книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

Сумма расчетных припусков на все операции, пред­ назначенные для обработки какой-либо поверхности, на­ зывается общим припуском.

Размер заготовки, очевидно, равен сумме, состоящей из размера готовой детали и общего припуска (для охва­ тываемых поверхностей), или их разности (для охваты­ вающих поверхностей).

Порядок расчета операционных припусков и допусков следующий;

1) устанавливают способ получения заготовки и опре­ деляют поверхности, требующие механической обработки;

2)разрабатывают маршрутный технологический про­ цесс изготовления детали;

3)определяют по справочникам припуски (для тел вра­ щения на диаметр, а для плоскостей на сторону) и допуски на все операции (переходы) и рассчитывают операционные исполнительные размеры детали после каждой операции;

4)определяют общий припуск и размеры заготовки. Так как допуски на заготовки могут иметь положительные

иотрицательные значения, то они должны быть учтены при расчете припусков.

При определении операционных размеров исходным

является размер готовой детали, причем для увеличения срока службы калибров всех видов и точных деталей при­ боров и машин расчет ведется; а) для наружных поверх­ ностей (охватываемых — валы) от наибольшего предель­ ного размера; б) для внутренних поверхностей (охватываю­ щих — отверстия) от наименьшего предельного размера.

Использование допуска на деталь в качестве припуска, т. е. расчетов припусков от наименьшего предельного раз­ мера наружных поверхностей (валов) и от наибольшего предельного размера внутренних (отверстий) поверх­ ностей, допустимо только при изготовлении деталей, раз­ мер или износ поверхностей которых не оказывает влия­ ния на эксплуатационные качества изделия.

Допуски на операционные размеры (операционные при­ пуски) принимают по системе отверстия, а на последнюю операцию технологического процесса — допуск, устано­ вленный чертежом на готовую деталь.

При любом методе расчета припусков полученные ре­ зультаты расчета можно изобразить графически в виде схемы, что дает возможность наглядно представить пра­ вильность расчетов, а также быстро и просто просчитать минимальные значения припусков.

50

Схема расположения операционных припусков при об­ работке наружных поверхностей. Построение схем произ­ водят по результатам расчета припусков на обрабатывае­ мую поверхность. В общем виде построение схем может быть выполнено после разработки маршрутного техно­ логического процесса. Например, для обработки наруж­ ного диаметра вала (рис. 15) принят следующий порядок обработки: токарная обработка, черновое и чистовое шли­ фование. Прежде всего определяют поле допуска б на

«чистовое шлифование». Так как допуск б' на операцию «черновое шлифование» может быть не использован, то величина его войдет составной частью в расчетный при­ пуск йрасч на чистовое шлифование. От наибольшего раз­ мера вала после чернового шлифования (Dj) откладывают минимальный припуск h'min на черновое шлифование и возможно неиспользованный допуск б' на токарную обра­ ботку. От наибольшего размера вала после токарной обра­

ботки (Dn) откладывают минимальный припуск h"min на токарную обработку и допуск б'" на заготовку, получен­ ный размер (£>,,,) является номинальным (расчетным) размером заготовки. Если допуск на заготовку имеет и плюсовое значение, то его откладывают в плюс от номи­ нального размера заготовки.

51

Пример. Рассчитать припуски, операционные размеры и размер заготовки по обработке одной ступени вала

075С2а, V8, общая длина вала 500 мм.

Вкачестве исходной заготовки принят горячекатаный прокат. Маршрутный процесс обработки ступени вала: токарная обработка с установкой заготовки в центрах, черновое шлифование, чистовое шлифование.

Решение: 1) определяем допуск на вал 0 75С2а, б = = —0,03.

Наибольший размер вала равен 75 мм;

2)определяем по справочнику припуск на чистовое шлифование h = 0,12;

3)вычисляем размер вала после чернового шлифова­

ния

75 + 0,12 = 75,12;

допуск на черновое шлифование принимаем по 3-му классу точности, исполнительный размер вала после чернового шлифования составит 75,12_0>06;

4)определяем припуск на черновое шлифование h =

=0,3;

5)вычисляем размер вала после токарной обработки

75,12 + 0,3 = 75,42 75,4;

допуск на токарную обработку принимаем по 4-му классу точности, исполнительный размер вала после токарной обработки составит 75,4_0 2;

6) определяем припуск на токарную обработку h =

=3 мм;

7)вычисляем размер заготовки

75,42 + 3 = 78,42 78,4,

по ГОСТ 2590—71 на горячекатаный сортамент проката

принимаем диаметр заготовки 80i?;|.

