют опытно-статистический метод установления припусков на обработку. при этом методе общие и промежуточные припуски берут по таблицам, которые составляют на основе обобщения и систематизации производственных данных передовых заводов.

недостаток этого метода заключается в том, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологических процессов. так, общие припуска назначают без учета маршрута обработки данной поверхности, а промежуточные – без учета схемы установки и погрешностей предшествующей обработки. опытно-статистические величины припусков во многих случаях завышены, т.к. они ориентированы на условие обработки, при которых припуск должен быть наибольшим во избежания брака. гост 1855-55.

Расчетно-аналетический метод определения припусков.

Данный метод определения припусков основан на учете конкретных условий выполнения технологического процесса обработки. он выявляет возможности экономии материала и снижения технологической обработки при проектировании новых и анализе существующих технологических процессов.

Величины минимального промежуточного припуска определяют следующие факторы:

1. высота неровностей r_zi-1, полученная на смежном предшествующем переходе обработки данной поверхности. при выполнении первой операции эта величина берется по исходной заготовке. при выполнении второй операции нужно снять неровности, полученные не первой операции и т.д.. величина r_zi-1 зависит от метода, режимов и условий выполнения предшествующей обработки;

2. состояние и глубина т_i-1 поверхностного слоя, полученные на смежном предшествующем технологическом переходе. этот слой отличен от основного металла. он подлежит полному или частичному удалению на выполняемом переходе. у отливок из серого чугуна поверхностный слой состоит из перлитной корки, наружная зона которого нередко имеет следы формовочного песка.

Для создания благополучных условий работы режущему инструменту этот слой полностью снимается на первом переходе обработки данной поверхности. у стальных паковок и штампованных заготовок поверхностный слой характеризуется обезуглероженной зоной. этот слой подлежит полному удалению, т.к. он снижает предел выносливости детали.

В результате обработки резанием в поверхностном слое возникает зона наклепа. при последующей обработке эту зону целесообразно сохранить, т.к. она повышает износостойкость детали и способствует получению более качественной поверхности.

После поверхностной закалки поверхностный слой детали также в максимальной степени надо сохранить, т.к. его ценные свойства быстро снижаются с увеличением припуска.

Рис. Поперерчное сечение поверхностного слоя детали

3. пространственные отклонения _-1 в расположении обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки. к пространственным отклонениям относятся: несоосность наружной (базовой) поверхности и растачиваемого отверстия у заготовок втулок, дисков, гильз; несоосность обтачиваемых ступеней базовым шейкам или линии центровочных гнезд у заготовок ступенчатых валов; неперпендикулярность торцовой плоскости оси базовой цилиндрической поверхности заготовки; непараллельность обрабатываемой и базовой плоскостей у заготовок корпусных деталей и др. погрешности взаимного расположения обрабатываемых и базовых элементов.

Своей наружной поверхностью втулка закрепляется в 3-х кулачковом самоцентрирующемся патроне. штриховая линия характеризует заданное обработкой отверстие диаметром d.

Из схемы видно, что составляющая промежуточного припуска (на диметр), компенсирующая несоосность поверхности втулки, равна 2_i-1. диметр отверстия заготовки с учетом влияния только одной этой составляющей d=d-2_i-1.

Пространственные отклонения возникают в результате неточного выполнения заготовок и операции механической обработки. при механической обработке может иметь место также копирование в уменьшенном виде первичных погрешностей заготовки.

Влияние пространственных отклонений на количество снятого в виде припуска материала зависит от принятой схемы базирования заготовки. при обработке механической обработке деталей типа дисков целесообразно, например, сначала расточить отверстие на базе наружной цилиндрической поверхности (для устранения соосности), а затем на базе отверстия обточить наружную поверхность. при обратной последовательности обработки с наружной поверхности снимается значительно большее количество металла;

5. погрешность установки _i, возникающая на выполняемом переходе. в результате погрешности установки обрабатываемая поверхность занимает различное положение при обработке партии заготовок на предварительно настроенном станке. нестабильность положения обрабатываемой поверхности должна быть компенсирована дополнительной составляющей промежуточного припуска.

