Основы технологии машиностроения. Учебное пособие для вузов

Преимущества метода - требует применения универсальных станков, более низкой квалификации рабочих, облегчается пере- ход на производство новых изделий.

В условиях мелкосерийного и единичного производства во- прос о применении указанных методов отпадает. Обработка де- талей здесь обычно производится на относительно небольшом числе рабочих мест (станков), при этом на каждом из них обыч- но производится последовательно несколько однородных обра- боток с относительно большой затратой рабочего времени вследствие слабой оснащенности процессов и универсальности станков.

1.7. Технологичность конструкций машин

Конструкцию машины или детали принято называть техноло- гичной, если она позволяет в полной мере использовать все воз- можности и особенности наиболее экономичного техпроцесса, обеспечивающего ее качество при надлежащем количественном выпуске.

Конструкция машины должна быть совершенной, то есть экономичной в производстве и эксплуатации при соответствии ее современному уровню техники. Наряду с этим при изготов- лении такой машины должна быть обеспечена конструкцией и технологическими требованиями возможность использования высокопроизводительных технологических методов и процессов производства применительно к заданной программе выпуска машин в год и условиям производства.

Степень соответствия конструкции машины этим требовани- ям и определяет ее технологичность, которая может быть оцене-

на следующими показателями (по сравнению с другой маши- ной):

11

Различают конструкторскую, производственную и эксплуата- ционную технологичность (ГОСТ 14.004-83, ГОСТ 14.201-83,

ГОСТ 14.205-83).

Первая может быть оценена показателями - преемственности конструкции

где Дпр - количество наименований деталей из другого изделия,

Добщ - общее количество наименований деталей;

-стандартизации

где Дст - количество наименований стандартных деталей, без крепежа;

где Двз - количество наименований взаимозаменяемых деталей.

Вторая:

- коэффициентом использования материала

КИМ = mд , (1.4) mз

12

Третья:

- коэффициентом ремонтопригодности

где Днр - количество наименований деталей не подлежащих ре-

монту (крепежные, неразъемные соединения, совместно балан- сируемые).

Конструирование - творческий процесс, поэтому дать общие для всех случаев правила конструирования деталей, отвечающие требованиям технологии производства не представляется воз- можным, тем более, что конструкция детали диктуется ее слу- жебным назначением.

Общие направления решения этой задачи можно сформули- ровать следующим образом:

-конфигурация деталей должна представлять собой сочета- ние простых геометрических форм, что позволяет предусмот- реть удобную и надежную базу для установки заготовки; в тех случаях, когда поверхности детали не обеспечивают такой базы, должны быть предусмотрены специальные элементы (приливы, бобышки, отверстия) для базирования и закрепления заготовки, при необходимости эти элементы могут быть удалены после об- работки;

-заданные точность и качество поверхности деталей должны быть строго обоснованы ее назначением. Необоснованно повы-

шенные требования вынуждают к введению в технологический процесс дополнительных операций, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость изготовления и повышают себе- стоимость детали;

-необходимо сокращать объем механической обработки, предусматривая допуски по размерам детали лишь для посадоч- ных поверхностей и оставляя свободными остальные размеры.

13

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ

2.1. Виды заготовок

Процессы получения заготовок тесно связаны с последующей механообработкой, трудоемкость которой в большой степени зависит от точности выполнения заготовок и от приближения их конфигурации к конфигурации готовых деталей. Поэтому тех- нология машиностроения развивается в направлении комплекс- ного процесса изготовления деталей, включающего получение заготовки и механообработки.

Виды заготовок:

-отливки из стали, цветных металлов и их сплавов, жаро- прочных сталей и их сплавов;

-поковки и штамповки, получаемые в горячем состоянии;

-холодная штамповка из листа;

-сортовой материал: горячекатанный, холоднокатанный и холоднотянутый;

-заготовки из пластмассы;

-заготовки из металлокерамики.

Способы получения заготовок:

Литье в земляные формы - в землю с ручной или машинной

формовкой. Точность 12-14 квалитет, качество поверхности

Rz =20-160.

Литье в оболочковые формы из песчано-смоляных смесей. За-

готовки массой 25-30 кг, точность 8-9 квалитет, качество по- верхности Rz =20-160.

Объем механообработки в этом случае может быть сокращен на 30-50%.

Литье по выплавляемым моделям (прецизионное или точное литье), обеспечивает получение деталей сплошной конфигура- ции из труднообрабатываемых сплавов, снижение трудоемкости

15

(до 90%) или вообще исключение механической обработки.

Масса отливок от 1 до 500 кг. Точность 7-9 квалитет, качество поверхности Rz =20-80.

Литье в гипсовые формы - для отливок из чугуна и цветных сплавов массой до 1 тонны.

Литье в кокиль (металлические формы). Масса отливок чу-

гунных от 10 гр до 7 тонн, стальных от 0,5 кг до 4 тонн, из цвет- ных металлов и их сплавов от 5 гр до 500 кг. Точность 9-11 ква- литет. Качество поверхности Rz =10-40.

Центробежный метод литья для заготовок, имеющих форму

тел вращения. Точность 9-11 квалитет. Качество поверхности

Rz =10-40.

Литье под давлением для изготовления сложных тонкостен- ных отливок с глубокими полостями (корпусные детали). Точ-

ность 6-8 квалитет. Качество поверхности Rz =10-40.

Ковка свободная на молотах и прессах (заготовки для поко-

вок слитки и прокат). Масса заготовок от 40 кг. до 350 тонн. Точность 14-17 квалитет. Качество поверхности Rz =20-80.

Горячая объемная штамповка на молотах (в серийном и мас-

совом производстве). Заготовка требуемой конфигурации обыч- но получается в нескольких ручьях, выполненных в одном

штампованном блоке. Точность 14-17 квалитет. Качество по- верхности Rz = 20-80.

