4. Погрешности в следствии упругих деформаций технологической системы

 

Под влиянием силы резания приложенной к звеньям упругой системы станок, инструмент, приспособление, заготовка возникает деформация этой технологической системы. Способность системы противостоять действию силы, вызывающее деформации характеризует её жесткость

Жесткостью технологической системы называют отношение радиальной силы направленной перпендикулярно обрабатываемой поверхности к смещению режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Понятие жесткости системы распространяется на все элементы этой системы.

Но эту формулу заменяют на обратную - не жесткости, а податливости

 

5. Погрешность обработки, вызываемая температурными деформациями системы

В процессе работы станка прогреваются до уровня теплового равновесия. Удлинение заготовок при этом искажает пространственное состояние технологической системы, зафиксированное настройки. Основной источник образования тепла - механическая работа резания и работа на преодоление сил трения. Чем больше скорость резания, тем меньше нагревается заготовка, а больше на инструмент

• Тепло, образуемой в зоне резания утилизируется

  • Стружка 60%

  • Инструмент 30%

  • Деталь 10%

  • Окружающая среда 1%

 

6. Погрешность заготовки в результате износа инструмента.

7. Погрешность связанная с перераспределением остаточных напряжений в процессе резания.

Внутреннее остаточное напряжение первого рода уравновешены в объеме заготовки, поэтому уменьшение объема и снятие слоев металла в процессе резания приводит к перераспределению в новом объеме. Расчет таких погрешностей не имеет надежной теоретической основы.

Методы борьбы:

• Старение (черновые операции отделяют от чистовых)

• термообработка

 

 

 

z

y

w

 

x

 

 

Основы базирования

7 ноября 2011 г.

12:48

 

Понятие базирования. Установка детали - базировка.

Установочная - имеющая 3 степени свободы (1,2,3)

Направляющая - имеющая 1 степени свободы (4,5)

Упорная - не имеющая степени свободы (6)

Схема расположения призматической детали относительно трех координатных плоскостей.

 

 

Опорные точки обозначаются точкой.

По числу отбираемых у детали степеней свободы все рассматриваемые детали классифицируются

• Установочная база (поверхность, лишающая деталь 3ех степеней свободы)

• Направляющая база (поверхность лишающая деталь 2 ух степеней свободы)

• Упорная база (поверхность лишающая деталь одной степени свободы)

 

Для определения расположения детали, рассматриваемое как атт необходимо иметь 6 опорных точек

Базами называют поверхности, линии или точки, ориентирующие деталь для обработки, измерений или сборки

Классификация баз

• Проектные - выбранные при проектировании машины. Они определяют расчетное положение детали, относительно деталей других частей машины.

• Конструкторские - используемые для определения положения детали в машине.

• Измерительные - от которых производят отчет при обработке или сборки. Могут быть и реальные поверхности и геометрические объекты.

• Технологические - определяют положение детали в процессе обработки или сборки. Используют при изготовлении эксплуатации и ремонте. Их называют действительными базами. ГОСТ 21495 - 76

  • Черновые - использованные при черновой обработке

  • Чистовые - использованные при чистовой обработке

  • Отделочные - использованные при отделочной обработке

  • Основные - предусмотрены конструкции детали и определяют определенную роль в работе в машине

  • Вспомогательные - поверхности специально создание на детали исходя из технико-экономических показателей. (центровые гнезда валов).

Очень часто при применении вспомогательных баз ведет к увеличению погрешности базирования

 

Если в качестве проектных баз могут быть использованы линии или точки , то для конструкторских могут применяться только реальные поверхности.

 

 

Качество поверхности детали машин и заготовок

21 ноября 2011 г.

11:32

 

Эксплуатационное свойство и долговечность их работы зависит от состояния поверхности.

Шероховатость поверхности - совокупность неровности с относительно неравными шагами, образующими рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается от характера поверхности и равна базовой длине.

Шероховатость и точность зависит от вида поверхности.

В результате механической обработки поверхности, детали приобретают технологический рельеф, который характеризуется микро и макро геометрией и волнистостью.

Шероховатость поверхности обусловливается

1. Геометрией режущего инструмента

2. Режиме резанья

3. Пластические деформации материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

0,5

1

Для любых материалов при подаче свыше 0,2 на оборот возникают резкое возрастание шероховатости.

