Глава 7 Технология изготовления различных деталей 111

7.1 Технология изготовления валов. 111

7.2 Технология изготовления деталей зубчатых и червячных передач и методы обработки их поверхностей 130

7.3 Технология изготовления корпусных деталей 142

9.5 Гальванические способы нанесения покрытий 155

9.6 Химические способы нанесения покрытий 162

9.7 Наплавка и напыление материала 165

9.8 Выбор способов повышения долговечности деталей машин 168

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 9-Й ГЛАВЕ 176

Глава 10 совершенствование существующих и создание новых технологических методов обработки деталей машин и технологий 177

10.1. Совершенствование технологических методов обработки деталей машин 177

10.2.Создание новых технологических методов обработки и процессов изготовления и ремонта изделий машиностроения 183

10.3. Наукоемкие конкурентоспособные технологии в машиностроении 195

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 10-Й ГЛАВЕ 199

Глава 11 технологическая подготовка производства 200

11.1. Организация технологической подготовки производства 200

11.2 Оформление технологической документации 210

11.3 Особенности технологических процессов и оформление технологической документации при обработке заготовок на станках с ЧПУ и многоцелевых станках 217

11.4 Особенности разработки технологических процессов и оформления 226

11.5 Особенности разработки технологических процессов и заполнение 226

технологической документации при обработке заготовок на автоматических линиях 226

11.6.Особенности разработки технологических процессов для гибких производств 232

11.7 Автоматизация проектирования технологических процессов 234

11.8 Технологическая подготовка технической реконструкции машиностроительных предприятий 237

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 11-Й ГЛАВЕ 239

Глава 12 технология восстановления деталей машин 241

12.1. Восстановление деталей машин термоупругопластическим деформированием 241

12.2. Восстановление деталей машин пластическим вытеснением материала 245

12.3 Восстановление деталей машин электромеханической обработкой 248

12.4. Восстановление деталей машин плазменными методами 250

12.5. Восстановление деталей машин наплавкой, наваркой 256

12.6. Подготовка восстанавливаемых поверхностей детали под нанесение покрытий 260

12.7 Механическая обработка восстановленных поверхностей деталей машин 263

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 12-Й ГЛАВЕ 267

Глава 4 технологическое обеспечение качества изделий машиностроения

Знание материала, изложенного в данной главе, позволит грамотно решать пробле­мы технологического обеспечения качества изделий при работе на промышленных предприятиях.

4.1. Припуски на обработку

Для получения из заготовок¹ готовых деталей на их обрабатываемые поверхности предусматриваются припуски.

Припуском называется поверхностный слой материала, удаляемый или пластиче­ски деформируемый в процессе обработки заготовки для достижения заданных точно­сти размеров и качества поверхности.

Различают припуски промежуточные, операционные и общие.

Промежуточный припуск - слой материала, удаляемый или пластически дефор­мируемый для получения требуемых, промежуточных точности размеров и качества поверхности при выполнении данного технологического перехода (например: припуск на получистовое точение, припуск на черновое шлифование и т.п.).

Операционный припуск - слой материала, удаляемый или пластически деформи­руемый при выполнении одной операции для получения требуемой точностиоперацион­ных размеров и качества поверхности. Он определяется как сумма промежуточных при­пусков при выполнении технологических переходов обработки поверхности на данной операции.

Общий припуск - поверхностный слой материала, представляющий из себя сумму промежуточных припусков по всему технологическому маршруту обработки данной поверхности заготовки, необходимый для получения заданных точности размеров и ка­чества поверхности готовой детали.

Для снижения себестоимости производства заготовок и удобства изготовления де­талей зачастую на отдельных их поверхностях кроме припуска имеется дополнительный слой материала, который называют напуском (рис. 4,1).

Существуют два метода определения величины припуска:

1. расчетно-аналитический;

2. опытно-статистический.