Фактический расчетный припуск на токарную обра­ ботку составит:

80—75,40 = 4,6.

Произведенные расчеты припусков схематически изо­

бражены на рис. 16.

Для проверки правильности расчетов определяют ве­

52

личину минимального гарантированного припуска по всем операциям:

/Zmin = (75,12 — 0,06) — 75=0,06;

hmin = (75,4 — 0,2) — 75,12 = 0,08; /imin = (80 - 1,3) - 75,4 = 3,3.

Схема расположения операционных припусков при об­ работке отверстий. Построение схем расположения при­ пусков аналогично по­ строению схем для обра­ ботки наружных поверх­ ностей, различие заклю­

порядке: сверление, зенкерование и развертывание. В общем виде схема распо­

ложения припусков для данного случая изображена на рис. 17.

Рис. 17. Схема расположения операционных припусков при обработке отверстий

Пример. Рассчитать припуски на операции по обра­

53

2)определяем по справочникам припуск на разверты­ вание h — 0,2;

3)вычисляем размер отверстия после зенкерования

24 — 0,2 = 23,8;

допуск на зенкерование принимаем по 4-му классу точ­ ности, а исполнительный размер отверстия после зенкерования имеет величину 23,8+°.14;

4) определяем припуск на зенкерование h = 1,8;

5) вычисляем размер отверстия после сверления 23,8— <—1,8 = 22, учитывая значительную величину припуска на зенкерование, допуск на отверстие после сверления можем принять по 7-му классу точности (практически отверстия после сверления не контролируются), а размер отверстия после сверления составит 22+0-52.

Произведенные расчеты припусков схематично изобра­ жены на рис. 18. Минимальный — гарантированный при­ пуск на операции:

1) развертывание /tmin = 24 — (23,8 + 0,14) = 0,06;

2)зенкерование hmin = 23,8— (22+ 0,52) = 1,28;

3)сверление hmi„ = 22.

Пример построения схемы расположения припусков при обработке конических отверстий в сплошном металле показан на рис. 19. Принятый маршрутный процесс обра­ ботки: 1) сверление отверстия (Z+) в сплошном металле; 2) растачивание (Dp); 3) шлифование до размера готовой детали (Пд).

54

7. ВИДЫ ЗАГОТОВОК, ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПОДГОТОВКА К МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Первой и одной из основных задач при разработке тех­ нологического процесса изготовления детали является вы­ бор способа получения заготовки, так как форма и раз­ меры последней в большой степени определяют ход техно­ логического процесса, рациональное использование мате­ риала и производительность.

Выбор вида заготовки зависит от многих факторов, а именно: от формы и размеров детали, материала, условий работы детали в собранной конструкции, обычно оговари­ ваемых техническими требованиями, и вида производства.

Количество изготовляемых деталей и периодичность их изготовления связаны со временем и затратами на под­ готовку производства. Поэтому при изготовлении мелких серий деталей целесообразность применения способов по­ лучения заготовок, требующих больших затрат на ос­ настку (штампы, пресс-формы и т. д.), может быть решена только после технико-экономических расчетов путем со­ поставления вариантов себестоимости готовой детали при том или другом виде заготовки.

Учитывая вид производства, необходимо стремиться к выбору способа получения заготовок, обеспечивающего максимальное приближение ее по форме и размерам к форме и размерам готовой детали.

Основными способами получения заготовок являются: литье, ковка, горячая штамповка, холодная штамповка, изготовление из проката различных сортаментов, сварка, прессование из неметаллических материалов и из металло­ керамических порошков.

Литье. Этот способ получения заготовок является одним из наиболее распространенных.

