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

Ниже перечислены основные требования к технологич­ ности литых заготовок.

1.Для удобства выполнения механической обработки отливки должны иметь поверхности, используемые в ка­ честве установочных. При отсутствии таких поверхностей необходимо предусматривать специальные технологиче­ ские приливы, бобышки и т. д.

2.По условиям технологии литейного производства отливки должны иметь уклоны поверхностей, перпенди­ кулярных к плоскости разъема форм— большие для вну­ тренних поверхностей и меньшие для наружных. Для вы­ полнения этих условий и исключения механической обра­ ботки нерабочих поверхностей в конструкции детали должны быть заранее предусмотрены уклоны. Величина таких уклонов, называемых конструкторскими, зависит от метода получения отливок и размеров детали, например, для отливок в песчаные формы деталей с высотой от 25 до 500 мм уклоны принимаются от 1/10 до 1/20.

Формовочные уклоны, т. е. уклоны, не оговорен­

ные на чертеже детали, выполняются в соответствии

сГОСТ 3212—57.

3.Конструктивное оформление отливок должно исклю­

чать резкие переходы — плавность сопряжений поверх­ ностей обеспечивается закруглениями определенного ра­ диуса.

4. Для обеспечения качества отливок необходимо по возможности исключать резкие переходы толстостенных частей в тонкостенные и предусматривать равные толщины стенок.

Минимальная толщина стенок при отливке в песчаные формы принимается для чугуна 3 мм, для стали 5 мм.

5.Необходимо избегать требований, вызывающих не­ обходимость механической обработки поверхностей литой заготовки, не связанных точными размерами с основными поверхностями и не влияющими на внешний вид детали. Также необходимо учитывать, что верхняя поверхность отливки всегда имеет худшее качество, чем нижняя.

6.В мелкосерийном и индивидуальном производстве, исходя из условия экономичности, выгоднее вместо отли­ вок применять сварные заготовки или заготовки, соединен­ ные склеиванием отдельных элементов деталей.

Технологичность деталей, заготовки которых получают горячей штамповкой, обеспечивается соблюдением сле­

дующих основных условий:

70

а) для удобства удаления заготовки из штампа не­ обходимо предусматривать уклоны поверхностей в пло­ скости, перпендикулярной к плоскости разъема штампов. Величину уклонов для наружных поверхностей принимают в пределах от 1/ 10 до1/, (^ 5 — 8°), а для внутренних — от

V7 до V8 (~ 8 -1 2 °);

б) для нормального заполнения полостей штампов все пересечения поверхностей должны иметь скругления мак­ симально допустимого для данной заготовки радиуса;

в) необходимо избегать резкой разницы в площадях поперечного сечения по всей длине детали, так как иначе возможны излишние потери металла на облой или при­ ходится применять дорогостоящие многоручьевые штампы.

Технологичность конструкций деталей, для изготов­ ления которых предполагается использование холодной штамповки-вырубки, обеспечивается:

а) наличием скруглений как внутренних, так и внеш­ них пересекающихся поверхностей [величина скруглений принимается равной (0,5ч-0,9) Б, где В — толщина выру­ баемой заготовки];

б) при определенном соотношении между отдельными конструктивными размерами заготовки практически уста­ новлено, что минимальный диаметр пробиваемых отвер­ стий в стальных заготовках равен (0,6ч-0,7) Б, а в за­ готовках из цветных металлов— (0,9ч-1,5) Б.Минималь­ ная ширина вырубаемой заготовки примерно равна 1,5Б.

Технологичность конструкций деталей, подвергаю­

возможности совпадающей с конструкторской базой (в не­ которых случаях заготовки делают с технологическими приливами, предназначенными только для установки за­ готовки при ее механической обработке); б) доступности подвода режущего инструмента к обрабатываемой по­ верхности; в) проектирования отверстий, соответствую­ щих нормальному ряду диаметров; г) жесткости детали, исключающей деформацию ее в процессе обработки; д) на­ личия в конструкциях деталей канавок для выхода ин­ струмента [ширину канавок принимают по возможности одинаковой, что позволяет уменьшать количество инстру­ ментов (резцов), устанавливаемых на станке]; е) умень­ шения номенклатуры марок стали и прочих материалов, применяемых для изготовления различных деталей, что значительно облегчает подготовку производства.