Сущность расчетно-аналитического метода определения припуска, разработанного проф. В.М. Кованом, заключается в том, что величину промежуточного припуска назна­чают такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты по­верхностного слоя, полученные напредшествующих переходах, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе (рис.4.2).

рис. 4.1. Схематическое изображение:

1 - общего припуска; 2 – напуска

Рис. 4.2. Схема дли определения минимальной величины промежуточного припуска на сторону Z_{1 min}

Величину минимального промежуточного припуска определяют из уравнений:

1. припуск на сторону при последовательной обработке противоположных или от­дельно расположенных плоскостей

2. припуск на две стороны при параллельной обработке противоположных плоскостей

(4.2)

3. припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних поверхностей вращения

(4.3)

где Rmax_i-1 - максимальная высота профиля шероховатости, полученная на предшест­вующем переходе обработки данной поверхности. При выполнении первой операции и первого перехода обработки поверхности эту величину берут по исходной заготовке. При выполнении второй операции или перехода - необходимо снять шероховатость, полученную на первой операции или переходе, и т.д. Причем можно принимать, что Rmax=1,2 Rz= 6Ra; Нa_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя, полученная на предшествующей технологической операции или переходе. Этот слой отличен по физико-химическим ха­рактеристикам и структуре от основного материала. Например, у отливок из серого чугуна поверхностный слой состоит из перлитной корки, наружная зона которого нередко имеет следы формовочного песка. Для создания благоприятных условий работы режущему ин­струменту этот слой полностью снимается на первой операции или переходе при обработ­ке данной поверхности. У стальных поковок поверхностный слой характеризуется обезуглероженной зоной. Этот слой подлежит полному удалению, так как он снижает предел прочности металла и его положительные эксплуатационные свойства, В отдельных случа­ях (например, изделия из стекломатериалов) снятие дефектного слоя исходной заготовки перераспределяют на все промежуточные операции (рис. 4.3). Это позволяет сократить общий припуск на обработку и снизить себестоимость изготовления изделий. В некоторых случаях поверхностный слой с измененными физико-химическими свойствами и структу­рой, полученными на предшествующей операции или переходе, исходя из функциональ­ного назначения детали, целесообразно оставить. Так, например, распределительные валы автомобильных двигателей отливают с отбеленным поверхностным слоем, обладающим повышенной износостойкостью. При механической обработке, особенно поверхностным пластическим деформированием (ППД), возникает наклепанный поверхностный слой, обладающий повышенными эксплуатационными свойствами (износостойкостью, прочно­стью и т.д.); ρ_i-1- пространственное отклонение обрабатываемой поверхности относи­тельно базовых поверхностей заготовки, полученное на предшествующей операции или переходе по обработке данной поверхности. В качестве примеров пространственного от­клонения можно привести:

1. ρ_i-1 - несоосность наружной поверхности и отверстия втулок (рис, 4.4, а);

2. ρ_i-1(1)и ρ_i-1(2) - несоосность наружных поверхностей вращения 1 и 2 ступенчатых валов и базовых центровочных отверстий (рис. 4.4, б);

3. ρ_i-1(3)- не перпендикулярность торцовой плоскости 3 оси базовых центровочных отверстий или базовой цилиндрической поверхности (рис. 4.4, б);

4. ρ_i-1(1)- непараллельность обрабатываемой 1 и базовой поверхностей заготовок (рис. 4.4, в);

5. ρ_i-1(2) и ρ_i-1(3) - неперпендикулярность обрабатываемой 2,3 и базовой поверхностей заготовок (рис. 4.4, в) и т.п.;

Рис. 4.3. Перераспределение снятия дефектного слоя заготовок из стекломатериала на все операции технологического процесса

Н'а_{черн.шл.}- снимаемый дефектный слой заготовки при черновом шлифовании;

Н'а_{чист.шл.} - оставшийся дефектный слой заготовки с наложением дефектов от черновогошлифования, снимаемый при чистовом шлифовании;

Н'а_отд. - оставшийся дефектный слой заготовки с дополнительными дефектами от чернового ичистового шлифования, снимаемый при отделочной обработке; Н'а_{х тр.}- оставшийся дефектный слой заготовки с дополнительными дефектами от механической обработки, снимаемый при химическом травлении.