При обработке углеродистых конструкционных сталей до 0,5 м/с тепловыделения недостаточно, для образования наростов на резце, поэтому . От 0,5 до 1 наблюдается сильное наростообразования. Но нарост скапливается и снова образуется. При более высоких скоростях нарост не образуется так же еще при обработке хрупких материалов. Глубина резания t почти не влияет на шероховатость. Радиусы закруглении резца более 2 мм не делают так как возможны появления волн. Из геометрических параметров режущих кромок влияет радиус r - закругление вершин. При величие радиуса более 2 мм возникают вибрации и волнистости.

С повышением твердости обрабатываемого материала коэффициент трения, а следовательно и область пластических деформации увеличивается, что приводит у уменьшению шероховатости.

Переход технологического рельефа в эксплуатационный.

T1

T2

 

До T1 - приработка

T1-T2 - период эксплуатации

После T2 катастрофический износ

 

В процессе работы машины технологические рельефы переходят в эксплуатационные.

Эксплуатационный рельеф - технологический рельеф, приспособленный к определенным условиям эксплуатации. Переход от одного рельефа к другому происходит в процессе приработки.

Кривая рельефа

 

Преобразование технологического рельефа поверхностных слоях детали формируются новые структуры, изменяются физико - механические свойства тонких поверхностных слоев.

Поверхностный слой оптимальной несущей способностью.

Прослойка А удаляется в период приработки. Она служит для компенсации неточности микронеровностей, а так же погрешности сборки и монтажа. Оптимальный случай обеспечивает наивысшую твердость эксплуатационной поверхности и уменьшает период приработки. Реальный случай не обеспечивает возможности использования реальных слоев после приработки и затягивает период приработки.

 

Пропущенная лекция

 

Влияние шероховатостей поверхностей на технико экономические параметры изделия

80% деталей из за изно

Начальный период приработки у всех поверхностей одинаковый, но у первой износ больше. Несмотря на то, что эксплутационный период одинаковый для обеих кривых, однако если износ ограничен значением А, то T1 меньше T2, поскольку величина шероховатости

1. Чем больше шероховатость, там больше износ

2. Величина шероховатостей должна быть оптимальна

 

Минимальный износ получается не на самых гладких поверхностях, а на . Следовательно уменьшение шероховатости следует до определенного проедала (Ra). Увеличение высоты неровностей, по сравнению с Ra повышает износ за счет механического зацепления, скалывания и тп, у уменьшение высоты неровности приводит к тому, что на зеркально гладких поверхностях плохо удерживается смазка, всладствие чего возникает сухое трение, сопровождающееся схватыванием.

 

3. Шероховатость поверхностей влияет на усталостную прочность. Спадины от режущего инструменты являются своеобразными надрезами и служат концетрациями напряжениями. Например внутренняя часть поршневого пальца.

4. Прочность соединения с натягом зависит от величины неровнойстей, причем чем выше Ra, тем меньше действительный натяг. Что снижает прочность прессовых соединений.

5. Шероховатость снижает коррозионную стойкость поверхности. На грубо обработанных поверхностях возникает быстрее и распространяется проще

6. Шерооватость влияет и на процесс измерения детали. Грубо обработанные поверхности невозможно точно измерить

7. Влияние шероховатости поверхности

1. На теплопроводность стыков

2. Герметичность стыков

3. На отражательную и поглощательную способность поверхности

4. На сопротивление протекании жидкости и газов в трубах

5. На сопротивление кавитационному разрушению

6. На протекании жидкости в трубах

7. На жесткость и податливость стыков.

Связь между шероховатостью и точностью размеров поверхности.

1. Неточное, но чистая обработанная поверхность применяется в 2ух случаях

• С целью повысить коррозионную стойкость

• Придать презентабельный вид

2. Точные поверхность должны быть отделаны чисто. Рекомендуемых шероховатость должна быть в проделах .

Диаметр заготовки	Коэффициент при
21…100	0,15… 0,20
Свыше 100	0,10…0,15

Технологическая обеспечение параметров поверхностного слоя

Достижение необходимого качества поверхности значительно сложнее обеспе'чения заданной точности. Так как в понятие качества поверхности входит очень много параметров:

• Высота шероховатостей

• Глубина и степень наклепа

• Глубина величина и знак остаточных напряжений

Для деталей разных конструкций требования к поверхностному слою сильно варьируются.

Перечень наиболее распрострененных операций для отделки поверхностного слоя.

