Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

Продолокение табл. 1.2.6

1

Круглое

шлифование

Растачивание

Внутреннее

шлифование

Доводка цилиндри­ ческих поверхностей

П р и м е ч а н и е .

условия обработки" является описание их в виде формул, обобщающих графический и табличный варианты.

Волнистость поверхностей, представ­ ляющая собой совокупность периодически повторяющихся возвышений и впадин с вза­ имным расстоянием, значительно большим, чем у неровностей, образующих шерохова­ тость, может образовываться на детали в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В связи с этим различают продольную и попе­ речную волнистость. Неровности с большим шагом, образующие рельеф вдоль неровно­ стей шероховатости, обычно возникают в результате вибрации технологической систе­ мы. Это продольная волнистость, которая приобретает, например, для плоской обрабо­ танной детали характер волн, высота которых

^,п соответствует удвоенной амплитуде колебаний при обработке, а длина (шаг) вол­

ны S^ - частоте колебаний. Неровности с большим шагом в направлении, перепендикулярном следам неровностей шероховатости, образующие поперечную волнистость, имеют иное происхождение - например, при обра­ ботке цилиндрических деталей поперечная волнистость вызывается неравномерностью подачи, неправильной заправкой шлифоваль­ ного круга, неравномерностью его износа и т.п. Г табл. 1.2.7 и 1.2.8).

Из двух основных параметров (W^max и 5J, характеризующих волнистость, более важна высота волн. Это объясняется тем, что при различном шаге S^ и одинаковой высоте И^пах кривая опорной поверхности, а следова­ тельно, и процент несущей площади, на раз­ личной высоте профиля примерно одинако­ вы. Опорная площадь у волн с меньшей высо­ той W^,„ax больше, чем у волн с большой высо­ той. Форма опорной кривой мало зависит от длины волны S^.

Для более полного и правильного учета влияния формы и числа волн на несущую способность деталей необходимо оценивать волнистость теми же параметрами, что и ше­ роховатость. Это требование следует из рас­ смотрения контактных задач, определяющих перемещения в стыках, износостойкость со­ прягаемых деталей, герметичность соедине­ ний и т.д.

1.2.8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСГВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ

Физико-механические свойства поверх­ ности, оказывающие значительное влияние на надежность деталей, неразрывно связаны с технологией их изготовления.

Поверхностный слой детали после меха­ нической обработки пластически деформиро­ ван. Поэтому физическое состояние этого слоя в основном характеризуется деформаци­

онными изменениями в нем, следствием ко­ торых является его деформационное упрочне­ ние (наклеп). Деформационное упрочнение оценивается степенью f/„ и глубиной Л„ на­ клепа, а интенсивность наклепа по глубине поверхностного слоя - градиентом наклепа (/гр, являющимся важным параметром накле­ па после окончательной и отделочной обра­ ботки поверхностей:

(поверхности) и исходная (сердцевины) мик­ ротвердость детали.

В результате воздействия различных тех­ нологических процессов при изготовлении детали в ней возникают остаточные напряже­ ния, которые существуют и уравновешивают­ ся внутри детали после устранения причин, вызвавших их появление (механических, теп­ ловых и физико-химических).

Каждый технологический процесс, уча­ ствующий в механизме образования остаточ­ ных напряжений детали, имеет свои особен­ ности, но в основе его лежит необратимое неоднородное распределение деформации по объему.

Распределение макронапряжений в по­ верхностном слое, охватывающих макрообъе­ мы, соизмеримо с размерами деталей после их обработки и в первую очередь связано с дей­ ствием двух факторов - механического (пластического деформирования) и теплового (нагрева поверхностного слоя). Направление силового поля, его величина, соотношение напряжений от механического и теплового воздействия в значительной степени опреде­ ляют величину макронапряжений и их знак (сжимающие или растягивающие).

Физико-механическое свойства поверх­ ностного слоя зависят как от вида обработки (табл. 1.2.9), так и ее условий (табл. 1.2.10).

Большую роль в обеспечении физиче­ ских свойств поверхности играют методы пластического деформирования (накатывание роликами и шариками, вибрационное нака­ тывание, обработка дробью, дробеабразивная обработка, чеканка, виброгалтовка, гидропо­ лирование и др.). Эффективность упрочнения зависит от чувствительности металла к накле­ пыванию - твердость поверхностного слоя при обработке деталей из стали 25 увеличива­ ется на 45 %, чугуна - на 30 ... 60 %, силуми­ на - на 50 %, латуни - на 60 % и т.д. Глубина наклепа для мягких материалов составляет 0,8 ... 3 мм, для материалов средней твердости - 0,3 ... 8 мм.