71

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Проектирование технологических процессов изготов­ ления деталей является важной составной частью под­ готовки производства, так как установление наиболее рационального и экономичного способа получения заго­ товок и их обработки во многом способствует быстрому освоению изготовления деталей и выполнению заданной производственной программы.

Техническая подготовка производства по выпуску из­ делий заключается в разработке технологических процес­ сов изготовления отдельных деталей и технологии сбороч­ ных работ, подготовке чертежей — оснастки, т. е. раз­ работке конструкций специальных приспособлений, ре­ жущего и измерительного инструмента, составлении всех необходимых спецификаций на заготовки, полуфабри­ каты и материалы.

Исходными данными для проектирования технологи­ ческих процессов являются:

1)сборочные чертежи изделия и узлов, чертежи на отдельные детали, технические требования, предъявляе­ мые к собранному изделию и отдельным узлам, программа испытания и условия приемки, чертежи упаковки, тех­ нические условия на упаковку и хранение;

2)производственная программа (объем производства);

3)паспортные и эксплуатационные данные оборудо­

вания.

Проектирование технологического процесса изготов­ ления деталей включает решение следующих вопросов:

1) анализ технологичности изделия, который заклю­ чается в проверке конструкции деталей с точки зрения возможности изготовления, использовании экономически выгодных заготовок и методов обработки. Все предпола­ гаемые улучшения технологичности деталей обсуждаются вместе с конструктором и при условии сохранения ка­ чества изделия вносятся соответствующие изменения в ра­ бочие чертежи изделия;

2)установление вида производства;

3)выбор вида заготовки;

4)составление маршрутного технологического про­ цесса, который представляет собой последовательность выполнения всех операций по изготовлению детали.

В зависимости от вида производства и от характера продукции проектирование технологического процесса мо^

72

жет осуществляться двумя методами — путем концен­ трации или дифференциации операций. Концентрация опе­ раций характеризуется объединением нескольких про­ стых операций в одну сложную, выполняемую на одном станке. Дифференциация, наоборот, представляет собой расчленение одной операции на несколько более про­ стых.

Оба метода обладают преимуществами и недостатками, например, при концентрации операций уменьшается.трудо­ емкость и количество потребного оборудования, очевидно уменьшается и потребность в производственной площади, но одновременное выполнение сложных операций, состоя­ щих из большого количества переходов, требует примене­ ния сложного оборудования (автоматов, агрегатных и дру­ гих станков). Кроме того, обслуживание сложного обору­ дования требует наладчиков высокой квалификации и уве­ личения обслуживающего персонала. Из сказанного сле­ дует, что стремление к концентрации операций сопрово­ ждается увеличением накладных расходов.

Метод дифференциации позволяет применять более про­ стое и дешевое оборудование и соответственно использо­ вать рабочих, наладчиков и технический обслуживающий персонал более низкой квалификации. Более простые опе­ рации и оборудование дают возможность осуществить быстрый перевод производства на изготовление новых изделий, так как требуют меньших затрат средств и вре­ мени на изготовление оснастки, чем в производстве с кон­ центрированными операциями. К недостаткам этого ме­ тода следует отнести несколько большее количество по­ требного оборудования и соответственно занимаемой им площади.

Выбор того или иного метода зависит прежде всего от вида производства и устойчивости конструкций изделий, т. е. отсутствия предполагаемых принципиальных изме­ нений конструкций в течение длительного периода вре­ мени, иначе при частой смене конструкции изделия при­ дется часто заменять все сложное специальное оборудо­ вание и оснастку, затраты на которые во многих случаях могут не окупиться.

