9.2 Показатели технологичности конструкции изделия
В зависимости от используемых методов различают качественную и количественную оценку технологичности конструкции изделия.
Качественная оценка технологичности конструкции изделия основана на инженерно-визуальных методах оценки и проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам для достижения высокого уровня технологичности. Она, как правило, предшествует количественной оценке, но вполне совместима с ней на всех стадиях проектирования. Качественной оценке могут быть подвергнуты одно исполнение изделия или совокупность его исполнений. Качественная оценка одного конструктивного исполнения изделия («хорошо-плохо», «допустимо-недопустимо», «лучше-хуже» и т.д.) дается на основании анализа соответствия его основным требованиям к производственной, эксплуатационной и ремонтной технологичности конструкции изделия.
При сравнении вариантов конструктивных исполнений изделия в процессе проектирования качественная оценка часто позволяет выбрать лучший вариант исполнения или установить целесообразность определения численных показателей технологического контроля изделий.
Количественная оценка технологичности конструкции изделия основана на инженерно-расчетных методах, посредством которых определяют и сопоставляют расчетным путем численные показатели технологичности проектируемого изделия и соответствующего показателя конструкции изделия, принятой в качестве базы для сравнения.
В ГОСТ 14.201 приведен типовой перечень показателей технологичности, из которых необходимо выбрать минимальное, но достаточное их число для оценки технологичности конкретного изделия.
Выбор показателей для планирования технологичности, ( регламентирован ГОСТ14.202 ), зависит от объема выпуска и условий выполнения работ, достижения оптимальных затрат при производстве. Для количественного метода оценки технологичности конструкции применяют следующие показатели:
1.Материалоемкость изделия - характеризующая количество материальных ресурсов, необходимых для создания и применения одного изделия, с учетом его конструктивных особенностей. При разработке конструкции выбирается тот вариант, где материалоемкость наименьшая и приближается к единице.
Показатель или коэффициент материалоемкости определяется по формуле:
где Qд - вес детали
Qзаг- вес заготовки
2. Коэффициент точности обработки детали, определяется по формуле:
где Qтч. н. - число размеров, необоснованной степени точности обработки
Qтч. о - общее число размеров, подлежащих обработке.
3. Коэффициент шероховатости обрабатываемой детали
где Qш. н. - число поверхностей с необоснованной шероховатостью
Qш. о. - общее число поверхностей детали, подлежащих обработке.
Анализируя эти показатели можно сделать вывод о технологичности конструкции детали.
Контрольные вопросы
1.Основные требования, предъявляемые к технологичности конструкции деталей и машин
2.Что такое технологичность конструкции изделии?
3.Выбор показателей технологичности конструкций изделий
4.Основные показатели технологичности конструкции изделия
5.Что такое материалоемкость изделия?
Лекция 10 – 2 часа
10 Обработка деталей класса «валы»
К классу « валы « относятся детали представляющие собой тела вращения с длиной, превышающей диаметральные размеры. Детали класса « валы « носят обычно наименования – валы, оси, шпиндели, пальцы, штанги, цапфы и т. д.
10.1 Материалы для изготовления валов
Для изготовления валов используются конструкционные углеродистые стали марок от Ст.0 до Ст.6, валы для ответственных конструкций из качественных углеродистых сталей 35, 40, 45, 50, из легированных хромистых сталей 40Х, 45Х, 50Х
10.2 Виды заготовок
Заготовками для валов служат:
штамповки,
горячекатанная сталь;
трубы.
Штампованные заготовки применяются лишь для ступенчатых валов со значительным перепадом диаметров отдельных ступеней.
Большенство валов с/х машиностроения изготавливают из проката постоянного сечения, с применением исходного проката кратной длины.
10.3 Типовой маршрут механической обработки валов
Типовой маршрут механической обработки валов включает в себя следующие операции:
1) подготовительные операции (создание базовых поверхностей для дальнейшей обработки валов, подрезка торцов вала, зацентровка вала).
2) токарные операции
3) операции, выполняемые по мере надобности, шлифовальные операции, сверлильные, резьбонарезные
4) слесарные
5) контрольные операции
Подготовительные операции механической обработки валов начинаются с подготовки базовых поверхностей, которыми служат в основном торцы.
Лучшим способом обработки торцов валов является подрезка их на фрезерно-центровальных станках, обработка, одновременно, двумя фрезами подрезаются торцы, а затем выполняется зацентровка вал.
Токарная обработка валов заключается в проточке основных элементов детали – поверхностей вращения (цилиндрических, конических, фасонных) и в образовании вспомогательных и переходных поверхностей (канавок, фасок, уступов и др.). При токарной обработке валов, нарезание резьбы выделяется в отдельную операцию.
При токарной обработке валов из штучных заготовок используют: токарные, револьверные, токарные многорезцовые, токарно-копировальные, вертикальные токарные многошпиндельные полуавтоматы и специальные токарные станки.
При серийной обработке валов на универсальных станках с целью повышения уровня автоматизации и производительности труда применяются специальные механические, электромеханические и гидравлические устройства. Применение станков с ПУ позволяет повысить производительность труда на 20…40%.
