8. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ

Направленность раздела:

1. Освоение понятия «технологичность конструкции», ее оценки.

2. Определение коэффициентов точности Кт и шероховатости Кш по заданному чертежу детали.

3. Качественная оценка технологичности детали.

В соответствии с ГОСТ-14.205–83 технологичность – это совокупность

Качественная оценка технологичности является предварительной,

обобщенной и характеризуется показаниями: «лучше-хуже», «рекомендуется - не рекомендуется», «технологично-нетехнологично» и т.п. Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и отдельных ее элементов, при которой учтены возможности минималь-

-степени унификации следующихДэлементов (диаметров, длин, резьб, модулей, радиусов, перехода, жесткости и т.п.) в конструкции детали;

-наличия удобных для закрепления базирующих поверхностей, обеспечивающих возможность совмещения и постоянства базИ;

-возможности свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке. Например, представленные на рис. 8.1 конструкции деталей не являются технологичными, так как препятствуют подводу режущего инструмента

копределенным местам;

-удобства контроля точных параметров детали;

-возможности уменьшения протяжности точных обрабатываемых поверхностей;

-соответствия формы обрабатываемых деталей форме режущей части стандартного инструмента (резцы, фрезы, сверла, зенкера, развертки и т.д.) для их обработки.

Многочисленные примеры качественной оценки приведены в литературе [15,16].ного расхода материала и использования наиболее производительных и эконо-

48

Деталь «Вал» является технологичной, т.к. конструкция ее несложная, осесимметричная, перепады диаметров основных частей детали небольшие, что позволяет использовать в качестве заготовки для изготовления детали сортовой прокат. Это не вызовет больших расходов на материал. Поскольку относительная длина детали достаточно большая (4<l/d<10), то для обеспечения необходимой жесткости при ее обработке можно использовать способ базирования с опорой правого торца вала на центровое отверстие. При обработке всех элементов детали можно применять стандартный режущий инструмент, подвод и отвод которого к обрабатываемым поверхностям прост. Три канавки одинаковой ширины обрабатываются одним прорезным резцом. Что касается материала, то сталь 40 также является технологичной при обработке резанием, т. к. стружка с

Суммарное кол чество о ра атываемых поверхностей составляет 15, из которых девять имеют среднеарифметическое отклонение профиля RZ=10 мкм, одна поверхность – с шероховатостью Rа=2,5 мкм, три поверхности – с шероховатостью Rа=1,25мкм и две поверхности с шероховатостью Rа=0,63 мкм.

Поэтому Кш = 1 / Rср = 1/6,50 = 0,153 при

Rср = ∑Ri ni / ∑ ni = (10·9+2,5·1+1,25·3+0,63·2)/15Д= 6,50.

Деталь «Втулка» более сложная. Использование для ее изготовления заготовки из сортового проката экономически не оправдано, так как это приведет к большому расходу материала и большому объему работИна обработку резанием. С ориентацией на материал детали – литейную сталь 30Л – целесообразно получать исходную заготовку литьем. Заготовка в этом случае будет приближена к форме готовой детали. Деталь осесимметричная, нежестких элементов у детали нет, геометрические элементы конструкции детали являются унифицированными. Однако технологичность конструкции детали усложнена наличием канавки внутри центрового отверстия, доступ к которой расточным резцом осложнен при подводе с обеих сторон: с правой стороны – в связи с малым отверстием диаметром Ø 30 мм и глубиной врезания 9 мм, с левой стороны – в связи с большим расстоянием до канавки, равным 105 мм. Суммарное количество размеров составляет 17, из которых один размер выполняется по 6-му квалитету точности, один – по 8-му, один – по 9-му, один – по 12-му, остальные десять размеров – по 14-му квалитету. Тогда Кт=1–1/Тср = 1–1/12,5 = 0,92 при

51

Тср = ∑Тi ni / ∑ni = (14٠10+12·1+9٠1+8·1+6٠1) /14=12,5.

