Технологичность деталей и узлов металлорежущих станков

Технологичность конструкции — совокупность свойств кон­струкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных кон­струкций изделий того же назначения при обеспечении установ­ленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

К условиям изготовления или ремонта изделий относятся тип, специализация и организация производства, годовая программа и повторяемость выпуска, а также применяемые технологические процессы.

По показателям технологичности конструкции и другим све­дениям следует руководствоваться стандартами.

Начиная от технического задания и до выпуска рабочих чер­тежей, в процессе изготовления и при испытании опытных об­разцов нужно уделять серьезное внимание технологичности кон­струкции, т. е. обращать внимание на следующее:

а) выбор современных конструктивных решений, оптимального варианта кинематики и компоновки станка;

б) использование стандартных, нормализованных агрегатов, узлов и деталей;

в) рациональное разделение станка на самостоятельные узлы— составные сборочные единицы, обеспечивающее возможность па­раллельной независимой сборки, удобство монтажа и регулиро­вания;

г) рациональный выбор номенклатуры марок материалов и заготовок для основных деталей станка;

д) обоснованный выбор баз, а также системы простановки раз­меров и допусков на сборочные размеры, обеспечивающий точ­ность сборки, экономически целесообразный уровень взаимоза­меняемости и удовлетворительную работу станка;

е) удобство транспортирования крупных и особо точных дета­лей, а также станка.

При разработке рабочей документации следует предусмотреть:

а) выбор простых геометрических форм деталей, а также ра­циональный выбор вида и формы их заготовок, обеспечивающих экономичное изготовление деталей по типовым технологическим процессам наиболее совершенными методами с применением пере­налаживаемых оснастки и оборудования, станков с ЧПУ;

б) рациональный выбор баз, правильную простановку разме­ров и рациональное установление точности изготовления и шеро­ховатости поверхностей, которые обеспечат экономичное изго­товление деталей и сборку узлов, а также удовлетворение всем требованиям технических условий (ТУ) и эксплуатации;

в) возможность применения производительных и экономич­ных методов сборки отдельных узлов и станка в целом;

г) рациональную унификацию узлов, деталей, элементов де­талей, заготовок, материалов, видов покрытий, способов терми­ческой обработки и т. д.

В процессе изготовления и испытания опытного образца, а также в случае изготовления опытной партии станков выяв­ляется, насколько правильно и удачно решены требования техно­логичности и на основании этого разрабатываются мероприятия по улучшению технологичности станка для серийного производ­ства. В процессе серийного производства проводится дальнейшая отработка технологичности. Это делается с той целью, чтобы при модернизации внести изменения, улучшающие технологич­ность станка. Кроме того, накопленные материалы используются при проектировании новых станков. Отрабатывая конструк­цию станка на технологичность, нужно учитывать масштаб вы­пуска, тип производства (единичный, серийный, крупносерийный) и специфику намечаемого завода-изготовителя с тем, чтобы кон­струкции отдельных деталей, узлов и станка позволили рацио­нально организовать производство с учетом указанных фак­торов.

Следует отметить необходимость совместной работы конструк­торов и технологов на всех стадиях проектирования станка. Практика работы показывает, что анализ технической докумен­тации после окончания проектирования и разработки рабочих чертежей не дает требуемого эффекта, при этом вносят лишь изме­нения, незначительно улучшающие технологичность конструк­ций. Во многих конструкторских бюро технологи принимают непосредственное участие в процессе проектирования. При выпол­нении отдельных этапов проекта технологи и конструкторы отра­батывают конструкцию на технологичность и к концу разработки рабочих чертежей выдают задание на проектирование техноло­гической оснастки. В результате такой работы повышается уровень технологичности конструкций и намного сокращаются сроки подготовки производства.

Для повышения технологичности деталей, обрабатываемых на. металлорежущих станках, необходимо:

а) применять заготовки, близкие по форме и размерам к го­товой детали;

б) сокращать число и размеры обрабатываемых поверхностей;

в) обеспечивать достаточную жесткость заготовок и удобные базы для установки и закрепления их при обработке и транспор­тировке;

г) предусматривать легкий доступ ко всем поверхностям при обработке и контроле;

д) обеспечивать обработку на проход и удобство входа и выхода инструмента;

е) четко разграничивать места обработки на различных опе­рациях;

ж) предусматривать обработку стандартным инструментом (лучше если одновременно нескольких деталей);

з) унифицировать детали и их элементы;

и) располагать плоские поверхности параллельно или пер­пендикулярно друг к другу так, чтобы с одной установки обра­батывались поверхности, связанные условиями параллельности, перпендикулярности и т. п.;

к) упрощать формы поверхностей, для этого сложные детали расчленять на простые с последующим соединением их;

л) совмещать конструктивные и технологические базы;

м) создавать условия для безударного съема материала при обработке, устраняя окна и отверстия, прерывающие обрабаты­ваемые поверхности;

н) рационально назначать допуски и требуемую шерохова­тость поверхности;

о) правильно проставлять размеры на чертежах.

К литым деталям дополнительно предъявляются следующие требования.