Револьверные станки – целесообразно применять для обработки валов из штучных заготовок, обрабатываемых несколькими различными инструментами. При обработке на токарно-револьверных станках в серийном производстве производительность труда повышают путем совмещения переходов операции и применения многоинструментальных наладок.
Многорезцовые токарные одношпиндельные полуавтоматы применяются в серийном и массовом производстве. Станки оснащены 2-4 суппортами: 1-2 передними (нижними) и 1-2 задними (верхними). Передние предназначены для обработки цилиндрических поверхностей, задние работают с поперечной подачей для подрезки торцов, канавок, снятия фасок. Обработка выполняется по двум основным схемам:
последовательное вступление инструмента в работу;
одновременное начало их работы.
Время обработки по первой схеме будет наибольшим т. к. длина обработки равна сумме длин проходов резцов, по второй схеме – длина равна длине наибольшей ступени.
Для обработки валов в серийном и массовом производстве получили ротационные многошпиндельные вертикальные токарные полуавтоматы последовательного и непрерывного (параллельного) действия. Цель создания таких станков – сократить производственную площадь для установки оборудования и создать максимальные удобства при обслуживании оборудования. Применяются для обработки заготовок различных деталей диаметром до 630 мм.
Токарная обработка валов из групповых заготовок – в зависимости от объема производственной программы может выполняться на универсальных токарных станках, револьверных и прутковых токарных автоматах. В крупносерийном и массовом производстве при обработке валов групповых заготовок применяются токарные прутковые автоматы- одно и многошпиндельные.
Многошпиндельные токарные прутковые автоматы строятся как автоматы параллельного действия, либо последовательного. Многошпиндельные автоматы могут иметь 4, 6 и 8 шпинделей, смонтированных в поворотный шпиндельный блок.
Фрезерные операции применяются для обработки на валах лысок, пазов, шпоночных канавок, шлицев. Лыски, пазы и шпоночные канавки для сегментальных шпонок фрезеруются цилиндрическими, дисковыми, пазовыми, прорезными, концевыми и специальными фрезами для пазов на фрезерных станках общего назначения. При обработке врезных шпоночных канавок для призматических шпонок, когда не допускается радиусный вход и выход канавки, обработка производится концевыми шпоночными фрезами.
Обработка шлицевых поверхностей производится двумя путями: обработкой резанием и обработкой давлением. Нарезание шлицев выполняется: методом обкатки или методом копирования.
Метод обкатки наиболее распространенный в с/х машиностроении, имеет ряд преимуществ:
- высокая производительность,
- точность обработки,
- относительная простота изготовления,
- небольшая стоимость режущего инструмента.
Долбление применяется, когда недопустим радиусный выход шлицев или когда требуется нарезать их до заплечика ступени большего диаметра, в остальных случаях отдается предпочтение фрезерованию шлицев.
При фрезеровании шлицев вал устанавливается в центрах или в зажимном приспособлении и приводится во вращение вместе со шпинделем (или столом) станка. Червячная фреза, закрепленная на оправке во фрезерном суппорте, получает вращение и движение подачи вдоль оси обрабатываемой детали. В результате сочитания этих трех движений:
вращения изделия;
вращения фрезы;
подачи фрезы вдоль детали;
На цилиндрической поверхности вала происходит образование шлицев. Фрезерование шлицев производится обычно за один проход, при повышенных требованиях за два – (черновой и чистовой).
Метод копирования состоит в последовательном образовании шлицевых пазов с помощью инструмента, профиль зуба которого точно соответствует форме шлицевого паза. Существует три способа:
нарезания шлицев методом копирования;
фрезерование;
долбление;
протягивание.
Фрезерование шлицев выполняется в две операции:
первая – черновая (обрабатываются одновременно два зуба – двумя фрезами или одной – с двумя рядами зубьев)
вторая – калибровка – (одновременно двумя дисковыми фрезами, с пластинками твердого сплава).
Долбление шлицев производится многорезцовой долбежной головкой с набором радиально расположенных фасонных резцов. Количество резцов соответствует числу зубьев или числу шлицевых пазов на детали, а их профиль копирует профиль обрабатываемой поверхности.
Протягиванием – обеспечивают наибольшую производительность. Протягивание производится простыми протяжками или выдвижными зубьями.
Чрезвычайно перспективным является получение шлицевых поверхностей обработкой давлением – накатыванием шлицев, обеспечивая высокую производительность, точность и любой размер.
При предъявлении высоких требований к шлицам, они должны быть термически обработаны до высокой твердости, затем вводится чистовое шлифование.
Сверлильные операции. Центровочные отверстия получают либо на токарных станках, либо на фрезерно-центровальных совместно с обработкой торцов. Другие отверстия выполняются на вертикально-сверлильных станках (модели 2118, 2Н125, 2А135, 2А55 и др.).
В единичном производстве при невысоких требованиях сверлят отверстия по разметке.
В серийном и массовом сверлят отверстия при помощи кондукторов, режущий инструмент направляется через втулку.
Мелкие отверстия диаметром до 10…15 мм сверлятся за один проход.
Для получения высокой точности и чистоты в сверлильные операции вводятся дополнительные виды обработки (зенкерование, развертывание). Эти операции могут производиться сразу после сверления через сменные кондукторные втулки, либо выносятся в отдельные операции. Для снятия фасок в отверстиях применяются цековки.