Л и т ь е в з е м л ю с р у ч н о й и л и м а ш и н ­ н о й ф о р м о в к о й . В условиях единичного или мелко­ серийного производства крупных корпусных деталей стан­ ков или приборов, заготовки отливают в песчаные формы, полученные ручной формовкой по деревянным моделям. В серийном и массовом производстве заготовки деталей средней сложности и величины получают литьем в песча­ ные формы с машинной формовкой по металлическим мо­ делям. В последнем случае точность отливок несколько выше, чем при ручной формовке.

55

Образование раковин, пор, рыхлостей и других дефек­ тов больше всего наблюдается в верхней части отливки, поэтому ответственные поверхности деталей необходимо располагать внизу формы. В зависимости от расположе­ ния детали при формовке и заливке припуски распреде­ ляют неравномерно: с нижней поверхности как более ка­ чественной снимают меньшую величину припуска, чем с верхней, имеющей раковины и другие дефекты. Вели­ чины припусков на механическую обработку для отливок в песчаные формы (отливки в землю) регламентированы для чугунных отливок ГОСТ 1855—55 и для стальных ГОСТ 2009—55 (зависят от классов точности отливок и их размеров).

Л и т ь е в м е т а л л и ч е с к и е ф о р м ы ( к о ­ к и л ь ) применяют в серийном и массовом производстве деталей средних размеров (из черных и цветных ме­ таллов).

Литье в металлические формы имеет ряд преимуществ по сравнению с литьем в землю. В этом случае: а) обеспе­ чивается более высокий класс чистоты поверхности и точ­ ности отливок; б) улучшается структура металла вслед­ ствие ускоренного процесса кристаллизации; в) повы­ шается производительность труда при изготовлении отли­ вок; г) небольшие величины уклонов позволяют в отдель­ ных случаях отказаться от механической обработки по­ верхностей.

Несмотря на указанные преимущества, применение литья в металлические формы ограничивается высокой стоимостью изготовления форм и сравнительно низкой их стойкостью (при отливке мелких стальных заготовок стойкость форм составляет 600—800 шт.).

Л и т ь е п о д д а в л е н и е м применяют для полу­ чения заготовок сложной конфигурации из цветных ме­ таллов и их сплавов. Способ обеспечивает высокое ка­ чество поверхности (V4 — V6), точность (4—5-й класс) и производительность. Последующую механическую обра­ ботку применяют, как правило, только для ответственных базовых (привалочных) поверхностей.

Из-за высокой стоимости изготовления стальных прессформ литье под давлением в основном применяют только

56

ных металлов. Заготовки, полученные заливкой металла в оболочковые формы, имеют большую точность и более чистую поверхность по сравнению с литьем в землю, что позволяет отказаться от механической обработки поверх­ ностей неответственного назначения или уменьшить при­ пуски на обработку.

Положительным свойством литья в оболочковые формы является более простая конструкция металлических мо­ дельных плит и соответственно более простая технология их изготовления, что позволяет изготовлять сравнительно небольшие партии деталей. В то же время при сборке двух половин оболочек возможны их смещения относительно друг друга, что затрудняет механическую обработку отли­ тых заготовок особенно типа тел вращения.

Л и т ь е по в ы п л а в л я е м ы м м о д е л я м широко применяют для отливки небольших деталей (до 2 кг) сложной конфигурации из черных и цветных метал­ лов. Способ обеспечивает 4—5-й класс точности и 4—6-й класс чистоты поверхности заготовок. Поверхности де­ тали, не являющиеся сопрягаемыми или посадочными, во многих случаях не требуют механической обработки. Для обработки точных поверхностей предусматривают при­ пуск небольшой величины, поэтому черновые (обдирочные) операции по обработке заготовок, полученных по выплав­ ляемым моделям, не производят, а заменяют шлифованием, зенкерованием и т. д.

Одной из основных операций в получении отливок яв­ ляется изготовление моделей из легкоплавких материа­ лов (парафин, стеарин). Для серийного изготовления де­ талей и соответственно моделей применяют стальные прессформы. При изготовлении небольших партий деталей пресс-формы делают из легкоплавких сплавов. При необ­ ходимости получения заготовок для изготовления одной или нескольких деталей сложной конфигурации модель может быть собрана из отдельных простейших элементов (прямоугольники, квадраты и т. д.), изготовленных из легкоплавких материалов (стеарин, парафин, церезин). Простейшие элементы соединяют в сложные модели с по­ мощью ножа, нагретого на электроплитке. Схема сборки такой модели показана на рис. 20. Модель для отливки

части материала. Для сопоставления на рис. 20 штрихо­ выми линиями показана заготовка, т. е. кусок полосы,

57

которую обычно применяют при индивидуальном изготов­ лении такой детали.