По параметрам шероховатости суммарное количество обрабатываемых поверхностей составляет 13, из которых девять могут иметь среднеарифметическое отклонение профиля до RZ = 40 мкм, три поверхности – с шероховатостью Rа= 2,5 мкм, одна поверхность – с шероховатостью Rа = 1,25 мкм. Тогда

гических процессов (разработка маршрута изготовления детали).

2.Обоснование способа получения исходной заготовки и ее подготовки к механической обработке (отрезка, правка прутка или очистка, обрубка, обрезка отливок и штамповок и т.д.).

3.Разработка маршрута механической обработки и выбор технологических баз.

4.Определение периодов технического контроля.

5.Назначение видов очистки и подготовки детали к хранению. Разрабатываемый процесс должен быть инновационным, обеспечивающимИ

повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

52

Технологический процесс разрабатывают на основе единичного, типового или группового технологического процесса [1, 2].

Различают два вида технологического процесса:

-рабочий;

-перспективный.

Рабочим технологическим процессом называется процесс изготовления од-

- форм рован е технологического процесса; - определение тре ований экологии и безопасности жизнедеятельности; - расчет экономической эффективности; - оформление технологического процесса.

бА Этап 1. Базовой исходной информациейДдля разработки технологического

Рассмотрим первые пять этапов разработки рабочего единичного техно-

логического процесса.

процесса служат:

- рабочий чертеж детали и технические требования, регламентирующие точность, параметры шероховатости поверхностей и другие требования качества;

-форма типового технологического маршрутаИмеханической обработки деталей в условиях мелкосерийного и среднесерийного производства;

-формы и правила оформления маршрутных карт (ГОСТ 3.1118–82), в которых содержится описание технологического процесса изготовления детали по всем операциям в определенной последовательности с указанием параметров оборудования, приспособлений (оснастки), режущего инструмента, материалов

ит.д. (заполняются формы МК: 1 и 1б);- объем годового выпуска изделий (тип производства). Тип производства

53

нием (ГОСТ 3.1404–86). В операционной карте содержится описание операций технолог ческого процесса с расчленением операций по переходам, указанием режимов резания, расчетных норм времени (заполняются операционные карты), Приложение 2 (формы 2 и 2а);

- карта эскизов (ГОСТ 3.1105–84), в которой приводится графическая иллюстрация технологии изготовления детали и отдельных ее элементов;

-операционная карта контроля (ГОСТ 3.1502–85), в которой приводятся средства контроля и контролируемые размеры для каждого перехода (заполняется форма 2).

Этап 3. Выбор исходной заготовки производят исходя из минимальной себестоимости готовой детали. Чем в большей степени форма и размеры заготовки приближаются к форме и размерам детали, тем проще и дешевле ее по-

ное оборудование. Поэтому окончательное решение о выборе метода получения заготовки принимается на основе технико-экономических расчетов по нескольким конкурирующим методам.

Значительная часть деталей небольших размеров в условиях единичного и мелкосерийного производства изготавливается из сортового проката при коэффициенте использования материала 0,5 – 0,7, так как затраты на оснастку для предварительного формообразования точных заготовок обычно превосходят экономию от сокращения расхода материала.

При изготовлении крупных деталей (блоки цилиндров двигателей, корпуса коробок передач, станины станков, погоны башен , корпуса мостов автомобилей, валки прокатных станов и др.) необходимо прорабатывать вопрос переформовки проката в заготовки – поковки, получаемые свободной ковкой с ис-

54

пользованием подкладных инструментов (осадка с целью увеличения поперечных размеров; высадка фланцев или утолщений, раскатка колец и др.) или применения технологий литейного производства (литье в песчано-глинистые или стержневые формы), когда не требуется изготовления сложной технологической оснастки.

