4.2. Учет технологии изготовления при конструировании деталей

Прежде чем будут рассмотрены способы уменьшения массы деталей, конструктор при разработке формы детали должен выбрать наиболее рациональную технологию ее изготовления, чтобы обеспечить технологичность конструкции машины в целом.

Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление машины с применением прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей.

В понятие технологичности следует ввести также признаки, обеспечивающие наиболее производительную сборку изделия (технологичность сборки) и наиболее удобный и экономичный ремонт (технологичность ремонта).

Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Штучное и мелкосерийное производство предъявляет к технологичности одни требования – себестоимость изготовления деталей сваркой, ковкой, токарной обработкой будут минимальными. Крупносерийное и массовое производство предпочтительнее вести методами литья, штамповки, прессования, экструзии.

Технология изготовления существенно влияет на вес машины. Особенно важно добиваться снижения веса изделий массового выпуска. В них заложены наибольшие возможности экономии металлов.

Литье широко применяют для изготовления фасонных деталей, удаление металла из менее напряженных участков от мелких до самых крупных типа базовых и корпусных. У многих машин масса литых деталей составляет 6080% массы машины.

С помощью литья можно получить детали самой сложной конфигурации, невыполнимые другими способами формообразования. Литейный процесс производителен и недорог.

Для литых деталей характерны пониженная прочность, различные механические показатели в разных участках отливки, склонность к образованию дефектов и напряжений. Качество отливки зависит от технологии литья и конструкции детали, поэтому конструктор должен знать основные правила литейной техники и уверенно владеть приемами, обеспечивающими получение качественных отливок при наименьших производственных затратах. Много полезных по конструированию литых деталей приводится в справочно-методическом пособии П.И. Орлова.

Действенным средством уменьшения массы является применение листовых штампованных конструкций. Детали в виде тел вращения (рис 4.1.) изготавливают раскатыванием на токарных станках (в условиях единичного или мелкосерийного производства) или штамповкой. В серийном производстве, когда масштаб выпуска оправдывает изготовление штампов, целесообразно переводить на листовую штамповку крупные детали щитки, панели, кожухи, диафрагмы, обтекатели, облицовки и др.).

Пониженную прочность и жесткость тонколистовых конструкций компенсируют приданием скорлупчатых или сводчатых форм, выдавливанием рельефов, отбортовкой, введением связей, приваркой профилей жесткости.

В рамных и ферменных конструкциях значительного снижения массы можно достичь применением облегченных холодногнутых профилей из листового материала (рис. 4.2.), изготовляемых на роликовых профилегибочных станках.

Б ольшие возможности облегчения деталей обеспечивает процесс экструзии (выдавливание из цилиндра нагретого до пластичного состояния металла через отверстие матрицы), освоенной в настоящее время для легких сплавов и сталей.

Вводя в отверстие матрицы профильные дорны, можно придать изделиям сложную форму, требуемую функциональным назначением детали. В частности, можно получить рациональные по прочности и жесткости профили с перегородками, диагональными связями, ячеистые и сотовые профили (рис. 4.3, а).Детали с переменным по длине профилем формируют путем программированного перемещения дорнов относительно матрицы, вследствие чего последовательно изменяются размеры и форма профилирующего сечения, через которое вытекает металл.Перемещением ступенчатого дорна вперед и назад по заданной программе получают трубчатые детали переменной толщины, с утолщениями на концах, внутренними кольцевыми и вафельными ребрами (рис. 4.3,б). Вращением дорна в процессе прессования получают внутренние спиральные ребра.Д лина деталей, изготовляемых экструзией, ограничивается объемом рабочего цилиндра экструдера.

Механическая обработка принадлежит к числу наиболее трудоемких и дорогих способов изготовления и составляет до 70% стоимости изделия.

В конструкции механически обрабатываемых деталей должно быть предусмотрено максимальное сокращение трудоемкости обработки при одновременном обеспечении высокого качества и надежности машин. При конструировании механически обрабатываемых деталей необходимо соблюдать следующие правила:

сокращать протяженность механически обрабатываемых поверхностей до конструктивно необходимого минимума;

уменьшать количество металла, снимаемого при обработке;

предусматривать изготовление деталей наиболее производительными методами обработки без снятия стружки (штамповкой, холодной высадкой, чеканкой и т. д.);

шире применять профильный и сортовой прокат с сохранением наибольшего числа черных поверхностей:

предусматривать изготовление деталей из заготовок с формой, возможно близкой к форме окончательного изделия:

облегчать изготовление трудоемких деталей путем применения составных конструкций:

избегать излишне точной механической обработки. Применять в каждом отдельном случае наиболее низкую точность, обеспечивающую правильную работу узла и удовлетворяющую условию взаимозаменяемости;

обеспечивать возможность применения наиболее производительных способов механической обработки (обработка мерным многолезвийным инструментом и т. д.);

предусматривать возможность обработки напроход, являющейся главным условием повышения производительности, получения высокой точности и малой шероховатости обрабатываемых поверхностей;

при невозможности обработки напроход обеспечивать выход обрабатывающею инструмента на расстояние, достаточное для получения точных поверхностей;

обеспечивать удобный подход режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям;

предусматривать возможность обработки максимального числа поверхностей при одной операции на одном станке, с одного установа, одним и тем же инструментом;

деталям многократного и массового применения придавать формы, допускающие групповую обработку с применением комбинированного инструмента;

обеспечивать возможность обработки точных соосных и параллельных отверстий с одного установа, облегчающей получение соосности и точных межосевых расстояний;

предусматривать четкое разделение поверхностей, обрабатываемых на различных операциях, различным инструментом и с различной степенью точности;

между обрабатываемыми и ближайшими необрабатываемыми поверхностями предусматривать расстояния, обеспечивающие обработку при наибольших возможных по производственным условиям колебаниях размеров заготовки;

избегать совместной обработки деталей в сборе, нарушающей непрерывность производственного потока, снижающей взаимозаменяемость и затрудняющей смену деталей в эксплуатации;

сокращать номенклатуру обрабатывающего инструмента путем унификации размеров и формы обрабатываемых элементов;

в единичном и мелкосерийном производстве сводить к минимуму применение специального режущего инструмента, по возможности обходясь стандартным инструментом;

придавать обрабатываемым поверхностям форму, обеспечивающую равномерную и безударную работу инструмента;

разгружать цилиндрический многолезвийный инструмент (сверла, развертки, зенкеры и т. д.) от одностороннего давления при обработке; придавать обрабатываемым участкам высокую и равномерную жесткость, обеспечивающую точную обработку и способствующую применению производительных способов обработки;

предусматривать удобные базы для контроля размеров по возможности с применением универсального измерительного инструмента.

Лекция №9