Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологическое обеспечение качества. Учебное пособие
.pdf
71
7. Определяется припуск на сторону по общему допуску элемен-
та отливки и вида окончательной обработки.
8. Отдельно определяются допуск массы (обязательно), шерохо-
ватость поверхности и допуск на смещение для наиболее тонкой стенки (размера) отливки.
Обеспечение качества поковок (штамповок)
В области обработки металлов давлением действует большое ко-
личество национальных стандартов, одним из которых является стандарт «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски». Данный стандарт распространяется на стальные штампованные поковки массой не более 250 кг и (или) с линейным габаритным размером не более 2500 мм, изготовленные горячей объемной
штамповкой. В основе обеспечения качества техпроцесса изготовления
поковок (штамповок) лежит разработка чертежа поковки.
Правильное назначение припусков на механическую обработку
поковок обеспечивает требуемые точность размеров после механической обработки и оптимальную себестоимость деталей, являющейся
важной составляющей конкурентоспособности продукции.
Припуски на обработку (на сторону) назначают дифференциро-
ванно на каждую обрабатываемую поверхность поковки. Припуск на
механическую обработку у поковок состоит из основного припуска и
дополнительного. Основные припуски на механическую обработку
определяют в зависимости от исходного индекса поковки. Исходный
индекс поковки находят в зависимости от массы поковки, группы стали, степени сложности поковки и класса точности поковки.
В качестве исходного материала для расчетов используется эскиз
детали с указанными на нем размерами и допусками размеров. Размеры детали позволяют рассчитать ее объем как сумму объемов элементарных геометрических тел, образующих деталь. Канавки, фаски, проточки, отверстия для крепежных деталей не учитываются. Объем зубчатого колеса рассчитывается с учетом неравенства объема впадины
между зубьями выше делительной окружности и ниже ее. Следует использовать не делительную окружность, а диаметр окружности выступов минус 2/3m (D
мендуется принимать плотность стали, равной 7,85·10
– 2/3m). При расчете массы стальной детали реко-
ов
-3
г/мм3.
1. Определяют расчетную массу заготовки по формуле:
М
= М д ·
К
пр
,
р
72
где
К
– расчетный коэффициент (его величина колеблется в пределах
р
1,1...2,2 в зависимости от группы деталей, учитывающей их форму),
М
= Vд · ρ= Vд·7,65·10
д
-3
, г. (масса детали).
2. Определяют группу стали М в зависимости от марки стали.
Различают три группы сталей – М1; М2; М3 в зависимости от содержания углерода и суммы процентов легирующих элементов в ней.
Группа М1 – углерода до 0,35 % включительно и суммарная мас-
совая доля легирующих элементов до 2 % включительно.
Группа М2 – углерода свыше 0,35 до 0,65 % включительно или
суммарная доля легирующих элементов свыше 2 до 5 % включительно.
Группа М3 – углерода свыше 0,65 % или суммарная доля леги-
рующих элементов свыше 5 %.
3. Определяют степень сложности поковки (штамповки) С на ос-
нове отношения массы (объема) G
поковки к массе (объему) Gф гео-
п
метрической фигуры, в которую вписывается форма поковки. Геометрическая фигура может быть цилиндром с перпендикулярными к его
оси торцами, параллелепипедом, шаром или правильной призмой.
Геометрическая фигура должна быть по объему наименьшей. Геометрическая фигура формируется из габаритных размеров детали, величина которых должна быть увеличена в 1,05. В зависимости от величины соотношения G
С
1 – свыше 0,63;
С
2 – свыше 0,32 до 0,63 включительно;
С
3 – свыше 0,16 до 0,32 включительно;
С
4 – до (менее) 0,16.
Так как реальная масса поковки G
/ Gф различают четыре степени сложности С:
п
может быть получена и изме-
п
рена только после ее изготовления, то в расчетах следует принять
=
М
G
.
п
пр
4. Устанавливают класс точности Т поковки в зависимости от
применяемого оборудования. Различают пять классов точности штамповок:
Т
1 (наиболее точный), Т2, Т3, Т4, Т5 (наименее точный) Напри-
мер, кривошипные горячештамповочные прессы методом открытой
Т
штамповки обусловливают точность
штампы), а методом закрытой штамповки –
4 или Т5 (более изношенные
Т
2 или Т3. Горячештамповочные автоматы обеспечивают класс точности поковок Т2 или Т3.