Рис. 4.4. Исходные схемы для определения пространственных отклонений обрабатываемых поверхностей относительно базовых

ε_yi - погрешность установки, возникающая на выполняемом переходе. В результа­те погрешности установки обрабатываемая поверхность заготовок не занимает одинако­вого положения относительно настроенного на размер инструмента. Получаемые сме­щения обрабатываемой поверхности должны быть компенсированы составляющей промежуточного припуска.

На базе приведенных общих структурных формул (4.1) - (4.3) могут быть получены частные расчетные зависимости для определения минимальной величины промежуточ­ного припуска в отдельных конкретных случаях обработки. В этих уравнениях, в зави­симости от условий выполнения операции, исключаются те или иные составляющие припуска. Так, при обработке наружной поверхности вращения цилиндрической заго­товки, установленной в центрах, погрешность установки может быть принята равной нулю. Припуск на диаметр в этом случае рассчитывают по формуле

(4.4)

При развертывании плавающей разверткой и протягивании отверстий смещение оси отверстия не исправляется (ρ_i-1= 0) и погрешность установки в этом случае равна нулю. Формула (4.3) для расчета припуска принимает вид

(4.5)

При суперфинише, полировании или накатывании цилиндрической поверхности, когда достигается лишь уменьшение исходной шероховатости, припуск определяют по формуле

(4.6)

При шлифовании заготовок после поверхностной закалки или упрочняющей обра­ботки ППД поверхностный слой должен быть по возможности сохранен, следовательно, слагаемое Нa_i-1необходимо исключить из расчетных формул (4.1) и (4.3), а возможные при этом коробления заготовки должны учитываться величиной ρ_i-1. Зависимости для определения промежуточного минимального припуска в этом случае принимают сле­дующий вид:

(4.7)

(4.8)

При определении величины минимального припуска не учитываются погрешности как исходного, так и получаемого размеров. Этот учет происходит при определении ве­личины максимального промежуточного припуска, который определяется по формулам (рис. 4.5)

(4.9)

(4.10)

Где Т_i-1; TD_i-1 и T_i; TDi - соответственно допуск на размер после предшествующей опе­рации или перехода и на выполняемой операции или переходе.

Общий максимальный и минимальный припуск на обработку и предельные проме­жуточные размеры заготовки определяются из схемы, представленной на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Исходная схема для расчета общего припуска и промежуточных размеров

(4.11)

(4.12)

(4.13)

(4.14)

Составляющие для расчета промежуточных припусков приведены в справочнике технолога- машиностроителя.

Проверка правильности расчетов может быть произведена по формуле:

(4.15)

где - допуск, соответственно, на размер заготовки и детали.

Изложенный расчетно-аналитический метод определения припусков применяют в серийном, массовом производстве для поверхностей, определяющих материалоемкость заготовки. Он позволяет значительно увеличить коэффициент использования материала и снизить технологическую себестоимость обработки заготовок.

В условиях единичного производства, а также для поверхностей, неопределяющих материалоемкость заготовок, имеющих напуски, припуски определяют опытно-статистическим методом по нормативным таблицам припусков, разработанным различ­ными авторами. При этом табличные припуски могут быть промежуточными и операци­онными или общими. Их значения приведены в справочнике технолога-машиностроителя. Общие припуски, как правило, определяются по нормалям припусков на от­ливки и поковки. Опытно-статистические припуски обычно бывают завышены, так как они составлены без учета конкретных условий построения техпроцессов для условий обработки, при которых припуск должен быть наибольшим во избежание брака. Это приводит к уменьшению коэффициента использования материала и к увеличению тех­нологической себестоимости обработки заготовок.