Холодная объемная штамповка (высадка). Этим методом по-

лучают крепежные детали (болты, винты, заклепки), пальцы, толкатели клапанов, мелкие ступенчатые валики на высадочных

пресс-автоматах. Точность 10-11 квалитет, качество поверхно-

сти Ra =0,8-3,2.

Электровысадка с местным электронагревом - пропускани-

ем через заготовку тока низкого напряжения в штампе пресса. Точность по 10-11 квалитету, без окалины, так как нагрев про- исходит очень быстро.

16

Холодная листовая штамповка. Этим методом получают ко-

жухи, картеры, крышки, колпаки, щитки, диски, прокладки. Ис- ходный материал - тонколистовой металл и лента. Точность 1011 квалитет. Качество поверхности Ra =3,2-6,3.

Сортовой и фасонный прокат:

-калиброванные прутки по ГОСТ;

-горячекатаная сталь по ГОСТ;

-профильный полосовой материал по ГОСТ;

-трубы цельнотянутые и проволока по ГОСТ.

Заготовки из пластмасс:

-с порошковым наполнителем (корпуса, кнопки, маховички, колпачки, ручки);

-с листовым наполнителем и без наполнителя (зубчатые ко- леса, втулки, кольца, клапана, прокладки);

-с газовоздушным наполнителем (полировальные круги и амортизирующие прокладки).

Заготовки из металлокерамики (порошковая металлургия).

Обеспечивается возможность получения заготовок из материа- лов, состоящих из таких металлов, которые не смешиваются в расплавленном виде (железо-свинец, вольфрам-медь) или ком- позиций из металлов и неметаллов (медь-графит).

Заготовки получают прессованием смесей порошков в пресс- формах под давлением 100-600 МН/м2 (1000-6000 кг/см2) с по-

следующим спеканием спрессованных деталей (холодное прес- сование); прессование и спекание могут быть объединены (го- рячее прессование).

Допускается обработка резанием, так же как и для обычных металлов.

2.2. Требования механических цехов к заготовкам

Отливки должны быть очищены от литниковой системы, прибыли, облоя.

17

ментом его снимают по обрабатываемому контуру. Металл уда- ляется травлением в кислотах и щелочах. После травления заго- товка погружается в растворитель для удаления изоляционного слоя. При использовании тока, производительность процесса возрастает. Этим методом можно получать углубления или сквозные отверстия в тонкостенных деталях, не опасаясь их де- формации. Обработанные поверхности не имеют рисок и накле- панного слоя.

Электрополирование - процесс обратный электролитическо- му осаждению металла. Основано на неоднородном анодном растворении отдельных шероховатостей поверхности при элек- тролизе. Микровыступы растворяются быстрее, чем микровпа- дины.

Анод - полируемый предмет, катод- металлическая пластина, через электролит (серная кислота, глицерин, хромовой ангид- рид) пропускают постоянный ток низкого напряжения.

Электрополирование применяют для поверхностей с качест- вом Rz =26-40, получаемое качество поверхности Ra =0,4-3,2.

Анодно-механическая обработка (резка металлов, затачива-

ние и доводка инструмента). Основана на том, что на поверхно- сти металла, погруженного в электролит в качестве анода, обра- зуется при пропускании постоянного тока нерастворимая пленка толщиной от сотых долей до нескольких сот микрон. Оказывая то или иное механическое воздействие на образующуюся плен- ку, разрушается металл в желаемом направлении. Разрушение металла происходит в результате электрохимического растворе- ния пленки и механического удаления ее диском или пилой.

Метод применим и для твердых сплавов и любых металлов. Точность 11-13 квалитет. Качество поверхности Ra =12,5-25.

Электроискровая обработка основана на электрической эро- зии поверхности детали. Обрабатываемая деталь (+) и электрод- инструмент (латунь, медно-графитовая масса), связанный со следящей системой погружают в диэлектрическую жидкость

19

(масло или керосин). Электрод-инструмент совершает либо только поступательное, либо вращательное и поступательное, либо вибрационно-поступательное движение.

Нарушение электрической прочности диэлектрика называется пробоем, а разрушение поверхности электродов, между которы- ми происходит разряд - эрозией. Температура разряда составля- ет 10000 0С, за счет этого обеспечивается быстрый износ элек- трода-инструмента. Частицы расплавленного металла попадают в жидкость, быстро отвердевают в виде микроскопических ша- риков. Точность обработки зависит от зазора между электрода- ми (30-800 мкм), точности инструмента и станка (его автомати- ки). Величина зазора между электродами зависит от напряже- ния, а размер отрывающихся частиц - от мощности разряда. Ме- тод применяется для обработки металлов любой твердости. Ка- чество поверхности Rz = 10-320, Ra =0,4-1,25 поверхностный

слой после обработки получает твердость НRС=69-72 на глуби- ну 10-100 мкм. Этот слой обладает высокой износо- и коррозио- ностойкостью.

Электроимпульсная обработка - разновидность электроис-

кровой с более продолжительным мощным дуговым разрядом, температура до 5000 0С.

Электрогидравлическая обработка основана на анодном рас-

творении металла с прокачкой электролита между заготовкой и электродом. Дешевизна электролита - водный раствор поварен- ной соли, напряжение составляет 12-25 В, большая производи- тельность, не зависит от размеров и материала заготовки. Каче- ство поверхности Ra =0,63-2,5. Прокачка электролита преду-

преждает осаждение металла на катоде.

Электроабразивная обработка основана на электрохимиче-

ском растворении металла при одновременном удалении про- дуктов растворения из зоны обработки. От анодно- механической обработки отличается тем, что круг-инструмент - электропроводный абразив является одновременно и катодом, и

20