2.3.3 Технология изготовления детали класса «корпус»

Корпусные детали в большинстве случаев являются базовыми деталями, которые определяют положение отдельных сборочных единиц с заданной точностью. Корпусные детали должны обеспе­чить постоянство относительного положения деталей и механиз­мов как в статическом положении, так и в процессе эксплуатации, а также плавность их работы и отсутствие вибраций.

Конструктивная форма, размеры, точностные характеристики, применяемые материалы зависят от служебного назначения деталей и условий их работы.

Все корпусные детали можно разделить на группы:

j Корпусные детали коробчатой формы: имеют обычно форму параллелепипеда, могут быть разъемными и неразъемными по осям всех или части отверстий и иметь внутренние перегородки.

k Корпусные детали с внутренними цилиндрическими поверх­ностями; блоки цилиндров, цилиндры двигателей, компрессоры. Эта группа деталей имеет точные по размерам и форме отверстия ци­линдров, а также отверстия для цилиндров, а также отверстия для установки других валов.

l Корпусные детали сложной пространственной формы.

m Каретки, салазки, столы, ползуны, планшайбы в процессе эксплуатации осуществляют возвратно-поступательное или враща­тельное относительное движение.

n Кронштейны, угольники, стойки»

o Плиты, крышки, кожухи, поддоны, корыта (рисунки 4.28 – 4.29)

К корпусным деталям предъявляются технические требования по прочности, жесткости, износоустойчивости, точности, герметичнос­ти»

Требования следующие:

а) точность формы базирующих поверхностей – плоскостность (0,04 мм) или прямолиней-ность (0,03 мм) плоскостей в определен­ных направлениях.

б) точность положения плоских базирующих поверхностей - в одной плоскости, в парал-лельных, перпендикулярных;

в) точность расстояния между параллельными плоскостями (0, 05-0, 1 мм);

г) точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий;

д) точность расстояния между осями отверстий, соосность отверстий (0,03 мм);

е) параллельность и перпендикулярность осей отверстий (0,1- 0,05 мм).

Пример технических требований представлен в таблице 4.1.

Большинство корпусных деталей изготавливают из серого чугу­на и углеродистой стали, ковкого чугуна, легированных сталей и цветных сплавов.

Серый чугун является хорошим конструктивным материалом, достаточно дешевым и обладающим хорошими технологическими свойст­вами (жидкотекучестью, обрабатываемостью). Из серого чугуна марок СЧ15-32, СЧ18-36, СЧ21-40 делают детали металлорежущих станков, не имеющие поверх­ностей, работающих на износ - корпуса центробежных насосов, ре­дукторов и т.д.

Для сварных корпусов применяют малоуглеродистые стали (ст 3, ст 4).

Корпусные детали, работающие в условиях вибрации или подвер­гающиеся изгибающим и скручивающим моментам, ударным нагрузкам изготавливают из ковкого чугуна или стали.

Детали, работающие в агрессивной среде изготавливают из ма­териалов, обладающих повышенным сопротивлением коррозии. Корпусы насосов, перекачивающих кислоты - из ферросилида (сплав, содержа­щий до 15% Si), нержавеющих сталей (X18Н10Т). Корпусы насосов, перекачивающих морскую воду - из бронзы и латуни.

Большое применение находят алюминиевые сплавы.

Таблица 4.1

Допускаемые отклонения по основным параметрам в миллиметрах

Отклонения	Корпус передней бабки токарного станка 1К62	Корпус паровой турбины ВКТ-100
Непрямолинейность плоскостей основных баз	0,03 *	По плоскости разъема 0,03* на длине 1000 мм до шабрения
Неплоскостность основных баз	0,04*	0,04 на длине 1000 мм
Погрешности диаметральных размеров ответственных отверстий		1845 ± 0,2
Погрешности геометрической формы ответственных отверстий	В пределах половины допуска 1-го и 2-го классов на диаметр отверстия	В пределах половины допуска на диаметр
Несоосность основных отверстий	0,03 на длине 700 мм	Относительный поворот осей 0,015 – 0,05 на длине 1000 мм
Погрешности расстояний от осей основных отверстий до плоскостей	Пригоняются при сборке 215 - 0,1*	-
Непараллельности осей ответственных отверстий относительно основных баз	0,1 на длине 725 мм*	0,1 на длине 4778 мм
Непараллельности осей ответственных отверстий	0,08 на длине 725 мм	-
Погрешности межосевых расстояний	± 0,06	-
Неперпендикулярность торцовых поверхностей	0,04 на диаметре 195 мм	0,08 на диаметре 700 мм

Заготовки изготавливают литьем или сваркой.

Литые заготовки получают литьем в формовочную смесь, кокиль, оболочковые формы, под давлением, по выплавляемым моделям.

Сварные заготовки получают резкой или штамповкой отдельных элементов с последующей сваркой.

Машинную формовку по металлическим моделям применяют для по­лучения мелких и средних отливок.