• Отделочная операция

  • Полирование

  • супер финиш

  • хонингование

• Отделочно - упрочняющие

  • Выглаживание

  • Дорнование

  • обкатывание шариками роликами и алмазными наконечниками

• Упрочняющие

  • пластическое деформирование

  • Наклепавание

  • Галтовка

• Термообработка для упрочнения

  • Закалка

  • цементация + закалка

  • Азотирование

• Термообработка для снятия упрочнения

  • Отжиг

  • Старение

  • Нормализация

 

При обкатывании использую 6 и 7 квалитет.

Упрочнение клапанов может быть с помощью роликов. Обкатывание - Стабилизирующее давление 2Мпа, а при чистовом 0,8 Мпа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривая опорной поверхности.

 

A

 

T1

T2

 

 

 

 

 

Обработка тепловых деталей

5 декабря 2011 г.

12:04

 

Технология производства корпусных деталей.

• Остов

• Головка блока

• Крышка

• Фильтр

• Корпус кпп

• Поддно

• Стаканы

• Коллектор

 

Корпусные детали можно подразделить на 2 вида:

• Призматические

  • Корпусные детали коробчатой формы, габариты которых имеют одинаковый порядок.

  • Корпусные детали с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает диаметральный размер (гидроцилиндры)

  • Корпуса сложной пространственной геометрической формы (впускные и выпускные коллекторы, турбокомпрессоры)

  • Корпусные детали с направляющими поверхностями (станины, каретки, салазки, суппорты)

  • Корпусные детали типа кранштейнов, крышок, угольников, стоек

• Фланцевые - такие корпусные детали, базовыми поверхностями служат торцовые поверхности основных отверстий, поверхности центрирующих выступов или выточек.

  • Картер маховика

  • Водяной насос

  • Кранштейны фильтров

 

Материалы в основном алюминий если литейное, цветмет, чугун. Если штамповочный, то сталь.

Заготовка - литье(в земляные формы) ,штамповка, сварные конструкции.

Предварительная обработка - снятие летников, очистка поверхностей, контроль размеров, качество поверхности.

Технические требования:

• Точность прицесиальных отверстий соответствует 7 квалитету

• Шероховатость поверхностей

• Межосевые расстояние осевых отверстий выдерживают согласно стандарту с допуском, обеспечивающим точность работы различных кинематических передач.

• Отклонение от соосности обычно в половину допуска от диаметра меньшего отверстия.

• Отклонение от паралельности осей обычно допускается от 0,02 до 0,05 на 1000 мм длины.

• Отклонение от перпендикулярности осей поверхности допускается от 0,02 до 0,05 на 100 мм радиуса.

• Базовые поверхности от прямолинейности от 0,05 до 0,2 на всей длине. Шероховатостью от 4 до 0,63

 

Технологический процесс обработки состоит из следующих основных этапов.

• Обработки базовых поверхностей

• Обработки остальных наружных поверхностей

• Черновая и чистовая обработки основных отверстий

• Обработки мелких и резьбовых отверстий.

• Отделочная обработка плоских поверхностей и главных отверстий (если не 7 квалитет)

• Контроль точности (произвести замеры)

 

Черновые операции следует отделять от чистовых. Надо использовать искусственное старение, что бы избавиться от внутренних напряжений.

 

Для обработки плоскостей используют:

• фрезерование

  • Черновое

  • Чистовое

  • Тонкое

• Шлифование

• Точение

• Протигивание

• Строгание

• Долбление

 

Обработки основных отверстий выполняется обычно на

• Расточных

• Агрегатных

• станках с ЧПУ

• координатно расточных

• Сверлильных

 

Контроль - калибр - в серийном и массовом производстве.

• Для мелкосерийного

  • Для контроля используют рычажные нутромеры

  • Для проверки соосности используют оправки

•  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Установление плана и метода механической обработки

12 декабря 2011 г.

10:33

 

1. Планирование обработки элементарных поверхностей. (7 квалитет лечше всего получить после алмазного растачивания. И перед этим тонкое, чистовое, черновое.)

1. Назначение рационального числа ступеней обработки каждой поверхности для обеспечения заданных характеристик точности формообразующих размеров, а так же самой формы и качества поверхности. Ступень обработки - переход (операция может состоять из одного перехода). Одной и той же точности и шероховатости можно достигнуть разными степенями обработки, поэтому необходимо наметить наиболее рациональный.