1 . Возможность машинного изготовления литейных форм (с уче­том имеющихся типов формовочных машин) по моделям с плоским разъемом.

2. При крупносерийном и массовом производствах предусмо­треть литье в кокиль или под давлением.

3. Детали должны иметь простую форму. Внутренние поверх­ности детали должны получаться е помощью минимального числа стержней при надежном их закреплении.

4. Толщина стенок должна быть наименьшей. Перегородки внутри отливок рекомендуется брать тоньше внешних стенок примерно на 20%; минимальная толщина стенки определяется (табл. 2 и 3) в зависимости от приведенного габаритного размера отливки и материала. Приведенный габаритный размер отливки

где L, В и H — соответственно длина, ширина и высота отливки в м.

5. Сопряжения между стенками отливки должны быть плав­ными, без значительных местных утолщений.

6—10 5

6. Литейные уклоны (рис. 22) следует выполнять по табл. 4, минимальные диаметры литых отверстий d надо выбирать в за­висимости от толщины стенок S:

S, мм	6-10	20-30	40-50	Св. 50
d, мм	S	S/2	S/3	50

Технологичность термически обрабатываемых деталей в основ­ном зависит от их материала, формы и заданного вида обработки. С одной стороны, материал детали и выбранный вид термической обработки должны обеспечивать требуемые свойства детали (проч­ность, твердость и т. п.).

Рис. 22. Схемы образования ли­тейных уклонов

С другой стороны, надо учитывать и проводить унификацию материалов и термической обработки деталей. Это дает возможность механизировать процесс терми­ческой обработки. При проектировании деталей сложной конфи­гурации надо учитывать возможность применения того или иного вида термической обработки.

К сварным конструкциям и их деталям предъявляются следую­щие основные требования.

1. Число деталей в конструкции и объем металла швов должны быть минимальными. Для этого надо применять штампованные листовые детали, профильный прокат, литье, поковки и штам­повки с последующим соединением их сваркой. При проектиро­вании сварных конструкций не следует завышать расчетные раз­меры швов, что приводит к понижению технологичности.

2. Сварные конструкции с большим числом деталей, с боль­шими габаритными размерами и с большим объемом сварочных работ надо расчленять на отдельные узлы. Это упрощает процесс сборки и сварки, снижает конечную деформацию и повышает точность изготовления изделий.

3. Форма деталей и их взаимное расположение не должны затруднять процесс варки; не должны загораживать сварочную ванну; должны обеспечивать свободный подвод конца электрода к любой точке шва и угол наклона электрода по отношению к вер­тикальной плоскости детали не менее 30° (рис. 23,

4. Швы необходимо располагать так, чтобы получить мини­мальные деформации и напряжения, возникающие в сварных кон­струкциях. Для этого надо стремиться к симметричному располо­жению деталей и швов в конструкции (рис. 23, б), а при сварке несимметричных элементов следует изменять длину или сечение противолежащих швов (рис. 23, в). Надо избегать пересекаю­щихся швов и швов, расположенных на небольшом расстоянии один от другого. Расстояние между параллельными швами должно быть не менее четырех-пяти толщин свариваемых деталей, а для деталей толщиной до 2 мм — не менее 10 мм.

5. Следует правильно выбирать базовую деталь для сварных конструкций. Базовой должна быть деталь простой формы с боль­шой площадью поверхности или протяженностью кромок. Жела­тельно, чтобы поверхность или кромки базовой детали совпадали с конструктивными и технологическими базами для механической обработки. Если это невозможно, то выбранная для сборки база должна быть связана с другими басварочный узел входят окончательно обра­ботанные детали или детали, которые после сварки только должны быть доведены, например, шлифованием или развертыванием, то базами для сборки под сварку должны являться конструктив­ные базы.

Для повышения технологичнозами легко контролируемыми размерами. Если в сти сборки металлорежущих станков необходимо предусмотреть независимую и параллельную сборку их основных узлов (рис. 24). Объем сборочных работ можно сократить, выбрав наиболее простую и рациональную схему узла при минимальном числе деталей, а также объединив (с соблюдением требования технологичности) несколько деталей в одну.

Рис. 28. Приемы выполнения проемов для установки болтов и гаек (а) и обеспечения достаточного места под ключ (б)

Сборка и разборка узлов и станка должны быть удобными, а места сборки доступными. Для этого следует; на деталях преду­сматривать заходные фаски (рис. 25); обеспечивать неодновре­менную установку деталей на разные посадочные поверхности (рис. 26), минимальное перемещение деталей при сборке с непод­вижной посадкой (рис. 27); оставлять достаточное место для за­вертывания винтов и гаек (рис. 28) и предусматривать средства против проворота болта при его затяжке; предусматривать сборку и разборку вала без вынимания шпонки (рис. 29) и отдельно от узла (рис. 30). Объем механической обработки и пригоночных работ на сборочных операциях должен быть минимальным. (Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков.-3-е изд., перераб., и доп.- М.: Машиностроение, 1980.- 288с.,ил.)стр. 41-74.