ММК Спецтехнология ЛА 2013

1.4.3.Факторы, влияющие на качество.

Шероховатость поверхностей заготовок возникает от воздействия ряда факторов в процессе их получения. Заготовки из проката имеют следы шероховатостей прокатных валков. Высота поверхностных неровностей горячекатаного проката не превышает 150 мкм, а холоднотянутого 1,5-4 мм. У горячештампованных заготовок на поверхности остаются следы окалины и воспроизводятся поверхностные погрешности штампов. В зависимости от размера заготовок и состояния штампов высота поверхностных неровностей составляет 150-500 мкм.

Шероховатость поверхностей отливок зависит от шероховатости стенок литейных форм, величины зерен формовочной смеси, плотности ее набивки. При литье в песчаные формы ручной формовки мелких заготовок поверхностные неровности достигают 500 мкм, у крупных заготовок 1500 мкм. При машинной формовке они равны 300 мкм; при кокильном и центробежном литье 200 мкм; при литье под давлением 10 мкм; при литье по выплавляемым моделям 10-40 мкм.

Поверхностный слой заготовок, полученных ковкой, горячей штамповкой и прокаткой, состоит из обезуглероженной зоны и переходит в зону, в которой наблюдается частичное обезуглероживание. Глубина обезуглероженного слоя: у заготовок, полученных свободной ковкой 500-1000 мкм; у проката до

150 мкм.

Поверхностный слой стальных отливок имеет зону обезуглероживания глубиной до 200 мкм и далее переходную зону с частичным обезуглероживанием.

При обработке заготовок резанием на их поверхности возникают микронеровности. Шероховатость, измеренная в направлении движения подачи (поперечная шероховатость) больше шероховатости, измеренной в направлении главного движения режущего инструмента (продольная шероховатость).

На шероховатость обработанной поверхности влияет ряд факторов. Прежде всего, она зависит от метода обработки. Каждому методу обработки свойственен определенный диапазон высоты микронеровностей, формы штрихов от режущего инструмента и схемы расположения их на обработанной поверхности, определяемая кинематикой движения инструмента относительно заготовки. Режимы резания оказывают значительное влияние на шероховатость. Большое влияние оказывает скорость резания, с увеличением которой до 20-25 м/мин высота микронеровностей достигает наибольшего значения. С дальнейшим увеличением скорости резания шероховатость постепенно уменьшается.

Влияние подачи сказывается по-разному. При точении стандартными проходными резцами с углом в плане 450 и малым радиусом закругления вершины влияние подачи весьма заметно. При точении резцами с широкой режущей кромкой влияние подачи на шероховатость практически отсутствует.

Глубина резания не оказывает влияния на шероховатость, если жесткость технологической системы достаточно велика. Форма режущей кромки инструмента влияет на шероховатость, однако, образование микронеровностей нельзя объяснить только следом движения режущей кромки в материале заготовки.

При шлифовании шероховатость уменьшается с увеличением окружной скорости шлифовального круга, уменьшением размера зерна круга и глубины шлифования.

На шероховатость поверхности влияют механические свойства, химический состав и структура материала заготовок. При обработке заготовок из мягкой низкоуглеродистой стали получается более шероховатая поверхность, чем при обработке заготовок из твердой стали с большим содержанием углерода.

На получаемую при обработке шероховатость оказывает существенное влияние жесткость технологической системы. Непостоянство жесткости в разных сечениях заготовки, обусловленное условиями ее закрепления, вызывает неоднородность шероховатости обработанной поверхности.

Вибрации элементов технологической системы периодически изменяют положение режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности, создавая на ней выступы и впадины.

Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей машин изменяются под влиянием силовых и тепловых факторов. Результатом силового воздействия при обработке лезвийными инструментами при пластической деформации является разрушение структуры, повороты и смещение кристаллов и наклеп поверхностного слоя, характеризуемый повышением микротвердости и снижением вязкости.

При шлифовании состояние поверхностного слоя в значительной мере определяется тепловыми явлениями; а также силовыми воздействиями. В поверхностном слое происходят структурные преобразования и на границах зерен появляются карбиды, образуются зоны закалки или отпуска, возникают положительные или отрицательные остаточные напряжения.

При электроимпульсной обработке происходит изменение структуры основного металла; измененная структура отличается большей или меньшей неоднородностью. С увеличением силы тока толщина слоя увеличивается, с увеличением частоты импульсов толщина уменьшается.