Литье в кокиль или металлические формы применяют для загото­вок из цветных сплавов, чугуна, стали. Обычно получают заготовки размерами до 1,5 м и весом до 85 кг.

Точность размеров может быть выдержана в пределах (+0,12 - + 1,0 мм).

Литье в металлические формы может быть применено для деталей:

1) толщина стенки должна быть достаточной, минимальная толщина сте­нок для мелких отливок 3 мм, для крупных 20 мм.

2) отливки не должны иметь большого количества выступающих наружных частей и углублений, затрудняющих удаление отливки из формы, не должно быть резких переходов от толстой стенки к тонкой, острых внутренних углов и т.д.;

3) литье под давлением применяют для заготовок сложной фор­мы, фасонные тонкостенные с отверстиями различной Формы и размеров, внутренними и внешними резьбами. Заготовки обладают высокими меха­ническими свойствами и имеют прекрасный внешний вид. Точность та­ких отливок соответствует IT 11-17, чистота 5-7 классам шерохова­тости.

Сварные заготовки следует подвергать термической обработке (отжигу, отпуску и т.д.). Для правильного выбора способа получе­ния заготовки нужно рассматривать комплексно процесс получения заготовки и дальнейшей ее обработки.

Содержание и построение технологического процесса (ТП) ме­ханической обработки корпусной детали зависит от конструктивной формы, размеров и веса детали, вида заготовки, технических тре­бований и программы выпуска.

Последовательность обработки поверхностей определяется в основном выбором баз и схемой размерных связей поверхностей де­тали.

Рисунок 4.28 – Корпусные детали:

а – деталь коробчатого типа; б – блок цилиндров; в – корпус центробежного насоса; г – каретка; д - плита

Выбор технологических баз является ответственным моментом в разработке ТП изготовления детали, т.к. их выбор во многом опре­деляет точность и экономичность изготовления детали.

Выбор баз начинается с анализа функций, которые предписано исполнять поверхностям_t служебное назначение и размерные связи между поверхностями.

Чаще положение большинства поверхностей задается относитель­но основных баз детали. Поэтому в качестве технологических баз выбирают основные базы детали, стремясь сохранить принцип единст­ва баз в ТП.

Отступление от этого правила могут быть вызваны тем, что по­ложение большинства поверхностей детали задано не относительно основных баз, а относительно каких-то других поверхностей, напри­мер, вспомогательных баз.

Рисунок 4.29 – Кронштейны, угольники и стойки:

1,2 и 6 – кронштейны, 3 и 4 – крышки, 5 – угольник, 7 – корпус

На практике наиболее часто применяют две схемы базирования: по трем плоскостям (координатный угол); по плоскости и двум от­верстиям, выполненным по H7 – H8 с перпенди-кулярными осями (схема установки на плоскость и 2 пальца - гладкий и срезанный). Иногда соблюдение единства баз приводит к более длинным техноло­гическим размерным цепям. В этом случае возможен отход от един­ства баз.

В условиях единичного и мелкосерийного производства, а так­же при обработке крупно-габаритных деталей механическую обработку заготовок начинают с разметки. Разметка - одна из ответственных операций.

Разметку выполняют с целью определения, получится ли годная готовая деталь из заготовки. Разметку выполняют в следующей по­следовательности:

1. Наносят основные центровые риски.

2. От них наносят все остальные горизонтальные риски, опре­деляющие контуры детали и относительные положения осей отверстий.

3. Наносят вертикальные риски.

4. Наносят наклонные риски и окружности отверстий.

При разметке заготовок, если у детали имеются стенки, толщину которых нужно выдержать, то разметку проводят с учетом этого ус­ловия.

Если в заготовке имеются перекосы, смещения поверхностей и другие дефекты, то центровые риски наносят с учетом этих недос­татков, чтобы "выкроить" деталь из заготовки и исправить эти недостатки во время обработки.

При разметке все размеры нужно выдерживать от одной поверх­ности.

Установку корпуса на станке по разметке производят по рис­кам при помощи рейсмаса.

При разработке ТП детали типа "корпус", необходимо прежде всего проанализировать технологичность конструкции детали.

К конструкции детали предъявляются основные требования:

1. Наличие правильной геометрической формы у детали.

2. Наличие удобных и надежных баз.

3. Простановка размеров и определение точности положения обрабатываемых поверхностей относительно баз.

4. Простота геометрической формы, допускающая полную меха­ническую обработку ее без смены баз.

5. Открытые для сквозной обработки наружные поверхности (плоскости) и расположение в этих плоскостях обрабатываемых бобышек и платиков.

6. Гладкие, сквозные отверстия с минимальным количеством ступеней, диаметры ступеней должны уменьшаться от периферии к середине детали.

7. Перпендикулярность торцов отверстий к их осям.

8. Минимальное количество крепежных отверстий.