Основными методами получения заготовок в условиях крупносерийного и Смассового производства являются литье (в песчано-глинистые формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в кокиль и др.) и обработка металлов давлением (выдавливание холодное, полугорячее или горячее, высадка, горячая объемная штамповка, раскатка поперечно-клиновая, раскатка продольная и др.), а также перспективные методы: порошковая металлургия, лазерная

обработкапри, электроф з ческие и электрохимические методы.

Если при спользовании заготовок в виде проката отходы металла в стружку составляют 30–50%, то при использовании способов литья и обработки металлов давлен ем, которых фасонные заготовки приближаются к форме деталей (л тьесебестов кок ль, под давлением, по выплавляемым моделям; штамповка на ковочных горячештамповочных прессах, горизонтально-ковочных машинах и холодновысадочных автоматах, холодное выдавливание, накатывание шестерен с зубом др.), отходы сокращаются до 5–20%.

Снижен я мости заготовок можно добиться при изготовлении их на пресс-автоматах (горячештамповочныхА, холодновысадочных, горизонталь- но-ковочных машинах с горизонтальным разъемом матриц, оборудованных средствами автоматизации, литьевых машинах различных конструкций и др.), роторных и роторно-конвейерных линиях, автоматических и автоматизированных линиях, прессах, оснащенных подающими и передающими устройствами или роботами, станах поперечно-клиновойДпрокатки и зубопрокатных.

Этап 4. Технологические базы и схемы базирования выбираются для всего технологического процесса обработки. Выбор основных контактных баз начинается с выбора базы для выполнения первой операции – черновой базы.

Черновая база используется только один раз с целью обработки поверхностей заготовки для ее последующего закрепления. И Закрепление заготовки на обработанных резанием поверхностях называют чистовыми базами.

Этап 5. Разработка технологических процессов начинаются с определения технологического маршрута, в который включается все – от производства заготовки, ее отделки для механической обработки (очистка, обрубка, правка, термическая обработка и т.д.), затем планирование операций механической обработки, этапы контроля размеров изготавливаемой детали, вплоть до завершающих операций:

- очистка изготовленной детали, нанесение на неё антикоррозийного покрытия и т.д. [1,18].

В маршруте обработки производится сокращенно описание всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания их переходов и технологических режимов.

55

Маршрутное описание технологических процессов обычно используется в единичном или мелкосерийном производствах.

Примеры маршрутов обработки деталей различного типа приведены в справочнике технолога [18].

В табл. 9.2 приведен пример оформления маршрута обработки детали «Зубчатое колесо» со шлицевым отверстием (рис. 9.1). Материал: сталь 20Х. Вид за-

Примечание. В мелкосерийном производстве рекомендуется [1] с целью повышения точности обработки сначала провести черновую обработку всех поверхностей, а затем выполнить чистовую обработку тех поверхностей, для которых она необходима.

56

Примечание. После завершения операций механической обработки деталь промывается перед завершающим техническим контролем и последующей отделкой для ее хранения.

57

При проектировании маршрутов обработки валов контактными технологическими базами, как правило, являются вспомогательные, например, центровые отверстия, которые не являются конструктивной частью детали, а служат только для установки вала при его механической обработке.

Контрольные вопросы

1. На основе каких технологических процессов разрабатывается конкретный технологический процесс?

2. Что входит в этапы разработки рабочего единичного технологического процесса?

3.Что является базовой исходной информацией для разработки технологи-

1.Освоение правил составления карт точности и качества.

2.Определение необходимого количества операций и переходов для достижения заданных точности размеров и шероховатости каждой поверхности заданной детали.

3.Составление карты точности и качества.

Главной задачей при проектировании маршрутаИобработки детали является решение вопроса по выбору необходимого количества операций и переходов обработки каждой поверхности детали для достижения заданных точности их размеров и качества (шероховатости) поверхности при минимальных затратах труда. Поэтому, если точность размера детали составляет IT ≥ 13–12, а требуемый параметр шероховатости поверхности Rz ≥ 80, то назначаются операции (токарная, фрезерная, строгальная, сверлильная и т.д.), на которых возможно полное снятие общего припуска за один переход.