На инструментальных заводах обычно применяют оба метода. При изготовлении серий изделий, конструкции которых по разным причинам в течение короткого проме­ жутка времени предполагается изменить, применяют диф­ ференциацию процессов. При изготовлении изделий, устой­

73

чивых по конструкции (микрометры, штангенциркули), преимущества имеет концентрация операций.

При установлении последовательности операций не­ обходимо руководствоваться следующими соображениями:

а) снятие большого слоя металла необходимо произ­ водить в два приема, отделяя черновые (обдирочные) опе­ рации от чистовых;

б) первой операцией, как правило, является обработка таких поверхностей заготовки, которые в дальнейшем бу­ дут приняты в качестве базовых;

в) от предварительно обработанной базовой поверхно­ сти производится черновая обработка других поверхностей. При такой последовательности обработки скрытые дефекты заготовки (раковины, заковы, трещины и т. п.) выявля­ ются в начале процесса и принимается решение о способах ликвидации дефектов или о забраковке заготовки;

г) все чистовые и отделочные операции (шлифование, развертывание, доводка и т. д.) следует ■производить в конце технологического процесса, за исключением осо­ бых случаев, предусматривающих создание точных баз для дальнейшей обработки. Например, точную обработку отверстий в тонкостенных деталях типа втулок, гильз и т. п. применяют для последующей обработки наружных по­ верхностей с установкой детали по отверстию на оправке. Точная обработка отверстий (как правило, только двух) в корпусных деталях может предшествовать ряду черно­ вых операций при условии принятия обработанных отвер­ стий в качестве базовых во всех последующих операциях;

д) при обработке деталей с недостаточной жесткостью следует обрабатывать те поверхности, при снятии при­ пуска с которых в наименьшей степени снижается жест­ кость; например, при обработке ступенчатых валов с не­ достаточной жесткостью необходимо обрабатывать сна­ чала ступени вала, имеющие большие диаметры, а затем —■ меньшие.

Проектирование технологических процессов нераз­ рывно связано с оборудованием как главным фактором, обеспечивающим производительность и качество обра­ ботки. Выбор оборудования для выполнения каждой опе­ рации прежде всего зависит от вида производства. В мелко­ серийном и серийном производстве, как правило, приме­ няют станки, обладающие достаточно широкой универ­ сальностью и возможностями быстрой переналадки на из­ готовление различных деталей. В крупносерийном и мас­

74

совом производстве наряду со станками общего назначе­ ния широко используются автоматы, полуавтоматы, агре­ гатные и специальные станки. Специальные станки обычно предназначаются для выполнения только одной операции. Учитывая высокую стоимость проектирования и изготов­ ления, их применяют только при экономической целе­ сообразности или необходимости расшивки узких мест и поддержания требуемого ритма работ.

Выбранные для выполнения технологических операций станки должны быть максимально использованы по мощ­ ности. Рациональное использование мощности станков определяется коэффициентом kN, представляющим собой отношение эффективной мощности к мощности на шпин­ деле станка, т. е.

где Уэ — эффективная мощность на резание; Уд — мощность двигателя станка; ц — к. п. д. станка.

Использование станков по мощности считается высоким при kN = 0,8 -г-1 и достаточно хорошим при kN = 0,6-н0,8.

Типовые технологические процессы. При подготовке серийного и мелкосерийного производства деталей на проектирование технологических процессов с разработ­ кой чертежей оснастки и ее изготовление затрачивают много времени. Одним из способов упрощения и ускорения проектирования технологических процессов является при­ менение типовых технологических процессов, т. е. созда­ ние таких процессов, которые были бы одинаковыми для изготовления различных деталей.

Создание типовых процессов осложняется большим разнообразием форм и размеров деталей, разнообразием средств производства, которыми располагают предприятия, а также различными навыками и технической культурой.