Штамповочные молоты обеспечивают класс точности поковок
Т
5, горизонтально-ковочные машины (в массовом производстве) – Т4
или
Т
5, прецизионная штамповка обеспечивает класс точности Т1.
Т
4 или
5. На основе массы (расчетной) поковки, группы стали, степени
сложности и класса точности поковки по табл. 2, находят так называе-
мый исходный индекс поковки, значение которого меняет
лах от 1 до 23. По исходному индексу поковки, номинально
находя
часть припуска на механическую обработку (на одну сторо
ки). Дополнительная часть припуска, компенсирующая см
ковки (открытая штамповка), изогнутость и отклонение о
ности и прямолинейности, отклонение от межосевого расс
ределяется в зависимости от формы заготовки, массы и кл
сти. Допуск припуска и его отклонения (верхнее и нижнее
по таблице 8 в зависимости от исходного индекса и геом
размера поверхности поковки (наибольшая толщина, дли
Полученная величина припуска округляется с точност
Для определения исходного индекса, часть которой п
поковки», находят соответствующ
массе строку и, смещаясь по горизонтали вправо или по у
наклонным линиям вправо вниз до пересечения с вертика
ниями, соответствующими заданным значениям группы ст
, устанавливают ис
73
е-
поверхности и по параметру шероховатости R
диаметр или высота).
0,5 мм. Примеры (рис. 2.1 и 2.2):
a
в-
о-
тпо-
рина,
Рис. 2.1. Схема определения исходного индекса
рис. 2.1 в графе «Масса
пени сложности С, класса точности
Т
декс.
М
и-
, сте-
н-
.2. Полная диаграмма стандарта для определения исходны
1, степень
3, степень
74
Рис. 2
1. Поковка массой 0,5 кг, группа стали
С
1, класс точности Т2.
Исходный индекс – 3.
2. Поковка массой 7,5 кг, группа стали
С
2, класс точности Т2.
Исходный индекс – 11.
М
М
max
75
По исходному индексу поковки находят основные припуски и
допуски припусков. Основные припуски должны быть скорректированы с учетом возможного смещения элементов (частей), штампа по
плоскости разъема, изогнутости детали и отклонений от плоскостности и прямолинейности, отклонений межосевого расстояния.
Проектирование оптимальных технологических
процессов механической обработки деталей машин
Показатели качества деталей машин формируются последовательно на всех стадиях разработки технологического маршрута. Технологический маршрут, т.е. спроектированная последовательность
выполнения операций, может приводить к тому или иному результату.
Например, литая станина металлорежущего станка на первой операции
обработки должна базироваться на направляющих, а припуск снимают
с ножек станины, обеспечивая равноудаленность направляющих от
плоскостей присоединения передней и задней тумб.
Таблица
2.2
Значения параметров
Метод обработки
1 2 3 4 5
1. Фрезерование торцевое:
− черновое
− чистовое
− тонкое
2. Цилиндрическое
фрезерование:
− черновое
− чистовое
− тонкое
3. Торцевое точение:
− черновое
− чистовое
− тонкое
4. Шлифование:
− обдирочное
− чистовое
− тонкое
5. Суперфиниш и полирование:
− обычное
− плосковершинное
Параметры качества поверхностного слоя
IT Н
а) Плоские поверхности
12–14
9–11
6–8
12–14
9–11
6–8
12–13
9–11
6–8
8–9
6–7
5–6
5–6
6–8
, мкм Ra, мкм Rz , мкм
100–250
50–140
20–60
120–300
50–60
25–50
110–200
50–120
15–50
25–120
16–40
6–25
6–50
20–100
0,32–1,25
0,8–3,2
0,2–1,6
6,4–32
1,6–6,4
0,32–1,6
0,32–1,6
0,08–0,32
0,05–0,32