Пространственные отклонения и погрешности установки представляют собой векторы, так как они имеют не только величину, но и направление. их суммирование выполняется по правилу сложения векторов. при обработке плоскостей имеет коллинеарные векторы _i-1 и _i. в этом случае

;

т.е. векторная сумма определяется арифметической суммой значений векторов.

При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения векторы _i-1 и _i могут принимать любое угловое положение, предвидеть заранее которое не представляется возможным. наиболее вероятное суммарное значение этих векторов определяется их сложением по правилу квадратного корня.

;

таким образом, получим следующие расчетные структурные формулы для определения минимального промежуточного припуска на обработку:

припуск на сторону при последовательной обработке противоположных или отдельно расположенных плоскостей

;

припуск на две стороны при параллельной обработке противолежащих плоскостей

;

припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних поверхностей вращения

;

на основе расчета промежуточных припусков определяют предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам обработки данной поверхности.

При построении схемы исходными являются заданные чертежом предельные размеры d_зmin и d_зmax готовой детали, которые получаются на последней операции обработки поверхности – тонкое точение. d_2min – после чистового точения, d_1min – после чернового точения, d_min – предельный размер исходной заготовки.

суммарное влияние пространственных отклонений для различных видов заготовок и механической обработки.

1. литые заготовки.

а) корпусные детали

те же данные по противоположной плоскости.

б) детали – тела вращения в самоцентрирующем патронах по наружной поверхности

2. штампованные заготовки

а) стержневые валы, рычаги с базированием по крайней ступени (поверхности)

б) стержневые детали при обработке в центрах при

в) детали типа дисков с прошитым отверстием (шестерни, шкивы и т.п.)

г) то же при обработке торцовых поверхностей

3. заготовки из торцового проката

а) при консольном закреплении в самоцентрирующем патроне

б) при обработке в центрах при

4. зацентровка заготовок

а) при установке в самоцентрирующих устройствах

б) установка в призмах с одним прижимом при

5. сверление отверстий

детали всех типов, обработка отверстий в неподвижной детали.

, с₀ – смещение оси отверстия при сверлении

_y – увод сверла.

остаточные пространственные погрешности:

k_y=0.06 – однократное и чистовое точение, предварительное шлифование;

k_y=0.05 – получистовая обработка заготовок, рассверливание отверстий, смещение оси отверстия после черновой обработки;

k_y=0.04 – чистовое точение;

k_y=0.02 – двукратное обтачивание калиброванного проката, или двукратное шлифование заготовок после токарной обработки;

k_y=0.005 – получистовая обработка (зенкерование и черновое развертывание);

k_y=0.002 – чистовое развертывание отверстий.

погрешности установки

где _пр – погрешность положения заготовки, входит и погрешность индексации (револьверной головки, поворотного стола и т.д.). _инд=0,05 мм.

обычно _пр входит в _з, тогда:

при обработке плоских поверхностей:

ё

10. Основы снижения себестоимости изделия

10.1 Расчет себестоимости единицы продукции

Каждая вновь изготовленная машина должна не только отвечать всем требованиям ее служебного назначения, но и отличаться от ранее выпушенных машин данного назначения меньшими затратами материалов и труда.

Затраты на израсходованные средства производства и зарплату на изготовление машины на заводе, выраженные в денежной форме, принято называть заводской себестоимостью машины или, короче, ее себестоимостью. различают себестоимость машины в целом (цеховую, заводскую и т.д.), себестоимость ее отдельных сборочных единиц, деталей и отдельных операций технологического процесса их изготовления.

Подсчет себестоимости получил название калькуляции. различают предварительную калькуляцию, называемую иногда сметной, и последующую, называемую обычно отчетной или исполнительной.