При обработке в электролите (электролитическая обработка) поверхностный слой насыщается водородом, что может привести к крупной поломке деталей.

Оценку шероховатости поверхности производят при контроле и приемке деталей, а также при выполнении исследований в лабораторных условиях. Применяемые методы оценки можно разделить на прямые и косвенные. Для прямой оценки шероховатости применяют щуповые (профилометры и профилографы) и оптические (двойной и интерференционный микроскопы) приборы. Для косвенной оценки используют эталоны шероховатости и интегральные методы.

1.5.2. Проектирование технологических процессов обработки деталей машин.

Целевое назначение технологических разработок. Основные случаи технологических разработок.

Проектирование технологических процессов механической обработки имеет целью дать подробное описание процессов изготовления детали с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта.

Технологические процессы разрабатывают при проектировании новых и реконструкции существующих заводов, а также при организации производства новых объектов на действующих заводах.

Технологические процессы подразделяют на индивидуальные, типовые и групповые. Индивидуальные разрабатывают на оригинальные детали, типовые на нормализованные и стандартные изделия и групповые на конструктивно и технологически сходные детали.

Исходные данные для проектирования технологических процессов механической обработки.

В тех случаях, когда технологические процессы проектируют для новых заводов, исходными данными являются: рабочий чертеж, определяющий материал, конструктивные формы и размеры детали; технические условия на изготовление детали, характеризующие точность и качество обработки ее поверхностей, а также особые требования (твердость и структура материала, термическая обработка, балансировка, подгонка по весу и проч.); размер программного задания, срок (обычно в годах), в течение которого должна быть выполнена программа выпуска деталей. Если выпуск во времени неравномерный, то программное задание указывается по годам или другим периодам времени.

При проектировании используют справочные и нормативные материалы: каталоги и паспорта оборудования; альбомы приспособлений; ГОСТы и нормали на режущий и измерительный инструмент, нормативы по точности, шероховатости, расчету припусков, режимам резания и техническому нормированию времени; тарифно-квалификационные справочники и др.

Общая методика и последовательность проектирования.

Проектирование технологических процессов отличается сложностью и трудоемкостью. Процесс проектирования состоит из комплекса взаимосвязанных и выполняемых в определенной последовательности этапов. К ним относятся: определение типа производства и методов работы, выбор метода получения заготовки и установление предъявляемых к ней требований, выбор установочных баз, выбор комплекса последовательно выполняемых методов (маршрута) обработки отдельных поверхностей, составление маршрута обработки деталей в целом, предварительная наметка операций, расчет промежуточных припусков, установление технологических допусков и предельных размеров заготовки по технологическим переходам, уточнение содержания операций, и степени концентрации технологических переходов, выбор оборудования, инструментов и приспособлений, установление режимов резания, определение настроечных размеров, уточнение схем установки и закрепления заготовки для разработки технического задания на конструирование приспособлений; установление норм времени и квалификации исполнителей, оформление технологической документации.

Технологический контроль рабочего чертежа и технических условий.

Проектированию технологического процесса предшествует подробное изучение рабочего чертежа детали, технических условий на ее изготовление и условий ее работы в изделии. При контроле рабочего чертежа выявляют возможности улучшения технологичности конструкции детали.

Тип производства определяют после расчета темпа работы для заданной детали по формуле:

T=60*F\N;

F-фонд времени (ч).

N- программное задание (шт.) за тот же период.

Если величина темпа близка или меньше предварительно и ориентировочно установленной средней длительности большей части наиболее характерных операций обработки, то производство принимают массовым.

Если величина темпа значительно превосходит предполагаемую длительность отдельных операций обработки, изготовление детали должно выполняться по принципам серийного производства.

Выбор метода получения заготовки.

Конструктор изделия устанавливает материал детали и его марку по имеющимся стандартам. Он назначает также необходимую термическую обработку детали. Учитывая условия ее работы в машине, он может указать предпочтительный способ получения заготовки (ковка вместо литья, ковка вместо проката). На основе этих данных технолог выбирает конкретный метод получения заготовки. Выбор метода определяется:

1)Технологической характеристикой материала детали, т. е. его литейными свойствами и способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, а также структурными изменениями материала заготовки (расположение волокон в поковках; величина зерен в отливках и т. д.)

2)Конструктивными формами и размерами заготовки;

3)Требуемой точностью выполнения заготовки, шероховатостью и качеством ее поверхностных слоев;

4)Величиной программы выпуска и заданными сроками выполнения этой программы.