Типовые технологические процессы создают на основе классификации деталей, подлежащих механической обра­ ботке, по принципу схожести их конфигурации и техно­ логических процессов изготовления (например, класс ва­ лов, класс втулок и т. д.). Каждый класс подразделяется на группы деталей, обладающих общими признаками, (например, валы гладкие ступенчатые, валы, имеющие шпоночные пазы, шлицевые валы и т. д.). Классифицируя таким образом детали, можно получить группы типовых

75

деталей, достаточно схожих между собой по применяемым для их изготовления методам обработки, и, очевидно, можно разработать типовой технологический процесс на каждую группу деталей.

Применение типовых технологических процессов по­ зволяет резко сократить время на техническую подготовку производства и количество применяемых приспособлений и инструментов.

Технологическая документация. Изготовление деталей и их сборку осуществляют по технологической докумен­ тации, регламентирующей весь ход производственного про­ цесса. На основе технологической документации произ­ водят все технологические расчеты, необходимые для вы­ полнения заданной программы производства, т. е. расчет потребного количества материалов и полуфабрикатов, определение количества оборудования, рабочих инстру­ ментов и т. д.

Вид производства определяет глубину проработки тех­ нологических процессов и соответственно технологиче­ скую документацию. В мелкосерийном производстве при наличии рабочих высокой квалификации нерентабельно разрабатывать технологический процесс с подробным из­ ложением содержания каждой операции, поэтому техно­ логический процесс разрабатывают только маршрутный. Маршрутная технологическая карта такого процесса со­ держит краткое изложение последовательности процесса по операциям с указанием оборудования, припусков и

вотдельных случаях специальной оснастки.

Всерийном и крупносерийном производстве применяют развернутые операционные технологические карты меха­ нической обработки. В таких картах приводится: 1) опе­ рационный эскиз с указанием баз, размеров, допусков, классов чистоты обрабатываемых поверхностей и располо­ жения режущих инструментов; 2) изложение содержания

операции с указанием установов и переходов; 3) оборудо­ вание; 4) применяемый по переходам режущий и измери­ тельный инструмент и другая оснастка; 5) расчетные размеры, режимы резания и нормы времени.

Заполнение технологических карт необходимо вести

сучетом следующих рекомендаций:

1.Текст должен быть четким, кратким и соответство­ вать установившейся терминологии.

2.Выполняемая операция должна быть представлена эскизом обрабатываемой детали. Основные положения по

76

оформлению эскизов: а) обрабатываемую деталь на эскизе показывают так, как видит ее рабочий при обработке на станке; б) масштабы при изображении эскизов можно не выдерживать. Для того чтобы у рабочего создалось четкое представление о конфигурации детали, обязательно соблю­ дают пропорциональность изменения размеров эскиза де­ тали; в) размеры на эскизе проставляют по правилам, уста­ новленным стандартами, и только на тех поверхностях, которые обрабатываются в данной операции. В некоторых случаях на эскизе проставляют габаритные или другие не­ обходимые размеры детали (как справочные); г) на опера­ ционном эскизе показывают форму детали, полученную после осуществления данной операции; д) при обработке на токарных автоматах или револьверных станках эскизы вы­ полняют по переходам, что обеспечивает более четкое пред­ ставление о характере обработки; е) поверхности, подвер­ гающиеся обработке в данной операции, на экскизе обо­ значают сплошными основными линиями толщиной S = = 0,6 -т-1,5 мм или красными линиями (на учебных эски­ зах), все остальные поверхности детали обозначают более

тонкими линиями толщиной от до ж) на эскизе

должны быть указаны поверхности детали, принятые в ка­ честве базовых.

3. Режущий инструмент изображают схематически, причем все направления его движения указывают стрел­ ками. Рекомендуется указывать положение режущего ин­ струмента в конце перехода. Такое изображение инстру­ мента не всегда удобно для производства, так как затруд­ няет простановку размеров и делает эскиз менее четким. Поэтому режущий инструмент допускается изображать

вначале перехода, но обязательно в том положении от­ носительно детали, в котором видит его рабочий. При оформлении эскизов обработки на токарных автоматах режущий инструмент должен быть изображен обязательно

вконце рабочего хода, так как это необходимо для расчета величины рабочего хода и определения размеров кулачков.