0,1–1,25
4–16
1–4
3,2–10
1,6–4
R
= 5R
z
Rz = 5Rа
R
= 5Rа
z
R
= 5,5Rа
z
R
= 5,5Rа
z
а
76
Окончание табл
1 2 3 4 5
б) Наружная поверхность
1. Обтачивание
− черновое
− получистовое
− чистовое
2. Шлифование:
− обдирочное
− чистовое
− тонкое
− плосковершинное
3. Суперфиниширование:
− обычное
− плосковершинное
в) Внутренняя поверхность
1. Сверление и рассверливание 10 – 13 40–160 3,2–12
2.Зенкерование:
− черновое
− чистовое
3.Развертывание:
− черновое
− чистовое
− тонкое
4.Протягивание:
− черновое
− чистовое
5.Растачивание:
− черновое
− получистовое
− чистовое
− тонкое
6.Шлифование:
− обдирочное
− чистовое
− тонкое
− плосковершинное
7. Хонингование:
− черновое
− чистовое
− тонкое
− плосковершинное
12 – 14
10 –12
8 – 10
8 – 9
6 – 7
5 – 6
6–8
4 – 6
6–8
10 – 12
8–9
10 – 11
7 – 9
5–6
9 – 10
6–8
11 – 13
9 – 10
7 – 8
5–6
8 – 9
6 – 7
5 – 6
6–8
6 – 7
5 – 6
4
5–8
160 – 500
80 – 200
40–100
25 – 100
10 – 40
6 – 20
10–100
5 – 20
20–80
40 – 120
10–50
25 – 100
6 – 40
2 –10
10 – 80
3–30
100 – 600
40 – 160
20 – 80
6–40
20 – 100
10 – 40
6 – 20
15–90
15 – 40
5–16
2 – 10
5–80
12 –40
2 – 16
0,8 – 2,5
1,0 – 2,5
0,2 – 1,25
0,05 – 0,25
0,32 – 2,5
0,032–0,25
0,25–2
2,5 – 58
1,25 – 3,2
1,25 – 2,5
0,63 – 1,25
0,32 – 0,63
1,25 – 3,2
0,32 – 1,25
8 – 16
2,5 – 8
0,8 – 2
0,2 – 0,8
1,6 – 3,2
0,32 – 1,6
0,08 – 0,32
0,32 – 2,5
1,25 – 3,2
0,25 – 1,25
0,04 – 0,25
0,25 – 2,0
2R
=5,5Ra
z
5Ra
5Ra
5Ra
5Ra
5,5Ra
5,5Ra
. 2.2
Последующая обработка направляющих ведется при базировании станины на обработанных плоскостях ножек. Обратная последовательность недопустима из-за большой вероятности снятия наиболее
качественного слоя металла.
77
Поэтому основной задачей при проектировании технологических
процессов является выбор оптимальных методов и условий обработки,
позволяющих получить требуемое качество изделия с минимальной
технологической себестоимостью. В этих задачах используют возможности методов обработки. Например, отдельные сравнительные данные методов при обработке плоских, наружных и внутренних поверхностей вращения деталей машин представлены в табл. 2.2.
Значение параметра T
Методы
обработки
Лезвийная 0,1–0,3 1– 2 3–5 10–12 18–22 30–35 48–52 73–77 86–90 95–98
Абразивная 0,4–0,6 1–3 6–10 16–20 30–35 48–52 65–70 80–85 90–95 97–99
Отделочно–
упрочняющая
(ППД)
5 10 20 30 40 50 60 70 80 90
5 –10 15–20
30–35 45–50 60–65 70–75 80–85 88–92 94–96 98–99
Уровень р,%
,%
p
Таблица
2.3
Комплексный параметр для оценки состояния поверхностного
слоя деталей машин Сх после чистовой обработки различными методами приведен в табл. 2.4.
Таблица
2.4
Значения комплексных параметров для методов обработки
№
п/п
1
2
3 Накатывание плоское 0,9 – 0,08
4
5
6 Суперфиниширование 1 – 0,3
7 Полирование 0,9 – 0,1
8
9
10 Накатывание круглое 0,8 – 0,07
11 Хонингование 1,2 – 0,4
12 Раскатывание 0,8 – 0,08
Торцевое фрезерование:
– чистовое
– тонкое
Плоское шлифование:
– чистовое
– тонкое
Обтачивание:
– чистовое
– тонкое
Круглое шлифование:
– чистовое
– тонкое
Внутреннее шлифование:
– чистовое
– тонкое
Растачивание:
– чистовое
– тонкое
Метод обработки Сх
2,4 – 0,8
1,3 – 0,5
2,3 – 0,7
1,2 – 0,4
2,1 – 0,68
1 – 0,45
2,2 – 0,75
1,2 – 0,5
2,3 – 0,8
1,4 – 0,6
2,2 – 0,71
1,2 – 0,65
78
Контрольные вопросы
1. Какими показателями характеризуется технологичность кон-
струкции изделия?