Предварительная калькуляция служит для определения возможной или плановой себестоимости, намеченной к производству машины, и выбора наиболее экономичного варианта технологического процесса выполнения отдельной операции изготовления деталей и машины в целом.

Отчетная калькуляция служит для выявления фактических затрат на изготовление машины, ее сборочных единиц и на выполнение отдельных операций.

Себестоимость единицы продукции подсчитывается по формуле:

(10.1)

где м – расходы на материалы на единицу продукции за вычетом стоимости отходов в рублях;

о – расходы на амортизацию и содержание (эксплуатацию) оборудования, приходящиеся на единицу продукции;

п – расходы на амортизацию и содержание приспособлений и другой технологической оснастки, приходящиеся на единицу продукции, в рублях;

и – расходы на амортизацию и содержание инструмента, приходящиеся на единицу продукции, в рублях;

₁- процент начисленный на расходы по заработной плате на социальные расходы;

₂ – процент накладных расходов, начисляемых на расходы по заработной плате; при определении этого процента в сумму накладных расходов за данный период времени не включаются расходы на амортизацию и содержание оборудования, приспособлений и инструмента;

р – количество различных марок материалов, расходуемых на единицу продукции;

m – количество операций, которые проходит единица продукции при ее изготовлении;

з – расходы на заработную плату, в рублях.

10.2. Основы технического нормирования

техническое нормирование в широком смысле этого понятия представляет собой установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов. при этом под производственными ресурсами понимают: энергия, сырье, материалы, инструмент, рабочее время и пр.. в современных условиях экономия производственных ресурсов весьма актуальна. особенно нормирование труда осуществляется методами технического нормирования и опытно-статистического нормирования.

Техническое нормирование труда – совокупность методов и приемов по выявлению резервов рабочего времени и установлению необходимой меры труда. задачами технического нормирования является выявление резервов рабочего времени и улучшение организации труда на предприятиях.

Нормы времени, определенные аналитическим методом, называется технически обоснованными нормами времени или просто техническим нормами.

При техническом нормировании труда (т.е. при аналитическом методе определения нормы времени) технологическая операция разлагается на элементы: машинные, машинно-ручные и ручные, на переходы, хода, приемы и движения. при этом каждый элемент подвергается анализу как в отдельности, так и в сочетании со смежными элементами.

Технически обоснованная норма времени – это время необходимое для выполнения единицы работы, установленное расчетом, исходя из рационального использования в данных условиях производства труда рабочего (типового труда) и орудий труда (овеществленного труда) с учетом передового производственного опыта. Устанавливается с учетом наличия рационального технологического процесса, правильной для данных производственных условий организации труда и выполнения рабочим соответствующей квалификации.

Назначение технической нормы времени не ограничивается определением оплаты за труд и его производительность. она служит основой для определения требуемого количества и загрузки оборудования, производственной мощности участков и цехов, расчета основных показателей по труду и зарплате, а также является основой оперативного планирования.

Опытно-статистический метод нормирования, применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства, в отличии от технического нормирования не предполагает аналитического расчета трудоемкости отдельных элементов выполняемой работы и их суммирования. норма времени устанавливается на всю операцию в целом путем сравнения с нормами и фактической трудоемкости выполнения в прошлом аналогичной работы. статистические данные о фактической трудоемкости аналогичных операций в прошлом и личный опыт нормировщиков и мастеров является основой для этого метода нормирования.

Эти нормы не имеют под собой технической и расчетной базы и, как правило, являются заниженными и не отвечают задачам вскрытия резервов производства и повышения производительности труда. поэтому, для решения этих задач, это переход от опытно-статистического нормирования к техническому.

В условиях единичного и мелкосерийного производства экономически целесообразно расчленять операции на дифференцированные элементы для определения норм времени. в этом случае определение норм времени производят по укрупненным нормативам или по типовым нормам, составленными аналитическими методами для типовых технологических процессов.