Вкрупносерийном и массовом производстве для более детальных расчетов составляют дополнительные инструк­ ционно-нормировочные карты, отличающиеся от техно­ логических карт более подробным расчетом времени и ука­

заниями по настройке станков: положение рукояток ме­ ханизмов настройки станка на требуемые режимы работы; сменные зубчатые колеса и т. п.

77

Глава I I

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ И ПРИБОРОВ

I. ОТРЕЗКА ЗАГОТОВОК

Исходным материалом для изготовления любых дета­ лей, за исключением отливок, является прокатанный или кованый металл различных сортаментов и размеров. Длина поставляемых прутков в соответствии с существую­ щими стандартами колеблется в пределах 2—8 м, поэтому такие прутки приходится разрезать на части, удобные как для механической обработки, так и для изготовления заготовок ковкой или штамповкой.

Выбор способа отрезки определяется двумя факторами: получением наибольшей производительности и обеспече­ нием качества отрезки, т. е. прямолинейностью и перпен­ дикулярностью торцов к оси. Принимая тот или иной способ отрезки, необходимо учитывать требования даль­ нейшей обработки заготовок и возможности способов от­ резки.

Газовая резка осуществляется за счет частичного выго­ рания и главным образом расплавления металла, выдувае­ мого струей кислорода. Происходящее при этом некоторое оплавление кромок реза повышает твердость поверхност­ ного слоя, величина которого зависит от марки стали.

Разрезку обычно осуществляют по предварительной разметке (мелом) заготовок, а при использовании копиро­ вальных установок можно производить вырезку сложных контуров из толстолистовой или полосовой стали. '

Газовая резка является простым и сравнительно деше­ вым способом отрезки металла, но вследствие низкого класса чистоты поверхности реза и необходимости при­ менения отжига (или увеличения припусков для работы «под твердую кромку») применяется в основном для пред­ варительного раскроя толстолистового металла или для разрезки ,крупногабаритных заготовок.

78

Рубка заготовок различных профилей на прессах обе­ спечивает наиболее высокую производительность. Основ­ ным недостатком, препятствующим широкому распростра­ нению рубки заготовок, являются сколы и утяги (рис. 29), возникающие вследствие сложной деформации металла. Величина утяга и скола зависит от марки стали отрубае­ мой заготовки и от конструкции и качества штампов.

Рубку на прессах применяют для получения заготовок деталей, имеющих такую форму, при которой утяги и сколы не имеют практического значения. Рубку исполь­ зуют также для получе­ ния заготовок под после­ дующую горячую штам­ повку.

Отрезка листового и полосового металла. От­ резка заготовок прямоли­ нейной формы может осу­ ществляться на гильотин­ ных или пресс-ножницах. Наиболее распространен­ ной является отрезка на

гильотинных ножницах, позволяющих производить отрезку листового и полосового материала толщиной до 12 мм.

Разрезка пруткового материала на приводных ножов­ ках осуществляется ножовочным полотном, которое со­ вершает возвратно-поступательное перемещение от меха­ нического привода. Режущие зубья ножовочного полотна направлены в одну сторону, поэтому полотно прижимается под определенным давлением к заготовке только во время рабочего хода. При обратном ходе с целью исключения трения задней грани зубьев о металл полотно приподни­ мается гидравлическим механизмом.

Преимуществом отрезки на приводных ножовках яв­ ляется простота обслуживания, позволяющая одновре­ менно работать на нескольких (5—6) станках, а также не­ большая ширина пропила (толщина ножовочных полотен" 2—3 мм), что уменьшает отход металла в стружку.

Кнедостаткам относятся низкая производительность

ивозможность получения косого среза вследствие недо­ статочной жесткости инструмента, что требуетувеличе­ ния припусков на подрезку торцов.

Отрезку на приводных ножовках применяют в основном

виндивидуальном и мелкосерийном производстве. В серий­

79