2. В чем заключается методика расчета припусков на обработ-
ку отливок?
3. В чем заключается методика расчета припусков на обработ-
ку поковок?
4. Каким образом обеспечивается качество отливок?
5. Каким образом обеспечивается качество поковок?
6. Раскройте сущность исходного индекса поковок.
7. Раскройте содержание системы мероприятий по обеспече-
нию технологичности конструкции.
8. Как обозначается отливка?
9. Каким образом проектируется технологический процесс для
получения качественной поверхности детали машин?
10. Охарактеризуйте технологические возможности основных
методов обработки деталей машин.
11. В чем заключается сущность критерия Ирвинга?
12. Какое влияние на свойства и структуру стали оказывают ле-
гирующие элементы?
σσσσσσσ
σ
∆+∆+∆+∆+∆+∆+=
79
3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА МАШИН
В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
машиностроительных материалов.
печивающая технологическую возможность использование материала
и его надежную работу в определенных условиях.
состав, способ получения, способы дополнительной обработки материалов на стадии их изготовления, способы механического, термического, и химического воздействия на материал. С этими факторами
связана структура (внутреннего строения) материала.
или мартенсита
перлитной составляющей или дисперсных карбонитридов.
рен феррита, мартенситных пакетов, двойников, субзерен и др.
где σ
0
∆
∆
∆
∆
∆
∆
Качество машиностроительных материалов
Качество изделий в значительной степени зависит от качества
Качество материалов – это комплексная характеристика, обес-
К факторам обеспечения качества материала относят химический
Первостепенное значение имеют, стали и чугуны.
Различают такие виды механизмов упрочнения стали, как:
1. Твердорастворный.
Его применяют при упрочнении сталей легированием феррита
2. Дислокационный.
Его применение обеспечивает в феррите количество дислокаций
287
.
см1010−−
3. Дисперсионный.
Он обеспечивает упрочнение на основе выделения упрочняющих
4. Зернограничный.
Упрочнение основывается на изменении размеров зерен и субзе-
Предел тягучести стали определяют:
3.02,0
= 2·10-4G ; G – модуль сдвига;
σ
– твердорастворное упрочнение;
ТР
σ
– дислокационное;
g
σ
– дисперсионное;
g.y
σ
– зернограничное;
З
σ
– субструктурное;
с
σ
– перлитное.
n
,
псyggТР
0,2
80
Влияние 1% легирующих элементов на свойстве стали представлено в табл. 3.1.
Таблица
3.1
Влияние 1% легирующих элементов на свойства стали
Легирующий элемент ∆σ
С +4600 +6800 –
N +4600 +6800 +700
P +670 +670 +400
Sn +140 – +150
Si +85 +85 +44
Cu +39 +9 –
Mn +32 +28 0
Mo +11 +45 –
Ni 0 +9 –
Cr –30 –28 –
Al 0 0 +75
, МПа ∆σв, МПа ∆t 50, ºС
Особое место в повышении качества деталей машин имеют высокопрочные материалы: стали (σ
(титановые сплавы σ
≥ 450 МПа)
σ
в
≥ 800 МПа и алюминиевые сплавы при
в
≥ 1600 МПа или σ
Т
≥ 1400 МПа),
0,2
Критериями конструктивной прочности являются характеристики прочности (σ
щий способность материала тормозить развитие трещин. Критерий
, σ
и т. д.) и критерий Ирвина KLc , характеризую-
в
0,2
Ирвина связан с длиной трещины, способной вызвать хрупкое разрушение, следующим соотношением:
lккK
−πσ⋅α=
срLc
,
где α – коэффициент формы;
σ
– расчетное среднее напряжение;
ср
l
– критическая длина трещины.
кр
Величину KLc следует учитывать при расчете деталей на прочность. Сочетание высоких значений ∆
σ
и K
0,2
достигается только ис-
Lc
пользованием термомеханической обработки или применением мартенситно-стареющих (МСС) или принципиально новых (МАС, СМЗ)
сталей.
На диаграмме конструкционной прочности (рис. 3.1) представлена зависимость K
от ∆σ
Lc
у различных групп сталей.
0,2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]