2. Назначение термической обработки проводятся с 3мя основными целями:

1. Для улучшения обрабатываемости

2. Для снятия (внутренних) усталостных напряжений

3. Для повышения твердости поверхности

4. Для улучшения структуры (то же самое по сути что и предыдущее)

3. Распределение поверхности по видам и типам

4. Установление технологических комплексов поверхности, которые следует обрабатывать с использованием постоянства баз. Поверхности, подлежащие обработки обозначают на чертеже номером. Номера установлены в комплексе поверхностей сводят в сводную таблицу.

2. Параметры рабочих процессов

1. Выбор схемы базирования. В результате решаются следующие задачи

1. Устанавливаются технологические комплексы поверхности, которые следует обрабатывать с условием принципа постоянства базирования

2. Установление возможности совмещения технологических баз с конструкторскими или применение специальных технологических баз.

3. Выбор первого базового комплекса поверхности (плоскость и 2 отверстия обычно). Имеется всего 5 схем базирования:

1. Все обработанные базы обрабатываются от одной (черновой) базы.

2. На первой операции обрабатываются поверхности, которые в дальнейшем будут использованы как базовые. Все остальные поверхности буду обрабатываться от одних и тех же баз

3. Проводится так же как предыдущая схема, только производится обновление баз -еще одна обработка баз перед чистовой и отделочной обработкой

4. Обработка поверхностей от разных баз: одна поверхность служит базой для другой, затем вторая для первой.

5. Самый плохой. Обработка поверхностей от разных баз. Каждая следующая поверхность от новой базы.

2. Составление укрупненного плана обработки

1. Предусматривается установление рациональной последовательности групп операции обработки резанием. Целью является обеспечивание условий получения заданной точности расположения и координационных размеров.

2. Устанавливается последовательность станочных, слесарных, термических, гальванических и контрольных операций.

Этап	Наименование	Назначение и характеристика
1	Заготовительный	Получение заготовки и её термообработка
2	Черновой	Съем лишних напусков и припусков
3	Термический 1	Термообработка типа старения
4	Получистовое 1	Точность обработки IT = 13 - 11, Шероховатость Ra < 2,5 мкм
5	Термический 2	Цементация
6	Получистовой 2	Съем цементированного слоя на поверхностях, предохраняемых от цеметации
7	Термический 3	Закалка
8	Чистовой 1	Точность обработки IT = 8 - 6, Шероховатость Ra < 0,63 мкм
9	Термический 4	Азотирование, старение
10	Чистовой 2	Шлифование поверхности, предохраняемых от азотирования.
11	Чистовой 3	Отделочный. Точность обработки IT = 5 - 6, Шероховатость Ra < 0,32 мкм
12	Гальванический	Хромирование, никирование. Ra < 0,08 мкм
13	Доводочный	Притирка тонкими абразивными пастами Ra < 0,05 мкм

3. Уточнение решения о необходимом числе ступеней обработки отдельных поверхностей, обеспечивающих заданную точность формы.

4. Подбор типов оборудования и выбор схем обработки для всех этапов обработки каждого технологического комплекса поверхности

5. Уточнение перечня специальных и вспомогательных операций и их место в маршруте обработки заготовки. Например балансировки, подгонки по весу, маркировочные операции, разметка, покраска, гальваника, упаковка, мойка, продувка, сушка, грунтовка, гидростатические операции, размагничивания и др на всех операциях, кроме формообразующих

 

 

 

Изготовление валов

12 декабря 2011 г.

13:15

 

Изготовление ступенчатых валов

Поскольку валы различаются по форме и материалам, то целесообразно пользоваться формулами следующей классификации

Классификация валов:

• Ступенчатые

• Без ступенчатые

• Цельные

• Пустотелые

• Гладкие

• Шлицевые

• Валы - шестерни

• Комбинированные в различном сочетании

Наибольшее распространение получили ступенчатые валы средних размеров, гладкие, без шлиц и шестерен. Свыше 65% валов, используемых в машиностроении длиной 150 … 1000 мм диаметром от 60 до 80 мм. Валы могут быть со сквозными и закрытыми шлицами. По конструкции шлицы могут быть прямобочными (85 - 90%) и эвольветными( 10 - 15%). Жесткими считаются валы, у которых отношение длины к диаметру не превышает 15. В основном для валов используют нелегированную сталь или слегка легированную (около 1-2%). Валы имеют твердость 230 - 250 HB. Шейки валов подвергаются термообработки до 50 - 60 HRC. Шероховатость от 2,5 до 0,63 мкм. Коэффициент использования материала . Штучную заготовку из прутка следует заменить штамповкой если коэффициент использования увеличится на 5%.

