Учебное пособие 800260

где Pф – давление в форме; Fизд, Fн – площадь изделий и литников в плоскости разъема формы; n – количество деталей в одной пресс-форме.

Номинальное время выдержки определяют в зависимости от средней толщины

где V – объем изделия; S – площадь полной поверхности изделий. При определении объема по образцу изделия используют соотношение

где q – масса изделия; – плотность материала.

Основное методы расчета номинального значения выдержки и технологические характеристики термопластов даются в отраслевых стандартах на изготовление деталей методом литья под давлением (ОСТ 4.ГО.054.23 Пластмассы. Изготовление изделий методами литья под давлением и экструзии). Технологические характеристики термопластов и основные режимы переработки даны в справочниках по полимерным ма-

териалам.

При изготовлении деталей из термореактивных материалов при обычном

прессовании усилие прессования определяется из соотношения

изделия в плоскости разъема; Fз.к. – площадь загрузочной камеры; n – количество гнезд формы.

При использовании для литьевого прессования форм с верхней загрузочной камерой необходимо выполнить условие

где Fл - площадь литников в плоскости разъема.

При невыполнении этого условия возможно раскрытие формы при прессовании.

Если используется форма с нижней загрузочной камерой, то усилие Pсм, развиваемое верхним гидроцилиндром пресса должно соответствовать условию

Расчет времени выдержки при формообразовании дета деталей из реактопластов и основные режимы переработки приведены в отраслевом стандарте (ОСТ 4.ГО.054.230.

Пластмассы. Изготовление изделий методами прессования и пресс-литья).

Выбор режимов получения деталей из керамики зависит от исходного материала и метода формообразования.

Точность размеров радиокерамических деталей характеризуется выбором метода их изготовления и регламентируется нормалью Н10.010.008.

Основными режимами формообразования являются давление, температура предварительной сушки и режим обжига готовых изделий.

Обжиг – основной этап изготовления керамического изделия. На этой стадии технологического процесса керамический материал приобретает основные механические и электрофизические свойства. Температура обжига ряда керамических материалов приведена в /15/.

Особую группу технологических процессов составляет изготовление подложек для гибридных интегральных микросхем и подложек устройств на объемно- и поверхностно-

акустических волнах. В качестве материалов подложек применяют ситаллы,

высокоглиноземную керамику и пьезоэлектрические материалы (пьезокерамика,

пьезокварц, ниобат лития).

В курсовом проекте основное внимание должна уделяться операциям шлифовки и полировки основных поверхностей групповых заготовок и их разрезке на отдельные подложки алмазными и абразивными отрезными кругами.

Механическая обработка подложек осуществляется с целью получения требуемой точности и шероховатости поверхности. Основные требования по точности и шероховатости подложек из различных твердых и хрупких материалов даны в /20/. Для шлифования используют алмазные шлифовальные круги. Достижимая точность шлифования по 6-7 квалитетам, шероховатость поверхности ситалловых и керамических подложек микросхем Ra 0,8-0,025 мкм. Режимы резания при черновой обработке:

скорость резания 35 м/с, продольная или круговая подача 100-120 м/мин, поперечная подача в долях ширины шлифовального круга 0,3-0,6; припуск, снимаемый за один рабочий ход, 0,010-0,025 мм. Режимы резания при чистовой обработке соответственно 35

м/с; 50-60 м/мин; 0,25 ширины круга; 0,004-0,008 мм. Для получения меньшей шероховатости подложек из керамики марок ВК-94, поликора, ситаллов используют полирование суспензиями на основе алмазных микропорошоков зернистостью 5/3, 3/2,

1/0.

Характеристики шлифования и доводки подложек из пьезоэлементов на основе кварца, ниобата лития и пьезокера мики приведены в /18/.

Основные режимы шлифования, доводки и полирования, оборудование даны в соответствующих отраслевых стандартах, например, /18, 19/.

При назначении режимов следует ориентироваться на прогрессивные методы обработки и возможности оборудования. В технологические карты записываются значения режимов, обеспечение станком или прессом, для чего расчетное число давления,

величина подачи, или число оборотов шпинделя, предварительно сверяются с паспортными данными на оборудование и выбирается ближайшее меньшее их число.

3.7. Особенности разработки технологического процесса на станках с ЧПУ.

Основной особенностью станков с ЧПУ является их универсальность, сочетаемая с работой в автоматическом цикле и быстрой переналадкой при переходе от обработки одной детали к другой.

Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с ЧПУ требует не только тщательной проработки общих вопросов построения технологии, но и решения задач, являющихся специфическими для этого оборудования, например,

определения последовательности изготовления элементов детали с учетом всех технологических приемов, расчета режимов обработки, размерной увязки траектории автоматического движения инструмента с системой координат станка, формирования управляющей программы.