Совершенствование методов пластиче­ ского деформирования позволяет повысить их эффективность. Так, использование электро­ механической обработки, основанной на пла­ стическом деформировании и термической обработке деталей, позволяет создать "технологический барьер" для "прохождения" влияния отдельных факторов на конечные свойства деталей. Электромеханическая обра­ ботка характеризуется значительным повыше­ нием твердости поверхностных слоев (например, в 1,5-2 раза после предваритель­ ного точения стали ЗОХГСА).

сп и с о к ЛИТЕРАТУРЫ

1.Аскинази Б.М. Упрочнение и восста­ новление деталей электромеханической обра­ боткой. Л.: Машиностроение, 1977. 184 с.

2.Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984. 267 с.

3.Базров Б.М. Технологические основы проектирования самоустанавливающихся станков. М.: Машиностроение, 1978. 218 с.

4.Демкин И.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 244 с.

5. Дунин-Барковский И.В., Карташева А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978. 232 с.

6.Карпов Л.И., Литвинов В.Г., Явор­ ский В.А. Инженерные методы оценки и кон­ троля качества в серийном производстве, М.: Стандарты, 1984. 213 с.

7.Крагельский И.В., Добьпин Н.М., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1974. 526 с.

8.Маталин А.А. Технология механиче­ ской обработки. - Л.: Машиностроение, 1977. 464 с.

9.Машиностроение. Энциклопедия. Т1У-3. Надежность машин / В.В. Клюев,

В.В.Болотин, Ф.Э.Соснин и др. Под общ. ред. В.В. Клюева. 1998. 522 с.

10. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и кон­ тактное взаимодействие поверхностей. Рига: Зинатне, 1975. 210 с.

П. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев: Наук, думка, 1984. 272 с.

12. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Опти­ мизация технологических процессов механи­ ческой обработки. Киев: Наук, думка, 1989.

14.Сизенов Л.К., Масленников A.M.

Анализ и расчет точности обработки в судо­ вом машино- и приборостроении. Л.: Судо­ строение, 1988. 272 с.

15.Справочник технолога-машиностро­ ителя. Т 1. М. Машиностроение, 1985. 656 с.

16.Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Рома­ нов, В.А. Брагинский. Л. Машиностроение. 1982. Ч. 1. 543 с.

17.Статистические методы обработки эмпирических данных. М.: Изд-во стандартов, 1978. 232 с.

18.Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуата­ ционные свойства деталей машин. М.: Маши­ ностроение, 1988. 240 с.

19.Суслов А.Г. Технологическое обеспе­ чение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. 206 с.

20. Суслов А.Г., Браун Э.Д., Виткевич Н.А. и др. Качество машин. Справочник в 2-х т. Т. 1. / Под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение. 1995. 256 с.

21. Суслов А.Г., Гуляев Ю.В., Дальский А.М. и др. Качество машин. Справочник в 2-х т. Т. 2. / Под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение. 1995 . 432 с.

Глава 1.3

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1.3.1. МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Разработка технологических процессов (ТП) механической обработки является слож­ ной, комплексной, вариантной задачей, тре­ бующей учета большого числа разнообразных факторов. В комплекс кроме разработки соб­ ственно ТП входит разработка приспособле­ ний, режущего, измерительного и вспомога­ тельного инструмента, нестандартного обору­ дования и т.д. В основу разработки ТП закла­ дывается технико-экономический принцип, предполагающий изготовление изделий в полном соответствии с их эксплуатационны­ ми свойствами, задаваемыми в конструктор­ ской документации и технических условиях, при наименьщей себестоимости.

Основы методологии разработки ТП от­ ражены в стандартах единой системы техно­ логической подготовки производства (ЕСТПП). Общие правила разработки ТП изложены в Р50-54-93-88.

Разрабатываемые ТП должны быть про­ грессивными, обеспечивать повышение про­ изводительности труда и качества изготовляе­ мых изделий, сокращение трудовых и матери­ альных затрат на их реализацию, обеспечивать выполнение всех требований безопасности труда, а также быть экологически чистыми, без вредных недопустимых воздействий на окружающую среду. ТП разрабатывают на основе имеющихся типовых или групповых ТП.

По назначению разрабатываемые ТП разделяют на рабочие (с ориентировкой на конкретные производства с их оборудованием в соответствии с особенностями вспомога­ тельных цехов и традициями), и проектные (перспективные), ориентированные на все прогрессивное, перспективное.

Взависимости от количества наимено­ ваний изделий, для которых разрабатывается ТП: одно изделие, группы однотипных и раз­ нотипных изделий, ТП разделяют на три ви­ да: единичные, типовые и групповые.

Типовые и групповые ТП образуют унифицированный вид ТП.

Взависимости от степени детализации содержания ТП в документах единой системы технологической документации (ЕСТД) раз­ личают ТП маршрутные, операционные и маршрутно-операционные. Общими для на­ званных видов ТП являются основные этапы их разработки.

Для разработки единичных ТП установ­

лены следующие основные этапы Р50-54-93-88. 1. Анализ исходных данных для разработ­ ки ТП.