9. Достаточная жесткость детали, допускающая ее обработку высокой производительными методам.

Если рассматривать корпусные детали, то можно выявить, что 10% основных отверстий, предназначенных для монтажа валов, шпинделей, изготавливают no IT6, 50% по IT7, около 30% по IT8, 9 и до 10% менее точными.

Диаметры основных отверстий в корпусах ограничены размерами от 20 до 50 мм.

Маршрут обработки корпусной детали состоит из этапов:

• обработка поверхностей, используемых в качестве технологических баз;

• обработка взаимосвязанных плоских поверхностей;

• обработка основных отверстий;

• обработка присоединительных отверстий;

• финишная обработка плоскостей и основных отверстий.

Каждый из этапов может состоять из нескольких операций или наоборот одна операция может включать в себя несколько этапов. Во многих случаях в маршрут включают термические операции ста­рения и отжига между черновой и чистовой обработкой.

Обработку сложных корпусных деталей ведут в основном на сверлильно-фрезерно-расточных многоинструментальных станках с ЧПУ.

При отборе деталей и операций необходимо учитывать следую­щее:

1. Допустимые отклонения по параметрам точности обрабаты­ваемых деталей должны быть больше эксплуатационной точности станка.

2. Чистовые переходы целесообразно выполнять на более точных станках, а полную обработку (черновая и чистовая) – на станках, обеспечивающих одновременно интенсивные режимы резания, требуемую точность и безотказность работы.

3. Сложные и продолжительные операции обработки дорогостоя­щих заготовок целесообразно выполнять на станках, характеризующихся более высоким уровнем надежности.

На многоинструментальных станках с ЧПУ обычно используют универсальный режущий инструмент, который применяют на универ­сальных станках. Однако требования к точности исполнения разме­ров, геометрической форме, качеству заточки режущих кромок и к стойкости инструмента для станков с ЧПУ значительно выше.

Максимальные диаметральные размеры инструмента ограничи­ваются расстоянием между гнездами магазина, линейные размеры - жесткостью инструмента, масса инструмента – грузо-подъемностью автоматической руки.

Режущий инструмент хранят, по возможности, комплектно со вспомогательным инструментом (оправка, патрон) и не применяют при обработке на станках с ручным управлением. Инструмент настраивают на осевой и радиальный размер на оптических приборах вне станка.

Операции, выполняемые на станке с ЧПУ, могут охватывать весь технологический процесс изготовления детали или только часть его. На многоинструментальных станках следует выполнять только те операции, которые позволяют при обеспечении требуемой точнос­ти существенно повысить производительность обработки и обеспе­чить ее эффективность.

Для выполнения некоторых операций обработки (подготовка баз, шлифование плоскостей, координатное растачивание отверстий и т.д.) следует использовать станки с ручным управлением, т.к. обеспечение требуемой точности на многоинструментальном станке неэкономично или затруднено.

Концентрация переходов обработки в операции, выполняемых на станках с ЧПУ, позволяет сократить число операций, трудоемкость обработки, повысить точность относительного положения поверхнос­тей деталей»

Для решения вопросов, связанных с построением технологии обработки корпусных деталей на многоинструментальных станках каждую корпусную деталь рассматривают как сочетание элементар­ных поверхностей (отверстия, плоскости, пазы и т.д.). Такое представление облегчает выбор технологических решений обработки детали, инструмента, формализацию разработки ТП.

При проектировании операции решают следующие вопросы:

• определение номенклатуры переходов обработки каждой из обрабатываемых поверхностей и их последовательности в процессе выполнения операции;

• назначения режущих, вспомогательных инструментов;

• определение координат опорных точек и траекторий пере­мещения инструмента;

• назначение режимов резания, межпереходных припусков на обработку и т.д.

Технологические переходы обработки элементарной поверхнос­ти (отверстие, плоскость, паз и т. д.) выбирают по отработанным технологическим схемам. Технологическая схема представляет со­бой комплекс последовательно выполняемых переходов, необходимых для обеспечения требуемого качества поверхности.

В начале операции фрезеруют внешние и внутренние плоскости, пазы, наружные и внутренние контуры торцевыми и концевыми фреза­ми, затем обрабатывают основные и вспомогательные отверстия большого диаметра и вспомогательные отверстия малого диаметра.

В качестве первого перехода обработки литых отверстий на станках с позиционной системой управления следует применять рас­тачивание, а не зенкерование, т.к. смещение оси обрабатываемого отверстия значительно меньше. На станках с контурной системой управления целесообразно применять фрезерование вместо растачи­вания, т.к. концевая фреза менее чувствительна к неравномернос­ти припуска на обработку, и в том случае длина отверстия не превышает длину режущей части фрезы (рисунки 4.30 – 4.31).

Рисунок 4.30 – Обеспечение равномерного припуска при растачивании

отверстия в корпусной детали

Рисунок 4.31 – Схемы основных способов растачивания

на горизонтально-расточных станках