Технологический процесс механической обработки, в котором предполагается использование станков с ЧПУ, разрабатывается в таком же порядке, как и с ориентацией на обычные виды оборудования. Однако существуют особенности, и в первую очередь многовариантность решений.

При разработке технологического процесса необходимо учитывать дополнительные требования. Главное требование заключается в том, что все технологические решения должны быть тщательно обоснованы и проработаны с высокой степенью детализации.

Изменяется назначение технологических документов. На станках с ручным управлением технологические документы предназначены в основном для рабочего, управляющего станком. Технологические документы, разрабатываемые для технологического процесса с использованием станков с ЧПУ, предназначены в основном для программиста. В этом случае разработка процесса – этап программирования. Все данные кодируют и записыва-

ют на программоноситель.

Вторая особенность - высокая концентрация обработки на одной операции. Числовая форма представления управляющей информации и запись ее на программоносителе позволяет реализовать ее многоходовые циклы обработки, сложные траектории движения рабочего органа и обрабатывать сложные поверхности. При проектировании технологического процесса определяют коэффициент концентрации обработки /9/

С

К К (3.36)

СТ

где С – сложность обработки; Ст – технологическая сложность.

Конструктивная сложность обработки – это сложность обработки детали как геометрического тела вне зависимости от вида обработки:

где n – число основных поверхностей детали; a – коэффициент пропорциональности.

При определении n не учитывают фаски, радиусы округления, выточки и другие второстепенные элементы, которые не определяют форму детали. При n = 1 Сk = a, т.е. a –

конструктивная сложность детали с одним элементом контура. Для детали типа тел вращения n 50 , выбирают a 0,02 и конструктивная сложность укладывается в пределах a Ck

Деталь, показанная на рис. 3.14, а, содержит всего пять элементов, она простая, и ее конструктивная сложность Сk = 0,1.

Рис. 3.14.Примеры деталей для определения конструктивного коэффициента сложности

Деталь, показанная на рис. 3.14,б, является более сложной, она содержит 25

элементов, и ее конструктивная сложность Сk = 0,5.

Технологическая сложность учитывает факторы, связанные с обработкой детали. Ее критерием является трудоемкость механической обработки. Технологическая сложность определяется как произведение конструктивной сложности на определенное число технологических коэффициентов;

Кр, Ки, Кисп, Кт – коэффициенты, учитывающие соответственно размеры, материал детали, использование материала заготовки и технологичность конструкции.

Для нахождения Кр определяют размерный параметр L0 – величину, наиболее полно характеризующую размер детали. Например, для деталей типа тел вращения размерным параметром может быть L0 = L+D ( L - длине детали, D - диаметр детали). Тогда размерный коэффициент

где L'0 – базовое значение размерного параметра (например, L'0 = 1200мм).

Трудоемкость обработки деталей одной формы зависит от их размеров, например,

если обрабатывают два валика диаметром 200 мм, один из которых имеет длину L = 1000

мм, а второй L = 2000 мм, то при L'0 = 1200 мм в первом случае Кр = 1,0, во втором Кр =

1,8, т.е. трудоемкость изготовления второй детали будет выше.

Коэффициент, учитывающий материал детали, определяется по формуле

где V – скорость резания для выбранного материала; V'0 – базовое значение скорости обработки при обработке материала, который является для машиностроения наиболее типичным, например, углеродистая сталь.

В приложении 4 приведен Км для некоторых материалов в зависимости от исходной твердости.

Методика определения коэффициента использования материала дана в разд. 3.2.

Однако в формулу (3.38) подставляется значение Кисп, величина которого зависит от Ки:

сложность всех элементов одинакова, хотя у элементов контура детали она разная.

Поэтому при определении конструктивней сложности учитывают сложность отдельных:

элементов коэффициентом Кт

где KT ( 1 2 ... n ) * n 1 ;

α – относительная трудоемкость обработки отдельных конструктивных элементов детали,

с учетом способа обработки.

Технологическая сложность обработки характеризует общий объем работы,

связанный с изготовлением детали, но на каждой операция будет выполняться только часть общего объема. Поэтому сложность обработки на каждой операции С можно определить из соотношения

где Кв – коэффициент вида обработки; Кп – коэффициент полноты обработки.

Если одновременно производится черновая и чистовая обработка, то Кв = 1; если только чистовая, то Кв = 0,4; если только черновая обработка, то Кв = 0,6. Коэффициент полноты обработки показывает, какую часть общего объема обработки выполняют на данной операции:

где n1 – число основных поверхностей детали, обрабатываемых на данной операции.