Типовые технологические процессы механической обработки от 150 до 500

Операция	Рекомендуемые станки	Вал без шлицев и зубчатых колес	Вал со шлицами	Вал-шестреня без шлицев	Вал-шестреня с шлицами	Вал шестерня коническая со шлицами
Фрезирование торцев и зацентровка	Фрезерно-центровальные станки MP78, MP71	+	+	+	+	+
Черновая тонкая обработка	Токарные станки типа 1712П, 1722, 16К20Ф3	+	+	+	+	+
Термообработка улучшение		+	+	+	+	+
Чистовая токарная обработка	Ток. Станки 1712П, 1722, 1630Ф3	+	+	+	+	+
Тонкая обработка	Ток. Станки 1712П, 1722, 1630Ф3	+	+	+	+	+
Накатывание рифлений	Накатной станок 5964	+
Предварительное шлифование	Круглошлифовальные станки 3М151, 2М151Ф2		+		+	+
Фрезерование шпоночных пазов	Шпоночнофрезеровальный станок ДФ-96 - для прямоугольных, 1294 - для сегментных	+		+	+
Фрезерование шлицев	Шлицефрезерный 5350А		+		+	+
Фрезерование цилиндрических зубьев	Зубофрезерный 5313			+	+
Предварительное долбление зубьев	Зубодолбежные станки на базе 51312, 514			+
Долбление зубьев под шевингование	Зубодолбежные станки на базе 51312, 514, 5140			+
Нарезание конических зубьев	Зубофрезерные станки 5230, 522- и на базе 520					+
Снятие фасок на торцах зубьев						+
Обкатывание зубьев						+
Закругление зубьев	Зубозакругляющие 5580, 5480			+	+
Фрезерование резьбы	Резьбофрезеровальные КТ-45, КТ-43		+	+	+	+
Цементация				+	+
Шевингование	Шевинговальный станок 570213			+	+
Калибровка резьбы			+	+	+
Термическая обработка, закалка		+	+	+	+	+
Исправление центров	Центрошлифовальные МВ-149, 3922Р	+	+	+	+	+
Обработка зубьев	Контрольно-обкатной станок			+	+	+
Окончательное шлифование поверхностей	Кругло-шлифовальные станки 3M151A, 3M153A, 3E153	+	+	+	+	+
Фрезерование шлицев	Шлицефрезерный 5350А		+		+	+
Шлифование шлицев	Шлицефлифовальный 5Б451П		+		+	+
Калибровка резьбы и зачистка заусенцев			+	+	+	+
Промывка		+	+	+	+	+
Окончательные кконтроль		+	+	+	+	+

 

 

Практическое занятие 1

10 октября 2011 г.

12:00

 

Задача№1

Условие:

Корпус массой 2кг изготавливается из металла СЧ20. Метод получения - литье в земляную форму по первому классу точности. Масса заготовки составляет 2,62 кг. Трудоемкость обработки составляет 45 минут. Трудоемкость изготовления аналога - 58 минут. Технологическая себестоимость 210 рублей. Себестоимость аналога составляет 245 рублей.

 

 

Наименование поверхности	Количество поверхности	Количество унифицированных	Квалитет	Шероховатость
Отверстие главное	1		7	0,32
Торец фланца	2	2	12	1,25
Фаска	2	2	14	20
Резьбовые отверстия	8	8	9	20
Верх основания	2		12	5
Отверстия основания	4	4	12	40
Низ основания	1		12	2,5

 

 

Требуется определить показатели технологичности изделия

 

Решение:

Основные показатели технологичности

1. 

2. 

3. Деталь технологичная, так как её себестоимость, по сравнению с базовой снизилась на 14,3%

4. Деталь по этому показателю технологична, так как её трудоемкость уменьшилась на 22,5%

Дополнительные показатели

1. Коэффициент унификации. Технологична, так как больше 0,6

2. Считается удовлетворительным

 

Средний квалитет точности

 

Средняя шероховатость поверхности

 

 

 

Практическое занятие 2

24 октября 2011 г.

12:41

 

Задача в том, что бы расчитать знаение

Обратная задача.

Расчет на максимум - минимум. Находим номанальный размер замыкающего звена

 

Условие что

Назначим допуски составляющих звеньев равными между собой.

1. Исходя из технико экономических положений ужесточим допуски на 2 и 4 звено и расширим на остальные.