Большее количество операций и переходов требуется при более высокой точности размера и меньшей шероховатости обрабатываемой поверхности.

58

Ориентировочные данные о достигаемых точности и шероховатости при различных видах обработки приведены в табл. 10.1 и 10.2.

Экономическая точность механической обработки – точность, которая достигается при минимальной себестоимости обработки. При этом имеются в виду нормальные производственные условия, исправный станок, наличие требуемых приспособлений и инструментов; квалификация рабочего, соответствующая характеру работы.

Достижимая точность – та максимальная точность, которая может быть достигнута при обработке детали рабочим высокой квалификации, работаю-

59

Карта точности и качества позволяет экономить время на поиск информации по точности и качеству обработанной детали на различных операциях и переходах технологического процесса.

Карта точности и качества содержит:

- наименование и содержание каждой операции технологического процесса

60

62

Окончание табл.10.3

11. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦ Й МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Направленность раздела:

1.Обеспечение точности механической обработки деталей при различных методах обработки (табл.11.1).

2.Определение необходимого количества переходов в операциях для достижения заданных точности размеров и шероховатости поверхностей деталей.

3.Принцип назначения размеров слоёв металла, снимаемых с поверхностей заготовки.

4.Оформление переходов операций механической обработки.И

После составления маршрута обработки заготовки начинается следующий этап разработки технологического процесса – назначение технологических операций механической обработки [2]. При этом каждая операция разделяется на ряд переходов, необходимых для получения заданных точности размера и шероховатости для каждой обрабатываемой поверхности детали.

63

Составление плана механической обработки осуществляется на основе рабочего чертежа детали, чертежа заготовки, маршрута обработки и данных о точности и качестве заготовки. План обработки является одним из основных этапов подготовки технологического процесса к производству детали.

План механической обработки оформляется на бланке, в который входят: - номер операции;

С- наименование операции (например, токарная, сверлильная, фрезерная, шлифовальная и т.д.), точность обработки поверхности (например, точение черновое, точение чистовое, шлифование предварительное и т.д.), вид обработки и номер обрабатываемой поверхности (например: точить поверхность 2, рас-

точить поверхность 7, шл фовать поверхность 5 и т.д.); рациидиаметральный-; порядковые номера технологических переходов в пределах каждой опе-

-операц онные эск зы. Оформляются для каждой операции. Указываются базовые поверхности с условным о означением способа их закрепления. Обра-

-наименованиебАи модель станка, используемого на данной операции;

-оснастка и приспосо ления на станке, необходимые для осуществления данной операции.

Для выбора нео ходимых переходов для каждой обрабатываемой поверх-

ности детали служит карта точности и качества.

В качестве первых операций механическойДобработки применяют операции, при выполнении которых снимают максимальный слой металла (до 70% размера общего припуска) вплоть до полного снятия общего припуска тех поверхностей детали, точность размеров которых IT 13 ≥ 13–12 и шероховатости

данных поверхностей Rz80 и более. Это переходы черновой (обдирочной) или предварительной обработки. И

Количество последующих чистовых переходов зависит от точности размера и шероховатости каждой обрабатываемой поверхности, которые задаются, ориентируясь по данным табл. 11.1.

Разработка плана механической обработки начинается с назначения величин промежуточных размеров снимаемых слоев металла для каждой поверхности детали в зависимости от величины общего (исходного) припуска и потребного количества переходов для черновой и чистовой обработки (см. табл. 11.1).

64

глубина резания t при Rа ≤ 0,63 должна составить не более 0,1–0,4мм. При

предварительном (черновом) шлифовании снимаемый слой припуска может назначаться до 0,5 мм и более. При окончательном (тонком) шлифовании величина снимаемого слоя припуска не должна превышать 0,025–0,05мм [1].

В качестве примера представлен план механической обработки (табл. 11.2)

65

66