Если провести подстановки, то получим

C 0,02 * n1 * K Р * K М * K ИСП * KТ * K П * K В . (3.43)

По данной методике определяют критерий сложности обработки на станке. Чем выше значение сложности обработки, тем эффективнее использование станка с ЧПУ.

При подстановке значений С и Ст в формулу (3.36) получим значение коэффициента концентрации

Из соотношения (3.44) видно, что коэффициент концентрации зависит от полноты и вида обработки. Минимальные затраты на обработку будут в том случае, когда технологические возможности оборудования соответствуют сложности выполняемой работы. Чем выше коэффициент концентрации обработки, тем целесообразнее применять станки с ЧПУ.

В общем виде условиям целесообразности применения станков с ЧПУ может быть:

выполнение отверстий сложной геометрической формы, требующее применения нескольких последовательных работающих инструментов;

сосредоточение большого числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте;

уменьшение вспомогательного времени на приемы, связанные с изменением режимов резания, переходом с обработки одной поверхности на другую, сменой режущего инструмента и т.д.

Разработка технологического процесса изготовления на станках с ЧПУ ведется в таком же порядке, как и на обычные виды оборудования, В конце анализируются те операции, на которых применение станков с программным управлением будет целесообразно.

Особое значение при подготовке заготовок для станков с ЧПУ приобретает выверка заготовок

Припуск на поверхности заготовок должен быть расположен равномерно, так как неравномерный припуск вызывает изменение сечения среза, сил резания, упругих деформаций элементов системы СПИД и снижение стабильности процесса резания надежности системы. При выборе режимов резания учитывают хрупкое разрушение твердосплавного инструмента, экономическую стойкость инструмента по сравнению с обычными станками и стабильность режимов резания. Режимы резания для станков с ЧПУ выбирают в такой последовательности: 1) глубина резания; 2) подача; 3) период экономической стойкости; 4) скорость резания.

Режимы резания на станках с ЧПУ выбирают в зависимости от марки сплава инструмента, от свойств обрабатываемого материала и характера обработки. В

приложении 5 приведены рекомендуемые значения режимов резания t и подачи S для различных марок твердых сплавов при обработке сталей и алюминиевых сплавов. Для каждого вида обработки произведена градация марок инструмента на четыре ряда.

Сплавы I ряда применяют при отсутствии требований, ограничивающих их использование; II ряда – при повышенных требованиях к производительности при износостойкости. При повышенных требованиях к надежности работы рекомендуются сплавы III и IV рядов, при этом III ряд предпочтительнее IV. Скорость резания выбирается в зависимости от глубины резания и подачи для определенного материала и вида обработки /23/.

В приложении 6 приведена табл. П.6.1 выбора скоростей резания для сталей с НВ

269-321 при равномерном однородном припуске.

Чистовая обработка материала зависит от величины подачи и радиуса при вершине многогранной пластины резца. В приложении 6 приведена табл. П.6.2 выбора подачи в

При обработке на станках с ЧПУ необходимо учитывать точность обработки.

Следует различать достижимую точность обработки и экономическую точность.

Достижимая точность – это точность обработки при высокой квалификации рабочего,

большой норме времени с применением специальной технологической оснастки и инструмента. Эта точность достижима, но часто она экономически нецелесообразна.

Экономическая точность – точность, затраты на достижение которой при данном способе обработки меньше затрат при другом способе обработки. Принято считать, что экономическая точность токарных и фрезерных станков общего назначения 9-11 квалитет,

а станков с ЧПУ – 6-9 квалитет.

3.8. Выбор оборудования и технологической оснастки

В курсовом проекте после выборе структуры операций и установления рациональной последовательности переходов и операций производится выбор оборудования,

обеспечивающего оптимальную производительность при условии обеспечения требуемого качества, и выбор конструкции оснастки.

Правила выбора технологического оборудования и технологической оснастки устанавливаются стандартами ЕСТПП.

Выбор технологического оборудования должен начинаться с анализа формирования типовых поверхностей деталей и отдельных методов их обработки с целью определения наиболее эффективных методов обработки, с учетом назначения и параметров изделия.

Выбор оборудования производят по главному параметру, являющемуся наиболее показательным для выбираемого оборудования, т.е. в наибольшей степени выявляющему его функциональные и технические возможности: обеспечение метода обработки,

точности и чистоты поверхности. На основании этих данных выбирается модель станка,

его технические характеристики. При выборе оборудования следует использовать каталоги и справочники /10,11,14/ и соответствующие отраслевые стандарты, где приводятся основные модели оборудования и их технические характеристики.