Изготовление сборных выплавляемых моделей яв­ ляется трудоемкой операцией, но обеспечивает экономию металла и главное снижает трудоемкость механической обработки.

Подготовка литых заготовок к механической обработке.

Высокие требования к качеству поверхности и внешнему виду деталей измерительных приборов и инструментов,

литых заготовок перед их механической обработкой.

Дополнительная обработ­ ка заключается в удалении остатков литниковой систе­ мы, неровностей и выступов путем обрубки пневматиче­ скими зубилами, шлифова­ нием с помощью переносных точил и т. д.

Удаление окалины и при­ гаров песка, оказывающих резко отрицательное влияние на стойкость режущего ин­

струмента, производят обдувкой отливок металлическим «песком» или дробью, обработкой в гидропескоструйных аппаратах или травлением.

Крупные литые заготовки сложной конфигурации перед их запуском на механическую обработку подвергают кон­ трольной разметке. Назначение контрольной разметки со­ стоит в выявлении соответствия заготовки чертежу от­ ливки. При наличии отклонений размеров заготовки от чертежа отливки производят перераспределение припусков таким образом, чтобы готовая деталь вписывалась бы в заготовку. Контрольная разметка позволяет выявить годность заготовки или возможность ее использования, тем самым избежать брака и непроизводительныхзатрат времени на дальнейшую механическую обработку.

Ковка. Поковки получают свободной ковкой на моло­ тах или гидравлических ковочных прессах с помощью простого инструмента и приспособлений: гладилок, об­ жимок, подкладных штампов, пробойников, оправок для

58

раскатки отверстий и т. д. С помощью такой несложной оснастки удается получить заготовку грубо приближенную к форме готовой детали, например, заготовки резьбовых и гладких калибров-пробок крупных размеров изготов­ ляют путем оттяжки хвостовой части калибра свободной ковкой, а конфигурацию и требуемые размеры оформляют в подкладном штампе. Поковки резьбовых колец крупных размеров получают путем осадки исходной заготовки, об­ катки по поверхности наружного диаметра и прошивки с последующей раскаткой отверстия на оправке.

При определении нормы расхода металла на заготовку необходимо учитывать не только массу полученной по­ ковки, но и отходы металла на угар при нагреве. Вели­ чина угара составляет примерно 1,5—2% от массы нагре­ ваемого металла. Необходимо также учитывать отходы, полученные при рубке или отрезке исходных заготовок, отходы на «клещевину», а также отходы металла при про­ бивке отверстий (выдра) и т. п.

Горячая штамповка применяется для получения заго­ товок в серийном и массовом производстве и выполняют на штамповочных молотах или прессах.

Заготовки формуют в открытых и закрытых штампах. Открытые штампы состоят из двух частей: верхней и ниж­ ней; по линии их разъема делают зазор для выхода из­ лишков металла, образующего облой (заусенец).

В закрытых штампах зазоры для выхода излишков металла отсутствуют, т. е. осуществляется безоблойная штамповка. Штамповку в закрытых штампах нельзя про­ изводить из прутка, поэтому исходную заготовку, имею­ щую объем, равный объему готовой детали, подготавли­ вают заранее. Штамповка обеспечивает 5—7-й класс точ­ ности деталей, но из-за сложности процесса ее применяют только для получения деталей из цветных металлов.

Штамповку в открытых штампах применяют для из­ готовления деталей из стали и цветных металлов. Исход­ ными заготовками могут быть либо прутки из горячека­ таного проката, либо заранее подготовленные заготовки определенной длины. Использование прутков для штам­ повки деталей позволяет уменьшить отходы металла на «клещевину».

Для получения деталей сложного профиля и с боль­ шими перепадами по площадям поперечного сечения в раз­ ных местах по ее длине штамповку производят в много­ ручьевых штампах.

59