2.Выбор действующего типового, группового ТП или поиск аналога единичного процесса.

3.Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления.

4.Выбор технологических баз.

5.Составление технологического маршрута изготовления детали.

6.Разработка технологических операций.

7.Нормирование ТП.

8.Определение требований экологической безопасности.

9.Расчет экономической эффективности ТП.

10.Оформление ТП и технологической доку­ ментации.

Исходную информацию для разработки ТП разделяют на базовую, руководящую и справочную.

Базовая информация включает данные, содержащиеся в конструкторской документа­ ции на изделие и программу выпуска этого изделия. В задачи данного этапа входит изу­ чение рабочего чертежа детали, ее конструк­ ции и служебного назначения в изделии, тех­ нических требований к рабочим поверхно­ стям, физико-механических свойств материа­ ла детали, анализ технологичности конструк­ ции детали, разработка конструкторскотехнологического кода детали и определение типа производства.

Особое внимание при разработке ТП должно быть уделено изучению всей инфор­ мации, заложенной в рабочих чертежах, тща­ тельному контролю и уточнению этой ин­ формации с позиций удовлетворения всех обусловленных предназначением деталей экс­ плуатационных свойств, прежде всего рабочих поверхностей.

При изучении рабочего чертежа детали и технических условий на ее изготовление важ­ ным является также установление нагрузок, воспринимаемых деталью и ее поверхностя­ ми, температурные условия работы, выявле­ ние поверхностей трения деталей, а также подвергаемых коррозионным и эрозионным воздействиям, и другие данные о служебном назначении детали.

Обеспечение технологичности конструк­ ции изделий является одной из основных функций подготовки производства, преду­ сматривающей взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производитель­ ности труда, достижение оптимальных трудо­ вых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и мон­ таж вне предприятия-изготовителя, техниче­ ское обслуживание и ремонт изделия.

Анализ технологичности проводится в соответствии с требованиями стандартов ЕСТПП (ГОСТ 14.205 и ГОСТ 14.206).

Показатели, характеризующие трудоем­ кость, материалоемкость, унификацию конст­ рукций элементов детали, требования к точ­ ности разнообразных параметров, сопостав­ ляют с аналогичными показателями деталей, принятыми в качестве базовых.

Детали по технологическому классифи­ катору группируют по признакам, опреде­ ляющим общность ТП их изготовления. Группирование деталей — обязательное усло­ вие типизации ТП, обеспечивающих внедре­ ние наиболее прогрессивных форм организа­ ции производства, позволяющее создать по­ точное производство и специализировать ра­ бочие места таким образом, чтобы они всегда были готовы принять для обработки любые детали и сборочные единицы данной произ­ водственно-технологической фуппы.

Рис. 1.3.1. Структура полного конструкторско-технологаческого кода детали

Структура полного конструкторскотехнологического кода детали (рис. 1.3.1) включает пять структурных элементов: 1 - код организации разработчика; 2 - код классифи­ кационных группировок конструктивных при­ знаков; 3 - порядковый регистрационный номер (условный); 4 - код классификацион­ ных группировок основных технологических признаков; 5 - код классификационных груп­ пировок технологических признаков, опреде­ ляющих вид детали.

На рис. 1.3.2 представлена структура ко­ да классификационных группировок конст­ руктивных признаков, а на рис. 1.3.3 - то же, но технологических признаков; при этом пе­ ременная часть технологического кода (структурный элемент 5) дана применительно к виду детали, обрабатываемой резанием.

Технологический классификатор с его достаточно широкой системой технологиче­ ских признаков создает необходимые условия для решения многих технологических задач, основными из которых являются:

адресование деталей к ранее разработан­ ным типовым или групповым ТП;

группирование деталей по конструктор- ско-технологическому подобию для разработ­ ки типовых ТП и группового метода обработки;

организация подетальной специализации производственных структур;

класс

подкласс

фуппа

подгруппа

вна

Рис. 1.3.2. Структура кода классификационных группировок конструкционных признаков

повышение серийности за счет органи­ зации группового производства;

повышение уровня унификации и стан­ дартизации ТП;

реализация рекомендаций, изложенных в технологическом классификаторе по выбору металлорежущего и термического оборудова­ ния;

механизация и автоматизация обработки различной технологической информации;

использование декодирования и анализа конструкторско-технологических признаков деталей для решения ряда задач, связанных с разработкой ТП.

123 45 6 78 91011 12 13 14 XXX XX X XX XX X X X X

размерная

характеристика

группа материала

вид детали по Ш

вид исходной заготовки

класс точности

параметры шероховатости характеристика зубчатого зацепления

характеристика термической обработки

весовая характеристика

Рис. 1.3.3. Структура кода классификационных группировок технологических признаков

Существует достаточно большое число методик определений типа производства по известным номенклатуре изготовляемых из­ делий и годовой программе их выпуска. Ниже приведены две из таких методик, получивших большую известность.